Kömür katranı naftalin yağı fraksiyonunun meilasyonuna metal-beta ve metal-mordenit katalizörlerinin etkisi
Effect of metal-beta and metal-mordenitr catalysts on methylation of coal tar naphtalene oil fraction
Yazar: AYSUN ÖZEN
Danışman: PROF. DR. ALİ KARADUMAN
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Kömür katranı naftalin yağı fraksiyonu, içeriğinde değerli kimyasallar barındırmaktadır. Bu kimyasalların birçoğu ise endüstride kullanım açısından önem arz etmektedir.  Kömür katranı naftalin yağı fraksiyonu,  naftalinin dışında monometilnaftalin ve dimetil naftalinleri de içermektedir. Metilasyon yöntemi kullanılarak naftalinden mono ve dimetil naftalin üretimi gerçekleştirilebilmektedir. Naftalinin metilasyonu ile elde edilen 2-Metilnaftalin, K vitamini ve 2,6-Dimetilnaftalin sentezinde kullanılabilen önemli bir maddedir. 2,6-DMN ise fizikokimyasal ve mekanik özelliklerinden dolayı endüstride ihtiyaç duyulan polietilennaftalat (PEN)'ın hammaddesini oluşturan kıymetli bir kimyasaldır. Bu bakımdan fraksiyonun değerlendirilmesi başta kimya endüstrisi olmak üzere birçok endüstri için önem arz etmektedir.
Bu tez kapsamında kömür katranı naftalin yağı fraksiyonunun Pd, Cu, Ni, Zr metallerinin Beta ve Mordenit zeolitlerine yüklenerek sentezlenen katalizörler üzerinde metilasyonu araştırılmıştır. Deneysel çalışmalar, sabit yataklı bir reaktörde, 300, 350, 400°C sıcaklıklarında ve 1, 2, 3 st-1 boşluk hızında (weight hourly space velocity) gerçekleştirilmiştir.  Deneylerde kütlece 1:5:5 oranında kömür katranı naftalin yağı fraksiyonu: metanol: 1,2,4-TMB çözeltisi besleme çözeltisi olarak kullanılmıştır. 
Deneylerden elde edilen sonuçlara göre kömür katranı naftalin yağı fraksiyonu içindeki mono ve dimetil naftalin seçimlilik ve oluşum değerleri artmıştır. Naftalin dönüşümü incelendiğinde ise Beta katalizörler için %2'den %35'e, mordenit katalizörler için ise %5'ten  %61'e arttığı belirlenmiştir. 2-MN seçimliliği, Beta ve Mordenit katalizörler için sırası ile % 5-12 ve %1-8 arasında bulunmuştur. 2-MN/1-MN oranlarının Beta katalizörlerde %2- 4 arasında, Mordenit katalizörlerde ise %2- 3 arasında olduğu görülmüştür. Her iki katalizör için de MN ve DMN oluşumu gerçekleşmiş ve DMN seçimliliğinin % 1-5 arasında olduğu belirlenmiştir. 2,6/2,7-DMN oranı ise 1,62'lere kadar çıkmıştır.

Abstract:
The coal tar naphtalene oil fraction (CTNOF) contains valuable chemicals. Many of these chemicals are important for industrial use. Coal tar naphtalene oil fraction also includes monomethylnaphthalene and dimethylnaphthalenes as well the naphthalene. Production of mono and dimetylnaphtalene can be achieved by the methylation method. 2-Methylnaphtalene is used for vitamin K and 2,6-Dimethylnaphtalene synthesis. 2,6-DMN is the raw metarial of polyethylenenaphtalate (PEN) which is industrily required due to physicochemical and mechanic properties. Therefore, the evaluation of the fraction is important for many industries, especially the chemical industry.
In this thesis , methylation of  coal tar naphtelene oil fraction over catalysts synthesized by loading Pd,Cu, Ni, Zr metals into Beta and Mordenit zeolysts was investigated. Experimental studies were carried out in a  fixed bed reactor operating at 300, 350, 400°C and 1, 2, 3 h-1 WHSV (Weight hourly space velocity) . In the experiments  solution which's mass composition was 1:5:5 CTNOF:Methanol:1,2,4-Trimetilbenzene was used as a feed. 
Mono and dimethyl naphthalene production was achieved and the selectivity and formation values increased by the use of metal loaded Beta and Mordenite catalysts. The naphthalene conversion varies ranging from 2% to 35% for Beta catalysts and 5% to 61% for Mordenite catalysts. Selectivities  of 2-MN are between 5-12% ; 1-8 % for Beta and Mordenite catalysts, respectively. 2-MN / 1-MN ratios are 2-4% in Beta catalysts and 2-3% in Mordenite catalysts. Formations of MN and  DMN for Beta and mordenite was obtained and selectivities of  DMN for two catalysts are between 1-5 % , bothly. Ratio of  2,6/2,7-DMN has raisen to 1,62.