Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Hydrogen production from automotive waste via integrated plasma gasification and water gas shift.
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM).
2019 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Väteproduktion från bil avfall via integrerad plasmaförgasning och water gas shift. (Swedish)
Abstract [en]

The growing amount of landfilled waste could pose a problem in many parts of the world due to the scarcity of landfilling space and environmental threats. In particular, automotive shredder residue (ASR) waste, a by-product of the dismantling of End of Life Vehicles (ELVs), has been proven to represent an issue in particular in the EU, where countries are struggling to compel to the directives that regulate this type of waste. At the same time, interest for hydrogen production methods is growing in the industries due to the advancement in fuel-cell technology for transportation and for power production.

This study aims to investigate the performance of an integrated plasma gasification-hydrogen production system powered by ASR waste through the simulation of the process in ASPEN Plus. The investigation is focused on the potential for hydrogen production from ASR waste in terms of energy efficiency and quantity of hydrogen produced. The integrated system consists of an updraft plasma gasifier to generate clean syngas with high hydrogen content, a water gas shift reactor to furtherly enrich the gas of hydrogen content and a PSA unit to extract the hydrogen from the gas stream. The plasma gasification section of the model has been divided into four sub-systems that are drying, pyrolysis, char combustion and gasification, and melting. These four sub-systems are used to model the plasma gasification using the equilibrium method. On the other hand, the water gas shift reactor and the PSA unit have been modeled around experimental data. A Mass and Energy balance has been produced to understand the mass and energy flows within the system. The results show that the system is able to produce 238,5 kg/h of pure hydrogen from a feedstock of 2231 kg/h of ASR waste mixed with 89,2 kg/h of coke and 30 kg/h of limestone, achieving a 48% energy efficiency. Thus, the integrated system can achieve the production of pure hydrogen. The parameter study on the ER shows that hydrogen production and energy efficiency are higher at lower ER. On the other hand, increasing the SBR, while increasing the hydrogen content in the syngas, does not lead to higher hydrogen production at the system's output, causing a detrimental effect on energy efficiency. The findings of the study imply that ASR waste has the potential for hydrogen production when using a suitable treatment process.

Abstract [sv]

Den växande mängden avfall kan bli ett problem i många delar av världen på grund av brist på deponeringsutrymme och miljöproblem. I synnerhet har avfall från fordonsslipningsrester (ASR), en biprodukt från nedmontering av fordon (ELV), visat sig utgöra ett problem i EU, där länderna kämpar för att tvinga sig till de direktiv som reglerar denna typ av avfall. Samtidigt ökar intresset för väteproduktionsmetoder inom industrin på grund av framstegen inom bränslecellsteknologi för transport och för kraftproduktion.

Syftet med denna studie är att utvärdera prestandan hos ett integrerat plasmaförgasningväteproduktionssystem drivet av ASR-avfall genom simulering av processen i ASPEN Plus.

Undersökningen fokuserar på potentialen för väteproduktion från ASR-avfall när det gäller energieffektivitet och mängd väte som produceras. Det integrerade systemet består av en uppdaterad plasmaförgasare för att skapa ren syntesgas med högt väteinnehåll, en water gas shift reaktor för att ytterligare berika gasen med väteinnehåll och en PSA-enhet för att utvinna väte från gasströmmen. Plasmaförgasningsdelen i modellen har delats upp i fyra undersystem som är torkning, pyrolys, kolförbränning och förgasning, och smältning. Dessa fyra undersystem används för att modellera plasmaförgasningen med hjälp av equilibrium metoden. Å andra sidan har water gas shift reaktorn och PSA-enheten modellerats kring experimentella data. En mass- och energibalans har producerats för att förstå mass- och energi-flödena i systemet.

Resultaten visar att systemet kan producera 238,5 kg / h rent väte från ett råmaterial på 2231 kg / h ASR-avfall blandat med 89,2 kg / h koks och 30 kg / h kalksten, vilket uppnår en 48% energieffektivitet. Således kan det integrerade systemet uppnå produktionen av rent väte. Parameterstudien på ER visar att väteproduktion och energieffektivitet är högre vid lägre ER. Å andra sidan leder ökning av SBR, samtidigt som man ökar väteinnehållet i syntesgas, inte till högre väteproduktion vid systemets output, vilket orsakar en skadlig effekt på energieffektiviteten. Resultaten av studien antyder att ASR-avfall har potential för väteproduktion när man använder en lämplig behandlingsprocess.

Place, publisher, year, edition, pages
2019. , p. 52
Series
TRITA-ITM-EX ; 2019:668
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-262216OAI: oai:DiVA.org:kth-262216DiVA, id: diva2:1361028
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-10-15 Created: 2019-10-15 Last updated: 2019-10-15Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2730 kB)20 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2730 kBChecksum SHA-512
e1f367e1969ccbbe3cb46d946bd98238953e866f6dd2791f7c9ac681abca715b58beabb4e3236c1521f92578d136871c8793206c68879c1c904b3e4e08d69670
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
School of Industrial Engineering and Management (ITM)
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 20 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 43 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf