RM16. FARKLI METAL YÜKLÜ ZSM-5 VE FERRİT KATALİZÖRLERLE n-büten İZOMERİZASYONU



Benzer belgeler
CHARACTERISATION OF BET ISOTHERM FROM MANİSA- GÖRDES NATURAL ZEOLITE (CLINOPTILOLITE)

ASİTLER VE BAZLAR ASİT VE BAZ KAVRAMLARI M.DEMİR ASİT VE BAZ KAVRAMLARI 1

Cr/Al-TABAKALI KİL KATALİZÖRLERİN YÜZEY ÖZELLİKLERİ

Akvaryum veya küçük havuzlarda amonyağın daha az zehirli olan nitrit ve nitrata dönüştürülmesi için gerekli olan bakteri populasyonunu (nitrifikasyon

ASİTLER VE BAZLAR ASİT VE BAZ KAVRAMLARI

Ni, La, ve Y MOFİYE MAĞNEZYUM MOLİBDAT KATALİZÖRÜ İLE PROPANIN OKSİDATİF DEHİDROJENASYONU

ASİTLER- BAZLAR. Suyun kendi kendine iyonlaşmasına Suyun Otonizasyonu - Otoprotoliz adı verilir. Suda oluşan H + sadece protondur.

DÜŞÜK SICAKLIKTA BERRAK ÇÖZELTİLERDEN MFI TİPİ TOZ ZEOLİT SENTEZİ

TE 03 KÖMÜRLERİN ISIL İŞLEMİ SIRASINDA FİZİKSEL VE KİMYASAL ÖZELLİKLERİNİN DEĞİŞİMİ

ATAKTİK POLİPROPİLENİN MALEİK ANHİDRİD İLE MODİFİKASYONU

HYDROTERMAL YÖNTEMİYLE NİKEL FERRİT NANOPARTİKÜLLERİN SENTEZİ VE KARAKTERİZASYONU

(a) 1,60 (b) 0,80 (c) 0,10 (d) 0, Aşağıda gösterilen potansiyel enerji grafiğinde ileri tepkimenin aktifleşme enerjisi hangisidir?

5.111 Ders Özeti # (suda) + OH. (suda)

Genel Kimya 101-Lab (4.Hafta) Asit Baz Teorisi Suyun İyonlaşması ve ph Asit Baz İndikatörleri Asit Baz Titrasyonu Deneysel Kısım

YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAĞI OLARAK KAYISI PULP ININ DEĞERLENDİRİLMESİ

Bileşikteki atomların cinsini ve oranını belirten formüldür. Kaba formül ile bileşiğin molekül ağırlığı hesaplanamaz.

HAM KİL VE KALSİNE KİL KULLANILARAK ATIK SULARDAKİ ORGANİK MADDE VE İYONLARIN GİDERİMİ DANIŞMANLAR

Serüveni 3. ÜNİTE KİMYASAL TÜRLER ARASI ETKİLEŞİM GÜÇLÜ ETKİLEŞİM. o İYONİK BAĞ o KOVALENT BAĞ o METALİK BAĞ

KİM-118 TEMEL KİMYA Prof. Dr. Zeliha HAYVALI Ankara Üniversitesi Kimya Bölümü

Farklı bölgelerde yetişen zeytinlerin çekirdeklerinden aktif karbon eldesi ve elde edilen aktif karbonun metilen mavisiyle adsorpsiyonunun incelenmesi

Sıvılardan ekstraksiyon:

ALUMİNA DESTEKLİ MFI TİPİ ZEOLİT MEMBRANLARIN TEK GAZ GEÇİRGENLİK ÖLÇÜMÜYLE KARAKTERİZASYONU

Bolum 11&12 Eterler, Epoksitler, Sülfitler

3.1 ATOM KÜTLELERİ MOL VE MOLEKÜL KAVRAMLARI Mol Hesapları SORULAR

Suda çözündüğünde hidrojen iyonu verebilen maddeler asit, hidroksil iyonu verebilenler baz olarak tanımlanmıştır.

