Propanın seçimli oksidatif dehidrojenasyonu
Selective oxidative dehydrogenation of propane
Yazar: SERKAN NACİ KOÇ
Danışman: PROF.DR. MURAT ORBAY
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimyasal Teknolojiler Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2002
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Dehidrojenasyon = Dehydrogenaration ; Katalizörler = Catalysts ; Oksitlenme = Oxidation ; Propan = Propane

Özet:
ÖZET PROPAN'IN SEÇİMLİ OKSİDATİF DEHİDROGENASYONU Bu çalışmada propan oksidatif dehidrogenasyonu için molibden oksit esaslı katalizörlerin geliştirilmesi ve etkinliklerinin arttırılması amaçlanmıştır. Aİ2Û3, ZrÜ2 ve molce 1/1 oranında AI2O3- ZrO2 destekli katalizörler hazırlanarak destek oksitinin, tek başına ve birarada hazırlanmasının propilen verimi üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bu katalizörlere belirli oranlarda potasyum eklenerek, alkali metal ilavesinin molibden oksit aktif merkezlerinin tipi üzerindeki etkisi ve buna bağlı olarak ortaya çıkan ürün dağılımındaki değişim incelenerek propilen seçimliliğini sağlayan aktif molibden oksit ünitelerinin belirlenmesine çalışılmıştır. Katalizör karakterizasyonunda yüzey alanı ve gözenek büyüklüğü dağılımı, X-Işını Kırınımı (XRD), Sıcaklık Programlamalı İndirgeme (TPR), Raman Spektroskopisi, Taramak Elektron Mİkroskopu-Enerji Dağılım X-Işını Spektroskopisi (SEM-EDX) analizleri yapılarak katalizörlerin fizikokimyasal özellikleri incelenmiştir. Katalizörler 400-530 °C arası katalitik test reaksiyonları yapılmıştır. Sonuçlardan, destek oksitinin tipine ve alkali metal ilavesinin miktarına bağlı olarak aktif merkezleri oluşturan molibden oksit ünitelerinin değişiklik gösterdiği ve bunun da propilen verimini doğrudan etkilediği belirlenmiştir. AI2O3 ve Al203-ZrC>2 destekli katalizörlerin benzer olarak büyük oranda oktahedral molibden oksit üniteleri içerdiği Zr02 destekli katalizörün ise molibden oksit ile reaksiyona girerek zirkonyum molibdat oluşturduğu görülmüştür. Potasyum ilavesi ile molibden oksit-destek oksit etkileşiminin azalarak, Z1O2 destekli katalizörde üç boyutlu molibden oksit ve iki boyutlu polimerik molibden oksit ünitelerinin oluştuğu belirlenmiştir. Katalitik reaksiyon test sonuçlarından bu iki fazın, çalışma koşullarında en yüksek propilen verimliliğini sağladığı tespit edilmiştir. Ayrıca AI2O3-Z1O2 destek oksitlerinin birarada kullanılmasıyla propilen veriminde artış sağlanırken, aynı iyileşmenin potasyum ilavesi ile sağlanamadığı görülmüştür. X

Abstract:
SUMMARY THE SELECTIVE OXIDATIVE DEHYDROGENATION OF PROPANE In this study, the preparation and enhancement of catalytic performance of molybdenum oxide based catalysts for oxidative dehydrogenation of propane was investigated. AI2O3, ZrÛ2 and AI2O3 - ZrC<2 oxide supports (1/1 molar ratio) were prepared, and their effects on propylene yield was examined. The influence of alkali on molybdenum oxide units and product distribution of catalytic reaction was also investigated. Furthermore, the effect of molybdenum oxide unit types on propylene selectivity was also discussed. The physicochemical properties of catalysts were determined by surface area measurements, pore size distribution, X-Ray Diffraction (XRD), Temperature Programmed Reduction (TPR), Raman Spectroscopy, Scanning Electron Microscopy -Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (SEM-EDX). Catalytic reaction experiments were carried out between 400- 530 °C. Type of molybdenum oxide units changed with supporting materials and alkaM addition, and propylene yield was affected by these changes. AI2O3 and A1203 - Zr02 supported catalysts contain octahedral molybdenum oxides in higher amount, but in Zr02 supported catalysts a zirconium molybdate phase formation was also observed. Alkali addition suppressed molybdenum oxide and zirconia support interaction, resulting in formation of two- and three- dimensional molybdenum oxide units. It was also found out that the highest propylene yield was obtained with catalysts containing these two molybdenum oxide phases. Furthermore, AI2O3 - ZK>2 pair supports yielded the higher propylene yield, rather than those of single oxide supports. However no alkali addition promotion was observed with AI2O3 - ZrC«2 pairs. XI