Katalitik membranla oleik asit esterleşmesinin incelenmesi
Investigation of extraction of oleic acid with catalytic membrane
Yazar: MERVE CANDEMİR
Danışman: PROF. DR. NİLÜFER HİLMİOĞLU
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Biyodizel; ayçiçek, kanola, soya, aspir, pamuk, mısır gibi yağlı tohum bitkilerinden elde edilen yağların bir katalizör eşliğinde kısa zincirli bir alkol ile (metanol veya etanol) reaksiyonu sonucunda açığa çıkan ve yakıt olarak kullanılan yenilenebilir bir üründür. Biyodizel üretiminde en çok tercih edilen üretim yöntemlerinden biri transesterifikasyondur. Bu üretim yönteminde yağ asitleri bir katalizör varlığında alkol ile esterleşme reaksiyonu vermektedir. Bu çalışmada, pervaporasyon katalitik membran reaktörde esterleşme reaksiyonu ile biyodizel sentezi yapılmıştır. Membran olarak reaksiyon ve ayırmanın aynı anda gerçekleşmesini sağlayan polimerik katalitik membran kullanılmıştır. Katalitik membran, %5'lik hazırlanan polivinil alkol (PVA) çözeltisi ile sülfosüksinik asitin (SSA) çapraz bağlanması sonucu elde edilmiştir. Polimerik çözeltiye ilave edilen SSA hem çapraz bağlayıcı hem de heterojen katalizör olarak kullanılmıştır. Metanol ve oleik asitin, metil oleat (biyodizel) ve su oluşturmak üzere girdiği esterleşme reaksiyonu kesikli reaktörde, homojen katalizör (sülfosüksinik asit) ve katalitik membran (sülfosüksinik asit yüklü polivinil alkol) kullanılarak incelenmiştir. Katalitik membranlı kesikli reaktör çalışmaları aynı operasyon koşulları kullanılarak pervaporasyon katalitik membran reaktörde esterleşme reaksiyonları denenmiştir. Reaksiyon kinetiğini ve performansını etkileyen faktörler olan sıcaklık, başlangıç reaktan mol oranı ve katalizör miktarının; dönüşüm, akı ve seçicilik değişimi üzerine etkisi gözlemlenmiştir. Sülfosüksinik asit yüklü PVA membranın oleik asit ile metanolün esterleşme reaksiyonunda pervaporasyon katalitik membran reaktörde yapılan deneyler sonucu en iyi çalışma koşulları 65ºC sıcaklık, başlangıç reaktan mol oranı 6:1 (alkol/asit), katalizör miktarı %0,3 (ağırlıkça) olarak elde edilmiştir. Bu koşullarda dönüşüm %93, akı 0,143 g/cm2.h, suyun kısmi akısı 0,140 g/cm2.h, seçicilik 6321 olarak bulunmuştur.

Abstract:
Biodiesel; is a renewable product that is used as a fuel to be formed as a result of the reaction of oils obtained from oil seed plants such as sunflower, canola, soybean, aspirin, cotton, maize with a short chain alcohol (methanol or ethanol) by a catalyst. One of the most preferred production methods in biodiesel production is transesterification. In this production method, fatty acids give an esterification reaction with alcohol in the presence of a catalyst. In this study, biodiesel synthesis was performed by esterification reaction in pervaporation catalytic membrane reactor. The polymeric catalytic membrane is used which allows the reaction and separation to take place simultaneously. The catalytic membrane was obtained by cross-linking the sulfosuccinic acid (SSA) with %5 polyvinyl alcohol (PVA) solution. SSA added to the polymeric solution was used as both a cross-linker and a heterogeneous catalyst. The esterification reaction of methanol and oleic acid to form methyl oleate (biodiesel) and water was investigated in a batch reactor using a homogeneous catalyst (sulfosuccinic acid) and catalytic membrane (sulfosuccinic acid loaded polyvinyl alcohol). Batch reactor works with catalytic membrane were tested esterification reactions in the pervaporation catalytic membrane reactor using the same operating conditions. Temperature, initial reactant molar ratio and amount of catalyst, factors affecting reaction kinetics and performance; the effect on transformation, flux and selectivity change was observed. As a result of the experiments, the best working conditions in the esterification reaction of oleic acid and methanol with sulfosuccinic acid loaded polyvinly alcohol (PVA) pervaporation catalytic membrane reactor were determined as 65ºC of temperature, initial reactant molar ratio of 6:1 (alcohol/acid) and catalyst amount of  %0,3 (weight). Conversion of reaction %93, the flux 0,143 g/cm2.h, the partial flux of water was 0,140 g/cm2.h, selectivity 6321 was found under these conditions.