DOKTORA TEZİ KİMYA MÜHENDİSLİĞİ

2. GRUP KATYONLARI. As +3, As +5, Sb +3, Sb +5, Sn +2, Cu +2, Hg +2, Pb +2, Cd +2, Bi +3

10. Sınıf Kimya Konuları KİMYANIN TEMEL KANUNLARI VE TEPKİME TÜRLERİ Kimyanın Temel Kanunları Kütlenin korunumu, sabit oranlar ve katlı oranlar

İÇİNDEKİLER TEMEL KAVRAMLAR Atomlar, Moleküller, İyonlar Atomlar Moleküller İyonlar...37

HZSM-5 destekli katalizörler ile metanın aromatizasyonu reaksiyonu

Atomlar ve Moleküller

TOPRAKLARIN KİMYASAL ÖZELLİKLERİ

POLİPROPİLENİN FARKLI TİPTE ZEOLİTLER ÜZERİNDEKİ ISIL-KATALİTİK BOZUNMASININ İNCELENMESİ

4. Oksijen bileşiklerinde 2, 1, 1/2 veya +2 değerliklerini (N Metil: CH 3. Cevap C. Adı. 6. X bileşiği C x. Cevap E. n O2. C x.

TOPRAK TOPRAK TEKSTÜRÜ (BÜNYESİ)

HACETTEPE ÜNĐVERSĐTESĐ EĞĐTĐM FAKÜLTESĐ ÖĞRETĐM TEKNOLOJĐLERĐ VE MATERYAL GELĐŞTĐRME

ÇÖZELTİLERDE DENGE (Asit-Baz)

H H O. Cl H H O. Cl H

Serüveni 7.ÜNİTE Endüstride -CANLILARDA ENERJİ hidrokarbonlar

MEMM4043 metallerin yeniden kazanımı

ARAŞTIRMA ENSTİTÜSÜ/İSTASYONLARI MÜDÜRLÜKLERİ DÖNER SERMAYE İŞLETMELERİ 2014 YILI BİRİM FİYAT LİSTESİ. 1 ph 14,00. 2 Elektriksel İletkenlik 14,00

HİDROKARBONLAR ve ALKANLAR. Kimya Ders Notu

DENEY FİYAT LİSTESİ. MDN.KMY.0001 Kimyasal analiz boyutuna numune hazırlama ( 100 mikron)

7-2. Aşağıdakileri kısaca tanımlayınız veya açıklayınız. a) Amfiprotik çözücü b) Farklandırıcı çözücü c) Seviyeleme çözücüsü d) Kütle etkisi

ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ KİMYA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ORGANİK KİMYA LABORATUVARI DENEY 8 : YÜZEY GERİLİMİNİN BELİRLENMESİ

TÜBİTAK-BİDEB Lise Öğretmenleri (Fizik, Kimya, Biyoloji ve Matematik) Proje Danışmanlığı Eğitimi Çalıştayı LİSE-2 (ÇALIŞTAY 2012) SUYUN DANSI

Araş. Gör. Can GÜNGÖREN

YAZILI SINAV SORU ÖRNEKLERİ KİMYA

Nanolif Üretimi ve Uygulamaları

Yedinci Ulusal Kimya Mühendisliği Kongresi, 5-8 Eylül 2006, Anadolu Üniversitesi, Eskişehir RM07

a. Yükseltgenme potansiyeli büyük olanlar daha aktifdir.

ARAŞTIRMA MAKALESİ /RESEARCH ARTICLE

DENEY 4 KUVVETLİ ASİT İLE KUVVETLİ BAZ TİTRASYONU

POLİMER KİMYASI -4. Prof. Dr. Saadet K. Pabuccuoğlu

GIDALARIN BAZI FİZİKSEL NİTELİKLERİ

Tepkimeler ve Mekanizmaları

BESİN MADDELERİNİN KSİLEM VE FLOEMDE UZUN MESAFE

PERİYODİK CETVEL Mendeleev Henry Moseley Glenn Seaborg

İLK ANYONLAR , PO 4. Cl -, SO 4 , CO 3 , NO 3

PERİYODİK CETVEL

ÇÖZELTİLERİN KOLİGATİF ÖZELLİKLERİ

ÇÖZELTILERDE DENGE. Asitler ve Bazlar

PETROKİMYA KOMPLEKSİ ARITMA ÇAMURLARININ EKSTRAKSİYONU

Kireçtaşlarından Çöktürülmüş Kalsiyum Karbonat Üretimi Doç. Dr. Özen KILIÇ

ATOMLAR ARASI BAĞLAR Doç. Dr. Ramazan YILMAZ

MÜH. BÖLÜMLERİ GENEL KİMYA-I DERSİ DÖNEM SONU SINAVI

T.W.Graham Solomons ORGANİK KİMYA 7. Basımdan çeviri. ALKOLLER, ETERLER, EPOKSİTLER

