Kimya Mühendisleri İşlemsel Modelleme İle Olefin Üretimini Geliştiriyor
Fotoğraf: Farklı bölgelerin metal oksitler üzerindeki aktivitesini taramak için yapılan hesaplamalara benzer şekilde bir “volkan” aktivite grafiği gösteren ACS Katalizörünün kaplaması, volkanın tepesi en aktif bölgelere karşılık gelir.
Olefinler hidrojen ve karbondan oluşan basit bileşiklerdir, fakat kimyanın yapı taşlarını temsil ederler. Ayrıca polimer ve plastikten petrokimyaya kadar olan bu gibi maddelerin sentezi için hayati öneme sahiptir. Ancak olefin üretimi; yenilenemeyen fosil yakıtlarının, oldukça fazla enerji harcanan “çatlama” tesislerinin ve sınırlı üretim kontrolünün kullanılmasını gerektirmektedir.
Pittsburgh Üniversitesi Swanson Mühendislik Fakültesi’nde yapılan yeni bir araştırmada hafif alkanları olefine dönüştüren farklı katalizörleri etkin bir şekilde taramak için bir yöntem geliştirdiler. Hafif alkanlar, Marcellus ve Utica kaya rezervlerinde bol miktarda bulunduğundan, bu metodoloji olefin üretimi için daha ekonomik bir çözüm sağlayabilir.
“-Al2O3 Üzerindeki Alkan Dehidrojenasyonunda Yapı-Aktivite İlişkileri: Alana Bağımlı Tepkimeler” adlı bu çalışmaları, yakın zamanda ACS Catalysis dergisinin kapağında yer aldı. Swanson Üniversite’sinde Kimya ve Petrol Mühendisliği bölümünde doçent ve aynı zamanda baş araştırmacı olan Giannis Mpourmpakis’tir. Onun çalışma arkadaşları ise Dr. Mudit Dixit ve Northwestern Üniversitesi’nde Mpourmpakis’in laboratuarında doktora derecesini alan doktora sonrası araştırmacısı Pavlo Kostetskyy’dir.
Dr. Mpourmpakis, “Büyük başarı eldesi ve oldukça çok miktarda kaya gazı rezervleri kimyasal pazarı değiştirdi ve katma değerli kimyasalların üretimi için metanı ve hafif alkanları çok yönlü bir hammadde haline getirdi. Olefin üretiminde ümit vaat eden yollardan biri, alkanların metal oksitler üzerinde dehidrojenasyonudur; bu hidrojen molekülerinin bir hidrokarbondan kimyasal olarak uzaklaştırılması işlemidir. Ancak bu işlem çok fazla enerji gerektirir çünkü yüksek sıcaklıkta gerçekleşir. Bu nedenle dehidrojenasyon reaksiyon mekanizması iyi anlaşılamamıştır. Sonuç olarak, olefin üretimindeki herhangi bir gelişme kat edebilmek için, laboratuvarda uzun ve pahalı deneme yanılma deneylerinin yapılması gerekmektedir” diye açıklıyor.
Dr. Mpourmpakis’e göre; alkan dehidrojenasyon aktivitesinin tam olarak belirlenmesi, metal oksitlerin yüzeyinde bulunan farklı türlerin tipine bağlı olarak bölgenin çeşitliliği nedeniyle zor olmuştur. Bu amaçla, alkan dehidrojenasyon mekanizmalarının ve katalitik aktivitenin oksitlerin farklı bölgelerinde nasıl değiştiğini tahmin etmek için, laboratuvarında hesaplamalı kimya ve matematiksel modelleme araçları uygulandı.
Dr. Mpourmpakis “Bu metal oksit yüzeylerini hesaplamalı olarak tarayabilmek ve tam katalitik aktif bölgeleri tespit edebilmek, laboratuvarda deneme-yanılma deneylerini büyük ölçüde sınırlamaktadır. Ama artık petrokimya ve polimer endüstrilerinde bir oyun değiştirici olabilecek alkan-olefin dönüşümü için aktif katalizörler geliştirmek için daha iyi bir araca sahibiz” dedi.
Kaynak : phys.com
