Raney-kobalt tipi katalizörlerin hazırlanmasında katı-sıvı reaksiyon kinetiğinin incelenmesi
The investigation of solid-liquid reaction during preparation of raney-cobalt type catalysis
Yazar: KURTULUŞ ABACIOĞLU
Danışman: Y.DOÇ.DR. YAVUZ SALT
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Katalizörler = Catalysts ; Kimyasal kinetik = Chemical kinetics

Özet:
Raney metal tipi katalizörler, Ni, Co, Fe ve Cu gibi katalitik aktif geçis metalleri ile Al ve Sigibi reaktif metallerin alasımlarından, reaktif maddenin konsantre alkali çözeltiyle ekstrakteedilmesiyle hazırlanırlar. Raney metal katalizörleri hidrojenasyon ve dehidrojenasyonreaksiyonlarında yaygın biçimde kullanılmaktadır.Bu çalısmada, agırlıkça %36 Co ve %64 Al içeren metal tipi Co-Al alasımı, kobalt vealüminyumun eritilmesi ve sogutularak katılastırılmasıyla hazırlanmıstır. Hazırlanan alasımatritörde toz haline getirilmis ve daha sonra farklı tanecik boyutları elde etmek için elenmistir.Raney Co katalizör, Co-Al alasımından alüminyumun sodyum hidroksit çözeltisiyle ekstrakteedilmesiyle hazırlanmıstır. Alasımın ve katalizörün yapısal özellikleri SEM, XRD ve BETanaliziyle belirlenmistir.Co-Al alasımından alüminyumun sulu sodyum hidroksitle katı-sıvı ekstraksiyonu, sıcaklıkkontrollü bir su banyosuna yerlestirilen 1000 mL'lik karıstırmalı bir reaktördegerçeklestirilmistir. Katı-sıvı ekstraksiyon üzerine reaksiyon sıcaklıgının (10, 25 ve 40°C),sodyum hidroksit konsantrasyonunun (2, 4 ve 6 M), katı-sıvı reaktan oranının (2, 3 ve 4 g/L)ve parçacık boyutunun (10-38, 45-53 ve 53-100?m) etkisi, reaksiyon karısımındakialüminyum miktarının artısı izlenerek arastırılmıstır. Alasımdan ekstrakte edilen alüminyummiktarı, belirli zaman aralıklarında reaksiyon karısımından alınan örneklerden belirlenmistir.Sıcaklık, sodyum hidroksit konsantrasyonu ve katı-sıvı reaktan oranının katı-sıvı ekstraksiyonhızı üzerindeki etkileri, merkezi bilesik deneysel tasarım planı temel alınarak, istatistikselolarak hesaplanmıs ve ekstrakte edilen alüminyum ve ilgili parametreler arasında etkilesimterimlerini içeren bir model gelistirilmistir. Ayrıca, deneysel verilere karsı degisik modeldenklemleri denenmis ve deneysel sonuçlara en iyi uyan kinetik model belirlenmistir.

Abstract:
Raney metal type catalysts are prepared by leaching a reactive material out from alloys ofcatalytically active transition metals such as Ni, Co, Fe, Cu and reactive materials such as Aland Si with a concentrated alkaline solution. Raney metal catalysts are widely used forhydrogenation and dehydrogenation reactions.In this study, metal type Co-Al alloy consisting of 36 wt% Co and 64 wt% Al was preparedby melting cobalt and aluminum mixing then uniformally fallowed by quenching. The alloyprepared was powdered by using attritor, and then was sieved to obtain different particlesizes. Raney Co catalyst was prepared by leaching out aluminum from Co-Al alloy withsodium hydroxide solution. The structural properties of the alloy and the catalyst weredetermined by SEM, XRD and BET analysis.The leaching out aluminum from Co-Al alloy with an aqueous sodium hydroxide was studiedin a 1000 mL stirred-batch reactor placed in a temperature controlled water bath. The effectsof reaction temperatures of 10, 25 and 40°C), concentration of sodium hydroxide (2, 4 and 6M), solid to liquid ratio (2, 3 and 4 g/L) and particle size (10-38, 45-53 and 53-100 ?m) onleaching were investigated by following the increase of the amount of aluminum in thereaction mixture. The amount of leached aluminum from the alloy was determined from thesamples withdrawn from the reaction mixture at certain time intervals.Based on the central composite design method, the effects of temperature, concentration ofsodium hydroxide and solid to liquid ratio on the leaching rate were also evaluatedstatistically, and a model with interaction terms was developed between the aluminum amountleached from the alloy and relevant parameters. Also, various model equations were testedagainst the experimental data, and the kinetic model best fitting the experimental results wasdetermined.