KROMOTOGRAFİK YÖNTEMLER

Akreditasyon Sertifikası Eki (Sayfa 1/5) Akreditasyon Kapsamı

ARES 1-ASİTLER. MADDENĠN YAPISI VE ÖZELLĠKLERĠ 4-ASĠTLER ve BAZLAR 8.SINIF FEN BĠLĠMLERĠ

4. ÇÖZÜNÜRLÜK. Çözünürlük Çarpımı Kçç. NaCl Na+ + Cl- (%100 iyonlaşma) AgCl(k) Ag + (ç) + Cl - (ç) (Kimyasal dengeye göre iyonlaşma) K = [AgCl(k)]

Doğal Rb elementinin atom kütlesi 85,47 g/mol dür ve atom kütleleri 84,91 g/mol olan 86 Rb ile 86,92 olan 87

Üçüncü Tek Saatlik Sınav 5.111

PERİYODİK SİSTEM VE ELEKTRON DİZİLİMLERİ#6

PEYNİR ALTI SUYU VE YOĞURT SUYUNDA Zn Ve TOPLAM ANTİOKSİDAN KAPASİTESİ TAYİNİ DANIŞMANLAR. 29 Haziran-08 Temmuz MALATYA

ÖĞRETİM YILI 2. DÖNEM 12. SINIF / KİMYA DERSİ / 3. YAZILI

I. FOTOELEKTRON SPEKTROSKOPĠSĠ (PES) PES orbital enerjilerini doğrudan tayin edebilir. (Fotoelektrik etkisine benzer!)

Alkenlerin Kimyasal Özellikleri KATILMA TEPKİMELERİ

Sodyum Hipoklorit Çözeltilerinde Aktif Klor Derişimini Etkileyen Faktörler ve Biyosidal Analizlerindeki Önemi

KMB0404 Kimya Mühendisliği Laboratuvarı III GAZ ABSORSPSİYONU. Bursa Teknik Üniversitesi DBMMF Kimya Mühendisliği Bölümü 1

GENEL KİMYA 101 ÖDEV 3

ÖLÇME, DEĞERLENDİRME VE SINAV HİZMETLERİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ

Fiziksel özellikleri her yerde aynı olan (homojen) karışımlara çözelti denir. Bir çözeltiyi oluşturan her bir maddeye çözeltinin bileşenleri denir.

Öğretim Üyeleri İçin Ön Söz Öğrenciler İçin Ön Söz Teşekkürler Yazar Hakkında Çevirenler Çeviri Editöründen

ASİT-BAZ DENGESİ ÖSS DE ÇIKMIŞ SORULAR

Katlı oranlar kanunu. 2H 2 + O 2 H 2 O Sabit Oran ( 4 g 32 g 36 g. 2 g 16 g 18 g. 1 g 8 g 9 g. 8 g 64 g 72 g. N 2 + 3H 2 2NH 3 Sabit Oran (

KİMYA II DERS NOTLARI

KAYE ve Spektrokimyasal seri

4 Deney. Yrd. Doç. Dr. Ayşe KALEMTAŞ Araş. Gör. Taha Yasin EKEN

ASĐTLER ve BAZLAR. Yrd.Doç.Dr. İbrahim İsmet ÖZTÜRK

Akreditasyon Sertifikası Eki (Sayfa 1/9) Akreditasyon Kapsamı

ASİT-BAZ TEORİSİ. (TİTRASYON) Prof. Dr. Mustafa DEMİR. M.DEMİR(ADU) ASİT-BAZ TEORİSİ (titrasyon) 1

Hücrelerde gerçekleşen yapım, yıkım ve dönüşüm olaylarının bütününe metabolizma denir.

