A study on process ıntensıfıcatıon strategıes for dırect conversıon of CO2 to dımethyl ether
Tek aşamalı CO2 dönüşümü ile dimetil eter üretimini destekleyen süreç yoğunlaştırma stratejileri
- Tez No: 1019609
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET KERİM AVCI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, katma değerli bir yakıt ve kimyasal olan dimetil eterin (DME) CO2'nin doğrudan tek adımda hidrojenasyonu yoluyla üretiminin, gelişmiş katalizör tasarımı ve yerinde (in-situ) H2O adsorpsiyonuyla yoğunlaştırılmasını incelemektedir. Temel amaç, tersine su gaz değişimi (RWGS) ve metanol dehidrasyon reaksiyonları sırasında oluşan H2O'nun getirdiği termodinamik kısıtlamaların üstesinden gelmektir. MeOH dehidrasyonu için yaygın olarak kullanılan γ-Al2O3, H2O'nun rekabetçi adsorpsiyonu nedeniyle aktivite kaybı yaşamaktadır. γ-Al2O3'e fosfotungstik asit (PTA) ilavesi, yüzey Brønsted asit merkezlerini zenginleştirerek DME üretkenliğini iki katına çıkarmakta ve doğrudan bağlayıcı bir reaksiyon mekanizmasını etkin kılarak yan ürün oluşumunu bastırmaktadır. 245 °C ve 3.0 MPa koşullarındaki karşılaştırma testlerinde, %30 ağır. PTA/γ-Al2O3 katalizörü, 72 saatlik stabilite testi boyunca üstün kararlılık sergilemiştir. Bunu takiben, süreç bir Zeolit 3A (Z3A) adsorbanının entegre edilmesiyle yoğunlaştırılmıştır. Parametrik bir çalışma, tepe üretkenlik değerinin (2.1 x 10^(-2} kgDME/(kgKAT.h)), 7000 1/h GHSV'de ve 6 g adsorban yüklemesiyle, basınç salınımlı adsorpsiyon (PSA) kullanılarak elde edildiğini ortaya koymuştur. Son olarak, reaktör yatağının mekansal konfigürasyonu, Z3A'nın CZA'dan ayrılarak asidik katalizör yatağına taşınmasıyla optimize edilmiştir. 7000 1/h GHSV'de bu ayrık yatak konfigürasyonu, metalik ve asidik fonksiyonları etkin biçimde ayrıştırarak, DME/MeOH seçiciliğini \%62'ye çıkarmış ve DME üretkenliğini 2.5 x 10^(-2} kgDME/(kgKAT.h) değerine yükseltmiştir. Bu çalışma, CO2'nin DME'ye dönüşümünün kritik darboğazlarını aşmak için katalizör ve reaktör ölçeklerinde kapsamlı ve özgün bir bilgi seti sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis investigates the intensification of the direct one-step hydrogenation of CO2 to dimethyl ether (DME), a value-added fuel and chemical, through advanced bifunctional catalyst design and in-situ H2O removal. The primary objective was to overcome the thermodynamic limitations imposed by H2O generation during the reverse water-gas shift (RWGS) and methanol (MeOH) dehydration reactions. While γ-Al2O3 is widely used for methanol dehydration, it suffers from activity loss due to competitive adsorption of H2O. Addition of phosphotungstic acid (PTA) to γ-Al2O3 enriches surface Brønsted acid sites, which doubles the DME productivity and suppresses byproduct formation by favoring a direct associative reaction mechanism. In sorption-free benchmark tests at 245 °C and 3.0 MPa, the 30 wt.% PTA/γ-Al2O3 catalyst demonstrated superior stability during a 72-hour time-on-stream test. Subsequently, the process was intensified via integrating a Zeolite 3A (Z3A) adsorbent. A parametric study identified that peak productivity (2.1 × 10−2 kgDME kgcat-1 h-1) was favored at a GHSV of 7000 h-1 with an adsorbent loading of 6 g, utilizing pressure swing adsorption (PSA) for rapid adsorbent regeneration. Finally, the spatial configuration of the reactor bed was optimized by separating the Z3A from CZA and shifting it to the acidic catalyst bed. At 7000 h-1, this split-bed configuration improved the DME/MeOH selectivity to 62% compared to 25% for the mixed bed, effectively decoupling the metallic and acidic functions and increasing the DME productivity to 2.5 × 10−2 kgDME kgcat-1 h-1. This work provides a comprehensive set of novel information at the catalyst and reactor scales to overcome the critical bottlenecks of valorzing CO2 to DME.
Benzer Tezler
- Fotovoltaik entegreli güneş kontrol elemanlarının enerji performansının değerlendirilmesi
Evaluation of energy performance of photovoltaic integrated solar control elements
HASAN BASRİ SALTIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLTEN MANİOĞLU
- Since independence till nowadays foreign direct investment in Uzbekistan (1991-2018)
Bağımsızlıktan günümüze Özbekistan'da doğrudan yabancı yatırımı (1991-2018)
MAFTUNA SAYITOVA
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Uluslararası İlişkilerKocaeli ÜniversitesiUluslararası İlişkiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İRFAN KAYA ÜLGER
- Türkiye'de otomotiv sektöründe doğrudan yabancı sermaye yatırımı ve bölgesel istihdam profilindeki değişim
Foreign direct investment and change in regional employment profile in the automotive sector in Turkey
OKTAY KAAN HÜGÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Çalışma Ekonomisi ve Endüstri İlişkileriBursa Teknik ÜniversitesiUluslararası Ekonomi Politikası Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CEVAT BİLGİN
- Toplu ulaşım odaklı gelişim (transıt orıented development – TOD) süreçlerinde mekân dizim (space syntax) tabanlı mekânsal analiz yaklaşımı: İstanbul Kirazlı vaka çalışması
Space syntax–based spatial analysis approach in transit-oriented development (TOD) processes: The Istanbul Kirazlı case study
HATİCE DENİZ AKSAKAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Şehircilik ve Bölge PlanlamaMimar Sinan Güzel Sanatlar ÜniversitesiŞehircilik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MÜGE ÖZKAN ÖZBEK
- Online seyahat acentacılığı ve hotelspro örneği
Online travel agency and case of hotelspro
SİNAN GÖKDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
TurizmÇanakkale Onsekiz Mart ÜniversitesiTurizm İşletmeciliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HALUK ERDEM