Utilization of metal oxide containing waste materials from iron-steel and zinc industries for sorption of hydrogen sulfide
Demir-çelik ve çinko endüstrilerinden çıkan metal oksit içeren atıkların kükürtlü hidrojen gazının giderilmesinde kullanılması
- Tez No: 119323
- Danışmanlar: PROF. DR. AYSEL ATIMTAY, PROF. DR. YAVUZ TOPKAYA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Atık maddeler, H2S giderimi, sorbentler, gazların temizlenmesi, Waste materials, H2S removal, sorbents, gas clean-up İV T.C. YÜKSEKÖ?RETİM KURUU
- Yıl: 2002
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 99
Özet
DEMIR-ÇELIK VE ÇİNKO ENDÜSTRİLERİNDEN ÇIKAN VE METAL OKSİT İÇEREN ATIKLARIN KÜKÜRTLÜ HİDROJEN GAZININ GİDERİLMESİNDE KULLANILMASI Sarıçiçek, Emrah Volkan Yüksek Lisans, Çevre Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Aysel Atımtay Eylül 2002, 86 sayfa Ülkemizde bulunan Entegre Demir-Çelik tesisleri yılda yaklaşık 4-5 milyon ton çelik üretmekte, bu üretimden yaklaşık 1.5-2 milyon ton cüruf hasıl olmaktadır. Bu cüruf FeO, MnO, CaO, vs. gibi metal oksitleri açısından zengin olmasına rağmen, cüruf için bugüne kadar yapı ve çimento sanayimden başka yararlı bir kullanım alanı bulunamamıştır. Ayrıca çinko endüstrisi atıklarında da önemli miktarda ZnO ve FeO bulunmaktadır. Büyük bir olasılıkla bu atıklardan çeşitli endüstrilerden çıkan ve H2S içeren atık gazların temizlenmesinde yararlanılabilir. Ayrıca, kömürün gazlaştırılmasına dayanan termik santrallerde (Entegre Gazlaştırma Kombine Çevrim-EGKÇ) üretilen kömür gazı kirletici bileşikler olarak H2S ve diğer kükürtlü gazlan içermektedir. Bu gazların uygun ve ekonomik bir sorbent ile kömür gazından uzaklaştırılması gerekmektedir. Demir-çelik ve çinko endüstrilerinden çıkan atık maddeler kükürtlü gazların kömür gazından uzaklaştırılması için potansiyel adaylardır. Bu atık maddeler oldukça bol ve nispeten ucuzdurlar. Bu araştırmanın amacı, demir-çelik ve çinko endüstrisi cürufunun H2S gazının temizlenmesini sağlayabilecek bir sorbent olarak kullanılma olasılığını araştırmak ve prosesi ekonomik olarak değerlendirmektir. Bu atık maddeler laboratuvarımızda H2Ssorbenti olarak değişik deneysel koşullarda denenmiş, sorbent kapasitesi ve rejenerasyon performansı yönünden incelenmiştir. Araştırmada iç çapı 25 mm olan kuartz bir reaktör ve H2S içeren simüle edilmiş gaz karışımı kullanılmıştır. 400- 600°C reaksiyon sıcaklıklarında ve 1000 ppmv ile 2000 ppmv giriş H2S konsantrasyonlarında sulfidasyon“Breakthrough”eğrileri elde edilmiştir. Çalışma sonucunda, sorbent olarak denenen demir-çelik ve çinko atık maddelerinin kükürtlü gazların giderilmesinde düşük maliyetli sorbent olarak kullanılmaya aday oldukları görülmüştür. Sonuçlar sorbent kapasitesinin reaksiyon sıcaklığı ile arttığını göstermiştir. Hem çelikhane hem de çinko cürufları için en yüksek verim 600°C ve 1000 ppmv H2S konsantrasyonunda elde edilmiştir. Bunlara karşılık gelen“breakthrough”zamanlan sırası ile 680 ve 1530 dakikadır. Her iki atık maddenin de 2000 ppmv H2S giriş konsantrasyonunu breakthrough'dan önce 1-2 ppmv seviyesine indirdiği gözlenmiştir. Sülfidasyon deneylerinden sonra yapılan XRD analizleri, sorbentlerde FeS ve CaS oluştuğunu göstermiştir. Genel olarak çinko cürufu çelikhane cürufundan daha iyi sonuçlar vermiştir. Ağırlıkça değişik oranlarda hazırlanan çelikhane ve çinko cürufu karışımları da sorbent olarak denenmiş ve iyi sonuçlar verdiği görülmüştür. Bunlardan ağırlıkça %75 çinko ile %25 çelikhane cürufundan oluşturulan ve WM-3 diye nitelenen atık karışımının 500°C reaksiyon sıcaklığında ve 2000 ppmv H2S konsantrasyonunda diğerlerinden, ayrıca yalnızca çinko atığından oluşan sorbentlerden bile daha iyi sorbent kapasitesi ve verimi sağladığı gözlenmiştir. Sorbentlere ardışık sulfidasyon ve rejenerasyon testleri de uygulanmış ve çinko cürufunun bu testlerde çelikhane cürufundan daha iyi sonuçlar verdiği saptanmıştır. Çinko cürufu kolayca rejenere edilebilirken, çelikhane cürufunun sorbent kapasitesi üçüncü sülfidasyon sonrası önemli oranda düşmüştür. Rejenerasyon sırasında önemli miktarlarda SO2 gazı çıkışı gözlenmiştir. Elde edilen SO2 gazı da sülfürik asit üretiminde kullanılabilir.