Claus prosesi reaksiyon fırını ve atık ısı kazanının modellenmesi ve optimizasyonu
Modeling and optimization of reaction furnace and waste heat boiler of Claus process
- Tez No: 739148
- Danışmanlar: PROF. DR. SÜLEYMAN KAYTAKOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 131
Özet
Bu tez çalışmasının amacı, Claus proses termal basamağının iki ardışık reaktör olarak kinetik tabanlı modellenmesi ve bir bütün olarak optimize edilmesidir. Tez çalışmasında reaksiyon fırını ve atık ısı kazanı için ayrı ayrı basitleştirilmiş kinetik model çıkarılarak DSMOKE ortamında detaylı kinetik model verileriyle doğrulanmıştır. Doğrulanan kinetik modeller kullanılarak her iki ünite için matematiksel model çıkarılmış, atık ısı kazanı bir ısı değiştirici yerine ısı geçişli tıpa akış reaktörü olarak modellenmiş ve modeller MATLAB ortamında simüle edilmiştir. Simülasyon sonuçları literatürle karşılaştırılıp modeller doğrulandıktan sonra optimizasyon çalışmaları yapılmıştır. Reaksiyon fırını giriş sıcaklığı, havanın fırına besleme hızı, yakıtın fırına besleme hızı ve asidik gazın fırına giriş hızı karar değişkenleri olarak seçilmiştir. Termal basamak çıkışındaki elementel kükürt miktarının maksimize edilmesi temel amaç olarak belirlenmiş, ayrıca kazan içerisinde üretilen yüksek basınçlı buhar miktarının maksimize edilmesi ikinci bir amaç olarak eklenerek çok-amaçlı optimizasyon problemi de çözülmüştür. Optimizasyon çalışmaları MATLAB ortamında gerçekleştirilmiş olup, program içinde yer alan fmincon, ga, particleswarm ve gamultiobj çözücüleri kullanılarak karar değişkenleri için optimum değerler ve amaç fonksiyonu sonuçları elde edilmiştir. Ayrıca alternatif olarak bir deneysel tasarım yöntemi olan Taguchi metodu da optimizasyon çalışmaları için kullanılmış, Minitab programı yardımıyla varyasyon analizleri yapılmış ve optimum değerler belirlenmiştir. Yapılan optimizasyon çalışmaları neticesinde hem kazan çıkışındaki elementel kükürt miktarının, hem de kazanda üretilen yüksek basınçlı buhar miktarının arttığı belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
The aim of this thesis is to model the thermal section of the Claus Process as a configuration of two reactors, which are reaction furnace and waste heat boiler (WHB), and then optimize the whole section. In the thesis study, two different reduced kinetic schemes were provided for reaction furnace and WHB and validated with the detailed kinetic model on DSMOKE program. Using the validated kinetics, the mathematical models were developed for both units. The waste heat boiler was modeled as a plug flow reactor with heat transfer, instead of a heat exchanger, and the models were simulated in the MATLAB environment. The simulation results were compared with the literature and the models were verified, and then optimization studies were carried out. The temperature of the feed gas mixture, the air molar flow rate, the fuel molar flow rate, and the acidic gas molar flow rate at the inlet of the reaction furnace were chosen as decision variables. Maximizing the amount of elemental sulfur at the end of the thermal section was the main objective, in addition, maximizing the amount of the steam generated in the WHB was considered as a secondary objective, and the multi-objective optimization problem was solved. Optimization studies were performed in MATLAB environment and optimum values for decision variables and objective function results were obtained by using fmincon, ga, particleswarm and gamultiobj solvers nested in the software. In addition, as an alternative, the Taguchi method, which is a method of design of experiment, was also used for optimization studies, analyzes of variance were carried out using Minitab program and optimum values were determined. As a result of the optimization studies, it was determined that the amount of both elemental sulfur at the WHB outlet and the steam produced at the WHB were increased.
Benzer Tezler
- Dökümhane maça üretiminde ortaya çıkan kimyasal maddeler ve bu maddelerin kontrolü
Chemical substances used in core making in cast irons and the control of these substances
ONUR ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
KimyaÜsküdar Üniversitesiİşçi Sağlığı ve İş Güvenliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MÜGE ENSARİ ÖZAY
- Kendiliğinden ilerleyen yüksek sıcaklık sentezi ile W2FeB2 ve W2FeB2-Fe bazlı kompozitlerin üretimi ve malzeme karakterizasyonu
Synthesis of W2FeB2 and W2FeB2-Fe based composites by self-propagating high temperature synthesis and material characterization
ECE SOYLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEVAT BORA DERİN
- Hidrojen sülfürün elementel kükürde seçici oksidasyonu için Ni, V, Ce içeren katalizörlerin geliştirilmesi
Development of catalysts containing Ni, V, Ce for the selective oxidation of hydrogen sulfur to elemental sulfur
DİLŞAD DOLUNAY ESLEK KOYUNCU
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SENA YAŞYERLİ
- H2S'ün uzaklaştırılması için katalizör/sorbent geliştirilmesi
Development of catalyst/sorbent for removal of H2S
HACI MEHMET TAŞDEMİR
Doktora
Türkçe
2014
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NAİL YAŞYERLİ
- H2S'ün elementel kükürde seçici oksidasyonu için katalizör geliştirilmesi
Development of catalyst for the selective oxidation of H2S to elemental sulfur
YUSUF CAMBAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NAİL YAŞYERLİ