Modeling and simulation of CO2-rich synthesis gas todimethyl ether conversion in microchannel reactors
Mikrokanal reaktörlerde CO2 içerikli sentez gazının dimetil etere dönüşümün modellenmesi ve benzetilmesi
- Tez No: 627240
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET KERİM AVCI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Matematiksel modelleme, Mathematical modelling
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Dimetil eter çevre dostu yanma özelliği ve mevcut altyapıya uyumluluğu nedeniyle petrol türevi yakıtların en güçlü rakibi olarak gösterilmektedir. Bu calışmada, H2, CO ve CO2'den oluşan sentez gazı dönüşümü, metanol ve DME verimlerine dayanarak iki duvar kaplı mikrokanal reaktör modelinin karşılaştırılması amaçlanmaktadır. Birinci kon gfigürasyonda, kütlece 1:1 fiziksel olarak karıştırılmış Cu-ZnO/Al2O3 ve gamma-Al2O3, sırasıyla metanol sentez ve bozunma katalizörleri, gözenekli tabaklarının dikdörtgen şeklindeki mikrokanalın karşıt yüzeylerine kaplanmış olduğu kabul edilirken ikinci kon figürasyonda ayrı Cu-ZnO/Al2O3 ve gamma-Al2O3 katalizör tabakaları karşılıklı yerleştirilmektedir. Karşılaştırmalar aynı temas süreleri altında, giriş basıncı, sıcaklık, molar H2/CO ve H2/CO2 oranı, sırasıyla, 20-60 bar, 493-508 K, 2,5-4 ve 5-12 aralığında gerçekleştirilmektedir. Her iki kon figürasyonda, kanal girişlerinde en fazla 8 K'lik sıcaklık artışı ve akabinde sisteme entegre edilen hava soğutması sayesinde kanal boyunca sıcaklıkda düşüş gözlemlenmektedir. Karşılıklı yatakta daha yüksek DME verimi (%3.2) ve CO2 dönüşümü (%10.5) elde edilirken, karışık yatakta yüksek CO dönüşümü (%60) gözlemlenmektedir. Karışık yatakta gözlemlenen daha hızlı CO hidrojenasyonu ile üretilen fazla metanol tarafından etkilenen negatif CO2 dönüşümleri karşı yatakta engellenmektedir. Reaktörlerin iki boyutlu kararlı modellenmesi, maddelerin gözenekli katalizör tabakası içerisindeki momentum ve kütle korunumlarının reaksiyon iletimleriyle beraber ANSYS-Fluent yazılımında sonlu hacim methodu kullanılarak çözülmesine dayanmaktadır.
Özet (Çeviri)
Dimethyl ether (DME) is considered as a strong counterpart of oil derivative fuels, such as liquid petroleum gas (LPG) and diesel fuel, due to its environmentally friendly combustion characteristics and compatibility with existing infrastructure. This study aims model based comparison of two wall-coated microchannel reactors on the basis of conversion of syngas composed of H2, CO and CO2, and yield of DME. In the rst con guration,namely the mixed bed, 1:1 (by mass) physically mixed, porous layers of Cu-ZnO/Al2O3 and gamma-Al2O3, synthesis and dehydration catalysts, respectively, are considered to be washcoated to the opposing faces of the rectangular shaped microchannel, whereas separate layers of Cu-ZnO/Al2O3 and gamma-Al2O3 face each other in the second con guration, namely the opposing bed. Comparisons are carried out at inlet pressure, temperature, molar H2/CO and H2/CO2 ratio ranges of 20-60 bar, 493-508 K, 2.5-4.0 and 5-12, respectively, under identical contact times. On both con gurations, fast temperature rise (<8 K) at the channel entrance is observed, subsequently decreases along the reactor owing to in situ heat removal of integrated air cooling. Higher DME yield (3.2%) and CO2 (10.5%) conversion are obtained on the opposing bed, whereas elevated CO conversion (60%), is observed on the mixed bed. Negative CO2 conversions dictated by excess methanol produced by faster CO hydrogenation, observed on the mixed bed, is hampered on the opposing bed. Two dimensional steady{state modeling of the reactors is based on conservation of momentum and species mass together reactive transport within the wash-coated porous catalyst layer, all of which are solved by the finite volume method run under ANSYS-Fluent software.
Benzer Tezler
- Kentsel atıksu arıtma tesisi anaerobik çamur çürütücülerinin dinamik proses modelleme yaklaşımı ile analizi
Analysis with dynamic process modeling approach of anaerobic sludge digesters of the urban wastewater treatment plant
KERİM EKİCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAYRETTİN GÜÇLÜ İNSEL
- Türkiye linyit kömürleri için yer altında kömür gazlaştırmasının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of underground coal gasification for Turkish lignite
OĞUZ BÜYÜKŞİRİN
Doktora
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MESUT GÜR
- Dynamic modelling of facultative stabilization ponds
Fakültatif stabilizasyon havuzlarının dinamik modellemesi
SENEM AKTUĞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
Çevre MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİKMET TOPRAK
- Şebekeden bağımsız bir PV sisteminin simülasyon yazılımları ile boyutlandırılması ve maliyet analizi
Sizing and cost analysis of an off-grid PV system with simulation software
İBRAHİM GÜR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. COŞKUN FIRAT
- Kabarcıklı akışkan yataklı bir multi jenerasyon santralinin sanayide uygulanması ve termodinamik analizinin yapılması
Thermodynamic analysis of a bubbling fluidized bed multi generation plant for industrial applications
DUYGU GÜNDÜZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
EnerjiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM ATILGAN