• شماره ركورد
    34553
  • پديد آورنده

    هادي خلجي

  • عنوان
    تحليل ترمو-اقتصادي سيستم توليد متانول مبتني بر انرژي تجديدپذير
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    تبديل انرژي
  • سال تحصيل
    1401
  • تاريخ دفاع
    1404/07/22
  • استاد راهنما
    دكتر آيت قره‌قاني
  • استاد مشاور
    دكتر آيت قره‌قاني
  • دانشكده
    مهندسي مكانيك
  • چكيده
    رشد روزافزون تقاضا براي سوخت‌هاي پايدار و ملاحظات مرتبط با تغييرات اقليمي، ضرورت بهره‌گيري از منابع تجديدپذير هم‌چون زيست‌توده را برجسته ساخته است و بهره‌برداري از زيست‌توده به‌عنوان يك منبع كربني پايدار، در صورت تبديل به متانول، نه‌تنها مي‌تواند بخشي از نيازهاي انرژي و مواد شيميايي را تأمين كند، بلكه به‌طور مؤثري در كاهش انتشار كربن و ارتقاي سازگاري زيست‌محيطي سامانه‌هاي انرژي نقش‌آفرين است. در اين مطالعه، يك فرآيند يكپارچه براي توليد متانول از زيست‌توده ارائه شده و با كمك نرم‌افزارهاي مهندسي مدل‌سازي و شبيه‌سازي شده است، كه ساختار پيشنهادي به‌گونه‌اي طراحي شده است كه بدون انتشار مستقيم دي‌اكسيدكربن عمل مي‌كند و شامل بخش‌هاي گازي‌سازي زيست‌توده، حلقه شيميايي توليد هيدروژن، چرخه مس-كلر و واحد سنتز متانول است. مدل‌سازي واكنش‌هاي واحد گازي‌سازي و سنتز متانول مبتني بر مكانيزم‌هاي سينتيكي گزارش‌شده انجام شده است و سينتيك واكنش‌هاي واحد سنتز متانول از داده‌هاي تجربي گزارش‌شده در ادبيات براي راكتور چند-لوله‌اي مجهز به كاتاليست Cu/Zn/Al/Zr استخراج گرديده است. پارامترهاي عملياتي تعيين‌كننده در هر بخش مورد بررسي قرار گرفته‌اند؛ در بخش گازي‌سازي، تأثير دما و نسبت هم‌ارزي بر تركيب و كيفيت گاز سنتز ارزيابي شده، در حلقه شيميايي توليد هيدروژن، نقش مقدار حامل اكسيژن و ماده پشتيبان بر كارايي چرخه و راندمان برداشت هيدروژن مورد مطالعه قرار گرفته و همچنين، اثرات دما، فشار، محتواي بخار و سرعت فضايي گاز بر عملكرد واكنش، تبديل خوراك و بازده توليد متانول در واحد سنتز متانول بررسي شده است. تحليل‌هاي انرژي و اگزرژي نشان داده است كه بازده انرژي كلي سامانه برابر با 81/53 درصد و بازده اگزرژي كلي برابر با 11/67 درصد است، جداسازي محصول در برج تقطير با ديواره مياني منجر به دستيابي به خلوص جرمي متانول و آب به‌ترتيب 995/99 درصد و 987/99 درصد شده و از ديدگاه اقتصادي، دوره بازگشت سرمايه برابر با 9 سال و ارزش خالص فعلي سامانه برابر با 094/7502 هزار دلار برآورد شده است، كه بيانگر كارايي فني و پايداري اقتصادي مناسب سامانه است.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1404/11/26
  • عنوان به انگليسي
    Thermo-economic Analysis of a Renewable-Energy-Based Methanol Production System
  • تاريخ بهره برداري
    10/14/2026 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    هادي خلجي

  • چكيده به لاتين
    The growing deman‎d for sustainable fuels, coupled with concerns about climate change, has emphasized the need to exploit renewable resources such as biomass, an‎d the conversion of biomass to methanol not only contributes to meeting energy an‎d chemical feedstock deman‎ds but also effectively reduces carbon emissions while enhancing the environmental compatibility of energy systems. In this study, an integrated process for methanol production from biomass was presented an‎d modeled using engineering software; the proposed configuration is designed to operate without direct carbon dioxide emissions an‎d encompasses biomass gasification, chemical looping hydrogen production, the Cu–Cl cycle, an‎d a methanol synthesis unit. Reaction modeling for the gasification an‎d methanol synthesis units was validated against experimental studies, with methanol synthesis reactions carried out in a multi-tubular reactor loaded with a Cu/Zn/Al/Zr catalyst. Key operational parameters in each section were thoroughly eva‎luated: in the gasification unit, the effects of temperature an‎d equivalence ratio on syngas composition an‎d quality were assessed; in the chemical looping hydrogen production, the effects of the quantities of oxygen carrier an‎d supportive material on cycle performance an‎d hydrogen recovery efficiency were examined; an‎d in the synthesis unit, the impacts of temperature, pressure, steam content, an‎d gas hourly space velocity on reaction performance, feed conversion, an‎d methanol yield were investigated. Energy an‎d exergy analyses indicated overall system efficiencies of 53.81% an‎d 67.11%, respectively, while product separation in a distillation column with a partition wall achieved mass purities of methanol an‎d water of 99.995% an‎d 99.987%. From an economic perspective, the payback period is 9 years, with a net present value of 7502.094 k$, demonstrating the system’s technical performance an‎d economic sustainability.
  • كليدواژه هاي فارسي
    توليد متانول سبز , گازي‌سازي زيست‌توده , حلقه‌ شيميايي توليد هيدروژن , چرخه مس-كلر
  • كليدواژه هاي لاتين
    Green methanol production , Biomass gasification , Chemical-looping hydrogen production , Copper–chlorine (Cu–Cl) cycle
  • Author
    Hadi Khalaji
  • SuperVisor
    Ayat Gharehghani