پديد آورنده :
رهنما، سعيد
عنوان :
مدل سازي فرآيند رفرمينگ اتانول با بخار آب در يك راكتور غشايي پالاديوم - نقره متراكم در حضور كاتاليست كبالت - آلومينا براي توليد هيدروژن خالص
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي شيمي
صفحه شمار :
پانزده، 62ص.: مصور
استاد راهنما :
كيقباد شمس اسحاقي
توصيفگر ها :
مدل سازي غير هم دما , هيدروژن خالص
استاد داور :
احمد محب، محمد قريشي
تاريخ ورود اطلاعات :
1394/12/10
چكيده فارسي :
چكيده رفرمينگ اتانول با بخار آب يكي از روشهاي توليد هيدروژن تجديدپذير استتتت اين واكنش در راكتورهاي متعارف با تبديل تعادلي محدودي انجام مي شتود و محصتول خروجي آن نيز حاوي ناخالصتي استت بنابر اين براي خالص ستازي به مراحل جداسازي پاييندستتي نياز استت با استتتفاده از فنآوري راكتور غشتايي با تركيب واكنش و جداستازي در يك دستتتگاه و غلبه بر تبديل تعادلي ت ت ت ت توليد هيدروژن خالص از اين فرآيند براي استفاده در پيل سوختي امكان پذير است هدف اين پاياننامه ارائه مدل سازي رياضي و شبيه سازي براي ارزيابي عملكرد راكتور غشايي پاالديوم نقره متراكم در حضور كاتاليستت كبالت آلومينا براي انجام واكنش رفرمينگ اتانول با بخار آب براي توليد هيدروژن خالص است به اين منظور مدل هم دما به عنوان مدل پايه با دادههاي تجربي اعتبار ستنجي شتده استت ستپس بر مبناي مدل هم دما مدل غير هم دما توستعه داده شتده استت ت ت ت ت ت دستگاه معادالت حاكم ترازهاي مولي انرژي و مومنتوم همراه با شرايط مرزي مناسب به كمك نرم افزار MATLAB حل شده است با استتفاده از شبيه سازي مدل غير هم دماي راكتور غشايي براي ارزيابي عملكرد راكتور غشايي فوق الذكر اثرات پارامترهاي عملياتي و فيزيكي مانند دماي ديواره فشتارناحيه واكنش نسبت گاز حامل به اتانول خوراك نسبت بخارآب به اتانول خوراك و ضخامت غشا بر ميزان تبديل اتانول بازيابي و بازده هيدروژن بررسي شد اثر هريك از اين پارامترها به نوبت بررستي شتده استت نتايج شتبيه ستازي نشتان ميدهد كه تقريبا تبديل اتانول 884 درصد در دماي خوراك 019 درجه ستتتانتيگراد براي مدل هم دما و در دماي ديواره ي 871 درجه ستتتانتيگراد براي مدل غير هم دما حاصتتتل ميشود با افزايش فشار ناحيه واكنش در محدوده 84 4 بار درصد بازيافت و بازده هيدروژن افزايش مييابد و بهترين نتايج در فشار 84 بار با بازيافت و بازده هيدروژن به ترتيب 59 50 و 14 66 درصتد بدستت مي آيد بعالوه در فشتار 5 5 بار بيشترين تبديل اتانول يعني 07 20 درصتد حاصتل ميشتود افزايش نستبت گاز حامل به اتانول خوراك در محدوده 89 4 بهبود بازيافت و بازده هيدروژن را نشتان ت ت ت ميدهد و در باالترين نستتبت پارامتر بازيافت و بازده هيدروژن به ترتيب 48 82 و 48 25 در صتتد مي شتتود تغييرات تبديل اتانول در نستبتهاي بزرگتر از 5 قابل مالحظه نميباشد با افزايش نسبت بخارآب به اتانول خوراك در محدوده 87 4 در نسبتهاي بزرگتر از 6 تبديل اتانول بازيافت و بازده هيدروژن كاهش مييابند بهترين نتيجه يعني درجه ي تبديل 884 در صد در نسبت 6 حاصل ميشود با افزايش ضتتخامت غشتتاي پاالديومي در محدوده 85 5 ميكرومتر تبديل اتانول بازيافت و بازده هيدروژن بطور جزيي كاهش مييابند تبديل اتانول با تغيير ضتتخامت غشتتاي پاالديومي از 5 به 85 ميكرومتر از 70 40 به 82 02 درصتتد تغيير مي يابد با استتتفاده از مدل غير همدما عملكرد پيكربندي حلقوي و لوله اي راكتورغشتتايي در شتترايط يكستتان عملياتي مقايستته شتتد پيكربندي حلقوي با تبديل اتانول 59 13 درصد در مقايسه با 06 56 درصد در پيكربندي لولهاي بر تر بود كلمات كليدي رفرمينگ اتانول با بخار آب راكتورغشايي پاالديومي مدلسازي غيرهم دما هيدروژن خالص
چكيده انگليسي :
