Benzin katkı maddesi etil tersiyer bütil eterin sıvı fazda sentezi ve reaksiyon kinetiğinin incelenmesi
Kinetic studies for the production of ethyl tert butyl ether (ETBE) in liquid phase unlead gasoline additives
Yazar: FEYZA SARIÇAM
Danışman: YRD. DOÇ. NURAY OKTAR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Bölümü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Reaksiyon kinetiği = Reaction kinetics

Özet:
Yapılan çalışmanın temel amacı, motorlu taşıtlarda kullanılan yakıtların insan ve çevre sağlığı üzerindeki olumsuz etkilerini azaltabilmek amacıyla çevre dostu benzin eldesinde katkı maddesi olarak kullanılabilecek etil tersiyer bütil eter (ETBE) sentezini gerçekleştirmektir. ETBE'nin sentezlendiği reaktantlardan etanolün yenilenebilir kaynak olması ve tersiyer bütil alkolün ARCO prosesinin yan ürünü olması bu oksijenli bileşiğin sentezlenmesinde önemli rol oynamıştır. Ayrıca ETBE'nin bilinen zararlı bir etkisinin olamaması ve MTBE'nin insan ve çevre sağlığı için zararlı etkilerinin olması yine ETBE'nin tercih edilmesini sağlamaktadır. Yapılan çalışmada ETBE sentezi sıvı fazda, sürekli akış reaktöründe; 343-373 K sıcaklık aralığında, tersiyer bütil alkolün etanol ile Amberlit-15 reçinesi üzerinde reaksiyonu ile gerçekleştirilmiştir. Çalışmada tersiyer bütil alkol ve etanolün farklı başlangıç konsantrasyonlarının ve farklı reaksiyon sıcaklıklarının ürün dönüşümüne etkisi incelenmiştir. Ürün dönüşümleri, reaksiyon mertebesi ve reaksiyon hızları hesaplanmıştır. Sıcaklığın artması ile ürün dönüşümlerinde artış görülmüştür. Başlangıç TBA konsantrasyonunun artışı ile ürün dönüşüm değerlerinde fazla bir değişim görülmemekle birlikte 353K sıcaklığın üzerinde dönüşümlerde azalma gözlenmiştir. Çalışmada reaksiyon hızının tersiyer bütil alkolün başlangıç konsantrasyonun artması ve sıcaklığın artması ile arttığı görülmüştür. Reaksiyon hız denkleminde TBA mertebesinin yüksek sıcaklıklar (363-373K) için birden küçük ve düşük sıcaklıklarda (343-353K) ise mertebenin bire yakın olduğu bulunmuştur. ETBE eterleşme reaksiyonunun aktivasyon enerjisi düşük sıcaklıklar için 112,5 kJ/mol ve yüksek sıcaklıklar için 51,1 kJ/mol olarak hesaplanmıştır.

Abstract:
The aim of the present study is the synthesis of ethyl-tertiary butyl ether; an environmentally benign oxygenate employed as an additive in gasoline reformulation in order to reduce negative effects of transportation fuels on the ecosystem and human health. Ethanol and tert-butyl alcohol are used as reactants in this study. Ethanol as a renewable source and tert-butyl alcohol as a side product of the ARCO process played an important role in the production of this oxygenated compound. Besides, there haven?t been any known harmful effect of ETBE on the other hand, MTBE was known to have harmful effects for human and environmental health which makes ETBE production preferable. In this study, liquid phase ETBE production was conducted in a packed-continuous flow reactor, in the temperature range between 343?373 K, in the presence of acidic ion-exchange resin catalyst, namely Amberlit-15. In the study, effects of initial concentrations of tert-butyl alcohol and ethanol on ETBE conversion at different reaction temperatures were determined. Product conversions, reaction degree and reaction rate were calculated. An increase in ETBE conversion was observed with the increase in temperature. Initial TBA conversion was determined to have an insignificant effect on ETBE conversion. However, at temperatures over 353 K a decrease in ETBE conversion was observed. Evaluation of experimental data revealed an increase in reaction rate with increasing TBA initial concentration and temperature. Reaction degree in TBA basis was calculated close to `0.5? at high temperatures (363-373K) and `1? at low temperatures (343-353K). Activation energy of ETBE etherification reaction was calculated as 112.5 kJ/mol for low temperatures and 51.1 kJ/mol for high temperatures.