Multiple adiabatic beds for efficient conversion of CO2-containing syngas to dimethyl ether

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

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

Tezin Onay Tarihi: 2021

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: CEREN HATİPOĞLU

Danışman: AHMET KERİM AVCI

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

DME, CO ve NOx salımı olmaksızın yanabilme gibi çekici özellikleriyle geleneksel yakıtların yerini alabileceği düşünülmektedir. DME üretimi, sırasıyla sentez ve katı asit katalizörleri kullanılarak, sentez gazının metanole dönüşümü ve ardından metanolün dehidrasyonu ekzotermik denge tepkimelerini içerir. Katalizörlerin aynı reaktörde bir arada bulunmasını içeren süreç doğrudan (tek aşamalı) DME sentezi olarak tanımlanıp, bu süreç artan sıcaklıklar ve işlem sırasında üretilen H2O tarafından teşvik edilen ters termodinamik etkilerle sınırlıdır. Termodinamik kısıtları aşabilmek için önerilen yenilikçi bir reaktör stratejisi olan çoklu adiyabatik yatak yapısı, birbirlerine mikrokanallı ısı değiştiricilerle bağlı, adiyabatik koşullarda çalışan dolgu yataklı reaktörlerden oluşmaktadır. Karakteristik olarak yüksek ısı iletim hızlarına ve kompakt yapıya sahip mikro kanallı ısı eşanjörleri, ardışık yataklarda yükselen sıcaklığı düşürmek için kullanılmaktadır. Mikro kanallı ısı eşanjörleri su buharı seçici bir membran ile donatıldığında soğutmaya ek olarak reaktif karışımdan suyu çekmek için de kullanılabilmektedir. Her yatak, CZA+γAl2O3 veya CZA+HZSM-5 katalizörlerinin 1:1 (kütlece) fiziksel karışımlarını içerir. Dolgu yataklı reaktörler, literatüre dayalı reaksiyon kinetiğiyle kararlı durum koşullarında tek boyutlu psödo homojen reaktör modeli kullanılarak tasarlanmıştır. Mikrokanallı ısı eşanjörlerinin modellenmesi, Navier-Stokes ve ısı iletimi denklemlerinin iki boyutta ANSYS platformunda çözümü ile yapılmıştır. Simulasyon çalışmaları, her yatağın giriş sıcaklığına, basıncına ve katalizör miktarına göre sırasıyla 493-513 K, 20-60 bar ve 0.15-0.18 kg katalizör aralığında elde edilmiştir. Sonuçlar, bu çalışmada önerilen reaktör stratejisinin tek aşamalı DME sentezinin karakteristik termodinamik kısıtlarını aşmaya yardımcı olabileceğini göstermektedir.