Demir bazlı Fıscher-Tropsch katalizörüne promotörlerin etkisinin incelenmesi

Abstract

Fosil yakıt kaynağı olarak kullanılan petrolün bilinen rezervlerinin hızla tükendiği şu dönemde, sıvı yakıt üretimi için alternatif yollar bulma üzerine çeşitli çalışmalar yürütülmektedir. Sentez gazının [H2 (hidrojen) ve CO (karbonmonoksit)]çeşitli uzun zincirli hidrokarbonlara (özellikle n-parafin ve α-olefin) dönüştürüldüğü bir proses olan Fischer-Tropsch (FT) sentezi, yüksek kalite sıvı yakıt ve değerli kimyasalların üretilebileceği alternatif bir yöntem olarak son yıllarda büyük ilgi görmektedir. Fischer-Tropsch sentezi sonucu oluşan hidrokarbon ürünlerin geleneksel yakıta göre avantajı; sülfür, azot ya da ağır metal kirleticileri barındırmaması ve düşük miktarlarda aromatik hidrokarbonlar içeriyor oluşudur.Kimya endüstrisinde tercih edilen düz zincirli olefinler Fischer-Tropsch prosesi sonucu üretilebilmektedir. Ucuz maliyeti ve yüksek su-gaz dönüşüm aktivitesinden dolayı demir bazlı katalizörler, kömürden elde edilen hidrojence fakir sentez gazının dönüşümü için ideal katalizörler haline gelmiştir.Bu tez çalışmasında silisyum (Si), mangan (Mn), bakır (Cu)promotörlerinin demir bazlı Fischer-Tropsch katalizörünün;kimyasal ve fiziksel yapısına indirgenme davranışına, ve performansına olan etkileri araştırılmıştır. Katalizör sentezlerinden sonra; yüzey alanı(BET), x-ışınları toz difraktometresi(XRD), sıcaklık programlı indirgeme(TPR), infrared spektroskopisi(IR) ve taramalı elektron mikroskobu(SEM) analizleri yapılarak promotörlerin,katalizörün yapısına ve aktivite ve seçicilik değerlerine etkileri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, katalizör yapısına eklenen silisyum, katalizörün yüzey alanını 4 kata kadar arttırmaktadır. Fakat, silisyum kalsinasyon sonrasında katalizörün kristal yapısına geçmesini engellemekte, daha zor indirgenebilen amorf bir yapıya neden olmaktadır. Katalizöre eklenen mangan, katalizörün yüzey alanında belirgin bir artışa neden olmazken katalizör aktivitesini çok büyük oranda arttırmaktadır. Katalizöre emdirme yöntemi ile eklenen bakır promotörü, katalizörün indirgenmesini kolaylaştırmaktadır.Anahtar Kelimeler: Demir Bazlı FT Katalizörü, BET, FT-IR, SEM, TPR, XRD.

As the known reserves of dominantly used fossil fuel, crude oil, are rapidly depleting, various studies are conducted to find alternative routes to produce liquid fuel. Fischer-Tropsch (FT) synthesis, which converts synthesis gas (syngas), a mixture of H2 and CO, into various long-chain hydrocarbons (mainly n-paraffins and α-olefins), has received considerable attention in recent years as an alternative route to produce high quality liquid fuels and chemicalsComparing the conventional fuel and FT synthetic fuel, the advantages of FT synthetic fuel are having no contaminants such as sulphur, nitrogen and heavy metal and including low amount aromatics. Also linear hydrocarbons which are especially preferable for chemical industry are produced by the FT process. The high water-gas-shift (WGS) activity of iron makes it an ideal catalyst for converting hydrogen-lean syngas (low H2/CO ratio) derived from coal.In this study effects of silicium, manganese and copper promoters on chemical and textural properties, reducibility and performance of an iron based catalyst were investigated. The effect of the promoters on the chemical and textural properties of the catalyst ware determined via BET surface area measurement, XRD, TPR, IR and SEM analysis. Moreover, activity and selectivity of the catalyst were determined via catalyst studies in a fixed bed reactor tests system. It was found that silicon addition improved surface are of the catalyst at least 4 times. Manganese addition had no significant effect on surface are value while it highly improved the catalytic activity of the catalyst. Copper impregnated on the catalyst had improved the reduction behavior of the catalyst by decreasing the reduction temperature in high temperature region.Keywords: Iron Based FT Catalyst, BET, FT-IR, SEM, TPR, XRD.