Multi-Scale Modeling and Simulation of Intensified Reactive-Separation Processes for Hydrogen Production and CO2 Capture via the Water-Gas Shift Reaction (WGSR)
Su-Gaz Değişimi Reaksiyonu (WGSR) Yoluyla Hidrojen Üretimi ve CO2 Yakalama için Yoğunlaştırılmış Reaktif Ayırma Proseslerinin Çok Ölçekli Modellenmesi ve Simülasyonu
- Tez No: 892120
- Danışmanlar: PROF. DR. Vasilios Manousiouthakis
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Kimya Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Energy, Chemical Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Texas A&M University
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Mühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 191
Özet
Fosil yakıtlara dayalı enerji üretiminin bir sonucu olarak, atmosferdeki karbondioksit emisyonlarının azaltılması acil bir konu haline gelmiştir. Özellikle, toplam karbon emisyonlarını azaltmada önde gelen süreçlerden biri olan karbon yakalama ve depolama (CCS) teknolojisi giderek daha önemli hale gelmiştir. Hidrojen önemli bir enerji taşıyıcısıdır ve hidrojen bazlı teknolojiler son zamanlarda dünya çapında yeşil süreçlere odaklanılması nedeniyle önem kazanmıştır. Entegre Gazlaştırma Kombine Çevrimi (IGCC), uygun fiyatlarla temiz enerji sağlayan umut verici bir teknolojidir. IGCC süreci şu anda CCS teknolojileriyle birleştirilmektedir. Ancak, CCS teknolojilerinin güç üretim süreçlerinde kullanılması büyük bir zorluktur ve birleşik IGCC-CCS sürecinin yoğunlaştırılmasını gerektirir. Süreç yoğunlaştırma (PI), önemli ölçüde daha küçük, daha temiz ve daha enerji verimli süreçlere yol açar ve son yıllarda önemli ilgi gören önemli bir konudur. Bir işlemi yoğunlaştırmanın bir parçası olarak, mevcut işlem verimliliğini iyileştirmek ve enerji tüketimini ve istenmeyen çıktı/yan ürün üretimini azaltmak için genellikle tek bir ünitede birden fazla işlemin (örneğin, reaksiyon ve ayırma) entegrasyonu gerçekleştirilir. Bu çalışmanın amacı, diğer tesis bileşenleriyle sorunsuz bir şekilde entegre edilmiş bir veya daha fazla su gazı kaydırma (WGS) reaktör bileşeni içeren bir teknolojinin işlem yoğunlaştırma potansiyelini göstermektir. Kendi kendine duran adsorptif reaktör (AR)/membran reaktör (MR) ve MR-LTSR-AR-adsorptif ayırıcı (AS)-membran ayırma (MS) ünitelerinin kombinasyonunu içeren çeşitli (geleneksel işleme alternatif) yeni ve verimli reaktör konfigürasyonlarının uygulanabilirliğini araştırıyoruz (bundan sonra LTSR-MS/LTSR-AS/AS-LTSR-AS/MR-AS/AS-MR-AS/MR-AR sistemleri olarak anılacaktır). Önerilen WGS reaktör teknolojileri, IGCC'de kullanım için H2 üretirken aynı anda CO2 yakalama yoluyla son derece verimli ve ultra kompakt prosesler üretme potansiyeline sahiptir. Önerilen proseslerin yenilikçi tasarımları, seçilen IGCC tesisinin bölümünün kapsamlı modellemesi ve tasarımına dayanarak belirlenir. Reaksiyon/ayırma prosesleri için kapsamlı, çok ölçekli, çok fazlı, hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) modelleri geliştirilir. Geliştirilen modeller, proses içinde meydana gelen birçok karmaşık fizikokimyasal olguyu nicelleştirir ve böylece genel sistemi daha iyi anlamak ve yoğunlaştırmak için temel sağlar. Model tahminleri, çok çeşitli çalışma koşulları ve tasarım parametreleri için üretilir ve böylece önerilen prosesin önerilen IGCC uygulaması için geleneksel bir prosese kıyasla karşılaştırmalı bir performans değerlendirmesi sağlanır. Geri bildirim gönder
Özet (Çeviri)
