zobütan dehidrojenasyonunun CrOx/AC katalizörler üzerinde incelenmesi

Çalışmada, izobütan dehidrojenasyonu için yüksek aktivite ve seçicilikte krom temelli katalizörlerin hazırlanmasıamaçlanmıştır. Krom temelli katalizörlerde yapıda bulunan monokromat miktarı aktivite ve seçiciliği etkileyen anafaktör olarak belirlenmiştir. Ticari aktif karbon(AC) destek izobütan dehidrojenasyonu yanında propen oluşumreaksiyonu için de aktivite göstermiştir. Deneysel çalışmaların ilk kısmı metal tuz çözeltisi ve desteğin temassüresinin dört farklı değerinde 4, 24, 48, 72 saatlik karıştırma sürelerinde yürütülmüştür. En fazla monokromatmiktarı 24 saatlik karıştırma süresinde hazırlanan katalizör yapısında gözlenmiştir. Katalitik testlerde de en yüksekseçicilik değeri aynı karıştırma süresinde hazırlanan katalizör ile elde edilmiştir. Katalizör yapısında metal miktarı(kütlece) %3’den %6’ya yükseltildiğinde monokromat miktarı artmış ancak %6’dan yüksek konsantrasyonlardamonokromat miktarı düşmüştür. Krom miktarı %22’ye yükseltildiğinde kromun çoğunlukla aktif olmayan Cr2O3kristalleri içinde kaldığı tespit edilmiştir. Yüksek oranda krom içeren katalizörler üzerinde yan reaksiyonlarıngerçekleşmesi ile seçiciliğin düştüğü belirlenmiştir. Bu çalışmada Ca eklenmesinin katalizör yapısı ve aktifliğineetkileri de incelenmiştir. Ca/Cr oranı arttıkça monokromat miktarları azalmıştır. Kalsiyum içeren katalizörler ileyürütülen çalışmalarda çok düşük izobütan dönüşümü ve izobüten seçicilik değerleri gözlenmiştir. Kalsinasyonbasamağı CO2 ortamında ve yüksek sıcaklıkta yapıldığında, oluşan monokromat miktarları artmıştır. Sentezşartlarının monokromat miktarını nasıl etkilediğinin gösterildiği çalışmamızın krom temelli katalizör hazırlamaçalışmaları ile ilgili literatüre önemli katkılar sağlayacağı düşünülmektedir.

Investigation of isobutane dehydrogenation over CrOx/AC catalysts

In the study, it was aimed to prepare chromium-based catalysts with high activity and selectivity for isobutane dehydrogenation. Monochromate amount in the structure of chromium-based catalysts was identified as the main factor affecting the activity and selectivity. The commercial activated carbon (AC) support showed activity for propene formation reaction as well as isobutane dehydrogenation. First part of the experimental studies were carried out at four different contact times of metal salt solution and support namely, 4, 24, 48, 72 hours of mixing times. The highest amount of monochromate was observed in the structure of the catalyst prepared at mixing time of 24 hours. The highest selectivity value in the catalytic tests was also obtained with the catalyst prepared at the same mixing time. When the amount of metal in the catalyst structure was increased from 3% to 6% (by mass), the amount of monochromate increased but, the amount of monochromate decreased at concentrations higher than 6%. It was found that the chromium remained mostly in inactive Cr2O3 crystals, when the amount of chromium was increased to 22%. It was predicted that selectivity reduced because of the occurrence of side reactions on the catalysts containing high amount of chromium. In this study the effect of Ca addition on the structure and activity of catalyst was also investigated. As the Ca/Cr ratio was increased, the amount of monochromate decreased. Very low isobutane conversion and isobutene selectivity values were observed in the studies carried out with calcium containing catalysts. The amount of monochromate formed increased when the calcination was performed in CO2 medium and at high temperatures. Our study, which showed how the synthesis conditions affect the amount of monochromate, is thought to provide important contributions to the literature on chromium-based catalyst preparation studies.

