Experimental and computational study of glycerol reforming over wall-coated microchannels
Duvar kaplamalı mikro kanal üzerinde gliserin reformasyonunun deneysel ve bilişimsel çalışması
- Tez No: 474311
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET KERİM AVCI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 89
Özet
Yapılan bu çalışmanın amacı, gliserin reformasyonunun deneysel ve bilişimsel olarak araştırılmasıdır. Deneysel kısımda, laboratuar koşullarında hazırlanmış ve iç duvarı Rh/Al2O3 katalizörü ile kaplanmış mikro kanal reaktöründe, gliserinin oksidatif buhar reformasyonu gaz fazında gerçekleştirilmiştir. Reaksiyon sıcaklığı, reaktör girişindeki karbon-oksijen ve buhar-karbon mol oranlarının, gliserin dönüşümü ve ürün dağılımı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Ürün analizi 2 gaz kromatografisi ile yapılmıştır. Gliserin dekompozisyonu endotermik bir reaksiyon olduğundan, gliserin dönüşümünün sıcaklıkla arttığı gözlemlenmiştir. Gliserin dönüşümü, 600-700 °C sıcaklık aralığında ve karbon-oksijen oranının 1.125 olduğu durumda tamamlanmıştır. Buhar-karbon oranı, sıcaklık ve karbon-oksijen oranı ile karşılaştırıldığında, gliserin dönüşümü üzerinde daha az etkili olmuştur. Gliserin dönüşümü ve H2 verimliliği, girişteki buhar içeriğinin yol açabileceği su gaz kayması ve olası kok gazı ile geliştirilmiştir. Yapılan çalışmalar sonucu H2/CO oranı 0.5-1.8 aralığında bulunmuş olup, istenilen H2/CO oranını elde etmenin, karbon-oksijen ve buhar-karbon oranları ve sıcaklık değiştirilerek mümkün olabileceği gözlemlenmiştir. Çalışmanın bilişimsel kısmında, gliserin dönüşümü ısı değişim üniteli, duvarı ayrılmış, dikdörtgen şeklinde, paralel reaksiyon ve ısıtma kanalları içeren mikro kanal reaktöründe, matematiksel modelleme teknikleri vasıtasıyla incelenmiştir. Co-Ni/Al2O3 katalizörü ile kaplanmış kanallarda gerçekleşen ve endotermik olan gliserin dönüşümü için gereken ısı, duvarlarla ayrılmış bitişik kanallar üzerinden geçen buhar ile sağlanmıştır. Reaktif karışımın buhar-karbon oranı ve sıcaklığı, giriş sıcaklığı ve buhar hızı ile reaktif karışım ve buhar akış konfigürasyonları, ve reaktör duvar materyali ile reaksiyon ve ısıtma kanalları arasındaki duvar kalınlığı gibi değişkenlerin, sıcaklık dağılımı ve gliserin dönüşümü üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Ürün dağılımı, literatürde yapılan deneysel çalışmaların sonucuyla paralel bulunmuştur. Simülasyon sonuçları, reaksiyon kanal sıcaklığının homojen dağılımının istenmeyen CH4 seçiciliğini azaltmasının yanı sıra H2 üretimini pozitif etkilediğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
This study aimed to investigate intensified glycerol reforming both experimentally and computationally. In the experimental part, gas phase oxidative steam reforming (OSR) of glycerol is carried out in an in-house designed microchannel reactor whose inner wall is coated with Rh/Al2O3 catalyst. The effects of operating parameters such as reaction temperature, molar inlet carbon-to-oxygen (C/O) and steam-to-carbon (S/C) ratios on glycerol conversion and product distribution are studied. Product analysis is carried out by two online gas chromatographs. The results show that glycerol conversion is enhanced by temperature as the glycerol decomposition is endothermic. Complete glycerol conversion is achieved over the temperature range of 600-700 °C at C/O of 1.125. S/C effect on OSR of glycerol is found to be much less significant as compared to C/O and temperature effects. Conversion and H2 yield slightly improved with steam content of the feed via WGS and possible coke gasification. It is observed that obtaining a desirable H2/CO ratio in the product stream, which is found to be in the range of 0.5-1.8, is feasible through changing C/O, S/C and temperature. In the computational part of the work, glycerol steam reforming (SR) is investigated in a heat exchange integrated microchannel reactor by means of mathematical modeling techniques. Heat needed for endothermic glycerol SR taking place in Co-Ni/Al2O3 coated channels is supplied by steam flowing in the adjacent channels separated by solid walls. The effects of operational parameters, namely S/C and temperature of the reactive mixture, inlet temperature and velocity of steam, flow configurations of the reactive mixture and steam, and of structural parameters, i.e. reactor wall material and thickness of the wall between the channels on temperature distribution and on glycerol conversion are studied. Product distribution is found to be in alignment with those of experimental studies reported in the literature. The simulation suggests that selectivity towards H2 is positively correlated with the degree of uniformity of reaction channel temperature, which is also found to dampen undesired CH4 selectivity.
Benzer Tezler
- İnsan burun boşluğundaki hava akışının incelenmesi
Analysis of air flow in human nasal cavity
BERK ZALOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiDisiplinlerarası Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FIRAT OĞUZ EDİS
- Borik asit ve poliol komplekslerinin kuramsal ve deneysel olarak incelenmesi
Theoretical and experimental investigation of boric acid and polyol complexes
CİHAT HİLAL
- Reduced hardware complexity for viscosity measurements by optical knife-edge detection on micropillar-based microfluidic chips
Mikrosütun tabanlı mikroakışkan çipler üzerindeki optik bıçak kenarı tespiti ile viskozite ölçümleri için azaltılmış donanım karmaşıklığı
EZGİ ŞENTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET CAN ERTEN
DOÇ. DR. ONUR FERHANOĞLU
- Protein engineering applications on industrially important enzymes
Endüstriyel öneme sahip enzimlerin protein mühendisliği uygulamaları
GÜLŞAH ÖZGÜN
Doktora
İngilizce
2019
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEVİN GÜL KARAGÜLER
- Lipit esaslı liyotropik sıvı kristallerin beyne ilaçhedeflendirmede nanotaşıyıcı olarak kullanımı ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of lipid based lyotropic liquid crystals as nanocarrier in brain targeted drug delivery
RÜYA ATLIBATUR
Doktora
Türkçe
2024
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YEŞİM GÜRSEL
DOÇ. DR. FATEMEH BAHADORI