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
- Tez No: 668132
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET KERİM AVCI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- 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
- 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
2006
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ORHAN YEŞİN
- 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
2016
Fizik ve Fizik MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AZMİ GENÇTEN
PROF. DR. ÖZGÜR ESAT MÜSTECAPLIOĞLU
- Exergy analysis of psychrometric processes of HVAC&R systems
HVAC&R sistemleri için psikrometrik proseslerin ekserji analizi
RUHSAR GÖZDE YILDIRIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL EKMEKÇİ
- Talaş kaldırma işleminin sonlu elemanlar yöntemi yardımıyla analizi
Başlık çevirisi yok
VAHİT KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUZAFFER ERTEN
- Plastik ekstrüderlerinde malzeme akışı
Melt flow in the plastic extruder
TİMUR DEMİREL
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA GEDİKTAŞ