Parametric study of catalytic co hydrogenation for producing dimethyl ether
Katalitik karbon monoksit hidrojenasyonu dimetil eter üretiminin parametrik incelenmesi
- Tez No: 459391
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET KERİM AVCI, PROF. DR. ZEYNEP İLSEN ÖNSAN
- 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: 104
Özet
Bu çalışmanın amacı, doğrudan dimetil eter (DME) sentezlenmesinde kullanılan çiftişlevli katalizör sistemlerinin performansını incelemekti. Doğrudan sentezleme yöntemi iki ardışık adımdan oluşur: metanol sentezi ve onu izleyen metanol dehidrasyonu. Bu amaçla, ticari metanol sentez katalizörü (Cu-Zn bazlı HiFuel-R120) ile farklı metanol dehidrasyon katalizörleri çift-yataklı bir mikroreaktörde birlikte kullanıldı. δ-Al2O3 taşıyıcıya yüklenen CeO2 oranı değiştirilerek üç farklı metanol dehidrasyon katalizörü ıslak emdirme yöntemiyle hazırlandı. Çift-işlevli katalizör sistemiyle sentez gazından DME üretimi, 600 oC ve 100 atm kadar çıkabilen yüksekbasınçlı yüksek-sıcaklıklı Autoclave Engineers' BTRS Jr-PC reaksiyon test sisteminde aşağı-akışlı, sabit-yataklı borusal reaktör kullanılarak incelendi. Deneysel parametre olarak sıcaklık, basınç, girdi bileşimi ve yüklü CeO2 oranı seçildi; katalizör performansının ölçüsü CO dönüşme yüzdesi; DME, metan, karbon dioksit, metanol verimleri, ve DME seçimliliği olarak alındı. Deneyler 250, 275 ve 300 oC sıcaklıkta, 25 ve 34 atm basınç eşliğinde, ağırlıkça %5, %10 veya %20 CeO2 yüklü δ-Al2O3 metanol dehidrasyon katalizörüyle yapıldı. %5 ve %10 CeO2 yüklü δ-Al2O3 ile elde edilen veriler, CO dönüşme yüzdesinin ve DME seçimliliğinin sıcaklıkla arttığını, %20 CeO2 yüklü δ-Al2O3 ile CO dönüşmesinde bir fark olmadığını, bunun metal sinterleşmesine bağlanabileceğini gösterdi. %5 ve %10 CeO2 yüklü δ-Al2O3 katalizörlerin etkinliklerinin basınçla arttığı, bu artışın metanol sentezi için geçerli Le Chatelier's ilkesine dayandığı görüldü. Girdideki molar H2/CO oranı 1 veya 2 olan deneyler ile DME seçimliliğinin hidrojence zengin ortamda arttığı belirlendi. Yüklü CeO2 oranı azaldıkça CO dönüşme yüzdesinin ve DME seçimliliğinin arttığı gözlendi. En yüksek CO dönüşme yüzdesi (%36) ve DME seçimliliği (%74.4), 300oC sıcaklık ve 34 atm basınçta, H2/CO oranı 2 olan girdi bileşimiyle ve metanol sentez katalizörü HiFuel-R120'nin %5 CeO2/δ-Al2O3 metanol dehidrasyon katalizörü ile birlikte kullanıldığı deneylerde elde edildi.
Özet (Çeviri)
The objective of this study is to examine the catalytic performance of bi-functional catalyst systems in direct synthesis of dimethyl ether (DME). Direct synthesis method involves two consecutive steps: methanol synthesis followed by methanol dehydration. Hence, a commercial methanol synthesis catalyst (Cu-Zn based HiFuelR120) was coupled with different methanol dehydration catalysts in a dual-bed microreactor. Methanol dehydration catalysts were prepared by incipient-to-wetness impregnation by varying CeO2 loading on δ-Al2O3. Syngas-to-DME performance of the bi-functional catalyst system was studied in an Autoclave Engineers' BTRS-Jr-PC high-pressure, high-temperature reaction test system with a down-flow fixed-bed reactor designed to operate up to 600oC and 100 atm. Temperature, pressure, feed composition and CeO2 loading were tested for their effects on catalyst performance expressed in terms of CO conversion; DME, methane, carbon dioxide and methanol yields, and DME selectivity. Temperatures of 250, 275 and 300oC and pressures of 25 and 34 bar were tested with CeO2 loadings of 5%, 10% and 20% CeO2 on δ-Al2O3 for methanol dehydration. Results on 5% and 10% CeO2/δ-Al2O3 catalysts indicate that increasing the temperature enhances CO conversion and increases both DME selectivity and DME yield, while CO conversion on 20% CeO2/δ-Al2O3 is not altered, which may be due to metal sintering. Increasing the pressure leads to higher catalytic activity on 5% and 10% CeO2/δ-Al2O3, due to Le Chatelier's principle operative in methanol synthesis. Effect of H2/CO molar feed ratio on CO conversion and DME selectivity is studied at ratios of 1 and 2, and results show that a H2-rich medium increases DME selectivity. Effect of decreasing CeO2 loading is to enhance CO conversion and DME selectivity. Highest CO conversion (36.6%) and DME selectivity (74.4%) are obtained when HiFUEL R120 is coupled with 5% CeO2/δAl2O3 at 300 °C and 34 bar using a H2/CO molar feed ratio of 2.
Benzer Tezler
- Investigation of co hydrogenation catalysts for producing oxygenated hydrocarbons
Karbon monoksit hidrojenasyonu katalizörlerinin oksijenlenmiş hidrokarbon üretimi için incelenmesi
DİDEM BÜŞRA KABAKÇI
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEYNEP İLSEN ÖNSAN
DOÇ. DR. AHMET KERİM AVCI
- Catalyst development for hydrocarbon production by carbon monoxide hydrogenation
Karbon monoksit hidrojenasyonu ile hidrokarbon üretimi için katalizör geliştirilmesi
MURAT EROL
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. ZEYNEP İLSEN ÖNSAN
- Development of coprecipitated cobalt-alumina catalyst for the production of C1-C4 hydrocarbons by carbon monoxide hydrogenation
Karbon monoksit hidrojenasyonu ile C1-C4 hidrokarbonlarının üretimi için birlikte çöktürme yöntemi kullanılarak kobalt alumina katalizörlerinin geliştirilmesi
AYŞE NİLGÜN AKIN
- Hafif olefin üretimi için destekli demir temelli fıscher tropsch katalizörleri üzerinde bir kinetik çalışma ve model analizi
A kinetic study and model analysis on supported iron based fischer-tropsch catalysts for light olefin production
KEREM BÜLBÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPER SARIOĞLAN
DR. ABDULLAH Z. TURAN
- Laminar akışlı adyabatik boru reaktörünün teorik incelenmesi
A Theoretical investigation of the laminar flow adiabatic tubular reactor
ALİ KEMAL YAKUT