Carbon dioxide removal in steam reforming: Adsorption of Co2 onto hydrotalcite and activated soda
Hidrojen gazı üretimi sırasında oluşan karbondioksit gazının arıtılması: Karbondioksitin hidrotalsit ve aktif soda üzerine adsorplanması
- Tez No: 153565
- Danışmanlar: PROF. DR. TİMUR DOĞU, PROF. DR. GÜLŞEN DOĞU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Adsorpsiyon, S-eğrileri, hidrojen üretiminde karbondioksit arıtımı, hidrotalsit, aktif soda, trona, sodyum bikarbonat, hidrojen üretimi, SMR, SERP vıı, Adsorpstion, breakthrough curves, carbon dioxide removal in steam reforming, hydrotalcite, activated soda, trona, sodium bicarbonate, hydrogen production, SMR, SERP
- Yıl: 2004
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 174
Özet
ÖZ HİDROJEN GAZI ÜRETİMİ SIRASINDA OLUŞAN KARBONDİOKSİT GAZININ ARITILMASI: KARBONDİOKSİTİN HİDROTALSİT VE AKTİF SODA ÜZERİNE ADSORPLANMASI Fıçıcılar, Berker Yüksek Lisans, Kimya Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Timur Doğu Ortak Tez Yöneticisi : Prof. Dr. Gülsen Doğu Ağustos 2004, 151 sayfa Günümüzde hidrojen, yaygın olarak, doğal gaz ve hafif hidrokarbonlardan buhar biriktirme yöntemi ile üretilmektedir. Ne var ki, geleneksel hidrojen üretim teknolojileri ekonomik olmamakla beraber hidrojenin yakıt pili uygulamaları için önündeki en büyük engel hidrojenin üretim maliyetidir. Bu yüzden, SERP ve MERP prosesleri (karbondioksit arıtımı ve reforming tepkimesinin birlikte gerçekleştiği) hidrojen üretim maliyetlerini azaltmak ve proses optimizasyonu için geliştirilen iki yeni teknolojidir. Karbondioksitin trona veya NaHC03'den elde edilen, aktifleştirilmiş hidrotalsit ve aktifleştirilmiş soda üzerine adsorpsiyonu, paslanmaz çelik sabit yataklı tübüler reaktörde sıcaklığın fonksiyonu olarak çalışılmıştır. Karbondioksitin buharlı ve buharsız ortamlarda aktif hidrotalsit üzerine adsorplanma deneyleri 400-527 °C sıcaklıkları arasında yapılmıştır. Aktif soda ile yapılan çalışmalar ise buharlı ortamda 80-152 °C arasında gerçekleştirilmiştir. Bunun dışında, deneysel verinin doğruluğunu ölçmek için 2 parametreli deaktivasyon modeli geliştirilmiş ve bu modelin deneysel veri ile uyumlu olduğu vigözlenmiştir. Sorbentlerin fiziksel özelliklerinin karekterizasyonu TGA, B.E.T (N2 adsorplanması) ve civa porosimetresi analiz yöntemleri kullanılarak yapılmıştır. Sorbent olarak hidrotalsit kullanıldığında, malzemenin toplam adsorpsiyon kapasitesi, sıcaklığın 400 °C'den 527 °C'ye arttırılmasıyla 1,18 mol/kg'dan 0,66 mol/kg'a düşmüştür. Öte yandan, aktifleştirilmiş soda 80 °C'den 152 °C'ye sıcaklık değişimi için 1,15 mol/kg/'dan 0,68 mol/kg'a toplam adsorpsiyon kapasitesi göstermiştir. Hidrotalsit ve kimyasal olarak geliştirilmiş hidrotalsit (K2C03 ve Na2C03 ile aktifliği arttırılmış), yüksek sıcaklıklarda karbondioksit arıtımı için çok uygun sorbentlerdir ve SERP prosesi gibi tek basamaklı hidrojen üretim proseslerinde bu sorbentlerin kullanılması verimliliği arttırmaktadır. Hidrotalsitten farklı olarak aktif soda da hidrojen üretimi sırasında oluşan karbondioksitin tutulmasında kullanılabilir. Aktif soda düşük sıcaklıklarda daha iyi karbondioksit adsorplayabildiği için reforming reaktörünün çıkışındaki gaz soğutulduktan sonra çok yataklı adsorplayıcılara yollanarak düşük sıcaklıklarda karbondioksit arıtımı yapılmalıdır.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT CARBON DIOXIDE REMOVAL IN STEAM REFORMING: ADSORPTION OF COz ONTO HYDROTALCITE AND ACTIVATED SODA Fıçıcılar, Berker M.S., Department of Chemical Engineering Supervisor: Prof. Dr. Timur Doğu Co-Supervisor: Prof. Dr. Gülsen Doğu August 2004, 151 pages Conversion of natural gas and other light hydrocarbons via steam reforming is currently the major process for hydrogen production. However, conventional hydrogen production technologies are not cost effective and therefore, cost is the biggest impediment to use hydrogen in fuel cell applications. In order to optimize and overcome cost problems in hydrogen production, sorption and membrane enhanced reaction processes are the two novel technologies for in situ operation of reforming and removal of carbon dioxide. Adsorption of carbon dioxide onto activated hydrotalcite and activated soda, obtained from either trona or NaHC03, had been studied using a stainless steel packed bed tubular reactor as a function of temperature. Adsorption of C02 in the presence and absence of steam onto activated hydrotalcite was conducted in the temperature range of 400-527 °C, whereas sorption studies with activated soda were performed for 80 to 152 °C in the presence of steam. Also, two-parameter deactivation model was developed to justify the experimental data and predictions of the breakthrough curves by deactivation IVmodel indicated a good agreement with the experimental results. In order to obtain physical properties of the sorbents, untreated and calcined sorbents were characterized by using TGA, B.E.T (N2 adsorption), and Hg porosimetry techniques. When hydrotalcite was used as the sorbent, total adsorption capacity of the material reduced from 1.18 mol/kg to 0.66 mol/kg as the temperature was increased from 400 °C to 527 °C. On the other hand, activated soda exhibited a total adsorption capacity 1.15 to 0.68 mol/kg for a temperature change from 80 to 152 °C. For high temperature removal of C02, hydrotalcite and its promoted forms (using K2C03 or Na2C03) are pretty good sorbents to be used in single step hydrogen production processes, such as SERP. On the other hand, activated soda could also be used for C02 abatement of the effluent gas from the reformer only when the temperature is lowered enough to obtain efficient adsorption capacity within the multi-bed adsorbers.
Benzer Tezler
- Development of PBI based membranes for H2/CO2 separation
H2/CO2 ayırımı için PBI bazlı membranların geliştirilmesi
MERVE BAŞDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT YILMAZ
DOÇ. DR. HALİL KALIPÇILAR
- Palladyum-alumina tabletlerde hidrojen difüzyonu ve membran reaktör uygulamaları
Hydrogen diffusion in palladium-alumina tablets and membrane reactor applications
MELTEM DOĞAN
Doktora
Türkçe
2001
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLŞEN DOĞU
- Sorption enhanced reforming of ethanol over novel catalysts and microwave reactor application
Etanolün yeni katalizörlerle adsorpsiyon destekli buharlı reformlanması ve mikrodalga reaktör uygulaması
MERVE SARIYER
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NAİME ASLI SEZGİ
PROF. DR. TİMUR DOĞU