Sorption enhanced reforming of ethanol over novel catalysts and microwave reactor application
Etanolün yeni katalizörlerle adsorpsiyon destekli buharlı reformlanması ve mikrodalga reaktör uygulaması
- Tez No: 520895
- Danışmanlar: PROF. DR. NAİME ASLI SEZGİ, PROF. DR. TİMUR DOĞU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 203
Özet
Çevresel kaygılar ve fosil yakıt kaynaklarının hızlı tüketimi, yenilenebilir kaynaklardan hidrojen üretimi için yapılan araştırma faliyetlerini hızlandırmıştır. Etanolün buharlı reformlanması ile hidrojen üretimi motorlu araçlarda yerinde hidrojen üretimi için kullanılma potansiyeline sahiptir ve etanolün adsorpsiyon destekli reformlanmasında CaO kullanılmasıyla üretilen CO2'in yerinde uzaklaştırılmasıyla karbon dioksit ve karbon monoksit miktarları azaltılarak hidrojen üretimi artar. Bu çalışmada, nikel emdirilmiş SBA-15, silika aerojel, ticari mezogözenekli karbon ve METU tarafından sentezlenen mezogözenekli karbon katalizörler, sentezlenmiş, karakterize edilmiş ve SRE ve SESRE reaksiyonlarında test edilmişlerdir. Bunlara ek olarak, SESRE reaksiyonunda, ayrılmış bölmeli konseptin hidrojen saflığına olan etkisi araştırılmıştır. Bütün katalizörler SRE reaksiyonunda yüksek aktivite vermişlerdir. Diğer katalizörlerle karşılaştırıldığında 600 °C' de en iyi olan, yüksek hidrojen verimi, istikrarlı ürün dağılımı ve düşük kok oluşumuyla 10Ni-SA katalizörüdür. Bütün sıralama konseptlerinde, bütün katalizörler için doygunluk öncesi dönemi, hidrojen mol yüzdesi yaklaşık %90' dır. Doygunluk periyodunda, CaO'in CO2 ile doyması sebebiyle, hidrojen mol kesrinde azalma ve CO ve CO2 mol kesirlerinde artma gözlemlenmiştir. Ek olarak, SESRE-M deneylerinde, doygunluk sonrası döneminde ürünlerin mol yüzdeleri, sadece 10Ni-SA ve 10Ni-P123-SBA-15 katalizörleri için, SRE deneylerinde elde edilen sonuçlara ulaşmıştır. Diğer katalizörler için, katalizör ve sorbent arasındaki fiziksel etkileşim katalizörün katalitik aktivitesini etkilemiştir. SESRE reaksiyonunda en iyi katalizör ve sorbent dizilimi üç sıralı konsepttir. Aktivite sonuçları CaO ile CO2'in yerinde uzaklaştırılmasıyla denge sınırlamalarını en aza indirerek, hidrojen üretiminde önemli derecede iyileştirdiğini göstermektedir. Sonuçlar adsorpsiyon destekli buharlı reformlanma prosesinin etanolden yüksek saflıkta hidrojen üretimi için avantajlarını kanıtlamaktadır. 10Ni-SBA-15 katalizöründe mikrodalga ısıtma sistemi kullanılmasıyla, geleneksel ısıtma sistemine göre, kullanılmış katalizördeki kok oluşumu % 56'dan % 3'e düşürülmüştür.
Özet (Çeviri)
Environmental concerns and fast depletion of fossil fuel resources increased the research activities for the production of hydrogen from renewable sources. Hydrogen production through ethanol steam reforming reaction (SRE) has the potential to be used for its on board production on vehicles and with the sorption enhanced process (SESRE), use of CaO for in-situ removal of produced CO2 increases hydrogen production, decreasing the carbon dioxide and carbon monoxide amount. In this study nickel impregnated SBA-15, silica aerogel, commercial mesoporous carbon, the mesoporous carbon by METU were synthesized, characterized and tested in both the SRE and SESRE reactions. In addition to this, for the SESRE reaction, the effect of the divided section packing concept on the hydrogen purity was also investigated. All catalysts gave good catalytic activity in the SRE reaction. The best one was the 10Ni-SA catalyst with the high yield, stable product distribution and low coke formation compared to other catalysts at 600°C. In all the packing concepts, in the pre-breakthrough period, the mole percentage of the hydrogen was nearly 90 % for all catalysts. In the breakthrough period, decrease of hydrogen and increase of CO and CO2 mole fractions were observed, due to saturation of CaO with CO2. Moreover, in the SESRE-M experiments in post-breakthrough period, the mole percentage of the products reached the same values with the SRE results for the only 10Ni-SA and 10Ni-P123-SBA-15 catalysts. For the other catalysts, the physical interaction between catalyst and sorbent affects the catalytic activity of the catalyst. The best packing configuration of catalyst and sorbent in the SESRE reaction is three ordered packing concept. Activity test results showed that in-situ removal of CO2 with CaO significantly enhanced hydrogen production by minimizing equilibrium limitations. Results proved the advantages of sorption enhanced process for the production of high purity hydrogen from ethanol. With use of microwave heating system for the 10Ni-SBA-15 catalyst, the coke formation in the spent catalysts for the SRE was decreased from 56% to 3% compared to conventionally heated system.
Benzer Tezler
- Process intensification methods in steam reforming of ethanol with novel catalysts: Microwave heating and sorption enhanced reforming
Yenı̇ katalı̇zörlerle etanolün buharlı reformlanmasında süreç yoğunlaştırma metotları: Mikrodalga ısıtma ve adsorpsiyon destekli reformlama
MERVE SARIYER
Doktora
İngilizce
2024
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NAİME ASLI SEZGİ
PROF. DR. TİMUR DOĞU
- Sorption enhanced ethanol reforming over cobalt, nickel incorporated MCM-41 for hydrogen production
Kobalt, nikel eklenmiş MCM-41 üzerinde hidrojen üretimi amacıyla adsorpsiyon destekli etanol reformlama
SEVAL GÜNDÜZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. TİMUR DOĞU
- Thermodynamic analysis of steam reforming and partial oxidation of acetic acid and acetone
Asetik asit ve asetonun su buharı reformlama ve oksidatif su buharı reformlama proseslerinin termodinamik analizi
BÜŞRA GONCA KIZILPELİT
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ KARAOSMANOĞLU
PROF. DR. ŞEYMA AYDINOĞLU
- Thermodynamic equilibrium analysis of oxidative steam reforming of ethylene glycol and sorbitol
Etilen glikol ve sorbitolün oksidatif su buharı reformlama prosesinin termodinamik denge analizi
ALPER CESUR
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ KARAOSMANOĞLU
- Propiyonik asitten reformlama prosesleri ile sentez gazı ve hidrojen üretiminin termodinamik analizi
Thermodynamic analysis of hydrogen and synthesis gas production via reforming processes of propionic acid
AYBÜGE PELİN ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELEK TÜTER
PROF. DR. ŞEYMA AYDINOĞLU