As a result of fossil fuels-based energy production, reducing atmospheric carbon dioxide emissions has become an urgent issue. Especially, carbon capture and storage (CCS) technology, being one of the leading processes to reduce total carbon emissions, has become increasingly important. Hydrogen is an important energy carrier, and hydrogen-based technologies have increased in importance recently due to the worldwide focus on green processes. The Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC) is a promising technology supplying clean energy at affordable prices. The IGCC process is currently being coupled with CCS technologies. However, using CCS technologies in power generation processes is a great challenge, necessitating the intensification of the coupled IGCC-CCS process. Process intensification (PI), leads to substantially smaller, cleaner, and more energy efficient processes,and is a prominent topic, receiving significant attention in recent years. As part of intensifying a process, integration of multiple operations (e.g., reaction and separation) in a single unit is often carried out, to improve the existing process efficiency, and to reduce energy consumption, and unwanted output/by-product generation. The objective of this work is to demonstrate the process intensification potential of a technology, containing one or more water gas shift (WGS) reactor components seamlessly integrated with other plant components. We investigate the applicability of various (alternative to the conventional process) novel and efficient reactor configurations that include self-standing adsorptive reactor (AR)/membrane reactor (MR), and the combination of a MR-LTSR-AR-adsorptive separator (AS)-membrane separation (MS) units (herein after referred to as the LTSR-MS/LTSR-AS/AS-LTSR-AS/MR-AS/AS-MR-AS/MR-AR systems). The proposed WGS reactor technologies have the potential to generate highly efficient and ultra-compact processes, by producing H2 for use in IGCC with simultaneous CO2 capture. Innovative designs of the proposed processes are determined based on the comprehensive modeling and design of the selected IGCC plant's section. Comprehensive, multi-scale, multi-phase, computational fluid dynamics (CFD) models are developed for reaction/separation processes. Developed models quantify the many complex physicochemical phenomena occurring within the process, thus providing the basis to better understand, and intensify the overall system. Model predictions are generated for a broad range of operating conditions and design parameters, thus enabling a comparative performance assessment of the proposed process versus a conventional process for the proposed IGCC application.
Benzer Tezler
- Multi-scale modeling and simulation of intensified reactive-separation processes for hydrogen production and CO2 capture via the water-gas shift reaction (WGSR)
Başlık çevirisi yok
SEÇGİN KARAGÖZ
Doktora
İngilizce
2018
Kimya MühendisliğiUniversity of California Los AngelesPROF. VASILIOS MANOUSİOUTHAKIS
- Evaluation of EMEP SO2 emissions for Turkey using WRF-CMAQ modeling system
Emep SO2 emisyonlarının WRF-CMAQ model sistemi kullanılarak Türkiye için değerlendirilmesi
AMIRHOSSEIN ABDI
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BURÇAK KAYNAK TEZEL
- Kentsel büyüme dinamiklerinin modellenmesi: Ankara kenti simülasyonu
Modeling of urban growth dynamics: Simulation of Ankara city
SERHAT CENGİZ
- Monitoring rice fields using synthetic aperture radar
Başlık çevirisi yok
ONUR YÜZGÜLLÜ
Doktora
İngilizce
2017
BiyomühendislikEidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH)PROF. DR. IRENA HAJNSEK
- Multi-scale modeling and investigation of activation mechanisms of G protein-coupled receptors
G-protein kenetli reseptörlerin aktivasyon mekanizmalarının çok boyutlu modelleme yöntemleri ile incelenmesi
RAMİN EKHTEIARI SALMAS
Doktora
İngilizce
2015
Biyokimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. MİNE YURTSEVER
Assoc. Prof. Dr. SERDAR DURDAĞI
