Naftalinin propilen ile alkilasyonu prosesinde 2-izopropilnaftalin seçimliliğinin incelenmesi

Abstract

Ill ÖZET Yüksek Lisans Tezi NAFTALİNİN PROPİLEN İLE ALKİLASYONU PROSESİNDE 2-İZOPROPİLNAFTALİN SEÇİMLİLİ?İNİN İNCELENMESİ Emine BAYRAKTAR Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. Tunçer H. ÖZDAMAR 1991, Sayfa: 66 Jüri: Prof.Dr. T.H.Özdamar Prof. Dr. T. Doğu Yard. Doç. Dr. S.Takaç Naftalin ile propilenden ardışık üç alt-proses ile düşük enerji tüketimli 2-naftol + aseton üretim yeni prosesi alkilasyon, oksidasyon ve parçalanma tepkimelerinden oluşmaktadır. Birinci alt- prosesde; boraks, hidroflorik asit ve oleumdan iki ardışık tepkime ile üretilen BF3 gazının, HgPO^ çözeltisine kimyasal absorpsiyonuyla hazırlanan BF3.H3P04 sıvı katalizörü kullanılarak, naftalinin propilen ile alkilasyonunda istenen ürün 2-izopropilnaftalin(2-IPN) yanürün 1-izopropilnaf talin (1-IPN) ve diizopropilnaftalinler(DIPN) üretiminin ve seçimliliğinin incelenmesi ve tepkime kinetiğinin modellenmesi bu araştırmanın amacını oluşturmaktadır. 2-IPN, 2-naftol üretimi ikinci alt-prosesi olan oksidasyon tepkimesinde girdi olarak kullanılmaktadır. Yanürün 1-IPN' in ise inhibitor etkisi olduğundan ortamdan ayırılması veya IPN'e göre seçimliliği nin % 40' in altında olması gerekmektedir. 2-IPN üretimi ve seçimliliğine, propilene göre sürekli, sıvı faz siklohekzanda çözünmüş naftaline göre kesikli gaz-sıvı-sıvı/katalitik heterojen reaktör sisteminde; reaktörde kalma süresi t, sıcaklık T, naftalin saflığı, BF3.H3P04/BF3.H20 mol oranı X, karıştırma hızı N, propilen giriş hızı F`/V, naftalin başlangıç derişimi CNo, katalizör kütle kesri m ve katalizör kullanım sayısı Z parametrelerinin etkisi in celenmiştir. Buna göre T=60°C, CNq=4.5M, m=0.30, x=3.48, F /V=0.93 mol/dm /st ve N=1100 dk~ değerlerinde aynı etkinlikte katalizörün Z=9 kez kullanılabileceği saptanmıştır. t=7.3 st kalma süresinde en yüksek 2-IPN derişimi ve seçimliliği olan sırasıyla Cy=3.89M ve S«=0.95 değerlerine ulaşılmıştır. ANAHTAR KELİMELER: 2-İzopropilnaftalin üretimi> 2-izopropilnaftalin seçimliliği, bortrif lörür-fosforik asit katalizörü, katalitik tepkime sistemi. gaz-sıvı-sıvı/

IV ABSTRACT Masters Thesis INVESTIGATION OF THE SELECTIVITY OF 2-ISOPROPYLNAPHTHALENE IN THE ALKYLATION PROCESS OF NAPHTHALENE WITH PROPYLENE Emine BAYRAKTAR Ankara University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Chemical Engineering Supervisor: Prof. Dr. Tunçer H. Özdamar 1991, Page: 66 Jury: Prof. Dr. H.T. Özdamar Prof. Dr. T. Doğu Assist. Prof. Dr. S. Takaç The low energy consuming new 2-naphthol + acetone production process consists of three sub-processes involving alkylation, oxidation, and decomposition reactions. The ultimate aim of this work was to investigate the production and selectivity of the desired product 2-isopropylnaphthalene (2-IPN), side-products 1-isopropylnaphthalene (1-IPN), and diisopropylnaphthalenes (DIPN) from naphthalene and propylene using BF3.H3PO. liquid catalyst and modelling of the reaction system in the first sub-process of the new 2-naphthol process. BF3.H3PO. catalyst was prepared by the chemical absorption of BF, gas -produced from borax, oleum, and hydrofluoric acid- into H3PO. solution. 2-IPN is the reactant in the second sub-process, while the side-product 1-IPN must either be seperated from the reaction mixture or must have a selectivity -with respect to IPN- less than 40 %, as it inhibits the oxidation reaction. The effect of retention time, t, temperature, T, naphthalene purity, BF3.H,PO./BF3.H20 mole ratio, X, agitation rate, N, propylene feed rate, F /V, initial naphthalene concentration, CNo, catalyst mass rario, m, and catalyst batch number, Z to 2-IPN concentration, Cjt, and selectivity S« were investigated in a gas-liquid-liquid/catalytic semi-batch reaction system which is continuous with respect to propylene and batch with respect to naphthalene dissolved in cyclohexane. It was found out that at T=60°C, CNq=4.5M, m=0.30, F /V=0.93 mole/dm3/h, and N=1100 min` conditions the same catalyst could be used Z=9 times without any substantial loss of activity. At t=7.3 h retention time maximum 2-IPN concentration and selectivity of Cy=3.89M and S«=0.95, respectively, were obtained. KEY WORDS: Production of 2-isopropylnaphthalene, selectivity of 2-isopropylnaphthalene, borontrifluoride-phosphoric acid catalyst, gas-liquid-liquid/catalytic reaction system.