Bazı aldehitlerin katalitik dehidrojenasyon ile eldesinin incelenmesi
The investigation of the production of some aldehydes by catalytic dehydrogenation
Yazar: GÜLİN SELDA POZAN
Danışman: DOÇ. DR. İSMAİL BOZ
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2003
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Aldehitler = Aldehydes ; Alkoller = Alcohols ; Dehidrojenasyon = Dehydrogenaration ; Katalizörler = Catalysts

Özet:
ÖZET BAZI ALDEHİTLERİN KATALİTİK DEHIDROJENASYON İLE ELDESININ İNCELENMESİ Bu çalışmada, fiyatları yağ aldehitlerinden daha düşük olan yüksek karbonlu yağ alkollerinin uygun metal oksit destekli ya da bimetalik katalizörler kullanılarak belirli reaksiyon şartlarında katalitik dehidrojenasyonu ile aldehit eldesi amaçlanmıştır. Literatürde geniş kapsamlı olarak düşük karbon sayılı alkollerin katalitik dehidrojenasyonun incelenmesi, çoğu çalışmalarda keton seçimliliği üzerinde durulmuş olması ve katalitik reaksiyon ile daha ekonomik değerlere ulaşılması aldehitlerin sentetik eldesini önemli kılmıştır. Denemelerde kullanılan katalizörler, birlikte çöktürme yöntemiyle belirli şartlar altında hazırlanmış, sonra bu katalizörlerin yapılan, X-Işını Kırınımı (XRD), Sıcaklık Programlı İndirgeme (TPR), Termal Gravimetrik Analiz (TGA), Yüzey Alanı (BET) ve Taramalı Elektron Mikroskopu (SEM) ile aydınlatılmıştır. Farklı mol oranlarında hazırlanmış CuO/BaO katalizörleri ile toprak alkali oksit katkılı farklı bazik site derişimine sahip CuO/BaO-CuO/CaO ve CuO/MgO katalizörler, düşük karbonlu ve yüksek karbonlu alkollerden 1-Butanol, Sitronellol ve 1- Tetradekanol'ün katalitik dehidrojenasyonu ile aldehit üretimi için tasarlanmış reaksiyon sisteminlerinde test edilmiştir. Reaksiyon sonunda elde edilen ürünlerin türü GC-MS ( HP-6890) kullanılarak belirlenilmiştir. Bu analizlerin neticesinde katalizör hazırlama şartlarının, katalizör kompozisyonunun ve katalizör aktivitesinin aldehit seçimliliği ve verimi üzerindeki etkisi değişik reaksiyon şartlarına bağlı olarak değerlendirilmiştir. Tetradekanol'ün katalitik dehidrojenasyonunda Cu/1.75Mg katalizörü varlığında maksimum aldehit verimi ve seçimliliği elde edilmiştir. Ancak, 1-Butanol ve Sitronellol'ün katalitik dehidrojenasyonunda ise oldukça düşük aldehit verimi tespit edilmiştir. Karbon sayısındaki artış ile daha yüksek aldehit verimi ve seçimliliğine ulaşılabildiği anlaşılmıştır. Alkali katkılarının (MgO,CaO.BaO) katalizörlerin yüzey alanını ve reaksiyon hızını etkilediği ve buna bağlı olarak, bazik site derişiminin ve yüzey alanının artması ile alkol yok olma ve aldehit oluşum hızının arttığı görülmüştür. X

Abstract:
SUMMARY THE INVESTIGATION OF THE PRODUCTION OF SOME ALDEHYDES BY CATALYTIC DEHYROGENATION In this study, it was our aim to obtain some aldehydes by catalytic dehydrogenation of alcohols using appropriate metal oxide catalysts. Alcohols are not as expensive and important key intermediates as aldehydes. In the literature, various low molecular weight alcohols were studied in the dehydrogenation tests but studies on higher molecular weight alcohol dehydrogenation is rather scarce. The earth alkaline promoted copper catalysts were prepared by co-precipitation method. Catalysts characterization was carried out by X-Ray Diffraction (XRD), Temperature Programmed Reduction (TPR), Thermal Gravimetric Analysis, Surface Area (BET) and Scanning Electron Microscopy (SEM) techniques. CuO/BaO catalysts with various molar ratios, and hence having various basic site concentrations, were tested in the dehydrogenation activity of high and low molecular weight alcohols, such as, 1-butanol, citronellol, and 1-tetradecanol. The resultant product spectrum was identified by using mass spectrometry (HP 6890). The effect of catalyst preparation conditions, catalyst composition and catalyst activity on aldehyde selectivity and aldehyde yield was evaluated and discussed. When the activity of Cu/Ba catalysts prepared with various mol ratios was compared to the activities of Cu/Ba, Cu/Ca and Cu/Mg, it was observed that in tetradecanol dehydrogenation highest yield in terms of aldehyde and was obtained but the same result is not valid for other alcohols. It was also seen that an increase in number of carbon atoms in alcohol resulted in higher aldehyde yield and selectivity. It was observed that increasing the amount of basic oxide in the structure of catalyst resulted in a decrease in maximum yield of aldehyde and selectivity corresponding value of yield. However, change in alkalinity degree did not affect selectivity of aldehyde but, increase yield of aldehyde. Alkaline additives changed the total surface areas and hence had an effect in reaction rates. Similarly alkaline additives changed the surface concentration of basic sites. XI