Synthesis gas cleaning : H2S ? tar removal and gas conditioning
Sentez gazinin temizlenmesi: H2S - katran giderimi ve gaz şartlandirma
- Tez No: 324031
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSNÜ ATAKÜL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Kimya, Kimya Mühendisliği, Energy, Chemistry, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 105
Özet
Ülkenin gelişmişlik düzeyi ekonomik ve sosyal seviyesiyle direk olarak ilişkilidir. En önemli faktörlerden biri, sürekli gelişme için gereklilik arz eden, enerjidir. Türkiye'de nüfus günden güne artmakta ve buna paralel olarak enerji ihtiyacı artmaktadır. Bu problemin çözümü için Türkiye sıvı yakıt üretimi için linyit madenlerini kullanabilir.Sıvı yakıt üretimi için ilk olarak linyit gazlaştırılmalıdır. Türk linyitleri önemli miktarda sülfür ihtiva etmektedir. Gazlaştırma prosesinden gelen gazlar çoğunlukla H2S ve katran içermektedir. H2S oldukça korozif ve zehirli bir gazdır ve boru hatlarında korozyona sebep olur. Ayrıca FT ve katran giderim katalizörleri gibi katalitik sistemler 1 ppmv'den yüksek sülfür varlığında kolayca etkinliğini kaybeder.Sıcak gazdan sülfürün uzaklaştırılması için genellikle metal oksitler kullanılır. Sıcak gaz temizleme prosesi için diğer bir problem de katrandır. Katran boru hatlarında yoğuşur ve tıkanıklığa sebebiyet verir. Katran giderimi için fiziksel ve katalitik sistemler bulunmaktadır. Katalitik sistemler daha ucuzdur ve bu sistemlerde herhangi bir atık problemi oluşmaz.FT sentezine gönderilecek olan gaz kompozisyonunda H2/CO oranı ? 1 olmalıdır. Bu yüzden gaz temizleme ünitesinden gelen gaz karışımı FT sentezinden önce işlenmeli ve gaz kompozisyonu ayarlanmalıdır. Bu amaç doğrultusunda temizlenmiş gaz karışımı FT sentezinden önce gaz şartlandırma ünitesine gönderilir. Bu ünitede gaz kompozisyonunun ayarlanması için çeşitli su gazı dönüşüm katalizörleri kullanılır.Bu çalışmada sülfür ve tar giderimi için Türkiye'nin Eskişehir bölgesinden tedarik edilen dolomit kullanılmıştır. Dolomitin sülfür giderme kapasitesi farklı sıcaklık, farklı H2S yüklemesi, farklı GHSV ve farklı gaz kompozisyonları için incelenmiştir. Sülfür giderim kapasitesinin sülfür konsantrasyonuyla yakından ilişkili olduğu gözlenmiştir. 200 ppmv'in altındaki düşük sülfür konsantrasyonlarında, sülfürün %20 - %30'u dolomit tarafından tutulmuştur. 1500-2000 ppmv civarındaki yüksek H2S konsantrasyonlarında, dolomitin sıcak gazdaki sülfürün %90'ını giderebildiği görülmüştür. Dolomitle sulfur tutma prosesi esnasında besleme gazında CO ve CO2'nin eşzamanlı olarak bulunması 8-10 ppm değerine kadar COS oluşumuna neden olmuştur. Buna ek olarak, besleme gazında doğal gaz eklendiğinde, reaktör çıkış gazında eser miktarda etil merkaptan tespit edilmiştir. Dolomitin en iyi sulfur tutma performansının 750°C ? 800°C ve GHSV=5000 h-1 de olduğu görülmüştür.Katran giderimi çalışmaları için katran benzen, toluen ve ksilen şeklinde simüle edilmiş ve bu karışım buharlaştırıldıktan sonra gaz temizleme sistemine gönderilmiştir. Dolomitle gerçekleştirilen çalışmalarda 750C'de ksilen çoğunlukla benzene ve kısmen de toluene dönüşmüştür. Dolomite çalışmalarına ek olarak ticari bir değerli metal katalizörünün katran dönüştürme aktivitesi farklı sıcaklık ve katran yükünde incelenmiştir. Seçici suhar dönüşümü ve buhar dönüşümü reaksyonlarıyla ilişkili olarak buhar dealkilasyon reaksiyonlarının baskın olduğu gözlenmiştir. Seçici buhar dönüşümü ve ksilen dealkilasyonu derecesi 350-750°C sıcaklık aralığında artmıştır. Ayrıca ksilen dönüşümünün beslenen katran yüküne son derece bağlıolduğu gözlenmiştir.Sülfür ve katran giderim çalışmalarının ardından gaz şartlandırma çalışmaları dört farklı ticari katalizör kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmalarda katalizörlerin aktiviteleri farklı gaz kompozisyonları, sıcaklık, GHSV ve Buhar/CO oranlarında test edilmiştir. Çalışmalar 20000 ? 75000 h-1 aralığında gerçekleştirilmiş ve 50000 h-1 optimum GHSV değeri olarak belirlenmiştir. Buhar/CO oranı artırıldığında CO dönüşümü artmıştır. Buhar/CO ve sıcaklık artırıldığında su gazı dönüşün reaksiyonunun Boudouard reaksiyonundan daha baskın olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca H2/CO oranının su gazı dönüşüm reaksiyonundaki dönüşüm için iyi bir ölçütolduğu görülmüştür. Boudouard reaksiyonu ve koklaşmanın düşük sıcaklıklarda, özellikle 250°C ve 300°C arasında olduğu gözlenmiştir. Buna ek olarak, katalizör 400°C'den yüksek sıcaklıklarda yüzeyde meydana gelen aglomerasyondan dolayı aktivitesini kaybetmiştir.
