Show simple item record

dc.contributor.advisorYavuz Ersan, Hülya
dc.contributor.authorHügül, Asulal Elif
dc.date.accessioned2024-10-18T07:09:10Z
dc.date.issued2024
dc.date.submitted2024-03-21
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/11655/36019
dc.description.abstractThe substantial energy demand of CO2-loaded solvent regeneration constitutes a significant economic challenge for the industrial applications of CO2 capture and utilization technologies. The CO2 absorption-desorption performances of non-aqueous tri-blend amines, monoethanolamine (MEA), 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP), methyl diethanol amine (MDEA), 1-dimethyl amino-2-propanol (1DMA2P), diethyl ethanol amine (DEEA), and piperazine (PZ), were investigated in terms of desorption parameters. Two tri-blend amine combinations, primary amine (MEA)/sterically hindered amine (AMP)–tertiary amine (MDEA/1DMA2P/DEEA)-polyamine (PZ) were prepared at 5M total amine concentrations with different molarities. Response surface methodology (RSM) based on a central composite design (CCD) was used to obtain the optimal condition. This study’s first part aimed to determine the molarity ratios of solvent systems and investigate their effects on objective functions: heat duty, desorption rate, and desorption factor. Surface analysis suggested optimum conditions as 3 M MEA–1.375 M MDEA–0.625 M PZ for the lowest energy consumption. The experimental results of the proposed system were compared with the 5M MEA solution. The nano-catalysts have the capability to improve CO2 desorption while reducing the energy demands for solvent regeneration. The second part of this study focuses on studying the absorption-desorption performance of the selected optimum non-aqueous tri-blend amine combinations (monoethanolamine (MEA), methyl diethanol amine (MDEA) and piperazine (PZ)) in the presence of nanocatalyst. The nanocatalysts used were examined in two different groups as metal oxide nanocatalysts and zeolite nanocatalysts, and different amounts of catalysts were used in the study. The catalysts used are HZSM-5, H-ferrierite (FER), H-mordenite (MOR), γ-aluminium-oxide (Al2O3), titanium-oxide (TiO2), magnesium-oxide (MgO), indium-oxide (In2O3). The incorporation of solid catalysts leads to a substantial enhancement in desorption performance of the solution and reduced the energy consumption in comparison to blank test. Higher desorption efficiency occurred with the presence of lower catalyst amounts. The sequence of CO2 desorption heat duty performance reduction with 0.125 g catalyst, was as follows: MgO (70.9%) > In2O3 (80.2%) > HZSM-5 (84.1%) > Al2O3 (84.2%) > FER (87.1%) > MOR (88.4%) > TiO2 (74%), relative to blank test (100%). HZSM-5 exhibited the highest desorption factor as 4.25*10-7 mol3/kJ.min, while increasing desorption rate to 2.37*10-3 mol/min. This study provides the desorption performance of non-aqueous nanofluids with energy-efficient catalysts, highlighting their potential as promising materials for carbon capture and storage applications with improved energy efficiency.tr_TR
dc.language.isoturtr_TR
dc.publisherFen Bilimleri Enstitüsütr_TR
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccesstr_TR
dc.subjectCO2 absorpsiyonu/desorpsiyonutr_TR
dc.subjectenerji verimliliğitr_TR
dc.subjectüç amin bileşenli çözelti sistemleritr_TR
dc.subjectkatalizör performansıtr_TR
dc.subject.lcshKimya mühendisliğitr_TR
