Biyodizel üretiminde heterojen katalizör geliştirilmesi
Development of heterogeneous catalysts for biodiesel production
Yazar: AYFER BARTAN
Danışman: PROF. DR. İRFAN AR ; YRD.DOÇ.DR.  PROF.DR. MUZAFFER BALBAŞI
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Bölümü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Biyodizel, bitkisel, hayvansal ve kullanılmış yemek yağlarının katalizör eşliğinde kısa zincirli bir alkolle (metanol veya etanol) ile transesterifikasyon reaksiyonu sonucu açığa çıkan ve yakıt olarak kullanılan bir üründür. Reaksiyon esnasında yan ürün olarak gliserin oluşmaktadır. Transesterifikasyon sürecinde biyodizelin üretim verimini etkileyen en önemli parametrelerden biri kullanılan katalizörlerdir. Biyodizel üretiminde homojen ve heterojen katalizörler kullanılmaktadır. Homojen katalizörlerde verim yüksek olmasına rağmen sabunlaşma, fazla reaktif harcanması ve ekstra ayırma maliyeti gibi pek çok faktör üretim maliyetini olumsuz yönde etkilemektedir. Bu yüzden sabunlaşmayı önleyen, yüksek verimli ve tekrar kullanılabilirliği yüksek heterojen katalizör geliştirme çabaları günümüzde büyük bir hız ve önem kazanmıştır.Bu çalışmada, doğal zeolit, volkanik tüf, CaO, MCM-41 ile ticari zeolitler (Z-700, Z-400) ise sentetik destek maddeleri olarak kullanılmıştır. Destek maddeleri üzerine KOH, KI, NaOH, ve Mg(NO3)2 gibi aktif maddeler ıslak emdirme yöntemine göre yüklenerek hazırlanan katalizörler kullanılmıştır. Doğal destek maddelerinin üzerine yükleme yapılmaksızın katalitik olarak aktif olup olmadıkları araştırılmıştır. Sıcaklık, konsantrasyon, metanol/yağ oranı, reaksiyon süresi, kullanılan katalizör tipi, yağ cinsi, destek maddesi ve boyut dağılımının ester dönüşüm verimi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Sıcaklık, katalizör miktarı, aktif madde konsantrasyonu artışı, metanol/yağ oranı ve reaksiyonun süresinin optimum şartlara ulaşana kadar arttırılması ile verimin arttığı, katalizör tipine bağlı verimin değiştiği ve en iyi dönüşüm verimi ise KI yüklü doğal (zeolit A kodlu) destek maddesi kullanılarak yapılan çalışmalarda ulaşılmıştır. Ayrıca tanecik boyutunun artması ile verimin azaldığı gözlenmiştir.Bilim Kodu: 912.1.080Anahtar Kelimeler: Biyodizel, biyodizel üretimi, heterojen katalizör, iç esterdeğişimi, transesterifikasyon, zeolitSayfa Adedi: 132Tez Yöneticisi: Yrd. Doç. Dr. Muzaffer BALBAŞIProf. Dr. İrfan AR

Abstract:
Biodiesel is produced by transesterification of vegetable oils, fats and waste oils with short-chain alcohols (i.e.,methanol, ethanol, etc.) in the presence of a catalyst and it is used as a fuel. Glycerine is the byproduct of this reaction. One of the most important parameter that effects the biodiesel production efficiency is the type of the catalyst. In biodiesel production reaction both homogeneous or heterogeneous catalyst can be used. Although homogeneous catalysts provide high yield, the factors such as soap formation, high reactants consumption and extra separation cost have the negative effect on production cost. Therefore the studies for development of regenerable heterogeneous catalyst that prevents the soap formation, and having high yield, gain big importance in recent years.In this study naturel zeolite, volcanic tufa and CaO were used as naturel support material where as MCM-41 and commercial zeolite (Z-700 and Z-400) were used as synthetic ones. Active materials such as KOH, KI, NaOH and Mg(NO3)2 were loaded on the support materials by wet impregnation method and they used as catalyst. Activity of naturel supports were also investigated by performing a set of experiments in which these materials were used as catalyst without active material loading. Effects of the temperature, catalyst concentration, methanol/oil ratio, reaction time, type of the catalyst, kind of oil, supporting material and size distribution on ester conversion efficiency were investigated. It was found that yield is increase with the increasing temperature, amount of catalyst, increasing active material concentration, methanol to oil ratio and with increasing reaction time up to optimum condition. On the other hand, it was observed that yield was change with type of the catalyst and the best conversion efficiency was obtained when KI loaded naturel zeolite A was used as the catalyst. It was also observed that the efficiency decreases with increasing particle size.Science Code : 912.1.080Key Words: Biodiesel, biodiesel production, heterogeneous catalyst, zeolite,transesterificationPage Number: 132Adviser : Assist.Prof. Dr. Muzaffer BALBAŞIProf. Dr. İrfan AR