Design, construction and testing of a lab scale fuel processor prototype for dynamic performance studies
Laboratuar ölçekli bir yakıt işlemcisinin dinamik performans testleri için dizaynı, yapımı ve test edilmesi
- Tez No: 270438
- Danışmanlar: PROF. AHMET ERHAN AKSOYLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 82
Özet
Bu çalışmanın amacı; durağan ve dinamik çalışma koşullarındaki katalizör performans çalışmaları için bir yakıt işlemcisi prototipinin dizaynı, yapımı ve test edilmesidir. Propan yakıt işlemcisi içindeki üç fırınla birlikte bir adet ana fırından oluşmaktadır. Bu ünitelerde, ototermal reformlama (OR), su-gaz değişim (SGD) ve seçimli oksidasyon (SO) reaksiyonları yapılabilmektedir. Bu sistem OR, SG ve SO ya da yüksek sıcaklık SGD, düşük sıcaklık SGD ve seçimli oksidasyon şeklinde üç seri reaksiyona kadar performans ölçme amaçlı kullanılabilmektedir. Ayrıca, sistemin dizaynı ana fırın yardımıyla suyun bütün sistem içinde buhar halde tutulmasına olanak sağlamasının yanında, yeni akışların eklenebilme ihtimali reaksiyonların paralel çalışmasına ve/veya katalizör indirgenme basamaklarının aynı anda yapılabilirliğine de olanak sağlamaktadır. Bu tez çalışmasında ototermal reformlama ve su-gaz değişim reaksiyonları sırasıyla 0.2%Pt-10%Ni/?-Al2O3 ve 2%Au-1%Re/ZrO2 katalizörleri ile gerçekleştirilmiştir. Oksijen/propan/su akış hızları ve reaksiyon sıcaklıkları durağan ve dinamik test çalışmalarında kullanılan deneysel parametrelerdir. Her biri iki adet rampa şeklinde değişiklik içeren altı set deney yapılmıştır. Propan ve oksijen çevirimleri tüm deneylerde 100%'e yaklaşmıştır. Su akış hızının değiştirildiği deneyde, ototermal reformlama reaksiyonu deney sıcaklığı 673 K, su-gaz değişim reaksiyonu sıcaklığı 573 K, buhar karbon oranı 3, karbon oksijen oranı 2.7 ve dakikada 100 mililitrelik bir toplam akış için en yüksek seleksiyon (H2/CO) değeri 37 olarak elde edilmiştir. Bu test aynı zamanda su-gaz değişim reaktör çıkışındaki en düşük karbon monoksit yüzdesini 0.57 olarak vermiştir. Kütle spektrometresi ile yapılan çevrimiçi ve gerçek zamanlı analiz dinamik testlere olanak sağlamıştır. Eylemsizlik testlerinde durağan profillere 36 dakikada ulaşılmıştır. Dinamik testlerde verilen değişikliklere göre S şeklinde durağan profiller elde edilmiştir. Oksijen ve propan testlerinde yapılan rampa şeklinde değişikliklere karşılık sistem 1 saat 20 dakikada durağan profile ulaşarak su testlerine göre daha iyi sonuçlar göstermiştir.
Özet (Çeviri)
The aim of this study is to design, construct and test a fuel processor prototype for catalyst performance studies under steady-state and dynamic operation conditions. The propane fuel processor consisted of a main oven with three vertical ovens inside. In those units, three reactions, oxidative steam reforming (OSR), water gas shift (WGS) and preferential oxidation (PROX) were conducted. The system can be used to perform up to three serial reactions, like OSR, WGS and PROX or HTWGS, LTWGS and PROX. Additionally, the design of the system allowed keeping water vaporized in the system with the help of the main oven, the possibility of addition of new streams enabling either parallel operation of the reactions and/or simultaneous catalyst reduction steps. In this work, OSR and WGS reactions were performed in a serial fashion over 0.2%Pt-10%Ni/?-Al2O3 and 2%Au-1%Re/ZrO2 catalysts, respectively. Oxygen/propane/steam flow rates and reaction temperatures were the experimental parameters used during the steady state and dynamic tests. Six sets of experiments, each including two ramp type perturbations, were performed during this study. Propane and oxygen conversions of nearly 100% were achieved in all experiments. Highest achieved selectivity (H2/CO) was 37 for OSR temperature of 673 K and WGS temperature of 573 K, S/C ratio of 3 and C/O2 ratio of 2.7 and for a total inflow of 100 ml/min, where the perturbation variable was steam flow rate. The test also showed the lowest CO concentration obtained at the WGS outlet as 0.57%. On line and real time analysis by a mass spectrometer allowed performing dynamic response tests. In inertia tests, steady state profiles were achieved at 36 minutes. In dynamic response tests, S-type steady state profiles were achieved for the given perturbations. Oxygen and propane ramp type perturbation tests showed better steady state profiles than that of the water tests with the required 1 hour 20 minutes for reaching steady state.
Benzer Tezler
- Design, construction and testing of various reactor geometries for gas-phase photocatalytic carbon dioxide reduction
Gaz fazda fotokatalitik karbon dioksit indirgemesi için çeşitli reaktör geometrilerinin tasarımı, yapımı ve test edilmesi
BATOOL ABDALLA REZQALLA
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAMAZAN YILDIRIM
- Laboratuvar, arazi ve jeofizik deney sonuçlarını kullanan zemin taşıma gücü hesap yöntemlerinin incelenmesi ve karşılaştırılması
Investigation and comparison of soil's ultimate bearing capacity methods using test results of laboratory, in-situ and geophysical experiments
İLKAY TONYALI
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN YILDIRIM
- Atık lastik katkılı asfalt kaplamaların trafik gürültüsünü sönümlemedeki etkileri
The effects of scrap tires in asphalt pavement on highway noise damping
CELAL TOLGA İMAMOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZÜBEYDE ÖZTÜRK
- Tüberküloz teşhisi için kullanılmak üzere mikro ısıtıcı tasarlanması karakterizasyonu ve üretimi
Microheater design production and characterisation for using in tuberculosis detection
MUHAMMED BEKİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT TRABZON
- Yeni bir inşaat malzemesi olarak geotekstiller
Geotextiles as a new construction material
Y.OKAN CİNDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGeoteknik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. REMZİ ÜLKER