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT UTELIZATTON OF METAL OXIDE-CONTAINING WASTE MATERIALS FROM IRON-STEEL AND ZTNC INDUSTRIES FOR SORPTION OF HYDROGEN SULFIDE Sançiçek, Emrah Volkan M. S., Department of Environmental Engineering Supervisor: Prof. Dr. Aysel Atımtay September 2002, 86 pages Integrated iron and steel industry produces about 4-5 million tons of steel and 1.5-2 million tons of slag per year in Turkey. This slag is rich in metal oxide contents like FeO, MnO, CaO, etc., however, a suitable usage area for this slag has not been found until today other than the construction and cement industries. Also slag from zinc industry contains appreciable amounts of ZnO and FeO. There is a great possibility that these slags can be used in removing H2S from waste gases from different industrial sources. Additionally, in thermal power plants based on gasification of coal (Integrated Gasification Combined Cycle-IGCC), the coal gas produced contains mainly H2S and other sulfurous gases as polluting compounds. These gases need to be cleaned with a suitable and economical sorbent. The waste slags from iron-steel and zinc industry are potential candidates for the removal of these sulfurous gases from coal gas. They are abundant and relatively cheap. The purpose of this research is to study the possibilities of use of waste materials from iron-steel and zinc industries in H2S clean-up and to evaluate the economics of the process. These waste materials were tested in our laboratory as a H2S sorbent at iiidifferent experimental conditions for sorption capacity and regeneration performance. A 25 mm-quartz reactor was used with simulated gases containing H2S as the reactant gas. Breakthrough curves for sulfidations in the temperature range of 400-600°C and inlet concentrations of 1000 ppmv and 2000 ppmv were obtained. The results of the study have shown that the slags from the steel and zinc plants are good candidates as a low-cost sorbent for H2S sorption from waste gases. The results have also shown that H2S sorption capacities of the sorbents increase with temperature. The highest efficiency is achieved at 600°C and 1000 ppmv H2S both for steel and zinc slags. The corresponding breakthrough times were 680 and 1530 minutes, respectively. It is seen that both steel and zinc slags can reduce the 2000- ppmv H2S concentration down to 1-2 ppmv levels before breakthrough. The XRD analysis after sulfidation runs has shown that FeS and CaS are formed in the particles. Overall, the zinc slag gave better results than the steel slag. The mixtures of steel and zinc slags were also tested as H2S sorbent and it was seen that they gave good results, too. The WM-3 sorbent, which is composed of 75% by wt zinc slag and 25% by wt steel slag achieved better sorption capacity and efficiency than others including the zinc slag alone at 500°C and 2000 ppmv FfeS concentration. Cyclic sulfidation and regeneration tests were applied to the sorbents, and the cyclic performance of the zinc slag was determined to be better than the steel slag. The regeneration results of the sorbents showed that zinc slag can easily be regenerated while steel slag lost most of its sorption capacity after the third sulfidation run. Appreciable amounts of SO2 are released during the regeneration of the sorbents. The SO2 generated can be used in sulfuric acid production.
Benzer Tezler
- Utilization of waste materials from iron-steel and zinc industries for sorption of hydrogen sulfide at high concentrations
Demir-çelik ve çinko endüstrilerinden çıkan atık maddelerin yüksek konsantrasyonlu kükürtlü hidrojen gazı giderilmesinde kullanılması
EBRU HARMANCI
Yüksek Lisans
İngilizce
2004
Çevre MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYSEL ATIMTAY
- Tufalin demir cevheri konsantresi ile karıştırılarak pelet üretiminde kullanılabilirliğinin ve indirgenebilirliğinin incelenmesi
Research on usability of mill scale by mixing with iron ore concentrate in pellet production and reducibility of this mixture
OSMAN IŞIKGÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. KELAMİ ŞEŞEN
- Yarı ergimiş tuz yöntemi ile kromit konsantresinden sodyum kromat üretimi
Production of sodium chromate from chromite ore via the sub-molten salt method
ECE TUNÇYÜREK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERVET İBRAHİM TİMUR
- SmCo mıknatıslarından kobalt oksit, demir oksit ve nadir toprak metallerinin geri kazanımı
Recovery of cobalt oxide, iron oxide and rare earth metals from SmCo magnets
MERVE PAPAKÇİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN
- Doğal sorbentlerin rejenerasyon ve aktivasyon özelliklerinin incelenmesi
Investigation of activation and regeneration properties of natural sorbents
BURAK DÜRÜS