Çok fazlı katalitik reaksiyonların mikroakış koşul ve geometrilerinde deneysel ve hesaplamalı yöntemlerle incelenmesi

Katalitik sentez gazı ve hidrojen üretimi birleşik ve ayrışık kompakt reaksiyon/ısı değişim sistemlerinde hesaplamalı ve deneysel yöntemlerle incelenmiştir. Araştırmanın ilk bölümünde yürütülen hesaplamalı çalışmalar, tek ve çift karbonlu hidrokarbon ve alkollerin ve hafif petrol distilatlarının ısı değişimi destekli olarak sentez gazı/hidrojen dönüşümlerinde mikrokanal reaktör yapısının etkilerini ortaya koymaktadır. Elde edilen sonuçlar ışığında tasarlanan ve imal edilen, katalizörün kaplı bir tabaka halinde bulunduğu mikrokanal reaktörler araştırmanın ikinci bölümündeki deneysel çalışmalarda kullanılmıştır. Bu çalışmalar kapsamında metanın sentez gazına mikroakış koşullarında oksijensiz ve oksijen destekli metan buhar reformlama reaksiyonları ile dönüşümü Ni, Rh, Ru ve Pt bazlı katalizörler üzerinde incelenmiş, her katalizör için sıcaklık, alıkonma süresi, besleme karışımı değerleri gibi değişkenlerin metan dönüşümü ve ürün dağılımı/sentez gazı üretim hızları üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Ayrıca, mikrokanal reaktör düzeni, klasik sabit yatak reaktör düzeni ile denk koşullarda karşılaştırılmıştır. Sonuçlar, (i) kompakt reaksiyon sistemlerinde ısı transferi kontrolünün son derece gelişmiş olduğunu, (ii) bu birimlerdeki sentez gazı üretiminin, endüstride uygulanan koşullara kıyasla, daha düşük enerji girdileri ile gerçekleşebileceğini ve (iii) denk koşullarda çalışan sabit yataklı reaktörlere göre mikrokanal birimlerde çok daha yüksek metan dönüşümü ve sentez gazı üretim hızları elde edilebileceğini somut olarak ortaya koymaktadır.