TÜRK LİNYİTLERİNİN İZOTERMAL ŞARTLARDA PİROLİZİ VE ÜRÜNLERİN KARAKTERİZASYONU

Hidroklorik asit ve sodyum hidroksitin reaksiyonundan yemek tuzu ve su meydana gelir. Bu kimyasal olayın denklemi

Stres Koşulları ve Bitkilerin Tepkisi

YMN62 SICAKLIĞA DUYARLI YENİ POLİMERLER İLE ÇAPRAZ BAĞLI HİDROJEL MATRİKS SENTEZİ VE KARAKTERİZASYONU

Genel Kimya Prensipleri ve Modern Uygulamaları Petrucci Harwood Herring 8. Baskı. Bölüm 4: Kimyasal Tepkimeler

LDPE/EVOH Harmanlarının Hazırlanması, Karakterizasyonu ve Bazı Özellikleri

Transkript:

Yedinci Ulusal Kimya Mühendisliği Kongresi, 5-8 Eylül 2006, Anadolu Üniversitesi, Eskişehir RM16 FARKLI METAL YÜKLÜ ZSM-5 VE FERRİT KATALİZÖRLERLE n-büten İZOMERİZASYONU S. Yılmaz 1, Ö. Birsoy 1, L. Artok 2, O. Bayraktar 1 1 İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Kimya Müh. Bölümü, Gülbahçe Köyü, Urla 35430, İzmir e-posta: selahattinyilmaz@iyte.edu.tr 2 İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Kimya Bölümü, Gülbahçe Köyü, Urla 35430, İzmir ÖZET Ni, Co, Zn, Cu yüklü H-ZSM5 ve Ferrit katalizörler iyon değişimi ile hazırlanmış ve n-büten izomerizasyonunda test edilmişlerdir. Katalizörlerin Lewis ve Bronsted asit merkezlerine sahip oldukları bulunmuştur. Katalizörlerin asitlikleri yüklenen katyonlarla farklılıklar göstermiştir. ZSM-5 e yüklenmesi, asitlikleri H-ZSM5> Co-ZSM5 ~ Ni- ZSM5> Zn-ZSM5 > Cu-ZSM5 sırası ile değiştirmiştir. Ferit katalizörlerin asitliği ise şu şekilde değişmiştir. H-FER > Ni-FER> Co-FER> Zn-FER >> Cu-FER. Modifikasyon sonucu, kuvvetli asit merkezlerin sayısında azalma olmuştur. ZSM5 katalizörlerin aktivitelerinde (~% 80 dönüşüm) önemli bir değişiklik olmamış, izobütene seçicilikleri de fazla değişmemiştir (~% 20). Ancak ürün kompozisyonları katalizöre göre değişiklik göstermiştir. Kracking ürünleri daha çok Bronsted asit merkezleri içeren katalizörlerde görülmüştür. FER katalizörlerinde ise aktivite katyonlarla değişim göstermiştir. Daha çok Bronsted asit merkezine sahip olan katalizörler daha yüksek aktivite göstermişlerdir. Kracking ürünleri oluşmamış ve Izobütene yüksek seçicilik (% 96) elde edilmiştir. Sadece Co modifikasyonu seçiciliği kısmen artırmıştır. Anahtar Kelimeler: n-büten, izomerizasyon, zeolit asitliği, Bronsted, Lewis 1. GİRİŞ Izobüten, metil tersier bütil eter i (MTBE), metil metakrilati, lastigi ve polibüten i içine alan bir çok kimyasalın ve polimerin üretilmesinde önemli bir hammaddedir. Ancak, günümüzde izobüten üretiminin sınırlı olması, MTBE in üretiminide sınırlandırmakta, ve MTBE ihtiyacının devamlı olarak artmasına sebep olmaktadır [1]. n- Bütenin katalitik iskelet izomerizasyonu, izobütene olan ihtiyacı karşılamak için iyi bir kaynak olarak görülmektedir [2,3]. Tepkime asit katalizörlerle gerçekleşmektedir [2-5]. Uygun asitlik ve gözemek yapıları sayesinde 10 oksijen halkalı zeolitlerin (örneğin ZSM- 5 ve Ferrit) tepkime için aktif, seçici ve uzun ömürlü olduğu belirtilmiştir [5,6]. Zeolitlerin katalitik aktiviteleri Brönsted veya Lewis asit merkezlerinin bulunmasına ve yüklü yapının proton afinitesine bağlanmaktadır. Asit merkezlerinin karakteri, tepkime

