Parametric analysis of ethylene oxide synthesis in a catalytic microchannel reactor

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Boğaziçi Üniversitesi, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2017

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: HATİCE EYVAZ

Danışman: AHMET KERİM AVCI

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu çalışmada, katalitik bir mikrokanal reaktöründe Ag/α-Al2O3 katalizörü kullanılarak etilen oksit sentezi COMSOL yazılımı ile araştırılmıştır. Mikroreaktörler, etilen oksit sentezi gibi yüksek ekzotermik reaksiyonları araştırmak için ideal cihazlardır. Bu üniteler patlayıcı reaktiflerle patlama riski olmadan ve en aza indirgenmiş taşıma direnci ile çalıştırılabilirler. Bu nedenle, farklı akış sıcaklıklarının ve besleme stoğu bileşimlerinin etilen oksit sentezi üzerindeki etkisini araştırmak amacı ile simülasyon çalışmaları için mikrokanal reaktör geometrisi kullanılır. İki boyutlu (2D) katalizör kaplı kanal geometrisi, izotermal koşullar altında sonlu elemanlar metodu kullanılarak COMSOL MultiphysicsTM tarafından simüle edilmiştir. 2D simülasyon testlerinden önce, literatürden elde edilen kinetik model daha önce yayınlanmış çalışmalardan uyarlanmış deney verileri ile doğrulanmıştır. Simülasyonlarda daha yüksek besleme sıcaklıkları kullanıldığında, etilen dönüşümü artar ve etilen oksitin seçiciliği azalır. %13.8'lik maksimum dönüşüm değeri 565 K'de ve Set 1 için 2D simülasyonlarda elde edilmiştir. Bu dönüşüm değeri aynı çalışma koşulları için elde edilen 1D simülasyon sonucundan (% 61) daha küçüktür. Yüksek seçicilik ve dönüşüm değerleri için besleme oranı, C2H4/O2 küçük olmalıdır. Küçük C2H4/O2 oranları ve düşük sıcaklık değerleri (483 K, 513 K), etilen oksitin seçiciliğini arttırır. Sıcaklığın artmasıyla etilenin toplam oksidasyonu baskın hale gelir ve etilen oksidin seçiciliği azalır.