Development and verification of an integrated furnace and reactor model for an industrial steam methane reformer
Endüstriyel metan buhar reformlayıcının entegre fırın ve reaktör modelinin geliştirilmesi ve doğrulanması
- Tez No: 409295
- 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: 130
Özet
Rafinerilerin hidrojen ihtiyacı, artan yakıt talebini karşılamak için daha ağır ham petrol işleme ve daha yüksek kaliteli taşıt yakıtı üretme çabaları nedeniyle sürekli artmaktadır. Bu sebeple rafineriler hidrotemizleme ve hidroişleme ünitelerine yatırım yapmakta ve sürekli olarak kar marjlarını ucuz ancak güvenilir hidrojen kaynaklarıyla yükseltmenin yollarını aramaktadırlar. Mevcut durumda, hidrojen üretimi için ekonomik olarak en uygun yöntem buharın metanla reformlanmasıdır (SMR). SMR geleneksel olarak fırın içerisine yerleştirilen tüp tipi reaktörlerde metanın su buharı ile katalitik olarak reaksiyona girdiği ve toplamda endotermik reaksiyonlar için gerekli ısının fırında yakılan yakıt ile sağlandığı buhar reformlayıcılarda gerçekleştirilmektedir. TÜPRAŞ İzmit Rafinerisi'nde, reformlayıcı fırınlarının çeşitli türleri arasından Foster Wheeler'ın Teras-DuvarTM tipi reformlayıcı fırını kullanılmaktadır. Reformlayıcı tüplerinin metalürjik özellikleri nedeniyle beklenen ömürlerini çok azaltacağı için tüp cidar sıcaklıkları tasarım değerlerini aşmamalıdır. Bu bağlamda, en yüksek tüp cidar sıcaklıklarıyla beraber çeşitli operasyon koşullarında ürün kompozisyonu, basınç kaybı gibi süreç çıktılarının tahmin edilmesi önemli konular haline gelmektedir. Bu amaç doğrultusunda, fırındaki yanmayı ve tüplerin içinde gerçekleşen reformlama reaksiyonlarını birleştiren bir matematik model geliştirilmiş ve saha verileriyle test edilmiştir. Simülasyon sonuçlarına göre; reformlayıcı çıkış kompozisyonu, özellikle hidrojen ve metanın çıkış kompozisyonları sırasıyla en çok %4.3 ve %7.2 sapmayla iyi bir şekilde tahmin edilebilmektedir. Buna rağmen diğer bileşenler, büyük ihtimalle endüstriyel kinetik parametrelerden ötürü önemli sapmalar gösterebilmektedir. Sabit yatakta gerçekleşen basınç düşüşü en fazla %0.37 sapma ile başarılı bir şekilde tahmin edilmiştir. Sistemde gerçekleşen tüp dış cidar sıcaklıkları da tüp boyunca lokasyona bağlı olarak en fazla %1 sapma ile tahmin edilebilmiştir. Model varsayımlarından ve literatür parametrelerinden ötürü ürün kompozisyonu düzgün tahmin edilse dahi reaktör çıkış sıcaklığı %1.9-3.3 aralığında önemli sayılabilecek bir sapma göstermiştir. Simülasyon sonuçları, doğru sonuçlara ulaşabilmek için doğru parametre kullanımının önemini ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
Hydrogen demand in refineries is constantly increasing due to effort on processing heavier crudes and producing higher grade transportation fuels in order to meet increasing demand. In this respect, refineries are investing in hydrotreating and hydroprocessing units, and are continuously investigating ways to maximize profit margins through cheaper but reliable sources of hydrogen. Currently, the most economically feasible hydrogen production route is steam methane reforming (SMR). SMR is conventionally carried out in steam reformers in which natural gas is catalytically reacted with steam in tubular reactors placed into a furnace where heat required for endothermic reaction is supplied by combustion of fuels. Among several types of reformer furnaces, Foster Wheeler's Terrace WallTM type reformer is currently under operation in TÜPRAŞ İzmit Refinery. Due to metallurgical features of reformer tubes wall temperatures should not exceed design values as it strongly reduces expected life span of the tubes. In this respect, prediction of maximum wall temperatures, along with other process outcomes such as product composition and pressure drop under various operating conditions become important issues. For this purpose, a mathematical model, combining the combustion in the furnace and reforming within the reactor tubes, is developed and tested with field data. Simulation results show that, composition of the reformer effluent, especially those of hyrogen and methane can be well predicted with max. 4.3% and 7.2% deviation from plant data respectively. However, other components may show considerable variations most likely due to industrial kinetic parameters. Pressure drop occured in packed bed is succesfully predicted with max. 0.37% deviation. Outer tube wall temperature occuring in the system can also be closely predicted respective to location along the tube with max. 1% deviation. Due to model assumptions and literature parameters, reactor outlet temperature also shows appreciable deviation in the range of 1.9-3.3% although product composition is well predicted. Simulation results show the importance of proper parameter usage for the accuracy of the model results.
Benzer Tezler
- Bir arıza giderme uzman sistem kabuğu (AGUSK) ve CFM56 turbofan jet motor arızaları için bir uygulama
Başlık çevirisi yok
MEHMET BİRLİK
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GAZANFER ÜNAL
- Çimento fabrikalarında makina performansına dayalı bakım planlaması sistemi ve yönetimi
Başlık çevirisi yok
ÜMİT ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. H. TEMEL BELEK
- Lightweight design for an engine structural part by using topology optimization for additive manufacturing
Eklemeli imalat yöntemi için topoloji optimizasyonu kullanılarak yapısal bir motor parçasının hafifletişlmiş tasarımı
HASAN GÖRÜR
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
- Bezmialem Vakıf Üniversitesi Tıp Fakültesi Hastanesi Tıbbi Biyokimya Laboratuvarında çalışılan testler için onay destek sistemi geliştirilmesi ve değerlendirilmesi
Development and validation of an autoverification system (AVS) for tests studied at the Clinical Biochemistry Laboratory of Bezmialem Foundation University Faculty of Medicine Hospital
CANER YILDIZ
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2024
BiyokimyaBezm-i Alem Vakıf ÜniversitesiTıbbi Biyokimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖMER FARUK ÖZER
- Silindirik gövdeleri birleştirmede kullanılan cıvataların sayısının, boyutunun ve flanş geometrisinin eniyilemesi için tasarım aracı oluşturulması ve analizle doğrulaması
Development and analytical validation of a design tool for optimizing the number, size and flange geometry of bolts used to assemble cylindrical bodies
ZEKERİYA BUĞRA KÖKSAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERDEM ACAR