Construction and testing of a bench-scale reactor system for autothermal reforming of methane
Ototermal metan reformlaması için masa-üstü reaktör sistemi kurulması ve denenmesi
- Tez No: 246008
- Danışmanlar: PROF. AHMET ERHAN AKSOYLU, PROF. ZEYNEP İLSEN ÖNSAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2009
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 79
Özet
Bu çalışmanın ana amacı, metanın buharla veya ototermal reformlaması yoluyla temiz hidrojenin yüksek seçicilikle üretimi araştırmalarının gerçekleştirileceği, masa-üstü bir reaktör sisteminin kurulmasıdır. Gazlar için kütle akış denetleyicileri, su için HPLC pompası, buharlaştırma ve gaz-karıştırma bölümü, sıcaklık-programlamalı bir fırın içine yerleştirilen aşağı-akışlı mikro-reaktör, su kapanı, ısıtılmış paslanmaz çelik bağlantı ve gaz akış hatları, girdi ve ürün analizi için gerekli paralel iki gaz kromatografi cihazından oluşan bir sistem tasarlandı ve kuruldu. Kurulan masa-üstü reaktör sistemi, daha önce laboratuvarımızda propan ve n-bütan gibi yüksek hidrokarbonların buharla veya oksijenli ortamda buharla reformlaması için geliştirilen çift-metalli 0.2wt%Pt-15wt%Ni/gama-Al2O3 katalizörü kullanılarak denendi. Katalizör ardışık ıslak emdirme yöntemiyle hazırlandı ve etkinlik deneyleri kurulan mikro-reaktör sisteminde yapıldı. Buharla reformlama için en uygun koşulların belirlenmesi amacıyla, sıcaklığın (500?600oC), girdi metan miktarının (mol %3?7), buhar/karbon oranının (S/C = 3?5) metan dönüşmesi ve hidrojen üretimine etkileri incelendi; daha sonra, bu koşullar karbon/oksijen oranının (C/O2 = 1.50?2.70) ototermal reformlada elde edilen metan dönüşmesi ve hidrojen üretimine etkisi incelendi.En uygun koşullar olarak, buhar/karbon oranı 4 (500oC sıcaklıkta %60 CH4 dönüşmesi); buharla reformlama sıcaklığı 600oC (buhar/karbon oranı 4 ile %90 CH4 dönüşmesi ve 135 mikromol/(gcat-san) H2 üretimi); girdideki metan miktarı, mol % 7 (500oC sıcaklıkta, buhar/karbon oranı 4 ile %55 CH4 dönüşmesi ve 65 mikromol/(gcat-san) H2 üretimi); C/O2 oranı ise 2.12 (500oC sıcaklıkta, buhar/karbon oranı 4 ile %75 CH4 dönüşmesi ve 80 mikromol/(gcat-san) H2 üretimi) belirlendi. Sıcaklığın 525-575oC aralığında 25oC dilimlerle iki saatte bir arttırılması veya azaltılmasının ardından başlangıç sıcaklığına dönülmesi ile gerçekleştirilen sıcaklık tarama çalışmaları katalizörün etkinlik kaybına uğradığını gösterdi.
Özet (Çeviri)
The major aim of this study was the construction and testing of a bench-scale reactor system suitable for studying the steam reforming (SR) and auto-thermal reforming (ATR) of methane to produce clean hydrogen with high selectivity. A system consisting of mass flow controllers for gases, HPLC pump for water, an evaporation and gas-mixing section, a down-flow micro-reactor housed in a temperature-programmable furnace, a water trap, heated stainless steel connecting lines and two parallel, on-line gas chromatographs for feed and product analysis was designed and constructed. The testing of the bench-scale reactor system was conducted using the bimetallic 0.2wt%Pt-15wt%Ni/gamma-Al2O3 catalyst which was previously developed in our laboratory for steam reforming and oxidative steam reforming of higher hydrocarbons such as propane and n-butane. The catalyst was prepared by the sequential incipient wetness impregnation method and catalytic activity tests were carried out in the micro-reactor system constructed. Effects of temperature (500?600oC), inlet methane concentration (3?7mol%), steam to carbon ratio (S/C = 3?5) on SR conversion of methane were studied to determine optimum conditions, and later, effect of carbon to oxygen ratio (C/O2 = 1.50?2.70) on OSR/ATR conversion of methane was examined under these conditions. Optimum conditions were determined as S/C ratio of 4 giving 60% CH4 conversion at 500oC; reaction temperature of 600oC with 90% CH4 conversion and 135 micromol/(gcat-s) H2 production at S/C = 4; inlet CH4 content of 7 mol% producing 65 micromol/(gcat-s) H2 at 500oC and S/C = 4 with 55% CH4 conversion; C/O2 ratio of 2.12 giving 75% CH4 conversion and 80 micromol/(gcat-s) H2 production at 500oC and S/C ratio of 4. Temperature scanning studies conducted by increasing or decreasing reaction temperature in the 525-575oC range by an increment of 25oC every two hours and returning back to the original temperature indicated the presence of catalyst deactivation.
Benzer Tezler
- Açık işletmelerde uygun delme-patlatma şartlarını veren bir modelin geliştirilmesi
The development of a model to obtain suitable drilling and blasting conditions in open pit mines and quarries
SAİR KAHRAMAN
Doktora
Türkçe
1997
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NUH BİLGİN
- Örgüt kültüründe iş güvenliği ölçeğinin geçerlik ve güvenirliği, Tuzla tersaneler bölgesi örneği
The role of human organizational factors on occupational safety; a scale development through Tuzla region dockyards
ULUÇ MÖREK
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Denizcilikİstanbul Teknik ÜniversitesiDeniz Ulaştırma İşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LEYLA TAVACIOĞLU
- Basamak patlatmasında tasarım parametrelerinin patlatma verimliliği ve çevresel etki açısından değerlendirilmesi
Evaluation of design parameters in bench blasting in terms of blast efficiency and environmental effect
ÖZGE AKYILDIZ
Doktora
Türkçe
2022
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TÜRKER HÜDAVERDİ
- Çerçeve konstrüksiyonlu mobilya birleştirmelerinde farklı tekniklerin mukavemet özelliklerinin karşılaştırılması
Comparison of the strength properties of different joint techniques of frame construction furniture
KUBULAY ÇAĞATAY
Doktora
Türkçe
2011
Ağaç İşleriGazi ÜniversitesiMobilya ve Dekorasyon Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN EFE
- Patlayıcı maddeler ile basamak kazı tasarımı parametrelerinin incelenmesi ve patos uzman sisteminin denenmesi
Researching for bench blasting desing parameters and testing the 'potas' expert system
ORHAN COŞKUN
Yüksek Lisans
Türkçe
1995
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. ERKİN NASUF