Metanın oksidatif birleşme reaksiyonu için Mn/Na2WO4/SiO2 katalizörü üzerinde reaksiyon parametrelerinin etkisinin incelenmesi
Yıl: 2020 Cilt: 35 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 495 - 506 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.480653 İndeks Tarihi: 07-01-2021
Metanın oksidatif birleşme reaksiyonu için Mn/Na2WO4/SiO2 katalizörü üzerinde reaksiyon parametrelerinin etkisinin incelenmesi
Öz: Metanın oksidatif birleşme reaksiyonu için 2Mn/5Na2WO4/SiO2 katalizörü üzerinde reaksiyonparametrelerinin etkisi incelenmiş ve katalitik olmayan reaksiyon sonuçları ile karşılaştırma yapılmıştır.Oksidant tipinin (O2 ve N2O), CH4/O (1/1-4/1) oranının, boşluk hızının (7500-37500 L kg-1 h-1) ve sıcaklığın(740-820°C) etkileri bir seferde tek değişken yöntemi ile değerlendirilmiştir. Aktivite testleri, yüksek C2verimlerinin seçilen parametre aralıklarında oksidant tipi (O2 veya N2O) ve reaksiyon ortamından (katalitikveya katalitik olmayan) bağımsız olarak düşük CH4/O oranları ve boşluk hızlarında elde edilebileceğinigöstermiştir. Sıcaklıktaki sürekli artış, C2 verimini arttırmış ve bu artış özellikle N2O kullanılarakkatalizörsüz gerçekleştirilen reaksiyonlar esnasında daha belirgin olmuştur. En yüksek C2 verimi katalizörile CH4/O=1, 7500 L kg-1 h-1 ve 780°C’de O2 kullanarak %16,4’tür. Katalizör kullanılmadan elde edilenmaksimum C2 verimi, CH4/O=1, 7500 L kg-1 h-1 ve 820°C’de N2O kullanılarak %10,1 olarak bulunmuştur.N2O kullanımı durumunda O2’ye kıyasla her şartta daha yüksek C2 seçimliliği elde edilebildiğigözlemlenmiştir. Katalizörün O2 dissosiyasyonuna karşı aktivitesi iyi, N2O dekompozisyonuna karşı zayıfolmuştur. Katalizörün, bir miktar sinterleşme ve faz değişikliklerine rağmen 8 saat süresince deaktivasyonauğramadığı gözlemlenmiştir.
Anahtar Kelime: Investigation of the influence of reaction parameters on Mn/Na2WO4/SiO2 catalyst for the oxidative coupling of methane
Öz: The influence of reaction parameters on the 2Mn/5Na2WO4/SiO2 catalyst for the oxidative coupling of methane was investigated and compared with the results of non-catalytic reaction. The effects of oxidant type (O2 and N2O), CH4/O (1/1-4/1) ratio, GHSV (7500-37500 L kg-1 h-1) and temperature (740-820°C) were evaluated by using one variable at a time procedure. Activity tests showed that high C2 yields could be obtained at low CH4/O ratios and space velocities independent of the oxidant type (O2 or N2O) and reaction medium (catalytic or non-catalytic) within the selected range of parameters. Continuous increase in temperature enhanced the C2 yield especially when N2O was used during the reactions performed without catalyst. The highest C2 yield was 16.4% with the catalyst at CH4/O=1, 7500 L kg-1 h-1 and 780°C using O2. It was found that the highest C2 yield without the catalyst use was 10.1% at CH4/O=1, 7500 L kg-1 h-1 and 820°C using N2O. The catalyst activity towards O2 dissociation is well but poor for N2O decomposition. It was observed that the catalyst did not deactivate despite some sintering and phase changes during 8 hours.
Anahtar Kelime: Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
- 1. Lunsford J.H., Catalytic conversion of methane to more useful chemicals and fuels: a challenge for the 21st century, Catal Today, 63 (2-4), 165-174, 2000.
- 2. Caballero A., Perez P.J., Methane as raw material in synthetic chemistry: the final frontier, Chem Soc Rev, 42 (23), 8809-8820, 2013.
- 3. Tang P., Zhu Q.J., Wu Z.X., Ma D., Methane activation: the past and future, Energ Environ Sci, 7 (8), 2580-2591, 2014.
- 4. Arbağ, H., Yaşyerli, S., Yaşyerli, N., Doğu, G., Doğu, T., Effect of reduction and reaction temperature on activities of mesoporous alumina supported nickel catalysts and coke formation in dry reforming of methane, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 33(1), 63-73, 2018.
- 5. Özcan, M. D., Özcan, O., Kibar, M. E., Akın, A. N., Preparation of Ni-CeO2/MgAl hydrotalcite-like catalyst for biogas oxidative steam reforming, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 34(3), 1127-1141, 2019.
