Ceria coated microchannel reactor for water-gas shift reaction
Su-gazı geçişi reaksiyonu için seryum oksit kaplı mikrokanal reaktörler
- Tez No: 459390
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET KERİM AVCI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 64
Özet
Bu ¸calı¸smada %1.5 Pt/% 5 CeO2/Al2O3 kataliz¨or¨un¨un FeCrAlY temelli mikro kanal duvarına kaplanabilmesi i¸cin bir y¨ontem geli¸stirilmesi ve su-gazı ge¸ci¸s reaksiyonunun parametrik bir ¸calı¸sma kapsamında incelenmesi ama¸clanmı¸stır. C¸ alı¸smada ilk olarak kataliz¨or kaplama y¨ontemi ara¸stırılmı¸stır. Kaplamalar ile ilgili en b¨uy¨uk sorun kaplanan y¨uzeyin CeO2 varlı˘gı nedeniyle kararlı olmamasıdır. Bu nedenle, polivinil alkol¨un (PVA) kataliz¨or ve metal y¨uzey arasında yapı¸stırıcı katman olarak kullanılmasına karar verilmi¸stir. Bir dizi deneme ¸calı¸smasının sonunda, kullanılacak PVA miktarı, kurutma ve kalsinasyon y¨ontemleri ve PVA ve kataliz¨or¨un temas ettirilme y¨ontemi gibi parametreler optimize edilerek kararlı kaplamaların yapılabilmesine imkan tanıyan bir y¨onte¨o geli¸stirilmi¸stir. C¸ alı¸smaların ikinci b¨ol¨um¨unde, reaksiyon sıcaklı˘gının (300, 325 ve 350 ◦C) ve besleme akımındaki molar su buharı/karbon (S/C=2 and 3) oranının kaplı mikrokanal reakt¨orde CO d¨on¨u¸s¨um¨u ¨uzerine olan etkileri incelenmi¸stir. Deneyler s¨uresince d¨on¨u¸s¨umlerin sıcaklı˘ga ba˘glı olarak b¨uy¨uk ¨ol¸c¨ude de˘gi¸sti˘gi, ancak besleme kompozisyonun de˘gi¸simiyle daha az bir de˘gi¸siklik g¨osterdi˘gi g¨ozlemlenmi¸stir. En y¨uksek CO d¨on¨u¸s¨um¨u olan 12.96, 350 ◦C ve S/C=2 ko¸sullarında elde edilmi¸stir. Ek olarak, farklı miktarlarda kataliz¨orlerin FeCrAlY plakalara kaplanmasının reaksiyon ¨uzerindeki etkileri incelenmi¸stir. 6 ve 12 mg'lık kaplamaların sa˘gladı˘gı d¨on¨u¸s¨umlerin yakın oldukları g¨ozlemlenirken, 9 mg'lık kaplamaların daha d¨u¸s¨uk d¨on¨u¸s¨umler verdi˘gi tespit edilmi¸stir. Son olarak, reakt¨or d¨uzeninin etkileri-kaplı ve dolgulu-, kataliz¨or k¨utlesinin besleme akımındaki toplam hacimsel giri¸s hızına oranı olarak tanımlanan alıkonma s¨uresinin denk oldu˘gu ko¸sullarda kar¸sıla¸stırmalı olarak incelenmi¸stir.Deneyler sonucunda, kaplı mikrokanalların y¨uksek ısı transferi ¨ozellikleri sayesinde, dolgulu mikro kanallardan daha y¨uksek d¨on¨u¸s¨um ger¸cekle¸stirdi˘gi g¨ozlemlenmi¸stir.
Özet (Çeviri)
In this study, it is aimed to develop a method for coating Pt/CeO2/Al2O3 catalyst onto the FeCrAlY-based wall of a microchannel reactor and to study watergas shift (WGS) in the context of a parametric study. Firstly, the development of catalyst coating method is examined. The biggest concern about coating was the instability of the coated layer, which came from the presence of CeO2. Therefore, it is decided to use polyvinyl alcohol (PVA) as a binder between the metal surface and the catalyst. After a number of trials including the optimization of the amount of PVA, drying and calcination programs and the way of coupling PVA and the catalyst, a procedure that allowed stable coating of the catalyst was developed. The second part of the study involved investigation of the effect of reaction temperature (300, 325 and 350 ◦C) and molar inlet steam-to-carbon ratio (S/C=2 and 3) on CO conversion in the catalyst coated microchannel reactor. It was observed that conversions notably increased with the temperature, but responded slightly upon changing S/C. The highest CO conversion of 12.96 was achieved at 350 ◦C and S/C=2. Additionally, the effect of different amounts of catalyst loadings on FeCrAlY plates was examined. The results revealed that 6 and 12 mg coatings do not show the same level of difference in terms of CO conversion. Interestingly, 9 mg catalyst coating gave conversions slightly lower than those of 6 and 12 mg coatings. Finally, the effect of the different microchannel reactor configurations, coated and packed microchannels, was explored under identical residence times, defined as the ratio of catalyst weight to the total volumetric inlet flow rate. It was observed that, in general, coated configuration gave slightly higher conversions than the packed one, possibly due to better heat distribution and catalyst utilization in the former.
Benzer Tezler
- Zirkonya seramiklerinin ve ZrO2-TiN kompozitlerinin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of zirconia ceramics and ZrO2-TiN composites
MELİS ARIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Seramik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. GÜLTEKİN GÖLLER
- Anticorrosion coating based on poly(n-vinylcarbazole), polyaniline and their composites with oxide nanoparticle
Poli(n-vinilkarbazol), polianilin ve bunların oksit nanoparçacık kompozitleri ile antikorozif kaplamalar
MERAL ARMUTÇU
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESMA SEZER
- Anot destekli mikro boru tipi katı oksit yakıt hücrelerine daldırarak kaplama yöntemiyle elektrolit ve katot kaplanması
Electrolyte and cathode coating on anode supported micro tubular solid oxide fuel cells via dip coating method
RECEP AKDENİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
EnerjiGebze Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. ALİ MURAT SOYDAN
- Eriyik cama (CMAS) dayanıklı uçak motoru kaplamalarının plazma püskürtme yöntemi ile üretilmesi
Production of molten glass (CMAS) resistant aircraft engine coatings by plasma spray method
EMRE BAL
Doktora
Türkçe
2019
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL YILMAZ TAPTIK
- Çok katmanlı CYSZ / Al2O3 AND CYSZ / Al2O3+YSZ termal bariyer kaplamaların üretimi ve ısıl-mekanik özelliklerinin belirlenmesi
Production of multilayer CYSZ / Al2O3 AND CYSZ / Al2O3+YSZ thermal barrier coatings and determination of thermal-mechanical properties
MEHMET MÜMTAZ DOKUR
Doktora
Türkçe
2014
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLTEKİN GÖLLER