Yedinci Ulusal Kimya Mühendisliği Kongresi, 5-8 Eylül 2006, Anadolu Üniversitesi, Eskişehir 2 mekanizmasının monomoleküler veya bimoleküler olmasını etkilemektedir [7]. Izobüten seçiciliğine etki eden faktörler; asit merkezlerin dağılımı, türü ve karakterleri, ve katalizörlerin şekil seçiciliğidir. Bu çalışmada, n-büten izomerizasyonu H-ZSM-5, H-Ferrit, Me-H-ZSM-5 ve Me- Ferrit (Me=Cu, Co, Zn veya Ni) katalizörleri üzerinde çalışılmıştır. Katalizörlerin asitliklerinin ürün dağılımına etkisi incelenmiştir. 2. YÖNTEM HZSM-5 Süd Chemie (MFI-50, SiO 2 /Al 2 O 3 =50) ve H-Ferrit Zeolyst (CP 914C, SiO 2 /Al 2 O 3 =20) firmalarından sağlanmıştır. Metal yüklü katalizörler iyon değişimi ile hazırlanmıştır. Zeolitler 500 C de 8 saat kalsine edildikten sonra metaller yüklenmiştir. İyon değişimi metal tuzlarının sulu çözeltilerinden 80 C de 4 sa süreyle sallayıcı su banyosunda yapılmıştır. İyon değişimi zeolit (1 g zeolite/100 ml çözelti) ve 0,01 M Cu, Co, Ni veya Zn tuzları içeren 250 ml çözelti içinde gerçekleştirilmiştir. Metal yüklü zeolitler, H-ZSM-5 ve H-Ferrit 500 C de 8 saat kalsine edildikten sonra katalizör olarak kullanılmışlardır. Hazırlanan katalizörlerin karakterizasyonu SEM, XRD, ICP ve FTIR ve Kemisorpsiyon (Amonyak TPD) cihazları ile yapılmıştır. Katalizorlerin asitlikleri piridin adsorpsiyonu (FTIR) ve amonyak-desorpsiyonu (Kemisorpsiyon) ile belirlenmiştir. n- Büten izomerizasyonu, sabit yataklı quartz boruda atmosferik basınçta, 375 C de yapılmıştır. Reaktif olarak % 98 saflıkta 1-büten (8 ml/min) kullanılmıştır. Taşıyıcı gaz olarak azot (100 ml/min) kullanılmıştır (WHSV=22 sa -1 ). Reaktörden çıkan gazların analizi gaz kromatografi cihazında online olarak yapılmıştır. 3. BULGULAR VE TARTIŞMA 3.1. Karakterizasyon Iyon değişimi ve katalizörü hazırlama aşamasında yapılan diğer işlemler H-ZSM5 ve H-FER tin yapısını bozmamıştır. HZSM-5 parçacıklarının H-FER itten çok daha küçük olduğu bulunmuştur. Şöyleki parçacık boyutu H-ZSM5 için 100 nm altında, H- FER için 500 nm üzerinde olduduğu belirlenmiştir. HZSM-5 ve H-FER katalizörlerinin SiO 2 /Al 2 O 3 oranları sırasıyla 44.7 ve 18.9 olarak belirlenmiştir. Bu değerler üretici firma tarafından verilen değerlere yakındır. Katalizörlere yüklenen değişik metallerin miktarları ve bu katalizörlerin yüzey alanları Çizelge 1 de verilmiştir. H-ZSM-5 e yüklenen metallerin miktarları % 1.12 ile 1.42 arasında değişmiştir. H-FER te yüklenen metallerin miktarları da % 1.25 ile 1.57 arasında farklılık göstermiştir. HZSM-5 H-FER ten daha yüksek yüzey alanına sahiptir. HZSM-5 in yüzey alanı Co-HZSM-5 hariç diğer katalizörlerde düşmüştür. H-FER te metal yüklenmesi, yüzey alanına çok az (maksimum % 2) düşürmüştür. Mikropor hacmi HZSM-5 de sadece Zn ve Cu ile artmıştır. Fakat H-FER de ise butun metaller için artmıştır. FER katalizörin mikropor hacmi ZSM-5 katalizörlerinden daha büyüktür. 2

