Thermal characterization and gasification kinetics of thrace-Saray region coal
Trakya-Saray bölgesi kömürlerinin termal karakterizasyonu ve gazlaştırma kinetiği
- Tez No: 416601
- Danışmanlar: PROF. MUSTAFA VERŞAN KÖK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Maden Mühendisliği ve Madencilik, Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği, Mining Engineering and Mining, Petroleum and Natural Gas Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 121
Özet
Bu çalışmada, kömür çeşidi, ısıtma hızı, gaz akış hızı, izotermal bekleme süresi, gazlaştırma aracı olarak tercih edilen gaz ve gazlaştırma sıcaklığının numunelerin izotermal gazlaştırma profilleri üzerindeki etkilerini belirlemek adına, tüvenan ve yıkanmış kurutulmuş olmak üzere, Saray-Edirköy Bölgesi'nden alınmış olan iki farklı kömür numunesi test edilmiştir. Çalışma kapsamında, ısıtma hızı değerleri 20-50oC/min. aralığında sırasıyla 20, 30, 40 ve 50 oC/dak.; gaz akış hızı ise 60 ml/dak. ve 100 ml/dak olarak belirlenmiştir. 60 dakikadan 120 dakikaya çıkarılan final gazlaştırma sıcaklığında uygulanan izotermal bekleme periyodunun gazlaştırma prosesine etkisi gözlemlenmiştir. Etkisiz gaz olarak azot (N2) tercih edilirken, karbon dioksit ve kuru hava, gazlaştırma aracı gazlar olarak tercih edilmişlerdir. 750-950oC sıcaklık aralığında olmak üzere, kömür numunelerinin aktivasyon enerjilerinin hesaplanabilmeleri için 5 farklı gazlaştırma sıcaklığı kullanılmıştır (750, 825, 850, 900 ve 950 oC). Çalışmada, reaksiyon aralıkları, bu reaksiyon aralıklarında meydana gelen kütle kayıpları, belli reaksiyon bölgelerindeki maksimum kütle kayıp hıznın gerçekleştiği en yüksek sıcaklıklar ve reaksiyonların başladığı sıcaklıklar gibi numunelerin termal karakterizasyonunda önemli olan parametreler, TA Universal Analysis programı ile analiz edilmiş olan termogravimetri/diferansiyel termogravimetri (TG/DTG) eğrilerinden elde edilmiştir. Sonuç olarak, karbon dioksit ile yapılan gazlaştırma deneylerinde nem kaybı, uçucu madde kaybı ve gazlaştırma evreleriyle eşleştirilmiş olan üç farklı reaksiyon bölgesi belirlenmiştir. Diğer bir taraftan, kuru hava ile yapılmış olan bazı deneylerde, sırasıyla serbest nem kaybı, uçucu madde kaybı, hafif uçucu maddelerin ve kömürün (char) bir kısmının yandığı yanma evresi ve gazlaştırma evreleri olmak üzere dört farklı reaksiyon bölgesi gözlemlenmiştir. Kinetik analiz kısmında, Arrhenius modeli kullanılarak kömür numunelerinin hem karbon dioksit hem de kuru hava ortamları altında aktivasyon enerjileri (Ea) hesap edilmiştir. Her iki atmosferde de, yıkanmış kurutulmuş kömürün daha düşük aktivasyon enerji değerine sahip olduğu bulunurken, her iki numunesinin de kuru hava altında düşük aktivasyon enerjisine sahip olduğu gözlemlenmiştir. Ek olarak numunelerin orjinal, piroliz ve gazlaştırma öncesi ve sonrası koşullarında bileşimsel ve yüzey morfolojileri hakkında bilgi alabilmek adına, Orta Doğu Teknik Üniversitesi Merkezi Laboratuvarı'nda taramalı electron mikroskobu (SEM) ve X ışını kırınımı (XRD) analizleri gerçekleştirilmiştir. SEM sonuçlarının analiziyle, özellikle karbon dioksit ile yapılmış olan gazlaştırma deneylerinde numunelerin gözenekliliğinde birbirini takip eden artış ve azalış trendi gözlemlenmiştir. Ek olarak, kalitatif SEM ve XRD analizleri ile numunelerin mineral madde kompozisyonu hakkında genel bilgi edinmek mümkün olmuştur.
