Catalytic microchannel configurations for hydrocracking of Fischer-Tropsch hydrocarbons
Fischer-Tropsch hidrokarbonlarının hidrokırılması için mikrokanallı reaktör düzenleri
- Tez No: 286430
- Danışmanlar: DOÇ. DR. AHMET KERİM AVCI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 110
Özet
Ham petrol petrokimya endüstrisi ve enerji piyasası için önemli bir kaynaktır ancak azalan rezervler ve kalite gibi sorunlar yaşamaktadır. Hidrokarbon mamüllerini Fischer-Tropsch (FT) sentezi ile üretmek mümkündür. FT sentezi ürünleri değişik molekül ağırlıklarına ve kaynama noktalarına sahip ve doğrusal yapılarından dolayı zayıf soğuk akış özellikli parafinler içerir. Bu özellikleri kalite şartlarına uygun hale gelebilmek için katalitik hidrokırılma işlemi gerektirir. FT sentezi ürünlerine hidrokırıl-ma uygulanması ağır molekülleri hafif moleküllere dönüştürür ve izomerleşme ile soğuk akış özelliklerini iyileştirir. Hidrokırılma reaksiyonları sonucu ısı açığa çıkar ve hassas sıcaklık kontrolü gerekir, yüksek sıcaklıklar aşırı kırılmaya, düşük sıcaklıklar ise sürecin durmasına sebep olur. Hidrokırılma reaksiyonlarının milimetre altı boyutları ile taşınım dirençlerini düşüren, sıcaklık kontrolüne ve katalizörün verimli kullanımına olanak sağlayan mikrokanallı reaktör teknolojisine entegrasyonu umut vaadetmektedir. Bu çalışma FT ürünlerinin hidrokrılmasının ısı değişimli mikrokanallı reaktörlerde uygulanabilirliğini parametrik olarak incelemektedir. Reaktör, birbirine paralel ve metal duvarlarla ayrılmış, Pt bazlı katalizörle kaplanmış reaksiyon ve soğutma kanallarından oluşmaktadır. Katalitik reaksiyonlar ve ısıdeğişimi içeren entegre operasyon, sonlu elemanlar temelli teknikler kullanılarak çözümlenmiştir. Kinetik model 70 karbona kadar hidrokarbon bileşiklerinin dönüşümlerini içermektedir. Sonuçlar yüksek sıcaklıklarda ve akış hızlarında sabit sıcaklıkta operasyonun mümkün olduğunu göstermektedir. Jet ve dizel yakıt oranlarının reaksiyona giren ve soğutucu akışların giriş sıcaklıklarına, reaksiyona giren akışın miktarı ve basıncına ve duvar malzemesinin cinsine karşı hassas olduğu ve hidrojen hidrokarbon oranından az miktarda etkilendiği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Petroleum crude oil is an important commodity as the primary source of energy and petrochemical industry but suffers from decreasing reserves and quality. Hydrocarbon commodities can also be produced synthetically by Fischer-Tropsch (FT) synthesis. Products of FT synthesis consist of a mixture of n-paraffins with wide ranges of molecular weights, boiling point fractions and poor cold flow properties due to their linear nature. These properties require improvement by catalytic hydrocracking for meeting the quality specifications. Hydrocracking of FT products decrease the heavy cut fractions by cracking and improves cold flow properties by isomerization. Hydrocracking reactions of FT hydrocarbons are exothermic and require precise temperature control; high temperatures lead to overcracking, whereas low temperatures inhibit the process. Integration of hydrocracking with microchannel reactor technology is a promising process, since sub millimeter dimensions of this technology minimizes transport resistances and allows temperature control and efficient use of catalyst. This work investigates the applicability of a heat-exchange integrated microchannel reactor for hydrocracking of FT hydrocarbons by parametric analysis in operational aspects. The reactor has parallel reaction, coated with a Pt based catalyst, and cooling channels separated by metallic walls. Integrated operation of simultaneous catalytic reactions and heat transfer are modeled and simulated using FEM based techniques. Kinetic model describes conversion of hydrocarbons species with in C1-C70 range. The results show the possibility of isothermal operation at high temperatures and space velocities. Jet and diesel yields are found to be sensitive to reactant and coolant feed temperatures, feed flow rate and pressure of the reactant and wall material and almost unaffected by to H2-to-wax ratio.
Benzer Tezler
- Catalytic synthesis gas production in microchannel reactors
Mikrokanal reaktörlerde katalitik sentez gazı üretimi
EYUP ŞİMŞEK
Doktora
İngilizce
2012
EnerjiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET KERİM AVCI
PROF. DR. ZEYNEP İLSEN ÖNSAN
- Oxidative steam reforming of light hydrocarbons in a catalytic microchannel reactor
Hafif hidrokarbonların oksijen destekli buhar reformlamalarının katalitik mikrokanal reaktör düzeninde incelenmesi
İREM ŞEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET KERİM AVCI
- Modeling of ammonia synthesis reaction in membraneintegrated microreactors for small-scale applications
Membran entegre edilmiş mikroreaktörlerde küçük ölçekli uygulamalar için amonyak sentezi reaksiyonunun modellenmesi
DAMLA SIVACI
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET KERİM AVCI
PROF. DR. RAMAZAN YILDIRIM
PROF. DR. AYŞE NİLGÜN AKIN
- Experimental and quantitative analysis of multiphase catalytic reactions under microfluidic flow conditions and geometries
Çok fazlı katalitik reaksiyonların mikroakış koşul ve geometrilerinde deneysel ve hesaplamalı yöntemlerle incelenmesi
MUSTAFA KARAKAYA
Doktora
İngilizce
2012
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET KERİM AVCI
- Parametric analysis of Fischer-Tropsch synthesis in a catalytic microchannel reactor
Fischer-Tropsch sentezinin katalitik mikrokanal reaktör üzerinde parametrik analizi
GAMZE GÜMÜŞLÜ
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. AHMET KERİM AVCI