Yedinci Ulusal Kimya Mühendisliği Kongresi, 5-8 Eylül 2006, Anadolu Üniversitesi, Eskişehir 3 Çizelge 1. Katalizörlerin fizikokimyasal ve yüzey özellikleri Metal BET Yüzey L+B*** B*** Numuneler Yüklemesi Alanı ( ağır. %) (m 2 /g) (cm 3 /g) (a.u.) (a.u.) H-ZSM5-455.7 0.118 0.113 0.050 Co-Z SM5 1.12 460.5 0.114 0.110 0.039 Ni-Z SM5 1.33 414.5 0.107 0.119 0.031 Zn-Z SM5 1.42 364.8 0.149 0.126 0.031 Cu-Z SM5 1.35 447.6 0.156 0.082 0.020 H-FER - 339.3 0.156 0.201 0.050 Co-FER ** 1.36 332.4 0.182 0.114 0.040 Ni-FER ** 1.25 335.0 0.179 0.158 0.050 Zn-FER ** 1.56 330.9 0.171 0.110 0.024 Cu-FER ** 1.57 335.1 0.173 0.054 0.030 * Mikropor hacim **: H-K. Micropor hacim ***: Pik yüksekliği V mikro * H-FER katalizörlerin FTIR spektrumları ve Amonyak TPD sonuçları şekil 1 de verilmiştir. Pyridin adsorbsiyonu 1450 cm -1 dalga sayısında Lewis asit merkezleri (L), 1490 cm -1 dalga sayısında Bronsted ve Lewis asit merkezleri (B+L) ve 1548 cm -1 dalga sayısında Bronsted asit merkezleri (B) piklerini vermektedir. ZSM-5 ve FER katalizörlerin hepsinin Bronsted ve Lewis asit merkezlerine sahip oldukları bulunmuştur. Fakat 1450 cm -1 dalga sayısında hiçbir katalizörde Lewis asit merkezlerine rastlanmamıştır. L+B ve B pik yükseklikleri Çizelge 1 de verilmiştir. H-FER katalizörlerin L+B miktarları modifikasyonla azalmıştır. B miktarları Ni modifikasyonu için aynı kalırken diğerleri için azalmıştır. Katalizörlerin asitlikleri şu şekilde değişmiştir: H-FER > Ni-FER> Co-FER> Zn-FER >> Cu-FER. ZSM-5 katalizörlerin L+B miktarı Ni ve Zn yüklemesi ile artmıştır, Co ve Cu yüklemesi ile düşmüştür. En çok düşüş Cu yüklemesi ile olmuştur. B miktarı metal yüklemesi ile düşmüştür. En yüksek düşüş Cu ile olmuştur. Katalizörlerin asitlikleri şu sırayı takip etmiştir: H-ZSM5> Co-ZSM5 Ni-ZSM5 Zn-ZSM5 > Cu-ZSM5. FER katalizörlerin ZSM5 katalizörlerinden daha çok asit merkezlerine sahip oldukları belirlenmiştir. Belirlenen SiO 2 /Al 2 O 3 oranları da bu sonuçları desteklemektedir. Düşük SiO 2 /Al 2 O 3 oranına sahip olan katalizör daha çok asit merkezine sahip olur. FER modifikasyonunda kuvvetli asit merkezlerin miktarında (438 o C) azalma olmuştur. En çok azalma Cu modifikasyonu sonucu olmuştur. Zayıf asit merkezleri (200 o C) sayısında, sadece Co modifikasyonunda bir azalma görülmüştür. ZSM5 modifikasyonlarında kuvvetli asit merkezlerin sayısında benzer bir azalma bütün katalizörlerde görülmüştür. Buna karşın düşük kuvvetteki asit merkezleri sayısında (180 o C) sadece Zn-ZSM5 asit merkezleri sayısında bir artış gözlenmiştir. 3

