ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΟΥ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΑ ΜΕΡΙΚΗΣ ΟΞΕΙΔΩΣΗΣ ΜΕΘΑΝΙΟΥ ΓΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΑΕΡΙΟΥ ΣΥΝΘΕΣΗΣ

Διαμαντόπουλος, Κωνσταντίνος; Diamantopoulos, Konstantinos

dc.contributor.author	Διαμαντόπουλος, Κωνσταντίνος	el
dc.contributor.author	Diamantopoulos, Konstantinos	en
dc.date.accessioned	2014-10-21T07:54:13Z
dc.date.available	2014-10-21T07:54:13Z
dc.date.issued	2014-10-21
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/39249
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.4166
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Μεθάνιο, Μερική οξείδωση, Ετερογενής κατάλυση	el
dc.subject	Catalytic partial oxidation of methane	el
dc.title	ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΟΥ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΑ ΜΕΡΙΚΗΣ ΟΞΕΙΔΩΣΗΣ ΜΕΘΑΝΙΟΥ ΓΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΑΕΡΙΟΥ ΣΥΝΘΕΣΗΣ	el
dc.title	MODELING OF A CATALYTIC PARTIAL OXIDATION OF METHANE REACTOR FOR SYNTHESIS GAS PRODUCTION	en
dc.contributor.department	Εργαστήριο ετερογενών μιγμάτων και συστημάτων καύσης	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Συστήματα καύσης	el
heal.classification	Ετερογενής κατάλυση	el
heal.classification	Μερική οξείδωση του μεθανίου	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2014-07-28
heal.abstract	Στην παρούσα διπλωματική εργασία, γίνεται μοντελοποίηση ενός πρότυπου, εργαστηριακού αντιδραστήρα καταλυτικής μερικής οξείδωσης μεθανίου σε περιβάλλον CHEMKIN. Ο αντιδραστήρας αυτός έχει χρησιμοποιηθεί για την διεξαγωγή πειραμάτων από τους Navalho et al. (2013) των οποίων τα πειραματικά δεδομένα χρησιμοποιούνται στην παρούσα διπλωματική ως μέτρο αξιολόγησης του μοντέλου που κατασκευάζεται. Το υπολογιστικό μοντέλο αναπτύχθηκε με χρήση του εμπορικού πακέτου χημικής κινητικής CHEMKIN. Η εργασία χωρίζεται σε εννέα κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια εισαγωγή στις υπάρχουσες τεχνολογίες παραγωγής ενέργειας και τη χρήση του υδρογόνου σαν εναλλακτικό, μη ρυπογόνο καύσιμο. Επισημαίνεται η σημαντικότητα ανάπτυξης τέτοιων μορφών παραγωγής ενέργειας με βάση το υδρογόνο και παρουσιάζεται το αέριο σύνθεσης "synthesis gas" σαν καύσιμο. Γίνεται εισαγωγή στην τεχνολογία των κυψελών καυσίμου που έχει αναπτυχθεί τα τελευταία χρόνια και ολοένα κερδίζει έδαφος στο χώρο παραγωγής ενέργειας.Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται παρουσίαση της μερικής οξείδωσης· γίνεται ανάλυση τόσο της θερμικής μερικής οξείδωσης (Thermal Partial Oxidation) όσο και της καταλυτικής μερικής οξείδωσης (Catalytic Partial Oxidation). Περιγράφεται ο τρόπος διεξαγωγής των ετερογενών και ομογενών αντιδράσεων και στη συνέχεια παρατίθενται διάφοροι τύποι καταλυτών οι οποίοι έχουν χρησιμοποιηθεί στην καταλυτική μερική οξείδωση του μεθανίου. Στο τελευταίο μέρος του κεφαλαίου γίνεται επεξήγηση της σημαντικότητας του λόγου χρήσης καταλυτών για τη διευκόλυνση της αντίδρασης μερικής οξείδωσης. Στο τρίτο κεφάλαιο παρατίθενται διάφοροι τύποι αντιδραστήρων και στη συνέχεια αναλύεται ο κυψελοειδής τύπος αντιδραστήρα, καθώς είναι ο τύπος του οποίου γίνεται η μοντελοποίηση στην παρούσα εργασία. Τέλος γίνεται μια σύγκριση των μονολιθικών κυψελοειδών αντιδραστήρων με άλλους τύπους αντιδραστήρων αναλύοντας τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα τους.Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται περιγραφή των μηχανισμών χημικής κινητικής και γίνεται εισαγωγή στους μηχανισμούς αντιδράσεων επιφανείας. Γίνεται μια ανάλυση και επεξήγηση των σταδίων του μηχανισμού αντιδράσεων επιφανείας σε τρία βήματα, την προσρόφηση (adsorption), τις αντιδράσεις επιφανείας (surface reactions) και την εκρόφηση (desorption). Τέλος εξηγείται η έννοια του ρυθμού αντίδρασης, και αναλύεται ο τρόπος με τον οποίο επηρεάζεται από τις διαφορετικές συνθήκες της ροής. Βιβλιογραφική ανασκόπηση γίνεται στο πέμπτο κεφάλαιο, όπου παρατίθενται τα συμπεράσματα στα οποία έχουν καταλήξει διάφορες ερευνητικές ομάδες όσον αφορά την επίδραση που έχουν στην διεξαγωγή της καταλυτικής μερικής οξείδωσης του μεθανίου οι διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας όπως η θερμοκρασία, η πίεση, ο λόγος αντιδρώντων και ο ρυθμός ροής των αντιδρώντων. Επίσης γίνεται αναφορά σε δυο μεγάλες κατηγορίες μηχανισμών που έχουν επικρατήσει στη βιβλιογραφία για να περιγράψουν την καταλυτική μερική οξείδωση και στο πώς αυτοί οι μηχανισμοί εξηγούν με διαφορετικό τρόπο τη διεργασία. Η λειτουργία του προγράμματος CHEMKIN που χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα εργασία, ως προς την μοντελοποίηση της εν λόγω διεργασίας, παρουσιάζεται στο κεφάλαιο έξι. Επίσης αναλύεται ο τρόπος με τον οποίο στο πρόγραμμα αυτό δίνονται διάφορες σχέσεις που περιγράφουν τη διεξαγωγή της αντίδρασης, όπως ο ρυθμός αντίδρασης, αλλά και ποιος είναι ο φορμαλισμός των αντιδράσεων επιφανείας. Ο τρόπος ανάπτυξης του μοντέλου και η εφαρμογή του στο περιβάλλον CHEMKIN, γίνεται στο κεφάλαιο επτά. Εδώ ξεκινώντας από την πειραματική διάταξη του επιλεγμένου καταλυτικού αντιδραστήρα και αναλύοντας τις συνθήκες διεξαγωγής των πειραμάτων, γίνεται μετάβαση στην επεξεργασία των διάφορων παραμέτρων που είναι απαραίτητες για την κατασκευή του μοντέλου. Στη συνέχεια γίνεται αναλυτική περιγραφή του τρόπου εισαγωγής των διαφόρων παραμέτρων διεξαγωγής των πειραμάτων στο πρόγραμμα CHEMKIN. Στο κεφάλαιο οκτώ, προσομοιώνονται όλα τα πειράματα που έχουν διεξαχθεί, από το ερευνητικό γκρουπ της δημοσίευσης, στον καταλυτικό αντιδραστήρα. Στη συνέχεια γίνεται αξιολόγηση της ικανότητας του μοντέλου που κατασκευάσθηκε στο να προβλέπει τις συγκεντρώσεις των χημικών ειδών που ενδιαφέρουν. Γίνεται αξιολόγηση του μηχανισμού χημικής κινητικής επιφανείας που χρησιμοποιήθηκε, και τέλος στο κεφάλαιο εννέα, παρουσιάζονται όλα τα συμπεράσματα της διπλωματικής αυτής εργασίας, και δίνονται προτάσεις για μελλοντική βελτίωση.	el
heal.advisorName	Φούντη, Μαρία	el
heal.committeeMemberName	Φούντη, Μαρία	el
heal.committeeMemberName	Ρακόπουλος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Χουντάλας, Δημήτριος	el
heal.academicPublisher	Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	84
heal.fullTextAvailability	true