NUMERICAL INVESTIGATION OF INTEGRATED AMMONIA SYNTHESIS UTILIZING MULTI-STAGE AMMONIA PRODUCTION. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF MS_Thesis_ADIB ADNAN_090425_final.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 7 May 2026. Download (4MB)

Arabic Abstract

مع تزايد تأثيرات تغير المناخ وتأثير الاحتباس الحراري، أصبحت البدائل للوقود الأحفوري، وخاصة تلك المولدة من مصادر متجددة، موضع تركيز. ومن بين هذه البدائل ، حظيت الأمونيا باهتمام خاص، نظرًا لقدراتها المتعددة الأوجه في حل هذه المشكلة، حيث إنها قادرة على التصرف كحامل للهيدروجين، لتخزين الطاقة الجاهزة للإنتاج إما عن طريق أجهزة التحليل الكهربائي لخلايا الوقود أو مباشرة كوقود قابل للاشتعال. وبالتالي، تعتبر الأمونيا المنتجة من الطاقة المتجددة، وخاصة على نطاق صغير، مسارًا لإنشاء اقتصاد وقود خالٍ من الكربون، ولكن التكلفة العالية للإنتاج، فضلاً عن الاهتمام بتعظيم الناتج المفيد بشكل عام، يعني أن دمج محطات إنتاج الأمونيا الخضراء مع أنظمة توليد الطاقة الأخرى أمر ضروري. في هذا العمل، يتم استخدام نهج تفاضلي لنمذجة أداء مفاعل الأمونيا الحفزي بدقة، ثم يتم استخدامه في نظام متعدد التوليد مع الطاقة والأمونيا كمخرجات، مع تقييم أداء النظام من حيث القانون الأول والثاني للديناميكا الحرارية، باستخدام نموذج رياضي. كما سيتم إجراء مراجعة للحالة الحالية لإنتاج الأمونيا الخضراء واستخدامها في أنظمة الطاقة المتكاملة، وسيتم أيضًا استنتاج معايير التشغيل المثلى للمصنع المقترح من التحليلات البارامترية ذات الصلة.

English Abstract

With increasing effects of climate change and greenhouse effect, alternatives to fossil fuels, especially those generated from renewable sources, have come into focus. Among these prospects, ammonia has received particular attention, due to its multifaceted capabilities in solving this problem, as it is able to behave as a carrier for hydrogen, to store energy ready to be produced either via fuel cell electrolyzers or directly as a combustible fuel. Ammonia produced from renewable energy, especially at the small scale, is thus considered a pathway to establishing a carbon-free fuel economy, but high cost of production, as well as an interest in maximizing useful output in general, means that the integration of such green ammonia production plants with other energy generation systems is incumbent. In this work, a differential approach is used to accurately model the performance of a catalytic ammonia reactor, and it is then used in a multigeneration system having power and ammonia as outputs, with the system performance being evaluated in terms of the first and second law of thermodynamics, using a mathematical model. A review of the current state of green ammonia production, and its use in integrated energy systems will also be conducted, and optimum operating parameters for the proposed plant will also be deduced from relevant parametric analyses.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Chemical Engineering Mechanical
Department:	College of Engineering and Physics > Mechanical Engineering
Committee Advisor:	Mokheimer, Esmail M. A.
Committee Members:	Antar, Mohamed Abdelkarim Mohamed and Imteyaz, Binash
Depositing User:	ADIB ADNAN (g202115350)
Date Deposited:	12 May 2025 06:03
Last Modified:	12 May 2025 06:03
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/143352