The effect of support type on water-gas shift kinetics over Pt based trimetallic systems
Destek tipinin Pt-bazlı üç metalli sistemler üzerindeki su-gaz değişim kinetiğine etkisi
- Tez No: 634035
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET ERHAN AKSOYLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 87
Özet
Bu çalışmanın amacı, gerçekçi besleme koşulları altında pratik üssel hız denklemlerini kullanarak 1Pt-1Re-1Na/CeO2 ve 1Pt-1Re-1Na/TiO2 katalizörleri üzerinde su-gaz değişim reaksiyonunun kinetiğini belirlemektir. Bu kapsamda, 1Pt-1Re-1Na/CeO2 ve 1Pt-1Re-1Na/TiO2 katalizörleri sıralı IWI impregnasyon yöntemi kullanılarak hazırlandı. Kinetik olarak kontrol edilen ve kütle transferi sınırlamaları olmayan bölgeyi garanti edecek deney koşullarını belirlemek için ön kinetik testleri yapıldı. Kinetik deneyler, 350°C'lik bir çalışma sıcaklığında ve 15 ile 45 arasında değişen H2O/CO besleme oranlı atmosferik basıncında yürütülmüştür. Her katalizör için, 15 çift kinetik deney CO, H2O, H2, CO2 ve CH4 kısmi basınçları ve reaktörde kalma süresi, (Wcat/FCO) değiştirilerek gerçekleştirilmiştir. Deneysel başlangıç hız değerleri, üssel hız denklemlerinin kinetik parametrelerini belirlemek için kullanılmıştır. CeO2 destekli katalizör için, sırasıyla CO, H2O, H2 ve CO2 üssel değerleri %7 hata içerisinde MATLABTM de doğrusal olmayan regresyon analizi uygulanarak 0.79, 0.24, -0.30 ve -0.31 olarak hesaplanmıştır. Bununla birlikte, TiO2 destekli numune için 0.57, 0.45, -0.30 ve -0.32 değerleri aynı reaksiyon bileşenlerinin sırası için %9 hata içerisinde tahmin edilmiştir. Bu çalışma aynı zamanda CH4 kısmi basıncındaki değişikliklerin her iki numune için elde edilen reaksiyon hızları üzerinde ihmal edilebilir bir etkisi olduğunu ortaya koydu. Her iki katalizör için tahmin edilen üssel değerleri dikkate alındığında, CeO2 desteğinin yüksek oksijen depolama kapasitesi nedeniyle CO'ya karşı daha duyarlı olduğu halde, bunun tersi de TiO2 desteği için doğru olduğu sonucuna varılabilir. Görünür aktivasyon enerjileri ve frekans faktörleri 300-350 ºC sıcaklık aralığında, 1Pt-1Re-1Na/CeO2 için sırasıyla 51.07 kJ mol-1 ve 947.9 μmol mgcat-1 s-1 kPa-0.42 olarak hesaplanırken, 1Pt-1Re-1Na/TiO2 için sırasıyla 69.53 kJ mol-1 ve 446.01 μmol mgcat-1 s-1 kPa-0.40, olarak bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
The aim of the current study is to determine the power law type rate expressions of water-gas shift (WGS) reaction over 1Pt-1Re-1Na/CeO2 and 1Pt-1Re-1Na/TiO2 catalysts under realistic feed conditions. In this context, the 1Pt-1Re-1Na/CeO2 and 1Pt-1Re-1Na/TiO2 samples were prepared by using sequential incipient-to-wetness impregnation (IWI) method. The preliminary kinetic tests were conducted to determine the experimental conditions guaranteeing kinetically controlled and mass transfer limitation free zone. The kinetic experiments were performed at 350 °C and an atmospheric pressure, with H2O/CO feed ratio ranging between 15 and 45. For each sample, 15 pairs of kinetic experiments, for which partial pressures of CO, H2O, H2, CO2 and CH4, and residence time (Wcat/FCO) were changed according to an experimental design. The values for the experimental initial rates were used to evaluate kinetic parameters of the power law type rate expressions. The reaction orders for CO, H2O, H2 and CO2 were calculated as 0.79, 0.24, -0.30 and -0.31, respectively, within ±7% error over the CeO2 supported catalyst through non-linear regression analysis in MATLABTM, while the orders were estimated as 0.57, 0.45, -0.30 and -0.32 for the same sequence over the TiO2 supported sample within ±9% error. This study also revealed that changes in CH4 partial pressure have negligible effect on the reaction rates obtained for both samples. Based on the reaction orders estimated for both catalysts, it can be concluded that CeO2 supported sample is more sensitive to CO, which is more likely due to high oxygen storage capacity of ceria, while the opposite is true for TiO2. The apparent activation energies and the frequency factors were calculated as 51.07 kJ mol-1 and 947.90 μmol mgcat-1 s-1 kPa-0.42, respectively for 1Pt-1Re-1Na/CeO2, while those were found to be 69.53 kJ mol-1 and 446.01 μmol mgcat-1 s-1 kPa-0.40 for 1Pt-1Re-1Na/TiO2, in the temperature range of 300-350 ºC.
Benzer Tezler
- Fischer-tropsch ile hafif olefin üretimi prosesi için kinetik modelleme ve optimizasyon çalışması
Kinetic modeling and optimization study for light olefin production process with fischer-tropsch
SELİN ERTUNAN GÜMÜŞBOĞA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GAMZE GÜMÜŞLÜ GÜR
- A preliminary work on design and development of sour water gas shift catalysts for synthetic natural gas process
Sentetik doğal gaz prosesleri için ekşi su gazı kaydırma katalizörü tasarımı ve geliştirme üzerine ön hazırlık çalışması
HASRETNUR ÖZATA
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ERHAN AKSOYLU
- Sıcak yapay gazdan katalitik amonyak giderimi
Catalytic ammonia removal from hot syngas
YELİZ ÇETİN
Doktora
Türkçe
2017
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN CAN OKUTAN
DOÇ. DR. ALPER SARIOĞLAN
- Promotörlerin Fisher-Tropsch katalizörlerinin performansına etkisinin incelenmesi
Investigation of effects of the promoters on performance of Fischer-Tropsch catalysts
DENİZ UYKUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSNÜ ATAKÜL