61 Modelling of Ethanol Steam Reforming in a Dense Pd Ag Membrane Reactor Over Co Al2O3 Catalyst for Pure Hydrogen Production Saeed Rahnama Saeedrahnama69@gmail com Date of Submission 11 18 2015 Department of Chemical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranDegree M Sc Supervisor kayghobad shams k shams@cc iut ac irAbstract Steam reforming of ethanol is one of the renewable hydrogen production methods This reaction is carried outin conventional reactors with a limited equilibrium conversion and the output product contains impurities Therefore downstream separation steps are required for purification Using membrane reactor technology combining reaction and separation in a device the equilibrium conversion can be overcome and production of purehydrogen for use in fuel cell is plausible The aim of this thesis is mathematical modelling and simulation to evaluate the performance of dense palladium silver membrane reactor over cobalt alumina catalyst for ethanol steam reforming reaction to produce purehydrogen For this purpose the isothermal model as the base model has been validated with the experimental data Then based on the isothermal model non isothermal model has been developed The set of governing equations ofmolar energy and momentum balances along with appropriate boundary conditions have been solved usingMATLAB Using non isothermal model simulations effects of membrane reactor operating and physicalparameters such as wall temperature reaction pressure the sweep gas factor ratio of water vapor to ethanolfeedstock and thickness of membrane on ethanol conversion recovery and yield of hydrogen is studied to assessthe performance of the above mentioned membrane reactor The effects of these parameters were investigated oneat a time The simulations results show that almost 100 ethanol conversion is achieved by feed temprature at 348 C for isothermal model and by wall temperature at 420 C for non isothermal model By increasing the reactionside pressure in the range of 1 10 bar hydrogen recovery and yield increases and at the pressure of 10 the bestresults of 85 35 and 66 14 are achieved in recovery and yield hydrogen respectively In addition at a pressureof 5 5 bar the highest conversion of ethanol that is 87 28 is obtained The increased ratio of sweep gas to ethanolfeed in the range of 1 30 shows improved recovery and yield of hydrogen and at the highest ratio recovery andyield of hydrogen become 70 01 and 57 01 respectively Changes in ethanol conversion at ratios greater than 5are not significant With the increased ratio of water vapor to ethanol feed in the range of 1 20 at ratios of greaterthan 6 ethanol conversion recovery and yield of hydrogen decrease The best result i e 100 conversion isachieved at the ratio of 6 By increasing palladium membrane thickness in the range of 5 50 micrometer ethanolconversion recovery and yield of hydrogen slightly decline The ethanol conversion changes from 81 82 to 78 70 by varying the palladium membrane thickness from 5 to 50 micrometer Using non isothermal model theperformance of annular and tubular configuration of membrane reactors under similar conditions was compared The annular configuration with 94 35 conversion was superior compared to 65 68 conversion for tubularconfiguration KeywordsEthanol Steam Reforming Pd based Membrane Reactor Non isothermal Modelling PureHydrogen
استاد راهنما :
كيقباد شمس اسحاقي
استاد داور :
احمد محب، محمد قريشي