dc.titleCO2 ABSORPSİYON PERFORMANSINI İYİLEŞTİRMEK İÇİN İLERİ ÇÖZÜCÜ SİSTEMLERİNİN OPTİMİZASYONU VE ENERJİ VERİMLİ CO2 YAKALAMA İÇİN KATALİTİK ÇÖZÜCÜ REJENERASYONUNUN ARAŞTIRILMASItr_TR
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/masterThesistr_TR
dc.description.ozetCO2 yüklü çözücü rejenerasyonunun yüksek enerji talebi, CO2 yakalama ve kullanma teknolojilerinin endüstriyel uygulamaları için önemli bir ekonomik zorluk oluşturmaktadır. Bu çalışmada, su içermeyen üçlü amin karışımlarından oluşan çözücü sistemleri kullanılmıştır. Üç amin bileşenli çözelti sisteminde monoetanolamin (MEA), 2-amino-2-metil-1-propanol (AMP), metil dietanol amin (MDEA), 1-dimetil amino-2-propanol (1DMA2P), dietil etanol amin (DEEA) ve piperazin (PZ)'in CO2 absorpsiyon-desorpsiyon performansları, desorpsiyon parametreleri açısından araştırılmıştır. Farklı molaritelere sahip 5 M toplam amin konsantrasyonunda primer amin (MEA)/sterik olarak engellenmiş amin (AMP) - tersiyer amin (MDEA/1DMA2P/DEEA) – poliamin (PZ) olmak üzere üç amin bileşenli çözelti sistemi varyasyonları hazırlanmıştır. Optimum koşulu elde etmek için merkezi kompozit tasarıma (CCD) dayalı yanıt yüzeyi metodolojisi (RSM) kullanılmıştır. Bu çalışmanın ilk kısmı, seçilen çözücü sistemleri içerisinden en optimum çözücü sistemin molarite oranlarını belirlemeyi ve bunların amaç fonksiyonları üzerindeki etkilerini araştırmayı amaçlamıştır. Bu amaç fonksiyonları: ısı yükü, desorpsiyon hızı ve desorpsiyon faktörüdür. Yapılan yüzey analizi ve diğer sonuçlar, en düşük enerji tüketimi için 3 M MEA–1.375 M MDEA–0.625 M PZ sistemini en optimum koşul olarak önermiştir. Önerilen sistemin deneysel sonuçları 5M MEA çözeltisi ile karşılaştırılmıştır. Nanokatalizörler, çözücü rejenerasyonu için enerji taleplerini azaltırken CO2 desorpsiyonunu iyileştirme yeteneğine sahiptir. Bu çalışmanın ikinci bölümü, seçilen en optimum üç amin bileşenli çözelti sisteminde (monoetanolamin (MEA), metil dietanol amin (MDEA) ve piperazin (PZ)) katalizör varlığında absorpsiyon-desorpsiyon performansını incelemeye odaklanmaktadır. Kullanılan katalizörler, metal oksit nanokatalizörler ve zeolit nanokatalizörler olarak iki farklı grupta değerlendirilmiştir ve çalışmada farklı miktarlarda katalizör kullanılmıştır. Kullanılan katalizörler: HZSM-5, H-ferrierit (FER) ve H-mordenit (MOR), γ-alüminyum oksit (Al2O3), titanyum oksit (TiO2), magnezyum oksit (MgO), indiyum oksit (In2O3) şeklindedir. Katalizörlerin dahil edilmesi, çözücü ortamının desorpsiyon performansında önemli bir artış sağlamıştır ve boş çözeltiye kıyasla enerji tüketimini azaltmıştır. Yüksek miktarda katalizör kullanımına kıyasla, daha düşük katalizör miktarlarının varlığı ile daha yüksek desorpsiyon verimliliği sağlanmıştır. 0,125 g katalizör varlığında CO2 desorpsiyon ısı yükü performansı, boş çözeltiye (%100) kıyasla şu şekildedir: MgO (%70,9) > In2O3 (%80,2) > HZSM-5 (%84,1) > Al2O3 (%84,2) > FER (%87,1) > MOR (%88,4) > TiO2 (%89.7). HZSM-5 ile en yüksek desorpsiyon faktörü 4,25*10-7 mol3/kJ.dk olarak elde edilirken, desorpsiyon oranı da 2,37*10-3 mol/dk'ya çıkmıştır. Bu çalışmada, su içermeyen üç amin bileşenli çözelti sistemlerinin enerji verimli katalizörlerle desorpsiyon performansı incelenmiş ve sonuç olarak karbon yakalama ve depolama uygulamaları için enerji verimliliğini artıran umut verici potansiyelleri vurgulanmıştır.tr_TR
dc.contributor.departmentKimya Mühendisliğitr_TR
dc.embargo.termsAcik erisimtr_TR
dc.embargo.lift2024-10-18T07:09:10Z
dc.fundingBilimsel Araştırma Projeleri KBtr_TR


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record