Butil propiyonat eldesine yönelik esterleşme reaksiyonunun amberlıte IR-120 katalizörü varlığında pervaporasyon membran reaktörde incelenmesi

Abstract

Pervaporasyon membran reaktörler, özellikle denge reaksiyonlarında oluşan ürün ya da ürünleri reaksiyon ortamından uzaklaştırmak suretiyle dönüşümün artmasını sağlayan, reaksiyonun ve ayırmanın aynı anda gerçekleştiği sistemlerdir. Bir sıvı karışımından bir veya daha fazla bileşeni ayırmak için seçici polimerik membranların kullanıldığı pervaporasyonda, membranın bir tarafıyla temas halindeki ayrılacak olan sıvı karışımı membrana seçici sorplandıktan sonra membran boyunca seçici difüzlenerek membranın diğer tarafından uygun bir vakum altında buhar fazında çıkar ve ürün yoğuşturularak alınır. Geleneksel ayırma yöntemlerine nazaran daha az enerji gerektiren ve daha az maliyetli olan pervaporasyon prosesi, esterleşme sırasında oluşan ürün ya da ürünleri reaksiyon ortamından uzaklaştırmak suretiyle reaksiyonu uygun bir yöne kaydırarak dönüşümün artmasını sağlar ve reaksiyon zamanını kısaltır. Pervaporasyon membran reaktörde (PVMR) uygun membranın kullanılmasıyla geleneksel esterleşme proseslerine oranla daha yüksek dönüşümler elde edilmektedir.Yapılan bu yüksek lisans çalışmasında, özellikle kozmetik, aroma ve boya endüstrilerinde geniş kullanım alanlarına sahip değerli bir çözücü olan butil propiyonatın pervaporasyon-esterleşme denge reaksiyonu, Amberlite IR-120 katalizörü varlığında, ürünün daha yüksek dönüşümlerle elde edildiği PVMR' de, 50-70°C sıcaklık aralığında incelenmiştir. Reaktan oranının, katalizör derişiminin ve sıcaklığın dönüşüm üzerine etkileri incelenmiştir. Membran olarak, esterlere karşı seçici olan çapraz bağlı polidimetilsiloksan (PDMS) membran laboratuvarımızda hazırlanıp kullanılmıştır. Başlangıç reaktan oranı (n-butanol/propiyonik asit) 1:1, 1.5:1 ve 2:1, katalizör derişimi ise 3.33, 10 ve 16.67 g/L olarak alınmıştır. Çalışılan membran alanının besleme karışımının hacmine oranı 0.1325 cm-1' dir. Pervaporasyon membran reaktörde (PVMR) çalışılan tüm deneyler, aynı şartlar altında membransız kesikli reaktörde (SBR) de gerçekleştirilmiştir. Böylece membran reaktörün etkinliği ortaya konulmuştur. Sıcaklığın artması hem membranın geçirgenliğini, hem de reaksiyon hızını arttırdığı için dönüşümü ve akıyı arttırıcı yönde etkilemiştir. Reaktanlardan birisinin fazla kullanılması dengeyi ürünler yönüne kaydırdığı için reaktan oranının arttırılması dönüşümü arttırmıştır. Katalizör derişiminin artması ile de dönüşüm artmıştır.