Özet (Çeviri)
The development level of a country is directly relates to its economic and social level. One of the most improtant factor is energy, which is the requirement of sustainable development. In Turkey population increases day to day and paralel to this energy demand increases. For the solution of this problem Turkey may use its lignite mine for the liquid fuel production.For liquid fuel production firstly lignite should be gasified. Turkish lignites contains significant amount of sulfur. Gases from the gasification process mostly contain H2S and tar. H2S is a very corrossive and poisonous gas and causes corrosion of the pipe lines. Also the catalytic systems such as FT and tar removal catalysts are easily deactivated in the presence of sulfur higher than 1 ppmv. Generally metal oxides are used for the removal of sulfur from hot gas. Tar is the another problem for the hot gas clean up processes. It condenses in the pipelines and causes obstruction. There are physical and catalytic systems for tar removal. Catalytic systems are cheaper and there is no waste promlem for these systems.The gas composition which is sent to the FT synthesis should have a H2/CO ratio ? 1.Therefore the gas mixture which come from the gas clean up unit should be operated before the FT synthesis and the gas composition should be adjusted. For this purpose cleansed gas mixture is sent to the gas conditioning unit before the FT synthesis. In this unit, various water gas shift catalysts are used for the adjustment of gas composition.In this study dolomite which was supplied from Eskişehir region of Turkey was used for the sulfur and tar removal studies. The sulfur removal capacity of dolomite was investigated at different temperatures, H2S load, GHSV and for different gas compositions. Sulfur removal efficiency seems to be highly dependent on sulfur concentration. At low sulfur concentrations, namely below 200 ppmv, 20% - 30% of sulfur was captured by dolomite. In case of high inlet H2S concentrations of around 1500-2000 ppmv, dolomite seems to be able to remove 90% of sulfur from hot gases. Simultanous presence of CO and CO2 in the feed gas results in COS formation up to 8-10 ppm in sulfur soption process by dolomite. In addition, when natural gas was added to the feed gas, trace amount of ethyl mercaptane were detected in the reactoroutlet gas stream. The best sulfur adsorption performance of dolomite seem to be achieved at 750°C ? 800°C and with GHSV=5000 h-1.For tar removal studies tar was simulated as benzene, toluene and xylene and this mixture was sent to the clean up system after evaporated. In the studies which was performed by dolomite, xylene was converted mostly into benzene and partly into toluene at 750°C. In addition to dolomite studies tar reforming activity of a commercial precious metal based catalyst was investigated at different tar loads and temperatures. It was seen that selective steam reforming and steam dealkylation reactions were the dominant reactions in relation to steam reforming reaction. The degree of dealkylation of xylene and selective steam reforming increased with temperature in the range of 350-750°C. Also it was observed that the xylene conversion is highly dependent on inlet tar load.After the sulfur and tar removal studies gas conditionin studies were performed by using four different commercial catalysts. In these studies the activity of catalysts were tested for different gas composition, temperature, GHSV and Steam/CO ratio. Studies were conducted between 20000 ? 75000 h-1 and the 50000 h-1 was obtained as the optimum GHSV value. CO conversion increased by increasing the Steam/COratio. When steam/CO ratio and temperature increased water gas shift reaction has been observed as the dominant reaction instead of Boudouard reaction. Also it was seen that H2/CO ratio is a good measure of conversion for water gas shift reaction. It was observed that Boudouard reaction and coking occurs at low temperatures, especially between 250°C and 300°C. In addition to this, at temperatures higher than400°C catalysts loss activity because of the agglomeration on the catalyst surface.
Benzer Tezler
- Tarımsal kaynaklı atıklardan aktif karbon üretimi
Başlık çevirisi yok
İLKNUR ÇİÇEK
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURSEN İPEKOĞLU
- Zeolit ZSM-S katkılı silikon kauçuk membranlarda N-parafin/i-parafin ayrımı
Separation of n-paraffin/1 -paraffin mixtures by zeolite ZSM-S filled membranes
NİSO KALAONRA
Yüksek Lisans
Türkçe
1995
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDOÇ.DR. BİRGÜL ERSOLMAZ TANTEKİN
- Biohydrogen production from baker's yeast industry wastewater using anaerobic membrane bioreactors
Ekmek mayası endüstirisi atıksuyundan membran biyorektörde biyohidrojen üretimi
CEREN KARA
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MAHMUT ALTINBAŞ
DOÇ. DR. DİDEM OKUTMANTAŞ
PROF. BÜLENT KESKİNER
- Ark plazma gazlaştırma sistemine entegre bir gaz temizleme ve partikül tutma ünitesinin tasarımı, imalatı ve ön deneyleri
Design, manufacturing and pre-experiments of the integrated gas cleaning and particle capture unit in ark plasma gasification system
SONER TOKÇALAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiRecep Tayyip Erdoğan ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADNAN MİDİLLİ
- Biyokütle kaynaklı gazlaştırma sistemi modellemesi ve sentez gazının arıtımı
Modelling of biomass gasification system and syngas treatment
PINAR TABAN