Buhar metan reformasyonu (SMR) ile hidrojen üretim proseslerinde bütünsel sürdürülebilirlik:Termodinamik optimizasyon ve entegre sistemlerin tekno-ekonomik analizi
Holistic sustainabiliy in hydrogen production processes via steam methane reformation (SMR): thermodynamic optimizati̇on and techno-economic analysi̇s of integrated systems
- Tez No: 980749
- Danışmanlar: PROF. DR. ALİ KOÇ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İskenderun Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Enerji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Endüstride hidrojen üretiminin baskın teknolojisi olan Buhar Metan Reformasyonu'nun (SMR) verimliliğini ve ekonomik uygulanabilirliğini artırmak, sürdürülebilirlik hedefleri için kritik öneme sahiptir. Bu tez çalışması, gerçek bir endüstriyel SMR tesisinde mevcut olan hem termodinamik hem de operasyonel verimsizlikleri ele alan bütünsel bir yaklaşım sunmaktadır. Bu kapsamda, tesisin yıllık ortalama verileri temel alınarak Cycle Tempo yazılımı ile bir termodinamik optimizasyon gerçekleştirilmiştir. Ardından, optimizasyon sonucu ortaya çıkan ve tesise özgü olan 0,002 kg/s'lik atıl hidrojen akışının değerlendirilmesi amacıyla, 222,73 kW'lık bir mikro gaz türbini (MGT) entegrasyonu için kapsamlı bir tekno-ekonomik analiz yapılmıştır. Sonuçlar, önerilen entegre sistemin tesis performansını önemli ölçüde iyileştirdiğini göstermektedir. Sistemin toplam enerji verimliliği %43'ten %64'e yükselirken, yıllık CO₂ emisyonları 664,57 ton (%11,8) azalmıştır. Yapılan tekno-ekonomik analiz, MGT yatırımı için 4,96 yıllık cazip bir geri ödeme süresi ortaya koymaktadır. Bu fizibilitenin arkasındaki temel itici güç, iki farklı kazancın birleşiminden doğan güçlü sinerjik etkidir: Yaklaşık 250.550 ABD doları tutarındaki toplam yıllık finansal faydanın %67'si yeni elektrik satış gelirinden, %33'ü ise optimize edilmiş doğal gaz tüketiminden kaynaklanan tasarruflardan elde edilmektedir. Bu çalışma, proses optimizasyonu ile atık akışların değerlendirilmesini birleştirmenin, endüstriyel hidrojen üretiminin genel sürdürülebilirliğini artırmak için ekonomik açıdan cazip ve tekrarlanabilir bir yol sunduğunu kanıtlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Enhancing the efficiency and economic viability of Steam Methane Reforming (SMR), the dominant technology for hydrogen production, is of critical importance for sustainability goals. This thesis presents a holistic approach to address both the thermodynamic and operational inefficiencies present in a real industrial SMR plant. In this context, a thermodynamic optimization has been performed using Cycle Tempo software, based on the plant's annual average data. Subsequently, a comprehensive techno-economic analysis was conducted for the integration of a 222.73 kW micro gas turbine (MGT) to valorize the plantspecific, unutilized surplus hydrogen stream of 0.002 kg/s. The results indicate that the proposed integrated system significantly improves the plant's performance. The overall system energy efficiency increased from 43% to 64%, while annual CO₂ emissions were reduced by 664.57 tons (11.8%). The techno-economic analysis reveals an attractive payback period of 4.96 years for the MGT investment. The fundamental driver behind this feasibility is the powerful synergistic effect arising from the combination of two distinct benefits: of the total annual financial benefit of approximately $250,550, 67% originates from new electricity sales revenue, while 33% is derived from savings resulting from the optimized natural gas consumption. This study proves that combining process optimization with the valorization of waste streams offers an economically attractive and replicable pathway to enhance the overall sustainability of industrial hydrogen production.
Benzer Tezler
- Life füzyon reaktörünün hidrojen üretim potansiyelinin incelenmesi
Investigation of hydrogen production potential of life fussion reactor
SAMET AKTI
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
EnerjiGazi ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADEM ACIR
- Toryum nükleer yakıtlı lazer sürücülü bir füzyon reaktöründe fisil yakıt ve hidrojen üretim potansiyelinin araştırılması
Investigation of fissile fuel and hydrogen production potential in a laser driver fusion reactor with thorium nuclear fuel
ŞULENUR ASAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
EnerjiGazi ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADEM ACIR
- Design and characterization of a 2-D plasma reactor for methane pyrolysis
Metan pirolizi için 2 boyutlu plazma reaktörünün tasarımı ve karakterizasyonu
HÜSEYİN ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NECİP BERKER ÜNER
- Lıfe cycle assessment of green hydrogen productıon vıa electrolysıs
Elektroliz yoluyla yeşil hidrojen üretiminin yaşam döngüsü değerlendirmesi
HAKAN ÇAMUR
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ KARAOSMANOĞLU
DR. ÖĞR. ÜYESİ ASLI İŞLER KAYA
- Doğalgazdan hidrojen üretimi: Su buharı metan reformasyon simülasyonu, rafineri emisyon yönetimi, güneş enerjisi ile ekonomik ve çevresel değerlendirmesi
Hydrogen production from natural gas: Steam methane reforming simulation, refinery emission management, economic and environmental evaluation with solar
HAMDİ HAKAN OKUMUŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiEnerji Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ DURUSU