Geri Dön

Katalitik etan dehidrojenasyonu ile hidrojen ve etilen üretimi

Hydrogen and ethylene production by catalytic ethane dehydrogenation

  1. Tez No: 600639
  2. Yazar: BÜŞRA ERYILDIRIM
  3. Danışmanlar: PROF. DR. NURAY OKTAR
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Gazi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 137

Özet

Yüksek lisans tezi kapsamında, alternatif enerji taşıyıcısı olan COx içermeyen saf hidrojen ve petrokimya endüstrisi için önemli bir hammadde olan etilen, etan dehidrojenasyonu ile yüksek teknoloji reaktör sistemleri kurularak üretilmiştir. Çalışmada, Cr veya Mo içerikli yüksek yüzey alanına sahip SBA-15 ve Zr-SBA-15 destekli katalizörler sentezlenmiştir. Hazırlanan katalizörlerin yapısal ve fiziksel özellikleri N2 adsorpsiyon-desorpsiyon, XRD, TPR, SEM, EDS, ICP-MS ve TG analizleriyle belirlenmiştir. Katalizörlerin aktivite test çalışmaları farklı sıcaklıklarda (400-750℃), konvansiyonel ısıtmalı reaktör sisteminde ve düşük enerji kullanarak yüksek sıcaklıklara ulaşabilen, böylece enerji verimliliği sağlayan mikrodalga ısıtmalı reaktör sisteminde gerçekleştirilmiştir. 5Cr@SBA-15 katalizörü varlığında konvansiyonel ısıtmalı reaktör sisteminde 650℃ sıcaklığın altında etan dönüşümü ihmal edilebilecek kadar düşük seviyede iken, mikrodalga ısıtmalı reaktör sisteminde 650℃ sıcaklıkta neredeyse tam dönüşüm değerine ulaşılmıştır ve 400℃ sıcaklıkta dahi etan dönüşümü elde edilmiştir. 5Cr@SBA-15 ve 5Mo@SBA-15 katalizörlerinde konvansiyonel ısıtmalı reaktör sisteminde 650℃ sıcaklıkta elde edilen etan dönüşüm değerlerine mikrodalga ısıtmalı reaktör sisteminde 450℃ sıcaklıkta ulaşılmıştır. 5Mo@SBA-15 katalizörünün konvansiyonel ısıtmalı reaktör sistemindeki düşük etilen verimi, mikrodalga ısıtmalı reaktör sistemi kullanılarak arttırılmıştır. Konvansiyonel ısıtmalı sistemlerde iletim ve konveksiyon mekanizmaları sırasında oluşan ısı kayıpları, mikrodalga enerjisinin direkt olarak katalizöre gönderilerek ısının malzemenin iç hacminden üretilmesi ile önlenebilmekte ve katalizör üzerinde oluşan mikroplazmalar (sıcak nokta) mikrodalga ısıtmalı sistemde yüksek dönüşüm değerlerine ulaşılabilmesini sağlamaktadır. Bu çalışmada mikrodalga enerjisi kullanılarak konvansiyonel ısıtmanın gerçekleştiği sistemlere kıyasla yüksek enerji tasarrufu sağlanarak hidrojen ve etilen üretilmiştir. Ayrıca, Pd içerikli membran reaktör sistemi kullanılarak yüksek derişimde hidrojen üretilmiştir.

Özet (Çeviri)

In the scope of master thesis, COx-free pure hydrogen, an alternative energy carrier, and ethylene, which is an important raw material for the petrochemical industry, were produced by ethane dehydrogenation installing high-technological reactor systems. In this study, SBA-15 and Zr-SBA-15 supported catalysts with high surface area containing Cr or Mo were synthesized. The structural and physical properties of the prepared catalysts were determined by N2 adsorption-desorption, XRD, TPR, SEM, EDS, ICP-MS and TG analysis. The activity tests of the catalysts were carried out at different temperature (400-750℃) in the conventional heated reactor system and in the microwave heated reactor system, which provides energy efficiency by reaching high temperatures with low energy utilization. In the presence of 5Cr@SBA-15 catalyst, ethane conversion below 650℃ in the conventional heated reactor system was negligible, while almost complete conversion was achieved at 650℃ in the microwave heated reactor system and also, ethane conversion was achieved even at 400℃. Over the 5Cr@SBA-15 and 5Mo@SBA-15 catalysts, ethane conversion values obtained at 650℃ in conventional heated reactor system were reached at 450℃ in microwave heated reactor system. The low ethylene yield of the 5Mo@SBA-15 catalyst in the conventional heated reactor system was increased by using the microwave heated reactor system. Heat losses during transmission and convection mechanisms in conventional heated systems can be prevented by sending microwave energy directly to the catalyst and generating heat from the internal volume of the material, and microplasmas (hot spot) formed on the catalyst allow high conversion values to be reached in microwave heated system. In this study, hydrogen and ethylene were produced by providing high energy savings compared to conventional heating systems using microwave energy. In addition, high concentration hydrogen was produced by using Pd containing membrane reactor system.

Benzer Tezler

  1. Modeling of catalytic plate reactors for fuel processor systems

    Yakıt işlemci sistemleri için katalitik plaka reaktörleri modellemesi

    RAFET MURAT KIRÇIN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2009

    Kimya MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. AHMET ERHAN AKSOYLU

    PROF. ZEYNEP İLSEN ÖNSAN

  2. Yüzey asiditesi modifiye edilmiş SAPO-34 katalizörlerininsentezi, karakterizasyonu ve katalitik performansı

    Synthesis, characterization and catalytic performance ofsurface acidity modified SAPO-34 catalysts

    EMRE DİDİN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Kimya MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NURAY OKTAR

  3. An experimental study on oxidative coupling of methane over Mn/Na2WO4/SiO2 catalyst

    Mn/Na2WO4/SiO2 katalizörü üzerinde metanın oksijen varlığında yüksek hidrokarbonlu moleküllere dönüşümü

    YEŞİM DÜŞOVA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Kimya MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. RAMAZAN YILDIRIM

    DOÇ. DR. AHMET KERİM AVCI

  4. Modeling and simulation of oxidative coupling of methane in a heat-exchange integrated microchannel reactor

    Metanın oksijen varlığında katalitik olarak yüksek moleküllü bileşenlere dönüştürülmesi reaksiyonunun ısı değiştirici özellikli bir mikrokanal reaktörde modellenmesi ve benzetimi

    FUNDA İDİL TEZCAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    EnerjiBoğaziçi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. AHMET KERİM AVCI