Investigation of heavy and unconventional oil upgrading using high density water
Ağır ve konvansiyonel olmayan yağların yüksek yoğunluklu/süperkritik su ile dönüşümünün incelenmesi
- Tez No: 545299
- Danışmanlar: PROF. DR. CAN ERKEY, PROF. DR. ZİYA YAMAN ARKUN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Kimya Mühendisliği, Chemistry, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 135
Özet
Bu çalışmada 30 MPa basınç ve 440 °C sıcaklık altında, kapalı kap kesikli reaktörü içerisinde, süperkritik su (SKS) ortamında, dönüşüm reaksiyonları gerçekleştirilmiştir. Kullanılan reaksiyon şarjları şunlardır; rafinerilerden alınan farklı tip ve menşede bitümler, rafineri yan akımları, yerli katranlı kum (“tar sand”ya da diğer adı ile“oil sand”) örneklerinden ekstrakte edilmiş ağır yağlar ve Chlorella vulgaris olarak adlandırılan mikroalg tipinin bitüm ile olan fiziksel karışımları. Kullanılan şarj içerisindeki mikroalgin kütlece bulunma yüzdeleri %0 'dan (sadece mikroalg) %100'e (sadece bitüm) kadar çalışılmış, suyun toplam şarja olan etkisi ise su/şarj oranının 2'den 10'a çıkarılması ile tayin edilmiştir. Katalizör kullanımının, reaksiyon süresinin ve şarj kimyasının etkileri de çalışma kapsamına dahil edilmiştir. 5 alt gruptan oluşan kimetik model tasarımı gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen çalışmalardan elde edilen bulgulara referans olması sebebi ile, su eklenmeden, aynı deney şartlarında, piroliz reaksiyonları da gerçekleştirilmiştir. Mikroalg dönüşüm rekaiyonlarından elde edilen bulgular ile ilgili olarak, SKS'nin kok oluşumunu baskıladığı görülmüştür. Bitüm üzerine kütlece 25% mikroalg eklentisinin, vakum rezid (VR) dönüşümünü 20% arttırdığı, gaz ve dizel oluşumunda da ciddi artışlara sebep olduğu bulunmuştur. Mikroalg miktarının 50%'ye çıkarılmasının coke ve gaz oluşumlarında istenmeyen artışlara sebep verdiği, VR dönüşümü ve toplam sıvı ürün miktarını ise arttırdığı belirlenmiştir. Su/şarj oranının 10'a çıkarılması, artan bir gaz dönüşümü ve daha düşük VR dönüşümüne sebep vermiştir. Farklı ağır yağ tiplerinin dönüşüm reaksiyonlarının sonuçları ile ilgili olarak, SKS'nin ağır yağların dönüşümünde ortaya çıkan ve istenmeyen kok ürünlerinin oluşumunu baskılama kabileyetinin bitüm ile yapılan çalışmalara göre, katranlı kum ile yapılan çalışmalarda daha yüksek olduğu görülmüştür. Şarj içinde, dönüşüm reaksiyonları öncesinde, kok oluşturma eğiliminin fazla olması beklenen asfaltenlerin miktarı yüksek de olsa, başlangıçtaki düşük VR ve yüksek ince uçlu hidrokarbon ihtivasının, reaksiyon sonrasında daha düşük kok oluşumuna sebep doluğu görülmüştür. Başlangıçta şarj içindeki görece ince hidrokarbonların, mevcut ve reaksiyon esnasında oluşan asfalten yapılarının çözünürlüğünü arttırması ve polimerizasyon ve kondensasyon reaksiyonlarını önlemesinin kok oluşumunu azalttığı söylenebilir. Artan reaksiyon sürelerinin, farklı içerikteki şarjlarda benzer dönüşüm ve ürün dağılımı değerlerine sebep olduğu görülmüştür. Demir içeren kırmızı çamur örneklerinin katalizör olarak kullanıldığı çalışmalarda, kok örnekleri üzerinde, altıgen şeklinde kolon oluşumları gözlenmiştir. Demir içeren katalizörlerin sülfürlü bileşiklerinin etkilerinin ağırlıkla dönüşüm reaksiyonlarının süresine bağlı olduğu görülmüştür. Bu çalışmadaki deneysel şartlar altında, katranlı kum içinden çıkarılan ağır yağlar ile 40 dakikalık sürede yapılan çalışma en optimum olarak belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Upgrading of different types of bitumen, refinery side streams, heavy oils extracted from tar sand samples, and bitumen blended with microalgae Chlorella vulgaris was investigated in supercritical water (SCW) at 440 °C and 30 MPa in a home-made batch type bomb reactor. The effects of microalgae fraction in the feeds ranging from 0 (pure bitumen) to 100 wt. % (pure microalgae) and the effects of the water/feed ratio ranging from 2 to 10 were investigated. The effects of catalytic additives, reaction time and feed chemistry were studied. Five lumps kinetic model was derived. As a reference analysis, pyrolysis experiments in the absence of water were performed under the same reaction conditions. As for the results of microalgae upgrading, SCW was found to suppress the coke formation. 25 wt. % microalgae addition to bitumen increased VR conversion 20% with a considerable increase in gas content and diesel yield. Increasing microalgae fraction in the feed to 50 wt. % resulted in increased light liquid yields due to increasing conversion of VR and also led to undesired increases in coke and gas formation. Water/feed ratio of 10 led to increased gas yields with a lower VR conversion. As for the results of upgrading of varying heavy oil feeds, the tendency of coke suppression by SCW was found to be higher for tar sand feeds compared to bitumen samples. Low vacuum residue (VR) together with high amounts of lighter ends in the feed were shown to decrease the coke yields even if there are high amount of asphaltenes. Long reaction times resulted in similar yields and selectivities for different feeds. Use of iron containing red mud samples as an entrainer left hexagonal shaped column like deposits over the surface of the coke samples. The effect of sulfided forms of iron additives was shown to largely depend on reaction time. Tar sands were shown to be the optimum heavy oil resource for the upgrading studies performed in the presence of SCW for 40 minutes under the reaction conditions of this study.
Benzer Tezler
- Effects of neglected terms in Josephson junctions
Josephson bağlantılarında ihmal edilen terimlerin etkileri
DENİZHAN EKİN ÖNDER
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAHSİN TUĞRUL HAKİOĞLU
- Investigation of pine (Pinus nigra) bark extracts containing phenolic compounds
Fenolik bileşikler içeren karaçam (Pinus nigra) kabuğu ekstraktlarının incelenmesi
MERILYN AMLANI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Gıda MühendisliğiKastamonu ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SENEM YETGİN
- Karayolu boyunca bir heyelan araştırması için elektrik özdirenç yöntem uygulaması
Application of electrical resistivity method for investigation of a landslide along highway
CEYDA NARMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Jeofizik MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiJeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SEDAT YILMAZ
- Investigation of scale effects in sailing yacht hydrodynamic testing
Yelkenli tekne hidrodinamik deneylerinde ölçek etkilerinin incelenmesi
AHMET ZIYA SAYDAM
Doktora
İngilizce
2013
Denizcilikİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA İNSEL
- Ağır çekirdeklerin alfa ve egzotik çekirdek bozunum mekanizmalarının incelenmesi
Investigation of the alpha and exotic decay mechanisms of the heavy nuclei
ABDULLAH ÇOBAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Fizik ve Fizik MühendisliğiErciyes ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL BOZTOSUN