Toluenin gaz evresindeki benzaldehite oksidasyonu reaksiyonunda reaktör tasarım parametrelerinin incelenmesi ve uygun reaktör tasarımı

Abstract

- 78 - ÖZET Bu çalışmada toluenin gaz evresinde katalitik oksidasyonu molibdentrioksit ve vanadyumpentaoksit esaslı katalizörler üzerinde araştırılarak en seçimli katalizör belirlenmiş ve bu katalizör ile yapılan deneylerde toluen debisi, katalizör miktarı, hava debisi ve reaktör sıcaklığının reaksiyon hızı na etkisi incelenmiş, optimum çalışma koşulları çıkarılmış ve katalizör aktivitesinin değişimi araştırılmıştır. Toluenin gaz fazında oksidasyon ürünleri benzaldehit, kar bondioksit ve su dur. Hazırlanan molibdenoksitli katalizörde taşıyıcı olarak sünger taşı vanadyumpentaoksitli diğer üç ka talizörde ise silikaj'el ve kizelgur taşıyıcılar kullanılmış - tır. En seçimli katalizör olarak kütlece % 55 Si02 f % 34.6 KpSOL ve % 10.4 v2°5 bileşimi! katalizör bulunmuştur. Bu kata lizörle yapılan deneylerde 450°C reaksiyon sıcaklığı, 0.015 mol/h toluen debisi, 16.5 ml/s hava debisi ve 1.25 g. katali zör miktarı optimum çalışma koşulları olarak bulunmuştur. Ay rıca yapılan deneylerde katalizör aktivitesi de araştırılmış tır. En seçimli katalizör ile 4-30 C'de yapılan deneylerden reaksiyon hız denklemi aşağıdaki gibi bulunup, 2 o - rT Kl K2 yT y02 Kl ^ - K2 *°02 uygun bir tapa akışlı izotermal tübüler reaktör tasarımı yapıl mıştır.

- 79 - SUMMARY In this work gas-phase catalytic oxidation of toluene over various MoO^ and V^O^ catalyts is studied. The most selective catalyst for conversion of toluene to benzaldhyde is determined and the effects of parameters such as amount of the catalyst, feed rate of toluene, flow rate of air and temperature on the rate of the reaction over thin catalyst are investigated. Optimum operating conditions and deactiva tion of this catalyst are also searched. Partial oxidation products of toluene are identified as benzaldehyde, carbondioxide and water. Four different ca talysts are prepared employing pumice, kizelguhr and sili- cagel as carriers and the selectivity to benzaldehde at constant temperature. The most selective catalyst is found to be the on composed of 55 % Si02, 3^-.6 % K2S0^ and 10.4 % V20c. Optimum operating conditions are found as follows : Temperature of the reaction : 450°0, feed rate of toluene: 0.015 mol/h, flow rate of air : 16.5 ml/s, amount of catalyst; 1.25 6. It is also observed that catalyst should be regerated after every experiment because of the change of the catalyst activity with time. Kinetics of the reaction is studied over the most selec- catalyst at 430°( toluene converted, is tive catalyst at 4-30°0 and the reaction rate in terms of 2 Q Kl K2 yT y0? kmol Toluene rT = ?() Ki < * K2 / kg-t x h