Yedinci Ulusal Kimya Mühendisliği Kongresi, 5-8 Eylül 2006, Anadolu Üniversitesi, Eskişehir 4 a) 0,9 0,8 b) Absorbans (a.u.) H-FER Co-FER Ni-FER Zn-FER Cu-FER Desorbe Olan Amonyak, a.u. 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 H-FER Co-FER Zn-FER Cu-FER 0,1 0 1600 1550 1500 1450 1400 100 200 300 400 500 600 Dalgasayısı, cm -1 Sıcaklık, o C Şekil 1. FER katalizörlerlerin asitlik testi sonuçları a) piridin adsorplanmış katalizörlerin FTIR spektrumları b) amonyak desorpsiyonu: H-Z Co-Z,, Ni-Z x Zn-Z Cu-Z. 3.2. Katalizörlerin Test Edilmesi En iyi aktivite ve seçicilik değerleri FER katalizörleri gösterdiğinden, sadece bu katalizörden elde edilen sonuçlar burda verilmiştir (Şekil 2). H-FER aktivitesi başlangıçta düşmüş ve daha sonra sabit kalmıştır. Bu düşüş kuvvetli asit merkezlerinin deaktivasyonu sonucu olmaktadır. Buna benzer bir düşüş Cu-FER ile de gözlenmiştir. Farklı katyonların yüklenmesi kuvvetli asit merkezlerin miktarını düşürdüğü için H-FER ile başta gözlenen deaktivasyon diğer katalizörle görülmemiştir. Değişik katyonlar H- FER katalizörünün aktivitesini farklı etilemişlerdir. n-büten dönüşümü % 26.8 ile 41.8 arasında değişmiştir. Ni modifikasyonu H-FER katalizörüne benzer bir aktivite gösterirken, diğer katyonlar katalizörün aktivitesini düşürmüştür. Zn ve Cu modifikasyonu katalizörün aktivitesini önemli oranda azaltmıştır. Bu da bu katalizörlerdeki kuvvetli asit merkezi miktarlarının azalmasına bağlanmıştır. FER katalizörlerin izobüten e seçilikleri Şekil 2.b de görülmektedir. Farklı metallerin yüklenmesi izobütene olan seçiciliği önemli miktarda etkilemiştir. Seçicilik %84.6 ile 96.3 arasında değişmiştir. Sadece Co yüklemesi, seçiliği arttırmıştır. Diğer metaller seçiciliği düşürmüştür. En düşük seçiciliği Ni-FER göstermiştir. Farklı katyonlar H-ZSM-5 in aktivitesini çok etkilememiştir. n-büten dönüşümü % 76 ile 80.5 arasında değişmiştir. Sadece Co yüklemesi, H-ZSM-5 ile elde edilen dönüşümü biraz artırmıştır, % 79,5 den % 80.5 e. Cu-ZSM5 hariç diğer katalizörler stabil aktivite göstermiştir. Bu katalizörlerin asitlikleri arasında fark olmasına rağmen, aktivitelerinde büyük farklılıklar görülmemiştir. Farklı metallerin ZSM-5 e yüklenmesi izobütene olan seçiciliği de çok etkilememiştir. Seçicilik %18.5 ile % 21.3 arasında değişmiştir. 4

