Erzurum (Oltu) Umutbaca Kömürünün Katalitik Pirolizinin Termal Analiz Yöntemi İle İncelenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Atatürk Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: ELVAN KÜÇÜK
Danışman: Jale Naktiyok
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Ülkemizin yerli linyit kaynaklarını temiz kömür teknolojilerini (gazlaştırma, sıvılaştırma, piroliz, verimli yanma vb.) kullanarak potansiyellerini belirlenmesi ve özellikle kömür proselerin temelini oluşturan pirolizin ayrıntılı olarak araştırılması ve incelenmesi gerekmektedir. Piroliz işleminde yüksek sıcaklıklarda düşük karbon dönüşümü ve istenmeyen ürünler de elde edilebilmektedir. Bu durumun önüne geçebilmek için katalitik piroliz işlemi yaygınlaşmaktadır. Bu amaçla çalışmamızda Erzurum (Oltu) Umutbaca kömürünün katalitik pirolizinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bunun için katalitik etkisi olacağını düşündüğümüz Na2O ve CaO kömüre ilave edilmiştir. Piroliz boyunca oluşan gaz ürünler ve karbonlaşmış katının (char) yapısal özellikleri araştırılmıştır. Yöntem: Ham kömür ve farklı oranlarda (%1, 2.5, 5) Na2O/CaO ilave edilmiş olan kömür örnekleri termal analiz cihazında 10°C/dak'lık ısıtma hızında azot atmosferinde piroliz edilmiştir. Bozunma boyunca açığa çıkan gazların analizleri TG-FTIR cihazında yapılmıştır. Karbonlaşmış katının (char) analizleri ise FTIR, SEM ve BET cihazlarında gerçekleştirilmiştir. Bulgular: Umutbaca kömürü daha yüksek sıcaklıklarda yanabilen linyit kömürüdür. Piroliz sonucunda 800°C'de elde edilen charın gözenekliliği başlangıçtaki kömürün yüzey alanına göre yaklaşık olarak 100 kat artmış ve daha da çok aromatik yapıların yoğunlaştığı karbonlaşmış bir katı haline dönüşmüştür. Na2O ve CaO ilavesi ham kömürün yapısına yakın bir gözeneklilik kazandırmıştır. %1, 2.5 Na2O ve CaO ilavesinde pirolitik davranışın ham kömürün davranışı ile aynı olduğu görülmektedir. Ancak %5 Na2O ve CaO katkılı Umutbaca kömürünün TG-DTG profilindeki sıcaklık değerlerini düşürmüştür. Tüm örneklerin pirolizinde TG-DTG grafikleri iki bölgeye ayrılmaktadır. Birinci bölge kömürdeki su kaybını gösterirken ikinci bölge ana piroliz bölgesidir. Ana piroliz bölgesi için gerekli aktivasyon enerjileri TG-DTG verilerinden faydalanarak Ortega ve KAS metoduna göre hesaplanmıştır. Tüm örneklerde yürütücü mekanizma ise F2:(1-α)-1-1 yani 2. dereden kimyasal reaksiyondur. Ham kömürün pirolizi için 70.67 kJ/mol aktivasyon enerjisi gerekli iken %5 Na2O'te 62.81 kJ/mol, %5 CaO' te ise 60.84 kJ/mol'e düşmüştür. Sonuç: % 5 Na2O ve % 5 CaO oranındaki ilaveleri kömrürn pirolitik davranışını oldukça değiştirmiştir. Daha düşük aktivasyon enerjisi ile daha düşük sıcaklıklarda yüksek dönüşümler elde edilmiştir. Üstelik 800°C sonunda oldukça gözenekli charlar elde edilmiştir. Bununla beraber Umutbaca kömüründe gaz ürünlerden metan gazı üretimini artırmış, sera gazı etkisiyle bilinen CO2 gazı üretimini de azaltmıştır. Umutbaca kömürünün gazlaştırmasında %5 CaO ve Na2O ile beraber olumlu sonuçların elde edilmesinin yanında oldukça gözenekli karbonlaşmış bir katı olarak değerlendirilmesinin daha uygun olacağı çalışmamızda görülmüştür,