Geri Dön

Multiple adiabatic beds for efficient conversion of CO2-containing syngas to dimethyl ether

Çoklu yataklı adiyabatik reaktörler ile CO2 içerikli sentez gazının dimetil ethere verimli dönüşümü

  1. Tez No: 668132
  2. Yazar: CEREN HATİPOĞLU
  3. Danışmanlar: PROF. DR. AHMET KERİM AVCI
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2021
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 115

Özet

DME, CO ve NOx salımı olmaksızın yanabilme gibi çekici özellikleriyle geleneksel yakıtların yerini alabileceği düşünülmektedir. DME üretimi, sırasıyla sentez ve katı asit katalizörleri kullanılarak, sentez gazının metanole dönüşümü ve ardından metanolün dehidrasyonu ekzotermik denge tepkimelerini içerir. Katalizörlerin aynı reaktörde bir arada bulunmasını içeren süreç doğrudan (tek aşamalı) DME sentezi olarak tanımlanıp, bu süreç artan sıcaklıklar ve işlem sırasında üretilen H2O tarafından teşvik edilen ters termodinamik etkilerle sınırlıdır. Termodinamik kısıtları aşabilmek için önerilen yenilikçi bir reaktör stratejisi olan çoklu adiyabatik yatak yapısı, birbirlerine mikrokanallı ısı değiştiricilerle bağlı, adiyabatik koşullarda çalışan dolgu yataklı reaktörlerden oluşmaktadır. Karakteristik olarak yüksek ısı iletim hızlarına ve kompakt yapıya sahip mikro kanallı ısı eşanjörleri, ardışık yataklarda yükselen sıcaklığı düşürmek için kullanılmaktadır. Mikro kanallı ısı eşanjörleri su buharı seçici bir membran ile donatıldığında soğutmaya ek olarak reaktif karışımdan suyu çekmek için de kullanılabilmektedir. Her yatak, CZA+γAl2O3 veya CZA+HZSM-5 katalizörlerinin 1:1 (kütlece) fiziksel karışımlarını içerir. Dolgu yataklı reaktörler, literatüre dayalı reaksiyon kinetiğiyle kararlı durum koşullarında tek boyutlu psödo homojen reaktör modeli kullanılarak tasarlanmıştır. Mikrokanallı ısı eşanjörlerinin modellenmesi, Navier-Stokes ve ısı iletimi denklemlerinin iki boyutta ANSYS platformunda çözümü ile yapılmıştır. Simulasyon çalışmaları, her yatağın giriş sıcaklığına, basıncına ve katalizör miktarına göre sırasıyla 493-513 K, 20-60 bar ve 0.15-0.18 kg katalizör aralığında elde edilmiştir. Sonuçlar, bu çalışmada önerilen reaktör stratejisinin tek aşamalı DME sentezinin karakteristik termodinamik kısıtlarını aşmaya yardımcı olabileceğini göstermektedir.

Özet (Çeviri)

DME is considered for replacing its conventional counterparts due to its attractive properties such as CO+NOx free combustion characteristics. DME production involves exothermic equilibrium reactions, namely synthesis gas-to-methanol conversion and subsequent dehydration of methanol, necessitating the use of synthesis and solid acid catalysts, respectively. The co-existence of catalysts in the same reactor is called direct DME synthesis, which is limited by thermodynamic effects induced by increased temperatures and H2O generated during the process. A novel reactor strategy to overcome thermodynamic constraints is the so-called multiple adiabatic beds which involve adiabatic packed-bed reactors interconnected with microchannel heat exchangers. The microchannel heat-exchangers, selected for their inherently high heat transfer rates and compact characteristics, are used to decrease temperature for the successive beds. When equipped with a steam-selective membrane, the heat-exchangers also used to remove H2O from the reactive mixture. Reactors include 1:1 (by mass) physical mixtures of to each bed CZA+γAl2O3, or CZA+HZSM-5 catalysts. Packed-bed reactors are simulated by the steady-state 1D pseudo-homogeneous reactor model involving literature-based reaction kinetics. Modeling of the microchannel heat-exchangers, however, are carried out by solution of the Navier-Stokes equations along with heat transport at 2D steady-state under ANSYS platform. The effects of inlet temperature, pressure and the amount of catalyst are studied in the range of 493-513 K, 20-60 bar and 0.15-0.18 kg catalyst respectively. The results show that the proposed reactor strategy offers the potential of relaxing the characteristic thermodynamic constraints of one-step DME synthesis.

Benzer Tezler

  1. Numerical and experimental investigation of two-phase flow distribution through multiple outlets from a horizontal drum

    Yatay bir silindirin çoklu çıkış ağızlarından olan iki-fazlı akış dağılımının sayısal ve deneysel olarak incelenmesi

    ENİS PEZEK

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2006

    Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. ORHAN YEŞİN

  2. Bazı çoklu spin sistemlerinde kuantum termodinamik çevrimlerin kuantum bilgi işleme açısından incelenmesi

    Examination of quantum thermodynamic cycles in terms of quantum information processing in some multiple spin systems

    SELÇUK ÇAKMAK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Fizik ve Fizik MühendisliğiOndokuz Mayıs Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AZMİ GENÇTEN

    PROF. DR. ÖZGÜR ESAT MÜSTECAPLIOĞLU

  3. Exergy analysis of psychrometric processes of HVAC&R systems

    HVAC&R sistemleri için psikrometrik proseslerin ekserji analizi

    RUHSAR GÖZDE YILDIRIM

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2009

    Makine MühendisliğiMarmara Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İSMAİL EKMEKÇİ

  4. Talaş kaldırma işleminin sonlu elemanlar yöntemi yardımıyla analizi

    Başlık çevirisi yok

    VAHİT KAYA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. MUZAFFER ERTEN

  5. Plastik ekstrüderlerinde malzeme akışı

    Melt flow in the plastic extruder

    TİMUR DEMİREL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA GEDİKTAŞ