Intensified dimethyl ether production from synthesis gas with CO2

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

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

Tezin Onay Tarihi: 2019

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: NUSRET FURKAN ÖZTÜRK

Danışman: AHMET KERİM AVCI

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Sentez gazının dimetil etere (DME) katalitik dönüşümü, dikdörtgen kesitli soğutma ve katalizörün iç duvarlarına ince bir tabaka şeklinde kaplı olarak bulunduğu reaksiyon kanallarını barındıran, hava ile sentez gazının zıt yönlü olarak beslendiği bir mikro kanal reaktörde modellenmiştir. Literatüre dayalı deneysel verilerden %3-14 aralığında sapan bu model; yatışkın halde iki boyutta momentum, ısı ve kütle değişimleri, kanallar arası ısı transferi ve eşit ağırlıklarda karıştırılmış olarak kanal iç duvarına ince, gözenekli bir tabaka halinde kaplı bulunan Cu-ZnO/Al2O3 ve γ–Al2O3 katalizörleri üzerinde gerçekleşen reaksiyonları içermektedir. Literatürde ilk defa, ekzotermik denge sentezi ile dehidrasyon reaksiyonları arasındaki etkileşimin fonksiyonel ve hacimsel yoğunlaştırma ile hassas bir biçimde kontrol edilebildiği gösterilmiştir. Sentez gazını, hava soğutmalı mikro kanal reaktöre 508 K, 50 bar, H2/CO=2.5 ve H2/CO2=10 oranlarında beslemek reaktör içi sıcaklığı sadece 9 K artırmaktadır. Benzer koşullarda aynı sıcaklık artışı dolgu yataklı tüp tipi reaktörlerde 40 K'dir. Sentez gazı besleme sıcaklığının 493 K'den 508 K'e yükseltilmesi CO dönüşümünü %33'ten %45'e, bu artış DME eldesini %2'den %3.6'ya artırmaktadır. Benzer artış eğilimleri sentez gazının basınçlandırılması, giriş hızının artırılması ve yüksek CO, düşük CO2 içerikli besleme koşullarında da gözlemlenmiştir. Bu parametrelerin tümü, sıcaklık artışının ana sebebi olan CO hidrojenasyonunu teşvik etmekte olup bu durum yoğunlaştırılmış soğutma kontrolündeki reaktörün performasını artırmaktadır. Sıcak-nokta oluşumunu engellemesine karşın, kanallar arası duvarın kalınlığındaki artışın ve reaktörün ısı iletim katsayısı daha yüksek materyaller ile imal edilmesinin etkileri göz ardı edilebilir olarak hesaplanmıştır.