Parametric study of reforming of glycerol to hydrogen over precious metal catalysts in a microchannel reactor
Gliserol buhar reformlanması ile hidrojen üretiminin asil-metal katalizörlü mikrokanal reaktör düzenlerinde incelenmesi
- Tez No: 387425
- Danışmanlar: DOÇ. DR. AHMET KERİM AVCI
- 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: 79
Özet
Bu çalışmada, gliserol buhar reformlamasını mikrokanal reaktör düzeninde gerçekleştirmek amacıyla bir düzenek oluşturulmuş ve sıcaklık, besleme akımındaki molar buhar-karbon oranı, toplam akış hızı ve tepkimeye giren maddelerin reaktör içindeki oranı gibi değişkenlerin gliseröl dönüşümünü ve ürün seçiciliklerini nasıl etkilediği incelenmiştir. Üç farklı asil-metal katalizör (ağırlıkça 2% Rh/Al2O3, 2 % Pt/Al2O3 ve 2 % Ru/Al2O3) ardışık emdirme tekniği kullanılarak hazırlanmış ve mikrokanal konfigürasyonunu elde etmek için metal plakaya kaplanmıştır. Gliserol ve su karışımı denge gazı (N2) yardımıyla fırının içine püskürtülmüştür. Sıvı maddeler soğuk tuzaklarda toplanmıştır ve gaz haldeki ürünler iki adet gaz kromatografıyla analiz edilmiştir. Sıcaklıkla gliserol dönüşümünün artması tüm katalizörler üzerinde gözlenmiştir. Rh katalizörün gliserol dönüşümünde en iyi katalizör olduğu belirlenmiştir (24% dönüşüm, 600 °C, buhar/karbon=5). Pt/Al2O3 475 °C'de ve Rh/Al2O3 500 °C'de, buhar-karbon oranı 5 iken, en fazla hidrojen seçiciliği vermektedir (sırasıyla 10.1 ve 9.6 mol H2 / mol dönüşüme uğrayan gliserol). Yüksek sıcaklıklarda, H2 seçiciliği azalmıştır ve CH4, C2H4 and C2H6 seçicilikleri artmıştır. Besleme akımındaki molar buhar-karbon oranındaki değişim ürün dağılımını su-gazı değişimi reaksiyonu üzerinden değiştirmektedir. Yüksek buhar-karbon oranı H2 seçiciliğini arttırmıştır. Toplam akış hızını arttırmak gliserol dönüşümünü olumsuz etkilemiştir; ancak gaz ürünlerin dağılımında değişiklik gözlenmemiştir. Reaksiyona girenlerin reaktör içindeki oranını arttırmak, yani besleme akımındaki denge gazını azaltmak hem gliserol dönüşümünü hem de H2 seçiciliğini azaltmıştır. Tüm deneylerde karbon oluşumu gözlenmiştir. Oluşan karbon miktarının Rh katalizörde daha az olduğu belirlenmiştir. EDX sonuçlarına göre, katalizörde hedeflenen Rh yüzdesine (ağırlıkça 2% Rh) ulaşılmıştır. Reaksiyona girmiş Rh katalizörün çıkış kısmına kıyasla giriş kısmında daha fazla karbon birikimi olmuştur.
Özet (Çeviri)
The purpose of this study is to construct a system to conduct glycerol steam reforming experiments in a microchannel reactor and to investigate how different parameters (temperature, steam-to-carbon ratio, total flow rate and reactant composition) affect the glycerol conversion and selectivities of gaseous products. Three precious metal catalysts (2 wt.% Rh/Al2O3, 2 wt.% Pt/Al2O3 and 2 wt.% Ru/Al2O3) are prepared using incipient-to-wetness impregnation technique. Glycerol and water mixture is sprayed into the furnace with the help of inert gas, N2. The condensables are collected in cold traps and the gaseous products are analyzed by two gas chromatographs. It is observed that glycerol conversion increases with temperature over all three catalysts. Rh turns out to be the best catalyst in terms of glycerol conversion. Temperature is determined as the key parameter to glycerol steam reforming. Pt/Al2O3 at 475 °C and Rh/Al2O3 at 500 °C give maximum H2 selectivities. At high temperatures, H2 selectivities decrease; CH4, C2H4 and C2H6 selectivities increase. Temperature is determined as the key parameter to glycerol steam reforming. Steam-to-carbon ratio affects the products distribution via water gas shift. Higher steam-to-carbon ratios lead to higher H2 selectivities. Increasing total flow rate negatively affects glycerol conversion, but no significant changes are observed on gaseous product selectivities. Increasing the reactant composition in the system leads to a decrease in both glycerol conversion and H2 selectivity. Coke formation is inevitable in glycerol steam reforming. Over all three precious metal catalysts, even in blank tests, coke formation is observed. Amount of coke deposited is less on Rh-based catalysts. According to EDX results, targeted metal loading (2 wt.% Rh) is achieved in Rh catalyst. Spent Rh catalysts exhibit carbon formation, more carbon is deposited on entry region than exit region.
Benzer Tezler
- Microchannel enabled reforming of glycerol to hydrogen over ni-based catalysts
Nikel bazlı katalizörler üzerinde gliserol reformlanmasının mikrokanal reaktörlerde incelenmesi
SİNAN KOÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET KERİM AVCI
- A parametric study on catalyst development for glycerol dry reforming
Gliserolün kuru reformlanması için geliştirilen katalizörlerin parametrik incelenmesi
SELİN BAÇ BİLGİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET KERİM AVCI
- Gliserinden elektrokimyasal yeniden yapılandırma yöntemi ile hidrojen üretimi
Production of hydrogen by the electrochemical reforming of glycerol
MERVE GÖRDESEL YILDIZ
Doktora
Türkçe
2022
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZKAN MURAT DOĞAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ DUYGU UYSAL
- Parametric study of Ni-based catalyst for glycerol dry reforming
Gliserol kuru reformlanmasının Ni temelli katalizörler üzerindeki parametrik çalışması
ÖZGE SELÇUK
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET KERİM AVCI
- Parametric investigation of catalytic dry reforming of glycerol to synthesis gas
Gliserolün kuru reformlama reaksiyonuyla sentez gazına dönüşümü üzerine parametrik çalışma
PELİN SU BULUTOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET KERİM AVCI