Ayçiçek yağının hidrojenasyon kinetiği ve mekanizması

Abstract

ÖZET Bitkisel yağların hidrojenasyon kinetiği ve mekanizması üzerine pek çok çalışma yapılmıştır. Bu çalışmaların çoğu soya fasulyesi, pamuk tohumu ve kolza tohumu yağlarının hidro jenasyonu hakkındadır. Bu tezle sunulan çalışmada, katalizör olarak demi rin kompleks bileşikleri ve ticari nikel katalizörü olan Res- san 22 kullanılarak, ayçiçek yağının hidro jenasyon kinetiği ve mekanizmasının açıklanması düşünülmüştür. Demirin kompleks bileşikleri olarak amonyum ferro klorür, potasyum ferro siyanür ve difenil amino ferro klorür laboratuar şartlarında hazırlanmıştır. Ayrıca, metalik toz halindeki demirin de katalizör olarak etkisi denenmiştir. Ressan 22 olarak bilinen ticari nikel katalizörü nikel formattan, yaş indirgenme metoduna gö re hazırlanmış olup, bu katalizörün heterojen kataliz etkisi incelenmiştir. Yapılan bütün hidrojenasyon deneylerinde karış tır - 2 ma hızı 450 dev/dk, basınç 0.5 kg/cm ve zaman 2 saat olarak uygulanmıştır. Yağa göre % 0.1 demir içeren amonyum ferro klorür, potasyum ferro siyanür ve metalik toz halindeki de mir katalizörleriyle 180 C da hidrojenasyon yapılmıştır. Ayrıca, yağa göre % 0.1 ve 0.2 demir içeren dife nil amino ferro klorür ile iki değişik katalizör konsantras yonunda, 180°C da deneyler gerçekleştirilmiştir. Bununla bir-ii likte, yağa göre % 0.05 ve 0.1 nikel içeren ticari Ressan 22 katalizörüyle de 140, 160, 180, 200, 220 ve 240°C da ayçiçek yağı hidrojene edilmiştir. Ayçiçek yağının hidro jenasyon reaksiyonunun birin ci dereceden bir kinetiğe sahip olduğu anlaşılmıştır. Meka nizma ile ilgili olarak birçok olasılıklar ve kinetik makro- modeller gösterilmiş ve bunlardan en uygun olanı seçilmiş tir. Bu modele göre hız sabitleri bulunarak, her bir adımda ki linolenik asid selektivitesi Ll SR ve linoleik asid se- lektivitesi SR hesaplanmıştır. Demir katalizörleriyle Ll SRz 4.73-7.23 ve SR r 0.89-58.46, nikel katalizörleriyle de Ll SR= 1.43-8.30 ve SR ~ 0.30-34.16 arasında bulunmuştur. Bundan başka, ayçiçek yağı hidro jenasyon reaksiyonuna ait aktivasyon enerjisi, entalpisi ve entropisi gibi, termodinamik fonksiyonların hesaplanmasına da çalışılmıştır.

Xll SUMMARY Numerous studies on the kinetics and mechanism of vegetable oils hydrogenation have been carried out. Most of these studies is on the soybean oil, cotton seed oil and rape seed oil hydrogenation. In this study, the kinetics and mechanism of the sunflower seed oil hydrogenation has been investigated by using the catalysts such as the complex compounds of iron and Ressan 22 which is a commercial nickel catalyst. The complex compounds of iron with ammonium ferro chloride, po- tasium ferro cyanide and diphenyl amino ferro chloride have been prepared in the laboratory conditions. Furthermore, the effect of metallic iron powder as a catalyst has been studied. A commercial nickel catalyst known as Ressan 22 has been prepared according to the wet reduced method and the heterogeneous catalysis effect of this catalyst has been investigated. In all performed hydrogenation experiments, the stirring rate, the pressure and the time have been applied as 450 rpm, 0.5 kg/ cm and 2 hours, respectively. With am monium ferro chloride, potasium ferro cyanide and metallic iron powder catalysts containing 0.1 % iron with respect to the weight of oil, the hydrogenation has been carried out at the temperature of 180 C.iv In addition to these, the experiments with diphe- nyl amino ferro chloride containing 0.1 and 0.2 % iron with respect to the weight of oil have been accomplished at the temperature of 180° at two different catalyst concentration. However, the sunflower seed oil has also been hydrogenated with a commercial catalyst Ressan 22 containing 0.05 and 0.1 % nickel with respect to the weight of oil, at the tempera tures such as 140, 160, 180, 200, 220 and 240°C The kinetics of the hydrogenation of sunflower seed oil has been found to be a first order. A number of the possibilities and kinetic macromodels concerning with the mechanism has been presented and most reasonable of these has been selected. The linolenic acid selectivity LI SR and the linoleic acid selectivity SR in each other step have been calculated according to this model. By means of iron and nickel catalysts, LI SR and SR have been found to be 4.73-7.23, 0.89-58.46 and 0.30-34.16, respectively. Moreover, it has been tried to calculate the ther modynamic functions such as activation energy, enthalpy and entropy on the hydrogenation of sunflower seed oil.