ZSM-5 katkılı beta zeolit katalizöründe 1-metilnaftalin ile tolüenin transalkilasyonuna metal yüklemenin etkisi

Abstract

2,6-Dimetilnaftalin (2,6-DMN), polietilen naftalat (PEN) sentezinde önemli bir ara maddedir. PEN, yaygın kullanımı olan polietilen tereftalat (PET) ile karşılaştırıldığında, mükemmel termal, mekanik ve gaz bariyeri özellikleri nedeniyle umut verici uygulama beklentilerine sahiptir. 2,6-DMN'nin çok aşamalı endüstriyel sentezi oldukça pahalı olduğundan, PEN'in üretimi ve uygulamaları şu anda kısıtlıdır. Diğer yandan, ksilen izomerleri içinde küresel ölçekte en yüksek talebi p-ksilen (yaklaşık%80) görmektedir. P-ksilen, PET sentezi ve ayrıca boya, ilaç ve böcek ilacı üretimi için kullanılan tereftalik asidin üretimi için kullanılmaktadır. Bu tez kapsamında, 2,6-DMN üretim sorunlarını iyileştirmek ve değerli p-ksilen üretmek amacıyla, ZSM-5 katkılı Beta zeolit katalizörün hazırlanarak ve bu hazırlanan katalizöre Zr ve Mo metal yükleyerek 1-Metil naftalin (1-MN) ve Tolüenin varlığında transalkilasyonu çalışılmıştır. Hazırlanan zeolit katalizörleri BET, SEM, FTIR, Py-FTIR, XRD ve XRF yöntemleri ile karakterize edilmiştir. Katalitik çalışmalar, sabit yataklı sürekli akışlı bir reaktörde atmosferik basınçta, 1 – 3 St-1 WHSV arasında, 400 – 500 ℃ sıcaklıklarda ve üç farklı metal yüklemesinde gerçekleştirilmiştir. Sonuç, metal emdirmenin zeolitlerin fiziksel özelliklerini ve asitliğini iyileştirdiğini göstermektedir. Katalitik testlerde, dönüşüm, verim ve seçimlilik açısından zeolit aktivitesi genel olarak sıcaklığın artmasıyla artarken, boşluk hızının artmasıyla azalmıştır. Yüksek dönüşümlere ek olarak, metal emdirme, 2,6-DMN ve p-ksilen verimini ve seçimliliğini önemli ölçüde iyileştirmiştir. Zr yüklü katalizörler, modifiye edilmemiş Beta zeolit katalizörlerine kıyasla 2,6-DMN ve p-ksilen verim değerlerinde sırasıyla %3,8 ve %11,7'lik bir iyileşme olmuştur. Ayrıca, Zr ve Mo emdirme, modifiye edilmemiş zeolitlerdeki 2,6-DMN/2,7-DMN oranını 1,6'dan 1.9'a yükseltmiştir. Metal yüklemenin, özellikle Zr emdirmenin, yüksek verim ve seçimliliğe yönelik alternatif yollar sağlamak için katalizör özelliklerini geliştirdiği düşünülmektedir.