___

  • Maldonado F., Rivera R., Stashans A., Structure, Electronic and Magnetic Properties of Ca-doped Chromium Oxide Studied by the DFT Method, Physica B, 407, 1262–1267, 2012.
  • Al–Fatish A.S.A., Ibrahim A.A., Fakeeha A.H., Soliman M.A., Siddiqui M.R.H., Abasaeed A.E., Coke Formation During CO2 Reforming of CH4 over Alumina-supported Nickel Catalysts, Applied Catalysis A: General, 364, 150– 155, 2009.
  • Zhang Y., Zhou Y., Wan L., Xue M., Duan Y., Liu X., Effect of Magnesium Addition on Catalytic Performance of PtSnK/γ-Al2O3 Catalyst for Isobutane Dehydrogenation, School Fuel Processing Technology, 92, 1632–1638, 2011.
  • Gaspar A.B., Perez C.A.C., Dieguez L.C., Characterization of Cr/SiO2 Catalysts and Ethylene Polimerization by XPS, Applied Surface Science, 252, 939-949, 2005.
  • Zhang L., Zhao Y., Dai H., He H., Au C. T.,Comparative Investigation on The Properties of Cr-SBA-15 and CrOx/SBA-15, Catalyis Today, 131, 42, 2008.
  • Neri G., Pistone A., De Rossi S., Rombi E., Milone C., Galvagno S., Ca-doped Chromium Oxide Catalysts Supported on Alumina for the Oxidative Dehydrogenation of Isobutane, Applied Catalysis A: General, 260, 75–86, 2004.
  • 24. Mahendinan C., Sangeetha, P., Vijayan, P., Sardhar Basha S.J., Shanthi, K., Vapor Phase Oxidation of Tatralin over Cr and Fe Substituted MCM-41 Molecular Sieves, J. Mol. Catal A: Chem., 275, 84, 2007.
  • Shee, D., Sayri, A., Light Alkane Dehydrogenation Over Mesoporous Cr2O3/Al2O3, Catalysts. Appl. Catal. A, 389, 155, 2010.
  • Lowell S., Shields J.E., Thomas M.A., Thommes M., Characterization of Porous Solids and Powders: Surface Area, Pore Size and Density, Kluwer Academic Publishers, 2004.
  • Başoğlu Turgut F., Tombul F., Pore Structure Characterization of Al-, Cr-pillared and Cr Incorporated Al-pillared Clays by DFT and DR analysis, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 27(3), 631-640, 2012.
  • Cetinyokus Kilicarslan S., Dogan M., Dogu T., Synhthesis and Characterization of Ca-Cr-MCM-41 Catalysts for Isobutane Dehydrogenation, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 29 (3), 459-467, 2014.
  • Jin M., Lu P., Yu G.X., Cheng Z.M., Chen L.F., Wang J.A., Effect of Additives Doping on Catalytic Properties of Mg3(VO4)2 Catalysts in Oxidative Dehydrogenation of Cyclohexane, Catalysis Today, 212, 142-148, 2013.
  • Xu L., Liu Y., Li Y., Lin Z., Ma X., Zhang Y., Argyle M.D., Fan M., Catalytic CH4Reforming with CO2over Activated Carbon BasedCatalysts, Applied Catalysis A: General, 469,387– 397, 2014.
  • Gniot I., Kirszensztejn P., Kozłowski M., Oxidative Dehydrogenation of Isobutane Using Modified Activated Carbons as Catalysts, Applied Catalysis A: General, 362, 67–74, 2009.
  • Diaz V.J.J., Sua´rez L.M.C., Figueiredo J.L., Oxidative Dehydrogenation of Isobutane over Activated Carbon Catalysts, Applied Catalysis A: General, 311, 51–57, 2006.
  • Wegrzyniak A., Jarczewski S., Wach A., Hedrzak E., Ku´strowski P., Michorczyk P., Catalytic Behaviour of Chromium Oxide Supported on CMK-3 Carbonreplica in the Dehydrogenation Propane to Propene, Applied Catalysis A: General, 508, 1–9, 2015.
  • Hong Y., Liwu L., Qingxi W., Longy X.U., Sujuan X.I.E., Shenglin L.I.U., Oxidative Dehydrogenation of Ethane with Carbon Dioxide to Ethylene over Cr-loaded Active Carbon Catalyst, Studies in Surface Science and Catalysis, 87-92, 2001.
  • Ding J., Qin Z., Li X., Wang G., Wang J., Catalytic Dehydrogenation of Isobutane in the Presence of Carbon Dioxide over Nickel Supported on Active Carbon, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 315, 221– 225, 2010.
  • Ding J.F., Qin Z.F., Li X.K., Wang G.F., Wang J.G., Coupling Dehydrogenation of Isobutane in the Presence of Carbon Dioxide over Chromium Oxide Supported on Active Carbon, Chinese Chemical Letters 19, 1059– 1062, 2008.
  • Fan Q.Y., Xiu G.J., Hao C.Y., Chao S.M., Qiang Y.H., The Influence of Mn Species on the SO2 Removal of Mn-based Activated Carbon Catalysts, Applied Surface Science, 282, 425– 431, 2013.
  • Trawczynski J., Gheek P., Okal J., Zawadzki M., Ilan Gomez M.J., Reduction of Nitrate on Active Carbon Supported Pd-Cu Catalysts, Applied Catalysis A: General, 409– 410, 39– 47, 2011.
  • Wang L., Zhang Y., Lou Y., Guo Y., Lu G., Guo Y., Pd Catalyst Supported on Activated Carbon Honeycomb Monolith for CO Oxidation and the Application in Air Purification of Vehicular Tunnel, Fuel Processing Technology, 122, 23–29, 2014.
  • Zhang D., Li X., Qin B., Li X., Guo X., Lai C., Fabrication of Chromium (III) Oxide (Cr2O3) Coating by Electrophoretic Deposition, Journal of The American Ceramic Society, 97, 11, 3413-3417, 2014.
  • Cetinyokus Kilicarslan S., Dogan M., Dogu T., Contribution of Pd Membrane to Dehydrogenation of Isobutane Over a New Mesoporous Cr/MCM-41, Int. J. Chem. React. Eng., 14 (3), 727–736, 2016.
  • Kilicarslan S., Dogan M., Dogu T., Cr Incorporated MCM-41 Type Catalysts for Isobutane Dehydrogenation and Deactivation Mechanism, Ind. Eng. Chem. Res. 52, 3674–3682, 2013.
  • Kılıçarslan Çetinyokuş S., Doğan M., Doğu T., Derivation of Reaction Rate Expression for Isobutane Dehydrogenation and Membrane Reactor Modelling, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 31 (3), 791-798, 2016.
  • Çetinyokuş S., Reaction Mechanism Research for Isobutane Dehydrogenation, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 31 (2), 221-229, 2016.
  • Fang D., Zhao J., Liu S., Zhang L., Ren W., Zhang H., Relationship between Cr-Al Interaction and the Performance of Cr-Al2O3 Catalysts for Isobutane Dehydrogenation, Modern Research in Catalysis, 4, 50- 58, 2015.
  • Rashidi M., Nikazar M., Rahmani M., Mohamadghasemi Z., Kinetic Modeling of Simultaneous Dehydrogenation of Propane and Isobutane on Pt-Sn-K/Al2O3 Catalyst, Chemical Engineering Research and Design, 95, 239–247, 2015.
  • Sattler J.J.H.B., Ruiz-Martinez J., Santillan-Jimenez E., Weckhuysen B.M.,Catalytic Dehydrogenation of Light Alkanes on Metals and Metal Oxides, Chem. Rev., 114, 10613−10653, 2014.
Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi-Cover
  • ISSN: 1300-1884
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 1986
  • Yayıncı: Oğuzhan YILMAZ
Sayıdaki Diğer Makaleler

