Characterization and reactivity studies for chemical loop gasification of high sulfur lignites
Yüksek kükürt içeren linyitlerin kimyasal çember gazlaştırma süreçleri için sınıflandırma ve tepkime testleri
- Tez No: 365591
- Danışmanlar: PROF. DR. DENİZ ÜNER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Kömür sınıflandırma, kömür gazlaştırma, kimyasal çember süreci, desülfürizasyon, hidrotermal desülfürizasyon ve yüksek kükürtlü linyit, Coal characterization, coal gasification, chemical looping process, desulfurization, hydrothermal desulfurization, and high sulfur lignite
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, Tunçbilek linyitlerinin karakterize edilmesi ve bu linyitlerin gazlaştırma aktivitelerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Elementel analiz yöntemi, Tunçbilek linyitlerinin bileşiminin %37.7 C, %3.6 H , %1.6 N ve %5.4 S olduğunu ortaya koyarken proksimet analiz, %4.7 ± 0.9 nem, %27.9 ± 0.1uçucu madde ve %37.9 ± 0.2 kül oranlarını göstermiştir. Bu kapsamda gazlaştırma sürecinde gerçekleşen dört farklı tepkime (piroliz, oksidasyon, hidrojenasyon, ve ıslak hava oksidasyonu) ayrı ayrı ele alınmıştır. Reaksiyon testleri sonrası arta kalan katı numunelerin XRD, DRIFTS, ve 1H ve 13C (CP) NMR gibi spektroskopik yöntemler kullanılarak analiz edilmesi, linyitin yapısı ve reaktivitesi arasında bir bağlantı kurulmasını mümkün hale getirmiştir. Yarı kesikli reaktör sistemi piroliz, oksidasyon ve hidrojenasyon deneyleri için kullanılmıştır. Islak hava oksidasyon deneyleri ise yüksek basınçlı kapalı reaktor sisteminde yapılmıştır. Piroliz ve oksidasyon deneyleri Tunçbilek linyitinin carbon dönüşümlerinin oksijen varlığında yüksek olduğunu ortaya koymuştur. Buna ilaveten, hidrojenleme deneyleri linyit yapısında var olan kükürtü en verimli uzaklatırmanın hidrojen gazı varlığında mümkün olduğunu göstermektedir. Öte yandan yaklaşık 5 bar ve 150ºC'de gerçekleştirilen ıslak hava oksidasyon reaksiyonunun sülfürü uzaklaştırma verimi hidrojenasyondan daha azdır. Bu reaksiyonun verimini artırmak için daha yüksek basıç ve sıcaklık şartları gerekmektedir. Co ve Pb kaynaklı saf ve karışık metal oksitleri kimyasal çember gazlaştırma sistemlerinde oksijen kaynağı ve aynı zamanda kükürt tutucu olarak kullanılabilecegi incelenmiştir. Co-Pb metal oksitlerinin oksijen transfer potansiyeli TGA ile izlenmiş ve analiz sonuçları kömür metal-oksit oranının 1'den küçük olduğu durumda kütle kaybının maksimum olduğunu ortaya koymuştur. Ek olarak, XRD sonuçları Co-Pb metal oksitlerin piroliz ve oksidasyon sırasında kükürt tutma becerilerini göstermektedir. Bu malzemelerin kimyasal çember sisteminde oksijen ve kükürt tranferi için kullanılabileceğini göstermek için bir akış şeması önerilmektedir.
Özet (Çeviri)
The objective of this study was to characterize and to determine the gasification reactivity of Tuncbilek lignites. The ultimate analysis of Tuncbilek lignite revealed that the elemental composition is 37.7% C, 3.6% H, 1.6% N, and 5.4% S, while the proximate analysis indicated 4.7 ± 0.9% moisture 27.9 ± 0.1% volatiles and 37.9 ± 0.2% ash. In this context, four different reactions during gasification namely, pyrolysis, oxidation, hydrogenation, and wet air oxidation were investigated separately. Carbon residues of all these processes were analyzed by XRD, DRIFTS, and 1H and 13C (CP) NMR spectroscopy in order to associate between chemical structure and reactivity. A semi-batch reactor system was used for pyrolysis, oxidation, and hydrogenation experiments, while a high-pressure batch reactor was used for wet air oxidation experiments. Pyrolysis and oxidation experiments revealed that carbon conversion of Tuncbilek lignite is quite high in the presence of oxygen. In addition, hydrogenation experiments displayed that the sulfur removal is the most efficient in the presence of gas phase hydrogen. On the other hand, desulfurization yield of wet air oxidation reaction at 5 bar and 150ºC, was lower than hydrodesulfurization yields. The results of the experiments indicated that high pressure and temperature are necessary to enhance the yield. Co and Pb based pure and mixed metal oxides were investigated as oxygen source and sulfur trapping agents for chemical looping systems. The oxygen transfer potential of Co-Pb metal oxides was monitored by TGA and the maximum weight loss was recorded when coal to metal oxide ratio is higher than 1. Additionally, XRD revealed sulfur capturing ability of these oxides during both pyrolysis and oxidation processes. A process flow diagram is proposed to utilize the mixed metal oxides as chemical looping agents for oxygen and sulfur transfer.
Benzer Tezler
- Ankara koşullarında yetiştirilen yabancı kökenli bazı üzüm çeşitlerinin ampelografik özelliklerinin belirlenmesi üzerinde araştırmalar
Description of the ampelographic characters of some introduced grape varieties grown in Ankara conditions
İBRAHİM DEMİR
- Effect of membrane fluidity on binding of 125I-Insulin to sheep liver membrane receptors
Başlık çevirisi yok
HÜSEYİN AVNİ ÖKTEM
- Polietilenglikol esaslı bazı yeni oligoazoperoksiester başlatıcıların sentezi ve karekterizasyonu
Synthesis and characterization of some new oligoazoperoxyester initiators based on polyethyleneglycolos
ALİPAŞA AYAS
Yüksek Lisans
Türkçe
1988
Kimya MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BAKİ HAZER