Özet (Çeviri)
In this thesis being up as-received and washed and dried, two different coal samples from Saray-Edirkoy field were experimented in order to determine effects of different variables as coal type, heating rate, gas flow rate, isothermal duration, gasifying medium, and final gasification temperature, on isothermal gasification profiles of the coal samples. In the scope of this study, heating rate was changed in the range of 20-50oC/min as 20, 30, 40 and 50oC/min whereas two different gas flow rate values as 60 ml/min. and 100 ml/min were used throughout the experiments. Isothermal period was increased from 60 minutes to 120 minutes to determine increased waiting period effect on process at designated temperature of the reaction. Carbon dioxide (CO2) and dry air were used as gasifying agents whereas nitrogen (N2) gas was selected as the inert gas. To be in the range of 750-950oC, totally five different final temperature values were tested (750, 825, 850, 900 and 950oC) for calculation of activation energies of the coal samples. In the study, important parameters for thermal characterization of the samples as reaction intervals for different stages of the gasification process, weight changes occurred in these reaction intervals, peak temperatures where maximum mass losses of the specified intervals occur, and the ignition temperatures were determined from thermogravimetry/differential thermogravimetry (TG/DTG) curves by TA Universal Analysis software program. As a result, for carbon dioxide gasification experiments, three reaction regions were identified which were matched with moisture loss, volatile matter release and gasification steps. On the other hand, for some of the dry air gasification experiments, four reaction intervals were observed which were correlated with free moisture loss, devolatilization, combustion of light volatile matter and some part of the char, and gasification steps respectively. In kinetic analysis session, first order Arrhenius kinetic model was used as a result of which activation energies (Ea) of the samples were calculated under both carbon dioxide and dry air atmospheres as two different gasification environments. In both environments, washed and dried coal sample was found to be more reactive than as received coal. Moreover, activation energies of both samples were found to be lower under dry air atmosphere than those determined under carbon dioxide gas. Additionally, scanning electron microscope (SEM) and X ray diffraction analysis were conducted in the Middle East Technical University Central Laboratory for determination of the compositional and physical morphologies of the samples at pre- and post- pyrolysis and gasification conditions. With evaluation of SEM results, sequence increment and decrement of porosity was identified with consecutive pyrolysis and gasification reactions especially for carbon dioxide gasification experiments. Moreover, by qualitative SEM and XRD analysis, general information was obtained about mineral matter of the samples.
Benzer Tezler
- İğde çekirdeğinin piroliz kinetiğinin termogravimetrik analiz ile incelenmesi
Investigation of pyrolysis kinetics of oleaster stone by thermogravimetric analysis
MELİKE KOÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya MühendisliğiYalova ÜniversitesiKimya ve Süreç Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖZDE GÖZKE AÇIKALIN
- Ömrünü tamamlamış pamuk içeriği zengin banknotların akışkan yatak reaktörde gazlaştırılması ve modellenmesi
Gasification of end-of-life banknotes rich in cotton content in a fluidized bed reactor and modelling
HAKAN KAVUŞTU
Doktora
Türkçe
2024
EnerjiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMİR HÜSEYİN ŞİMŞEK
- Lignoselülozik biyokütlenin inorganik bileşenlerinin uzaklaştırılmasının kül özellikleri üzerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect on ash properties of removal of inorganic components from lignocellulosic biomass
ÖVÜL HALİL ÇÖP
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HANZADE AÇMA
- Combustion behaviors of Kütahya-Tunçbilek and Adıyaman-Gölbaşı lignites in oxygen enriched environments
Kütahya-Tunçbilek ve Adıyaman-Gölbaşı linyitlerinin oksijence zenginleştirilmiş ortamda yanma davranımlarının incelenmesi
ÖZLEM UĞUZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HANZADE AÇMA
- Farklı kömürlerin termal analiz yöntemleri ile piroliz davranışlarının incelenmesi
Investigation of pyrolysis behaviors of different coals with thermal analysis methods
MURAT FİDAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Kimya MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ JALE NAKTİYOK