An experimental study on design, development and performance evaluation of catalytic dry reforming of methane catalysts
Metanın kuru reformlamasında kullanılacak etkili katalizörlerin tasarımı, geliştirilmesi ve performans değerlendirmesi hakkında deneysel çalışma
- Tez No: 371755
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET ERHAN AKSOYLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 74
Özet
Bu çalışmanın amacı, metanın karbon dioksitle katalitik reformlaması yöntemiyle sentez gazı üretimini sağlayacak uygun H2/CO ürün seçiciliğiyle birlikte yüksek ve kararlı aktiviteye sahip, soy metal içermeyen etkili katalizörler tasarlamak ve geliştirmektir. Bu bağlamda Co-La/ZrO2, Co-Ni-La/ZrO2 ve Co-Ni-Ce/ZrO2 katalizörleri hazırlanarak karakterizasyonları yapılmış ve reaksiyon performansları test edilmiştir. İndirgenmiş ve kullanılmış katalizörlerin karakterizasyonu SEM-EDX ile yapılmıştır. Aktivite ve seçicilik testleri için parametreler olarak sıcaklık, besleme gazlarının oranı, besleme hızının katalizör miktarına oranı, reaksiyon süresi ve Ni yükleme miktarı seçilmiştir. Üç metalli katalizörlerde, kütlece %3 ve %5 Ni yüklemesi kullanılırken Co ve aktifleştiriciler ( La, Ce) sırasıyla kütlece %5 ve %2 olarak sabit tutulmuştur. Sonuçlara göre Co-La katalizörü yüksek bir kararlılık, ancak orta dereceli bir aktivite göstermiştir. Nikel yüksek dehidrojenasyon aktivitesi, güçlü ve yaygın Co-Ni yüzey etkileşimi sayesinde katalitik etkinliği artırmıştır. Sonuçlar Co:Ni yükleme oranının La içerikli üç metalli katalizörlerin CDRM performanslarında önemli bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir. Ni:Co oranındaki değişim Co-Ni-Ce/ZrO2 sisteminde ise katalizör aktivite ve kararlığı açısından kayda değer bir değişim yaratmamıştır. Üç metalli katalizörlerin karakterizasyonu, tüm metal parçacıklarının homojen olarak dağıldığını göstermiştir. Bu katalizörlerin üzerinde biriken karbonun ipliksi yapıda olduğu belirtilmiştir. Ce içerikli katalizörlerin La içerikli olanlara göre daha düşük karbon birikimine sahip olması ve dolayısıyla daha yüksek aktivite göstermesi, Ce'nin yüzeydeki oksijeni CeOx redoks döngüsü aracılığıyla taşıması ile açıklanır. Yapılan performans testlerine dayanarak, sıcaklık artışının hem CH4 ve CO2 dönüşüm yüzdelerini hem de H2/CO ürün oranını arttırdığı görülmüştür. CH4:CO2 besleme oranının 1.0'den büyük olması, çalışılan tüm katalizör türleri için en düşük CH4 dönüşümü sonuçlarını verirken, en yüksek CO2 dönüşümü ve H2/CO ürün oranını göstermiştir. Besleme hızının katalizör miktarına olan oranının arttırılmasının dönüşüm değerlerini ve H2/CO ürün oranını azalttığı gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
The overall purpose of this research study is to design and develop effective non-noble catalysts having high and stable activity with suitable H2/CO product selectivity for the production of synthesis gas via CO2 reforming of methane (CDRM). In this context, bimetallic Co-La/ZrO2, and trimetallic Co-Ni-La/ZrO2 and Co-Ni-Ce/ZrO2 catalysts were prepared, characterized and tested for their CDRM performance. The freshly reduced and spent samples were characterized by SEM-EDX. The reaction temperature, feed composition, space velocity, reaction time and nickel loading were the parameters used in activity and selectivity tests. In the catalysts, Co and promoter, i.e. La and Ce, loadings were kept fixed as 5 wt.% and 2 wt.%, respectively, while two Ni loading levels, 3 wt.% and 5 wt.%, was used in trimetallic samples. The results have shown that Co-La catalyst exhibited high stability, but only has moderate activity in CDRM. The introduction of nickel led to an increase in the activity which may be related with high dehydrogenation activity of Ni and strong and extensive Co-Ni surface interaction. The results show that Co:Ni loading ratio in the trimetallic catalyst has a significant effect on CDRM performance for the La promoted samples. There was no significant change in terms of activity and stability occur Co-Ni-Ce/ZrO2 system in response change in Ni:Co ratio. Characterization of the catalysts indicated uniform distribution of metal on both Ce and La promoted trimetallic catalysts. The type of carbon deposited on trimetallic catalysts was all filamentous. It was also clearly observed that Ce-promoted catalyst have less carbon deposition than La-promoted one, remarking the effect of ceria on the stable activity of the catalysts through CeOx redox cycle regulating surface oxygen transfer. On the basis of the performance test results, it was concluded that increasing temperature increased CH4 and CO2 conversions and H2/CO product ratio. The results have shown that when the CH4:CO2 feed ratio is greater than 1.0, the lowest methane conversion, the highest carbon dioxide conversion and H2/CO product ratio were observed for all catalysts. It was found out that increasing space velocity decreased the conversion values and H2/CO product ratio.
Benzer Tezler
- An experimental study on the behavior of square short concrete columns confined with hybrid frpunder monotonic axial compression stress
Monotonik eksenel basınç yüklemesi altında hibrit liflipolimer malzeme ile sargılanmış kare beton kolonların davranışı üzerine deneysel bir çalışma
BILAL IBRAHIM MAJEED AL-OUBAIDI
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEDİNE İSPİR ARSLAN
- Kurşun ekstrüzyon sönümleyicinin çelik bir birleşimin davranışına etkisi
The effect of the lead extrusion damper on the behaviour of a steel beam-column connection
MUSTAFA KOÇAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERCAN YÜKSEL
- Design, development and performance evaluation of a three-axis miniature machining center
3-eksenli minyatür işleme merkezinin tasarımı, geliştirilmesi ve performansının değerlendirilmesi
EMRULLAH KORKMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Bölümü
YRD. DOÇ. SİNAN FİLİZ
- Atık araç yağları ve atık bitkisel yağ katkılı bitüm içeren asfalt betonlarının performans özelliklerinin değerlendirilmesi
Evaluation of the performance properties of asphalt concretes containing waste vehicle oils and waste vegetable oil additive bitumen
BELİT KERMAN ERKARA
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Ulaşımİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ OSMAN ATAHAN
PROF. DR. MURAT KARACASU
- Development of an experimentally verified high-fidelity model of a quartz flexible accelerometer
Kuvars sarkaçlı bir ivmeölçerin deneysel olarak doğrulanmış yüksek sadakatli modelinin geliştirilmesi
HASAN BARAN ÖZMEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MELİN ŞAHİN
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN OSMAN ÖZGEN