Modeling of ammonia synthesis in a wall-coated membrane microchannel reactor
Membran entegreli kaplanmış mikroreaktörde amonyak sentezinin modellenmesi
- Tez No: 881107
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET KERİM AVCI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 73
Özet
Amonyak (NH3) sentezi; reaksiyon, soğutma, ve NH3 ayırma fonksiyonlarını aynı hacimde içeren mikro yapılı membran reaktörü (MR) içinde modellenmiştir. Önerilen membrane reaktörü, NH3 transferine karşı seçici, zirkonya ile desteklenmiş, ZnCl2 bazlı, sabitlenmiş eriyik tuz (IMS) membran ile ayrılan reaksiyon ve süpürme kanallarını içermektedir. H2 ve N2, demir bazlı katalizörle kaplanmış reaksiyon kanallarına beslenirken, süpürücü gaz olarak N2 kullanan süpürücü kanallar aynı zamanda reaksiyon sıcaklığını da düzenlemektedir. Aynı yerde soğutulan membran reaktör; kütle, momentum, enerji korunumu, katalizör tabakasındaki reaksiyon, ve sıcaklık stabilite limiti 623 K olan membran içinde gerçekleşen amonyak kütle transferi olaylarını hesaba katarak modellenmiştir. N2 süpürücü gazın molar akış hızının, H2/N2=3 iken H2+N2 molar akış hızından 50 kat fazla olduğu durumda, 613 K, 50 bar, ve 1.5e-03 m3 kgcat–1 s–1 şartlarında, membran reaktörü %47 N2 dönüşümü sağlayarak sırasıyla %40 olan ilgili termodinamik N2 dönüşüm bariyeri ve %13.5 olan membransız N2 dönüşümünü aşmıştır. Ekzotermik ısı yayılımına rağmen, eşyönlü olarak verilen akımlar 623 K altında operasyonu garanti etmiştir. Akış hızını ve H2/N2 oranını artırmak, giriş sıcaklığını ve basıncı düşürmek reaktör performansını düşürmektedir. Molar olarak 50'den aşağı seviyede süpürücü/reaktif karışım oranı kullanmak maksimum sıcaklık sınırının aşılmasına neden olmaktadır.
Özet (Çeviri)
Ammonia (NH3) synthesis is modeled in a micro–structured membrane reactor (MR) comprising reaction, cooling and NH3 separation functions in the same volume. The proposed MR involves permeate and reaction channels segregated by layers of zirconia supported ZnCl2 immobilized molten–salt (IMS) membrane selective to NH3 transport. While H2+N2 is fed to reaction channels washcoated with an iron–based catalyst, permeate channels host N2 as the sweep gas which also regulates reaction temperature. The in–situ cooled MR is modeled by considering mass, momentum and energy conservation in the fluid phases of the reaction and permeate channels, reaction in the catalyst layer and NH3 transport across the membrane, whose thermal stability limit of 623 K is set as the maximum reactor temperature. Upon N2 sweep dosing equal to 50 × the molar H2+N2 input at H2/N2=3, 613 K, 50 bar and 1.5e-03 m3 kgcat–1 s–1, MR can deliver ~47% N2 conversion which exceeds 40 and 13.5% of the pertinent thermodynamic barrier and the membraneless case, respectively. Despite the exothermic heat release, co–current partitioning of the streams ensures operability below 623 K. Increasing space velocity and H2/N2 ratio, and decreasing inlet temperature and pressure inhibit reactor performance. Using molar sweep–to–reactive mixture ratios
Benzer Tezler
- Modeling of ammonia synthesis reaction in membraneintegrated microreactors for small-scale applications
Membran entegre edilmiş mikroreaktörlerde küçük ölçekli uygulamalar için amonyak sentezi reaksiyonunun modellenmesi
DAMLA SIVACI
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET KERİM AVCI
PROF. DR. RAMAZAN YILDIRIM
PROF. DR. AYŞE NİLGÜN AKIN
- Çok yataklı amonyak sentez reaktörünün iki boyutlu (Eksenel radyal) modellenmesi
Two dimensional (Anial-radial) modeling of ammonia synthesis reactor
HALİL İBRAHİM ÜNAL
Doktora
Türkçe
1997
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELAHATTİN GÜLTEKİN
- Kentsel atıksu arıtma tesislerinde karbon giderimi kinetiği ve denitrifikasyon hızlarının belirlenmesi
Determination of carbon removal kinetics and denitrification rate in urban wastewater treatment plants
TUGBA DAVULCU
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİNE ÇOKGÖR
- Gazlaştırma yoluyla elde edilen sentez gazından kimyasal üretimine yönelik proses simülasyonu
A process simulation for the production of chemicals from synthesis gas obtained by gasification
OĞUZ ALP KURUCU
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN CAN OKUTAN
- Investigation of redox-dependent benthic nutrient and metal feedbacks under anoxia using early diagenetic modeling
Anoksik koşullarda redoksa bağlı bentik besin ve metal döngülerinin erken diyajenez modellemesi ile incelenmesi
KADİR BİÇE
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Deniz BilimleriOrta Doğu Teknik ÜniversitesiYer Sistem Bilimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA YÜCEL
PROF. DR. AYŞEN YILMAZ