Modeling and simulation of CO2-rich synthesis gas todimethyl ether conversion in microchannel reactors
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Boğaziçi Üniversitesi, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2019
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: UĞURCAN TOZAR
Danışman: AHMET KERİM AVCI
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
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.