Amberlit katalizör varlığında asetik asidin izobütanal ile esterleşme kinetiği çalışması
Kinetics study of esterification of acetic acid with isobutanol in the presence of amberlite catalyst
Yazar: ALİME ÇITAK
Danışman: PROF.DR. MEHMET RIZA ALTIOKKA
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2001
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Asetik asit = Acetic acid ; Esterleşme = Esterification ; Katalizörler = Catalysts ; İzobütanol = Isobutanol

Özet:
İzobütanol-asetik asit esterleşme kinetiği katalizörsüz ve katalizörlü ortamda çalışıldı. Çözücü olarak dioksan, katalizör olarak da asidik formdaki katyon değiştirici (Amberlit İR- 120) kullanıldı. Tepkime kesikli bir reaktörde, karıştırma hızı (600 rpm) ve katalizör miktarı sabit tutularak farklı sıcaklık ve reaktant mol oranlarında gerçekleştirildi. Tepkime denge sabitinin, 318-368 K sıcaklık aralığında, sıcaklık ve katalizör miktarından bağımsız ve değerinin Ke= 4,0 olduğu bulundu. Katalizörsüz yürüyen tepkimenin ikinci mertebeden basit tersinir bir tepkime modeline uyduğu ve esterleşme yönünde tepkime hız sabitinin kı= exp(12,78- 7130/T) L.mor'.saaf1 şeklinde verilebileceği gösterildi. Burada, T, Kelvin olarak mutlak sıcaklıktır. Katalizör varlığında ise, tepkimenin adsorplanmış alkol ile yığın içindeki asit arasında gerçekleştiği ( Eley-Rideal modeli) bulundu. Başlangıç tepkime hızının, alkol ve su derişimi ile azaldığı ancak asit derişimi ile lineer arttığı belirlendi. Tepkimenin "yüzey tepkimesi kontrollü" olduğu ve hız ifadesinin V A",.i.i -rA= - - mol.L.saat \ + KBCB +KWCW şeklinde verilebileceği gösterildi. Burada derişimler, mol.L"1 birimindedir. Sabitlerin ise, sıcaklığa bağlı olarak kf = exp( 8,22- 4390/T) L2 ( g-kuru reçine) "'.mol "\saat "* KB = exp (2700/T -8,77 ) L.mol"1 VI Kw= exp(3550/T -9,53 ) L.mol" eşitlikleri ile verilebileceği bulundu.ANAHTAR KELİMELER Esterleşme kinetiği Heterojen kataliz Amberlit IR-120 Asetik asit İzobütanol İzobütil asetat

Abstract:
The kinetics of esterification of acetic acid with iso-butanol has been studied with and without catalyst. Dioxane has been used as solvent, as for catalyst a cation exchanger in its acidic form (Amberlite IR-120) has been used. The reaction, in a batch reactor, has been realized, keeping the stirring speed (600 rpm.) and amount of catalyst constant, at different temperature and molar ratio of the reactants. The reaction equilibrium constant was found to be 4,0. It was also observed that, in the temperature range 318 to 368 K, the reaction equilibrium constant is independent of temperature and amount of catalyst. It has been indicated that the reaction conducted without catalyst follows a simple second order reversible reaction model in which the rate constant, towards the formation of ester, will be given by the equation k,= exp(12,78- 7130/T) L.mor'.saat"1 Where, T is absolute temperature in Kelvin. In the presence of the catalyst, on the other hand, the reaction has been found to be occured between an adsorbed alcohol molecule and a molecule of acid in the bulk phase (Eley-Rideal model). It has also been determined that the initial reaction rate decreases with alcohol and water concentration as it linearly increases with acid concentration. From this model it was concluded that the reaction is "surface-reaction control" and its rate will be given by expression k,f(CACB -$£*-) -ta- - - mol.I/'.saaf1 l + KBCB +KWCW Where, concentration are in the unit of mol. L"1. It was also showen that the temperature dependency of the constants in the rate expression will be given by the following equations vm kf = exp( 8,22- 4390/T) L2 ( g-kuru reçine) "'.mol ^.saat 'l KB = exp (2700/T -8,77 ) L.mor1 Kw = exp(3550/T -9,53 ) L.mol"1 Where, T is absolute temperature in Kelvin.KEY WORDS Esterification kinetics Heterogeneous catalysis AmberliteIR-120 Acetic acid İso-butanol İso-butyl acetate