Yedinci Ulusal Kimya Mühendisliği Kongresi, 5-8 Eylül 2006, Anadolu Üniversitesi, Eskişehir 5 Dönüşüm, % 100 80 60 40 20 100 a) b) Si-C 4 =, % 80 60 0 0 50 100 150 200 Zaman, dak 40 0 50 100 150 200 Zaman, dak Şekil 2. FER katalizörler aktivite ve seçiclik sonuçları a) n-büten in zamanla döşümü b) izobütene seçicilik. H-FER Co-FER,, Ni-FER x Zn-FER Cu-FER FER katalizörleri benzer ürün dağılımları vermişlerdir. Ana ürün olarak sadece izobüten oluşmuştur. Kracking ürünleri bu katalizörlerle görülmemiştir. Fakat kracking ürünleri ZSM-5 katalizörlerinde görülmüştür. Cu-ZSM5 hariç, diğer ZSM-5 katalizörleri benzer ürün dağılımı vermiştir. Ana ürünleri ethylene, probilen, bütan, izobutan, büten, izobüten, penten ve pentan dan oluşmuştur. Cu-ZSM5 ile daha az ethylene, propan ve izobutan oluşmuştur. Bu farklılığının nedeni Cu-ZSM5 de daha az Bronsted asit merkezlerinin miktarina bağlanabilir. Bronsted asit merkezlerininin yüksek olduğu katalizörlerle kracking ürünleri olan etilen, propilen penten ve daha yüksek hidrokarbonlu bileşikler oluşmuştur. Ürünlerin kompozisyonun katalizör ile değişmesi, L/B asit merkezlerinin oranının oluşan ürünlerde etkili olabileceğini göstermektedir. ZSM-5 ve FER katalizörlerden alınan ürün dağılımları karşılaştırıldığında şu sonuçlar çıkarılabilir. Kracking ürünlerinin oluşumunun ZSM-5 katalizörlerin asitliğine bağlamanın doğru olmayacağı ortaya çıkmaktadır. Çünkü bu katalizörlerin asitliği FER katalizörlerinden düşüktür. Bunun şekil seçiciliğinden kaynaklandğı sonucuna varılmıştır. ZSM-5 katalizörlerin gözenek boyutları H-FER itten büyüktür. Buna ek olarak H-FER katalizörlerin parçacıkları daha büyüktür. Dolayısıyla tepkime daha çok parçacıkların dışında gerçekleşmiş ve şekil seçiciliği etkili olmamıştır. 4. SONUÇLAR ZSM-5 katalizörünün aktivitesi ve seçiciliği farklı katyonların yüklenmesi ile çok az değişmiştir. FER katalizörün aktivitesi katyonlara bağlı olarak değişmiştir. Ni modifikasyonu H-FER katalizörüne benzer bir aktivite gösterirken, diğer katyonlar katalizörün 5

Yedinci Ulusal Kimya Mühendisliği Kongresi, 5-8 Eylül 2006, Anadolu Üniversitesi, Eskişehir 6 aktivitesini düşürmüştür. Buda bu katalizörlerdeki kuvvetli asit merkezi miktarlarına azalmasına bağlanmıştır. Izobütene seçicilik H-FER yüklenen katyonlarla değişiklik göstermiştir. Seçicilik % 84.6 ile % 96.3 arasında değişmiştir. Sadece Co yüklemesi, seçiliği arttırmıştır. Diğer metaller seçiciliği düşürmüştür. En düşük seçiciliği Ni-FER göstermiştir. Kracking ürünü olan probilen, ethylene, penten ve daha yüksek karbonlu bileşikler ZSM-5 katalizörlerle oluşmuştur. FER katalizörlerin asiditelerinin daha yüksek olmasına rağmen, kracking ürünleri çok az miktarda oluşmuştur. Şekil seçiciliğinin H-FER katalizörlerde etkin olduğu bulunmuştur. 5. KAYNAKLAR [1] Houzvicka, J. Hansildaar S., Ponec V., 1997. The Shape Selectivity in the Skeletal Isomerisation of n-butene to Isobutene, J. Catal. 167, 273.-278. [2] Yang, S.-M.; Lin, J.-Y.; Guo, D.-H.; Liaw, S.-G.;1999. 1-Butene isomerization over aluminophosphate molecular sieves and zeolites App. Catal. A: Gen., 181, 113-122. [3] Canizares P., Carrero A., Sanchez P., 2000. Isomerization of n-butene over ferrierite zeolite modified by Silicon Tetrachloride Treatment. App. Catal. A., 190, 93-105. [4] Hyun C.L., Hee C.W., Ryong R., Kyung H.L., Jae S.L., 2000. Skelatal Isomerization of n-butenes to Isobutene Over Acid Treated Natural Clinoptilolite Zeolites,. App. Catal. A. Gen., 196, 135-142. [5] Asensi, M. A.; Corma, A.; Martínez, A.; Derewinski, M.; Krysciak, J.; Tamhankar, S.S., 1998. Isomorphous substitution in ZSM-22 zeolite. The role of zeolite acidity and crystal size during the skeletal isomerization of n-butene, App. Catal. A: Gen. 174, 163-175. [6] Houzvicka, J.; Nienhuis, J.G.; Ponec, V.; 1998. The role of the acid strength of the catalysts in the skeletal isomerisation of n-butene App. Catal. A: Gen., 174, 207-212. [7] Cejka, J.; Wichterlová, B.; Sarv, P.; 1999. Extent of monomolecular and bimolecular mechanism in n-butene skeletal isomerization to isobutene over molecular sieves, App. Catal. A: Gen., 179:1217-222 6