Ολιστικός σχεδιασμός και αριστοποίηση διεργασίας σύνθεσης μεθανόλης μέσω μετατροπής διοξειδίου του άνθρακα με αντίστροφη αντίδραση μετάθεσης νερού (RWGS) σε αντιδραστήρα πλάσματος και συμβατικό αντιδραστήρα

Βέττας, Παναγιώτης; Vettas, Panagiotis

dc.contributor.author	Βέττας, Παναγιώτης	el
dc.contributor.author	Vettas, Panagiotis	en
dc.date.accessioned	2022-11-28T11:54:22Z
dc.date.available	2022-11-28T11:54:22Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/56278
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.23976
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	Διοξείδιο του άνθρακα	el
dc.subject	Αντίστροφη αντίδραση μετάθεσης νερού	el
dc.subject	Πλάσμα	el
dc.subject	Σχεδιασμός διεργασιών	el
dc.subject	Μεθανόλη	el
dc.subject	Carbon dioxide	en
dc.subject	Reverse water-gas shift reaction	en
dc.subject	Plasma	en
dc.subject	Process modeling	en
dc.subject	Methanol	en
dc.title	Ολιστικός σχεδιασμός και αριστοποίηση διεργασίας σύνθεσης μεθανόλης μέσω μετατροπής διοξειδίου του άνθρακα με αντίστροφη αντίδραση μετάθεσης νερού (RWGS) σε αντιδραστήρα πλάσματος και συμβατικό αντιδραστήρα	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ανάλυση, Σχεδιασμός και Ανάπτυξη Διεργασιών και Συστημάτων	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-07-11
heal.abstract	Προκειμένου να περιοριστούν οι συνέπειες της κλιματικής αλλαγής, πρέπει να πραγματοποιηθούν παγκόσμιες προσπάθειες για τη μείωση των εκπομπών του διοξειδίου του άνθρακα (CO2). Η βιωσιμότητα των συμβατικών μεθόδων μετατροπής CO2 σε χημικά και παραγωγής μεθανόλης τίθεται υπό έντονη αμφισβήτηση, λόγω των υψηλών θερμοκρασιών που απαιτούνται και τις χαμηλές μετατροπές που επιτυγχάνονται. Συνεπώς, εξετάζονται τρόποι να βελτιωθεί η αποδοτικότητα τέτοιων διεργασιών και μια από τις πιο ενθαρρυντικές εναλλακτικές είναι η χρήση τεχνολογίας πλάσματος. Στην παρούσα εργασία, αναπτύσσεται μια θεωρητική διεργασία σύνθεσης μεθανόλης υποβοηθούμενης από πλάσμα, για τη βελτιστοποίηση της λειτουργίας του αντιδραστήρα πλάσματος, στον οποίο πραγματοποιείται αντίστροφη αντίδραση μετάθεσης νερού. Συγκεκριμένα, εξετάζεται η επίδραση δύο σημαντικών λειτουργικών παραμέτρων του αντιδραστήρα πλάσματος στην ολική απόδοση της διεργασίας σύνθεσης μεθανόλης: α) ο γραμμομοριακός λόγος τροφοδοσίας H2:CO2 (1:1 και 3:1) και β) η παροχή ενέργειας ανά μονάδα τροφοδοσίας που παρέχεται στον αντιδραστήρα πλάσματος. Η μοριακή μετατροπή του CO2 που επιτυγχάνεται σε κάθε περίπτωση ορίστηκε από προηγούμενη πειραματική δραστηριότητα. Η διεργασία προσομοιώνεται στο Aspen Plus V11, με εξαίρεση ένα στάδιο ανάκτησης του H2, το οποίο προσομοιώνεται στο Aspen Adsorption V11 και το οικονομικά/ενεργειακά προτιμότερο παράθυρο λειτουργίας ορίζεται βάσει αναλύσεων ευαισθησίας. Τα αποτελέσματα φανερώνουν ότι ο στοιχειομετρικός λόγος τροφοδοσίας 1:1 H2:CO2 στον αντιδραστήρα πλάσματος και η προσθήκη του απαιτούμενου ρεύματος H2 απευθείας στον αντιδραστήρα σύνθεσης μεθανόλης είναι προτιμότερη επιλογή, καθώς στην περίπτωση του μεγαλύτερου λόγου τροφοδοσίας, 3:1 H2:CO2, η ίδια ποσότητα μεθανόλης ανά kg CO2 απαιτεί συνολικά περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια για να παραχθεί. Τέλος, μεγαλύτερη παροχή ενέργειας στον αντιδραστήρα, μπορεί να οδηγεί σε μεγαλύτερη παραγωγή μεθανόλης ανά kg CO2, όμως οδηγεί επίσης σε πιο ραγδαία αυξανόμενη απαίτηση σε ηλεκτρική ενέργεια.	el
heal.abstract	To limit the undesirable environmental impact caused by the climate change, efforts should be pursued to mitigate CO2 emissions. The feasibility of conventional CO2-to-chemicals and methanol production methods is still questionable due to the high temperatures required and the low conversion values that are achieved. Therefore, other methods to improve the efficiency of these processes are currently being investigated with the plasma being an an encouraging alternative. In this work, a conceptual plasma-assisted methanol synthesis process is developed, to optimize the operation of the plasma reactor, where a reverse water-gas shift reaction occurs. Specifically, the effect of two crucial operating parameters of the reactor on the overall performance of the methanol synthesis process is examined: a) H2:CO2 feed ratio (1:1 and 3:1) and b) specific electric energy input. The achieved CO2 molar conversion for each case is given by previous experimental activity. The process is simulated in Aspen Plus V11, except for a H2 recovery step, which was simulated in the Aspen Adsorption V11 process simulator, and the economically preferable operating window is based on sensitivity analyses. Preliminary results reveal that the stoichiometric 1:1 H2:CO2 feed ratio in the plasma reactor, and addition of the required H2 stream straight to the methanol synthesis reaction, is a preferable option, since in the case of the higher feed ratio, 3:1 H2:CO2, the same amount of methanol per kg of CO2 demands more electric energy overall to be produced. Finally, higher specific electric energy input in the reactor may lead to higher methanol production per kg of CO2, but it also leads to a more steeply increasing electric energy demand.	en
heal.advisorName	Στεφανίδης, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Θεοδώρου, Θεόδωρος	el
heal.committeeMemberName	Καβουσανάκης, Μιχάλης	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Ανάλυσης, Σχεδιασμού και Ανάπτυξης Διεργασιών και Συστημάτων (ΙΙ). Εργαστήριο Τεχνικής Χημικών Διεργασιών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	55 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false