Project

Numeriek ontwerp van een innovatieve nanoseconde-gepulseerde plasma-ontladingsreactor voor niet-oxidatieve koppeling van methaan

Code
1S58223N
Looptijd
01-11-2022 → 31-10-2024
Financiering
Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek - Vlaanderen (FWO)
Mandaathouder
Onderzoeksdisciplines
  • Engineering and technology
    • Catalysis and reacting systems engineering not elsewhere classified
    • General chemical and biochemical engineering not elsewhere classified
    • Other engineering and technology not elsewhere classified
Trefwoorden
Computationele reactorsimulatie
 
Projectomschrijving

Olefineproductie via stoomkraken is een essentiële pijler van de chemische industrie. Echter levert het ook een grote bijdrage aan de CO2-uitstoot in Vlaanderen. Elektrificatie biedt hier een duurzame oplossing, doch wordt het belemmerd door de inherente methaan productie. Niet-oxidatieve koppeling van methaan (NOCM), waarbij de gevormde methaan wordt omgezet in olefines, biedt een mogelijke oplossing. Dusver wordt de grootschalige realisering van deze route beperkt door de ongunstige thermodynamica en cokesproductie. Recent onderzoek heeft aangetoond dat niet-evenwichtsreactieve omstandigheden, via nanoseconde-gepulseerde plasmaontlading (NPD), leiden tot hoge energie-efficiëntie, methaan conversies en ethyleen selectiviteit. Bijgevolg focust dit onderzoek op de ontwikkeling van een simulatie model voor NOCM in een geordende NPD-reactor, met daarin een nieuwe katalytische sectie om de ethyleenselectiviteit te verhogen door middel van acetyleenhydrogenering. Hiervoor zullen twee afzonderlijke modellen ontwikkeld worden in OpenFOAM. Het eerste model focust op het ontladingsgedeelte, waarbij elektronenbotsingen (nanoseconden) en de thermochemie (microseconden) ontkoppeld worden. Het tweede model is gecentreerd rond de CFD-simulatie van de katalytische sectie, waar effluenten worden omgezet in ethyleen. Door middel van experiementen op de interne plasmaopstelling zullen deze modellen gevalideerd worden en finaal gebruikt worden voor het ontwikkelen van een ideaal reactordesign.