Kullanılmış Ni–Mo hidrodesülfürizasyon katalizörünün H2SO4 içeren çözeltilerde çözünme davranışının incelenmesi
Investigation of dissolution behavior of spent Ni–Mo hydrodesulfurization catalyst in solutions containing H2SO4
Yazar: DOĞUKAN AKGÜN
Danışman: DOÇ. DR. SEDAT İLHAN
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Nikel-molibden hidrodesülfürizasyon (HDS) katalizörleri Al2O3 taşıyıcı üzerine molibden ve
nikel bileşiklerinin takviye edilmesi ile üretilmekte ve petroldeki sülfürlü bileşiklerin
uzaklaştırılması için petrokimya endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Katalizörün
kullanımı sırasında üzerinde sülfür, karbon ya da metallerin birikmesi sebebi ile etkinliği
azalmakta ve belli zaman sonra atık haline gelmektedir. Farklı miktarlarda zararlı bileşikler
içerdiklerinden kullanılmış HDS katalizörlerin depolanmaları çevre için tehlike
oluşturabilmektedir. Kullanılmış Ni-Mo HDS katalizörleri Ni ve Mo gibi değerli metalleri
içerdiklerinden bu metallerin üretimi için önemli bir kaynak oluşturmaktadır. Bundan dolayı,
kullanılmış Ni-Mo HDS katalizörlerinden değerli metallerin geri kazanımı ekonomik ve
çevresel açıdan önem arz etmektedir.
Literatürde kullanılmış Ni-Mo HDS katalizörlerin geri kazanımı için pirometalurjik,
hidrometalurjik ve piro-hidrometalurjik yöntemler kullanılmıştır. Bu yöntemlerdeki en önemli
adımlardan birisi kullanılmış Ni-Mo HDS katalizörün yapısında bulunan sülfürlü ve karbonlu
bileşiklerin uzaklaştırılmasıdır. Sülfür ve karbon içeren bileşiklerin uzaklaştırılması için
organik bazlı çözücüler ya da oksitleyici kavurma yöntemleri kullanılmaktadır. Genellikle
oksitleyici kavurma yöntemi daha ekonomik ve endüstriyel olması nedeniyle tercih
edilmektedir.
Bu tez kapsamında kullanılmış katalizörün çözünme hızı üzerine öğütme, karıştırma hızı,
H2SO4 konsantrasyonu ve sıcaklığın etkileri belirlenmiştir. Katalizörde bulunan MoO3,
NiMoO4, Al2O3 ve AlPO4 bileşiklerinin çözünme davranışı incelenmiştir. MoO3, NiMoO4,
Al2O3 ve AlPO4 bileşiklerine ait liç kinetiği Avrami Kinetik Modeli ile açıklanmıştır. Görünür
aktivasyon enerjisi, ön üstel faktör, reaksiyon mertebesi ve Avrami sabiti gibi kinetik
parametreler hesaplanmış ve model kinetik eşitlikler türetilmiştir. MoO3, NiMoO4, Al2O3 ve
AlPO4 bileşiklerinin liçi için görünür aktivasyon enerjileri sırasıyla 22.02, 41.74, 57.80 ve
42.32 kJ mol−1 olarak hesaplanmıştır.

Abstract:
Nickel-molybdenum hydrodesulfurization (HDS) catalysts are produced by supporting Ni and
Mo compounds on Al2O3 and are widely used in petrochemisty industry for the removal of
sulfur in oil. Catalysts are deactivated gradually during use due to deposition of sulfur, carbon
and metals and are discarded as waste after certain time. Storage of HDS catalysts can be
harmful to environment due to including hazardous compounds. Spent Ni-Mo HDS catalyts can
be an important source for the recovery of valuable metals since they include valuable metals
like Ni and Mo. Therefore, recovery of valuable metals from spent Ni-Mo HDS catalysts are
important from the economical and environmental point of view.
In literature pyrometallurgical, hydrometallurgical and pyrohydrometallurgical methods were
used for the recovery of spent HDS catalysts. Removal of sulfur and carbon containing
compounds from Ni-Mo HDS catalyst is one the most important steps in these processes.
Organic solvents or oxidative roasting processes are used for the removal of sulfur and carbon
bearing compounds. Oxidative roasting is preferred usually because it is more economical and
industrially applicable.
The aim of this thesis is to determine the effect of grinding, stirring speed, H2SO4 concentration,
and temperature on the leaching rate of spent catalyst. Dissolution behavior of MoO3, NiMoO4,
Al2O3 and AlPO4 compounds in HDS catalyst was investiagted. Leaching kinetics of MoO3,
NiMoO4, Al2O3, and AlPO4 was explained by Avrami Kinetic Model. Kinetic parameters such
as apparent activation energy, pre-exponential factor, order of acid concentration, and Avrami
coefficient were calculated and model equations were derived. Apparent activation energy
values were calculated for the leaching of MoO3, NiMoO4, Al2O3, and AlPO4 from spent
catalyst in H2SO4 solutions as 22.02, 41.74, 57.80, and 42.32 kJ mol−1
.