- 6. Arbağ, H., Effect of Impregnation Sequence during Synthesis Procedure on Performances of Bimetallic NiCo Catalysts in Dry Reforming of Methane, Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering, 22 (1), 39-52, 2017.
- 7. Brus, G., Komatsu, Y., Kimijima, S., Szmyd, J. S., An Analysis of Biogas Reforming Process on Ni/YSZ and Ni/SDC Catalysts, International Journal of Thermodynamics, 15 (1), 43-51, 2012.
- 8. Koç, R., Alper, E., Croiset, E., Elkamel, A., Partial Regeneration of Ni-Based Catalysts for Hydrogen Production via Methane Cracking, Turkish Journal of Chemistry, 32 (2), 157-168, 2008.
- 9. Koç, R., Alper, E., Croiset, E., Elkamel, A., Partial regeneration of Ni-based catalysts for hydrogen production via methane cracking part II: modeling and optimization, Turkish Journal of Chemistry, 33 (6), 825- 841, 2009.
- 10. Holmen A., Direct conversion of methane to fuels and chemicals, Catal Today, 142 (1-2), 2-8, 2009.
- 11. Ghose R., Hwang H.T., Varma A., Oxidative coupling of methane using catalysts synthesized by solution combustion method: Catalyst optimization and kinetic studies, Appl Catal a-Gen, 472, 39-46, 2014.
- 12. Alexiadis V.I., Chaar M., van Veen A., Muhler M., Thybaut J.W., Marin G.B., Quantitative screening of an extended oxidative coupling of methane catalyst library, Appl Catal B-Environ, 199, 252-259, 2016.
- 13. Zhang H.L., Wu J.J., Qin S., Hu C.W., Study of the effect of gas space time on the combination of methane gas-phase oxidation and catalytic oxidative coupling over Mn/Na2WO4/SiO2 catalyst, Ind Eng Chem Res, 45 (21), 7090-7095, 2006.
- 14. Chou L.J., Cai Y.C., Zhang B., Niu J.Z., Ji S.F., Li S.B., Oxidative coupling of methane over Na-Mn-W/SiO2 catalyst at higher pressure, React Kinet Catal L, 76 (2), 311-315, 2002.
- 15. Ahari J.S., Sadeghi M.T., Zarrinpashne S., Effects of operating parameters on oxidative coupling of methane over Na-W-Mn/SiO2 catalyst at elevated pressures, J Nat Gas Chem, 20 (2), 204-213, 2011.
- 16. Koirala R., Buchel R., Pratsinis S.E., Baiker A., Oxidative coupling of methane on flame-made MnNa2WO4/SiO2: Influence of catalyst composition and reaction conditions, Appl Catal a-Gen, 484, 97-107, 2014.
- 17. Liu H.F., Wei Y.Y., Caro J., Wang H.H., Oxidative Coupling of Methane with High C-2 Yield by using Chlorinated Perovskite Ba0.5Sr0.5Fe0.2Co0.8O3-delta as Catalyst and N2O as Oxidant, Chemcatchem, 2 (12), 1539-1542, 2010.
- 18. Elkins T.W., Hagelin-Weaver H.E., Characterization of Mn–Na2WO4/SiO2 and Mn–Na2WO4/MgO catalysts for the oxidative coupling of methane, Appl Catal a-Gen, 497, 96-106, 2015.
- 19. Ozdemir H., Oksuzomer M.A.F., Gurkaynak M.A., Effect of the calcination temperature on Ni/MgAl2O4 catalyst structure and catalytic properties for partial oxidation of methane. Fuel, 116, 63-70, 2014.
- 20. Palermo A., Vazquez J.P.H., Lambert R.M., New efficient catalysts for the oxidative coupling of methane, Catal Lett, 68 (3-4), 191-196, 2000.
- 21. Wang D.J., Rosynek M.P., Lunsford J.H., Oxidative Coupling of Methane over Oxide-Supported SodiumManganese Catalysts, J Catal, 155 (2), 390-402, 1995.
- 22. Sun J., Thybaut J.W., Marin G.B., Microkinetics of methane oxidative coupling, Catal Today, 137 (1), 90- 102, 2008.
- 23. Takanabe K., Iglesia E., Mechanistic Aspects and Reaction Pathways for Oxidative Coupling of Methane on Mn/Na2WO4/SiO2 Catalysts, J Phys Chem C, 113 (23), 10131-10145, 2009.
- 24. Yamamoto H., Chu H.Y., Xu M.T., Shi C.L., Lunsford J.H., Oxidative Coupling of Methane over a Li+/Mgo Catalyst Using N2o as an Oxidnt, J Catal, 142 (1), 325- 336, 1993.
- 25. Yildiz M., Simon U., Otremba T., Aksu Y., Kailasam K., Thomas A., Support material variation for the MnxOy-Na2WO4/SiO2 catalyst, Catal Today, 228, 5- 14, 2014.
