İZOBÜTAN DEHİDROJENASYONU İÇİN REAKSİYON MEKANİZMASININ ARAŞTIRILMASI

Yıl 2016, Cilt: 31 Sayı: 2, 0 - 0, 12.04.2016

Saliha Çetinyokuş

https://doi.org/10.17341/gummfd.94997

Öz

Bu çalışmada, Cr/MCM-41 katalizörü üzerinde izobütan dehidrojenasyonu için reaksiyon mekanizmasının belirlenmesi amaçlanmıştır. Mekanizma çalışmalarına başlamadan önce deneysel reaksiyon hızlarının konsantrasyon ile değişimi değerlendirilmiş ve yüzey reaksiyonu kontrolünün önemli olduğu belirlenmiştir. Deneysel olarak belirlenen reaksiyon kinetik üssünün 1-2 arasında değişim göstermesi yüzey reaksiyonunun mono veya bimoleküler olabileceğini düşündürmüş, bu nedenle çok sayıda mekanizma çalışması arasından yüzey reaksiyon kontrollü (Model I &Model II) basit reaksiyon mekanizmaları üzerinde çalışılmıştır.  Üs kuralına dayanan, çeşitli parametrelerin indirgenmesi ile elde edilen denklemler üzerinden de model (Model III) çalışması yürütülmüştür. Model çalışmalarına ait parametrelerin tahmininde SPSS 17.0(Windows Evaluation Version)  programından yararlanılmış doğrusal olmayan regresyon analizleri yapılmıştır. Model sonuçları ile deneysel reaksiyon hızı değerleri arasındaki en iyi uyum, bimoleküler yüzey reaksiyon kontrollü mekanizmada(Model I) belirlenmiştir. Reaksiyon için tahmin edilen aktivasyon enerjisi (49-55 kJ/mol) ve adsorpsiyon denge sabiti (1-3)  parametre değerleri literatür ile uyumlu bulunmuştur.  

Anahtar Kelimeler

izobütan dehidrojenasyonu, Cr/MCM-41, reaksiyon mekanizması, SPSS

Kaynakça

• Sahebdelfar, S., Moghimpour Bijani, P., Saeedizad, M., Tahriri Zangeneh, F. and Ganji, K., “Modeling of adiabatic moving-bed reactor for dehydrogenation of isobutane to isobutene”, Applied Catalysis A: General, vol. 395, 107–113, 2011.
• Fang, D., Zhao, J., Liu, S., Zhang, L., Ren, W. and Zhang, H., “Relationship between Cr-Al Interaction and the Performance of Cr-Al2O3 Catalysts for Isobutane Dehydrogenation”, Modern Research in Catalysis, vol. 4, 50-58, 2015.
• Fang, D., Zhao, J., Li, W., Fang, X., Yang, X., Ren, W. and Zhang, H., “Investigation of the characteristics and deactivation of catalytic active center of Cr-Al2O3 catalysts for isobutane dehydrogenation”, Journal of Energy Chemistry, vol. 24, 101–107, 2015.
• Zhao, H., Song, H., Miao, Z. and Chou, L., “Isobutane dehydrogenation over chromia alumina catalysts prepared from MIL-101: Insight into chromium species on activity and selectivity”, Journal of Energy Chemistry, vol. 23, 6, 708-716, 2014.
• Sattler, J.J.H.B., Ruiz-Martinez, J., Santillan-Jimenez, E. and Weckhuysen, B.M., “Catalytic Dehydrogenation of Light Alkanes on Metals and Metal Oxides”, Chem. Rev., vol. 114, 10613−10653, 2014.
• Casanave, D.K., Fiaty, J.A. and Dalmon, M., “Kinetics and mechanism studies of the catalytic dehydrogenation of isobutane on Platinum-Indium catalyst”, Reaction Kinetics and the Development of Catalytic Processes, 367-374, 1999.
• Minh, Cam Le and Brown, T.C., “Rate parameters from low-pressure steady-state protolytic cracking and dehydrogenation of isobutane over zeolite catalysts”, Applied Catalysis A: General, vol. 310, 145–154, 2006.
• Yanping, S. and Trevor, C.B., “Kinetics of isobutane dehydrogenation and cracking over HZSM-5 at low pressures”, Journal of Catalysis, vol. 194, 301–308, 2000.
• Milas, I. and Nascimento, M.A.C., “The dehydrogenation and cracking reactions of isobutane over the ZSM-5 zeolite”, Chemical Physics Letters, vol. 373, 379–384, 2003.
• Sanchez-Castillo, M.A., Agarwal, N., Bartsch, A., Cortright, R.D., Madon, R.J. and Dumesic, J.A., “Reaction kinetics studies and analyses of isobutane conversion over H-mordenite and β-zeolite”, Journal of Catalysis, vol. 218, 88–103, 2003.
• Bijani, P.M., and Sahebdelfar, S., “Modeling of a Radial-Flow Moving-Bed Reactor for Dehydrogenation of Isobutane”, Kinetics and Catalysis, vol. 49, 4, 599–605, 2008.
• Rashidi, M., Nikazar, M., Rahmani, M. and Mohamadghasemi, Z., “Kinetic modeling of simultaneous dehydrogenation of propane and isobutane on Pt-Sn-K/Al2O3 catalyst”, Chemical Engineering Research and Design, vol. 95, 239–247, 2015.
• Vernikovskaya, N.V., Savin, I.G., Kashkin, V.N., Pakhomova, N.A., Ermakova, A., Molchanov, V.V., Nemykina, E.I. and Parahin, O.A. “Dehydrogenation of propane–isobutane mixture in a fluidized bed reactor over Cr2O3/Al2O3 catalyst: Experimental studies and mathematical modelling”, Chemical Engineering Journal, vol.176– 177 158– 164, 2011.
• Miracca, I. and Piovesan, L., “Light paraffins dehydrogenation in a fuidized bed reactor”, Catalysis Today, vol. 52, 259-269, 1999.
• Kilicarslan, S., Dogan, M. and Dogu, T., “Cr Incorporated MCM-41 Type Catalysts for Isobutane Dehydrogenation and Deactivation Mechanism”, Ind. Eng. Chem. Res., vol. 52, 3674−3682, 2013.
• Çetinyokuş Kılıçarslan, S., Doğan, M. and Doğu, T.,” İzobütan Dehidrojenasyonu için Reaksiyon Hız İfadesinin Geliştirilmesi ve Membran Reaktör Modellemesi”, Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der., değerlendirmede 2015.
• Mahramanlıoğlu, M., Kızılcıklı, İ., Ustaer, C., Tuncay, M., “Aktifleştirilmiş Bentonit Kullanarak Sulu Çözeltilerden Boyar Madde Uzaklaştırılması”, Mühendislik Bilimleri Dergisi, 10, 2, 151-156, 2004.
• Kayacan, S., “Kömür Ve Koklarla Sulu Çözeltilerden Boyar Maddelerin Uzaklastırılması”,Yüksek Lisans Tezi, Ankara Üniversitesi Kimya Anabilim Dalı, 2007.