Microchannel enabled reforming of glycerol to hydrogen over ni-based catalysts
Nikel bazlı katalizörler üzerinde gliserol reformlanmasının mikrokanal reaktörlerde incelenmesi
- Tez No: 387424
- Danışmanlar: DOÇ. DR. AHMET KERİM AVCI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 133
Özet
Bu çalışmanın amacı Ni bazlı katalizör üzerinde gliserol buhar reformlama (GBR) ve oksijenli gliserol buhar reformalama (OGBR) deneylerini bir mikrokanal içinde incelemektir. Sıcaklık, buhar-karbon molar oranı, toplam akış hızı ve reaktör konfigürasyonlarının (doldurulmuş ve kaplanmış), gliserol dönüşümü ve ürün dağılımı üzerindeki etkisini incelemek için, bir plan dahilinde parametrik çalışma yapılmıştır. Ek olarak, sıcaklık ve girişteki karbon-oksijen molar oranının gliserol dönüşümü ve ürün dağılımı üzerindeki etkisini çalışmak için OGBR reaksiyonları gerçekleştirilmiştir. 3-µm büyüklüğünde tanecik yapıdaki, ağırlıkça %5 Ni/Al2O3 ve %10 Ni/Al2O3 katalizörleri (kaplamalı mikrokanal konfigürasyonu için) ve 250-177 µm büyüklüğünde tanecik yapıdaki, ağırlıkça %5 Ni/Al2O3 katalizörü ardışık emdirme tekniği kullanılarak hazırlanmıştır. Boş deneyler, mikrokanal reaktör parçalarının deneylerde etkisiz olarak kalmadığını göstermiştir. Sıcaklık artıkça gliserol dönüşümünün arttığı görülmüştür. Gliserolün termal dağılımı metan, etan ve etilen, ve karbon üretimine yol açmıştır. Buhar-karbon oranı ürün dağılımını su-gaz değişim reaksiyonuna bağlı olarak değiştirmiştir. Yüksek buhar-karbon oranı, dönüştürülen gliserol başına üretilen H2 molü olarak tanıtılan, yüksek H2 seçiciliğine sebep olmuştur. Fakat, Ni parçacıklarının toplaşması gliserol dönüşümü üzerine olumsuz etki etmiştir. Akış hızını düşürmek, kalma zamanını arttırdığı için, gliserol dönüşümünün üstel artmasını sağlamıştır. Kaplamalı mikrokanal konfigürasyonu, doldurmalı mikrokanal konfigürasyonuna göre daha yüksek dönüşümler ve H2 seçiciliği göstermiştir. OGBR reaksiyonlarının GBR reaksiyonlarına göre daha yüksek dönüşüm vermiştir. Girişteki yüksek O2, yüksek dönüşümlere ve düşük H2 üretimi ve seçiciliğine sebebiyet vermiştir. OGBR ve GBR reaksiyonları için katalizör yüzeyinde karbon oluşumu kaçınılmazdır. Aktif metal dağılımını ve farklı sıcaklıklar ve su-karbon oranlarında katalizör üzerinde oluşan karbonu incelemek için SEM ve EDX analizleri yapılmıştır.
Özet (Çeviri)
The aim of this study is to investigate glycerol steam reforming (GSR) and oxidative glycerol steam reforming (OGSR) over Ni-based catalysts in a microchannel reactor. The parametric study to investigate effects of reaction temperature, molar steam-to-carbon ratio in the feed (S/C), total flow rate and microchannel reactor configuration (packed and coated) on glycerol conversion and product distributions in GSR are investigated in the context of a parametric plan. Moreover, OGSR reactions are performed to study the effects of temperature and molar carbon-to-oxygen ratio at the inlet (C/O) on glycerol conversion and product distributions. 5 wt.% Ni/Al2O3 and 10 wt.% Ni/Al2O3 catalysts with 3-µm particle size (used in coated microchannel configuration) and 60-80 mesh (250 – 177 µm) size of 5 wt.% Ni/Al2O3 catalyst is prepared using incipient-to-wetness impregnation method. Blank tests show that the microchannel reactor components do not remain inert during the reactions. It is observed that glycerol conversion increases with temperature. Thermal decomposition of glycerol leads to production of methane, ethane and ethylene, and coke. S/C ratio affects the products distribution via the water gas shift reaction. Higher S/C ratios result in higher H2 selectivity which is defined as the moles of H2 produce per moles of glycerol converted. However, sintering of the Ni particles has a negative impact on glycerol conversion. Decreasing the total flow rate leads to an exponential increase in glycerol conversion because of increase in residence time. Coated microchannel configuration shows higher conversions and H2 selectivities than those observed in the packed microchannel configuration. OGSR experiments are found to give glycerol conversions significantly higher than those observed in GSR. Higher O2 content in the feed improves conversions, but decrease H2 yields and selectivity. Coke formation over catalyst surface in GSR and OGSR is inevitable. SEM and EDX analysis of catalysts are carried out to provide insight into the dispersion of active metal and carbon formation over catalyst surface at different values of temperature and S/C ratio.
Benzer Tezler
- Multiphysics modeling of a microchannelmethanol steam reformer for high temperature polymer electrolytemembrane fuel cell systems
Yüksek sıcaklıklı polimer elektrolit membran yakıt hücresi sistemleri için mikro kanallı metanol buharı dönüştürücüsünün multifizik modellenmesi
MÜNÜR SACİT HERDEM
Doktora
İngilizce
2019
EnerjiUniversity of WaterlooEnerji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FERİDUN HAMDULLAHPUR
DOÇ. SİAMAK FARHAD
- Mikro/mini kanalda metanol buhar reformasyon prosesi ile hidrojen üretiminin yapay sinir ağları ile modellenmesi ve kontrolü
Modeling and control of hydrogen production with artificial neural networks by methanol steam reforming process in micro/mini channel
ENVER BAYDIR
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Kimya MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖMÜR ARAS
- 5-florourasil yüklü PLGA nanopartiküllerinin toroidal mikroakışkan sistemler ile üretimi ve proses değişkenlerinin deney tasarımı ile optimizasyonu
Production of 5-fluorouracil loaded PLGA nanoparticles with toroidal microfluidic system and optimization of process variables by design of experiments
ŞEYMA NUR TÜRKMEN KOÇ
Doktora
Türkçe
2024
Eczacılık ve FarmakolojiHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEZBAN ULUBAYRAM
- Detection of imatinib and doxorubicin resistance in K562 leukemia cells by 3D-electrode contactless dielectrophoresis
Imatinib ve doxorubicin direnci geliştirmiş K562 lösemi hücrelerinin 3 boyutlu elektrot kullanılarak temassız dielektroforez ile tespiti
YAĞMUR DEMİRCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
BiyolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALUK KÜLAH
- Modeling and simulation of oxidative coupling of methane in a heat-exchange integrated microchannel reactor
Metanın oksijen varlığında katalitik olarak yüksek moleküllü bileşenlere dönüştürülmesi reaksiyonunun ısı değiştirici özellikli bir mikrokanal reaktörde modellenmesi ve benzetimi
FUNDA İDİL TEZCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
EnerjiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET KERİM AVCI