- 26. Amin N.A.S., Pheng S.E., Influence of process variables and optimization of ethylene yield in oxidative coupling of methane over Li/MgO catalyst, Chem Eng J, 116 (3), 187-195, 2006.
| APA | Özdemir H, Öksüzömer F, GÜRKAYMAK M (2020). Metanın oksidatif birleşme reaksiyonu için Mn/Na2WO4/SiO2 katalizörü üzerinde reaksiyon parametrelerinin etkisinin incelenmesi. , 495 - 506. 10.17341/gazimmfd.480653 |
| Chicago | Özdemir Hasan,Öksüzömer Faruk,GÜRKAYMAK Mehmet Ali Metanın oksidatif birleşme reaksiyonu için Mn/Na2WO4/SiO2 katalizörü üzerinde reaksiyon parametrelerinin etkisinin incelenmesi. (2020): 495 - 506. 10.17341/gazimmfd.480653 |
| MLA | Özdemir Hasan,Öksüzömer Faruk,GÜRKAYMAK Mehmet Ali Metanın oksidatif birleşme reaksiyonu için Mn/Na2WO4/SiO2 katalizörü üzerinde reaksiyon parametrelerinin etkisinin incelenmesi. , 2020, ss.495 - 506. 10.17341/gazimmfd.480653 |
| AMA | Özdemir H,Öksüzömer F,GÜRKAYMAK M Metanın oksidatif birleşme reaksiyonu için Mn/Na2WO4/SiO2 katalizörü üzerinde reaksiyon parametrelerinin etkisinin incelenmesi. . 2020; 495 - 506. 10.17341/gazimmfd.480653 |
| Vancouver | Özdemir H,Öksüzömer F,GÜRKAYMAK M Metanın oksidatif birleşme reaksiyonu için Mn/Na2WO4/SiO2 katalizörü üzerinde reaksiyon parametrelerinin etkisinin incelenmesi. . 2020; 495 - 506. 10.17341/gazimmfd.480653 |
| IEEE | Özdemir H,Öksüzömer F,GÜRKAYMAK M "Metanın oksidatif birleşme reaksiyonu için Mn/Na2WO4/SiO2 katalizörü üzerinde reaksiyon parametrelerinin etkisinin incelenmesi." , ss.495 - 506, 2020. 10.17341/gazimmfd.480653 |
| ISNAD | Özdemir, Hasan vd. "Metanın oksidatif birleşme reaksiyonu için Mn/Na2WO4/SiO2 katalizörü üzerinde reaksiyon parametrelerinin etkisinin incelenmesi". (2020), 495-506. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.480653 |
| APA | Özdemir H, Öksüzömer F, GÜRKAYMAK M (2020). Metanın oksidatif birleşme reaksiyonu için Mn/Na2WO4/SiO2 katalizörü üzerinde reaksiyon parametrelerinin etkisinin incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 35(1), 495 - 506. 10.17341/gazimmfd.480653 |
| Chicago | Özdemir Hasan,Öksüzömer Faruk,GÜRKAYMAK Mehmet Ali Metanın oksidatif birleşme reaksiyonu için Mn/Na2WO4/SiO2 katalizörü üzerinde reaksiyon parametrelerinin etkisinin incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 35, no.1 (2020): 495 - 506. 10.17341/gazimmfd.480653 |
| MLA | Özdemir Hasan,Öksüzömer Faruk,GÜRKAYMAK Mehmet Ali Metanın oksidatif birleşme reaksiyonu için Mn/Na2WO4/SiO2 katalizörü üzerinde reaksiyon parametrelerinin etkisinin incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.35, no.1, 2020, ss.495 - 506. 10.17341/gazimmfd.480653 |
| AMA | Özdemir H,Öksüzömer F,GÜRKAYMAK M Metanın oksidatif birleşme reaksiyonu için Mn/Na2WO4/SiO2 katalizörü üzerinde reaksiyon parametrelerinin etkisinin incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2020; 35(1): 495 - 506. 10.17341/gazimmfd.480653 |
| Vancouver | Özdemir H,Öksüzömer F,GÜRKAYMAK M Metanın oksidatif birleşme reaksiyonu için Mn/Na2WO4/SiO2 katalizörü üzerinde reaksiyon parametrelerinin etkisinin incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2020; 35(1): 495 - 506. 10.17341/gazimmfd.480653 |
| IEEE | Özdemir H,Öksüzömer F,GÜRKAYMAK M "Metanın oksidatif birleşme reaksiyonu için Mn/Na2WO4/SiO2 katalizörü üzerinde reaksiyon parametrelerinin etkisinin incelenmesi." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 35, ss.495 - 506, 2020. 10.17341/gazimmfd.480653 |
| ISNAD | Özdemir, Hasan vd. "Metanın oksidatif birleşme reaksiyonu için Mn/Na2WO4/SiO2 katalizörü üzerinde reaksiyon parametrelerinin etkisinin incelenmesi". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 35/1 (2020), 495-506. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.480653 |