Statik, tuzlu ve asidik sulu ortamların Afyonkarahisar yöresinde yapı taşı olarak kullanılan gözenekli yapıtaşlarının kılcal su emme potansiyeline etkisi

Mustafa Yavuz ÇELİK, Selim YILMAZ

Farklı mineral katkıların epoksi zemin kaplama malzemesinin ıslanmazlığına ve yüzey enerjisine etkisi

Atilla EVCİN, Bahri ERSOY, Tayfun UYGUNOĞLU, İbrahim GÜNEŞ

Ortogonal dizinler kullanarak kimyasal buhar çöktürme yöntemi ile büyütülen grafenin ana etkiler analizi

Barış ŞİMŞEK, Ömer Faruk DİLMAÇ

Parçalı yakıt maliyeti fonksiyonlarına sahip çevresel ekonomik güç dağıtımı problemlerinin çözümüne yeni bir yaklaşım: Konik skalerleştirme metodu

Celal YAŞAR, Serdar ÖZYÖN

Kas iskelet sistemi rahatsızlıklarının analizinde yeni bir risk değerlendirme yaklaşımı

Demet GÖNEN, Aslan Deniz KARAOGLAN, Mustafa Ahmet Beyazıt OCAKTAN, Ali ORAL, Hilal ATICI, Bünyamin KAYA

Parçalı yakıt maliyeti fonksiyonlarına sahip çevresel ekonomik güç dağıtımı problemlerinin çözümüne yeni bir yaklaşım

Celal YAŞAR, Serdar ÖZYÖN

Dik kesme işleminin Lagrangian sınırlı sonlu eleman modeliyle küresel parmak frezeleme kuvvetlerinin incelenmesi

Mehmet AYDIN, Uğur KÖKLÜ

ETSI TS 102 361 sayısal mobil telsiz standardına uyumlu telsizlerin ses kalitesinin ses şiddeti optimizasyonu ve daha iyi ileri hata düzeltme planı kullanılarak arttırılması

Hasan YETİK, Ali EKŞİM

Rasemik Propranololün Biyokatalitik Derasemizasyonuna Ses Ötesi Dalga ve Tepkime Parametrelerinin Etkisi

Rahime SONGÜR, Ülkü MEHMETOĞLU

Mikro frezeleme işleminin takım eksen kaçıklığı göz önüne alınarak mekanistik modellemesi

Yiğit KARPAT, Muammer KANLI, Samad Nadimi Bavil OLİAEİ