Yüksek sıcaklıkta karbondioksit gazının uzaklaştırılması için Ca esaslı sorbentlerin geliştirilmesi
Development of Ca-based sorbent for CO2 removal at high temperature
- Tez No: 545982
- Danışmanlar: PROF. DR. SENA YAŞYERLİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 109
Özet
Bu çalışmada, yüksek sıcaklıkta yüksek CO2 tutma kapasitesine sahip, düşük maliyetli, rejenere edilebilir, yapısal olarak kararlı yeni CaO içerikli sorbent/sorbentlerin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, doğal malzemeler ve sentetik sorbentler ile çalışılmıştır. Sorbentlerin yapısal ve fiziksel özelliklerinin belirlenmesi amacıyla XRF, TGA-DTA, XRD, ICP-MS, N2 adsorpsiyon-desorpsiyon, CO2-TPD ve SEM karakterizasyon çalışmaları yürütülmüş ve yüksek sıcaklıkta CO2 tutma deneyleri, %4 CO2-He gaz karışımı ile farklı sıcaklıklarda dolgulu kolon reaktör sisteminde gerçekleştirilmiştir. Doğal malzemelerden kireç taşı ve hidromanyezit minerali ile çalışmalar yürütülmüştür. Kireç taşı, durgun hava ve hava akış ortamında olmak üzere iki farklı şekilde kalsine edilerek sırasıyla KT-K ve KT-H sorbentleri hazırlanmıştır. Hidromanyezit mineralinden, mineralinin kalsinasyonu ile HM sorbenti, yıkanmış hidromanyezitin kalsinasyonu ile HM-D sorbenti, sitrik asitle muamale edilmiş hidromanyezitin kalsinasyonu ile HM-S sorbenti, yıkanmış ve sitrik asitle muamele edilmiş hidromanyezitin kalsinasyonu ile HM-DS sorbenti hazırlanmıştır. HM-S ve HM-DS sorbentlerinde sitrik asit/(Ca+Mg) mol oranı 1, 5 olacak şekilde ayarlanmıştır. XRD analizi ile sorbentlerin esas olarak CaO fazından oluştuğu, hidromanyezit mineralinden hazırlanan sorbentlerin yapısında ayrıca MgO fazının da bulunduğu belirlenmiştir. KT-K ve HM-S sorbentleri ile farklı sıcaklıklarda gerçekleştirilen CO2 tutma deneyi sonucunda elde edilen“breakthrough”eğrilerinden, sıcaklıklık artışı ile CO2 çıkışının daha erken ve daha yüksek konsantrasyonlarda gerçekleştiği görülmüştür. CO2 tutma deneyi sonrası sorbentlerin yapısının CaCO3 fazından oluştuğu, hidromanyezit mineralinden hazırlanan sorbentin yapısında bulunan MgO fazının ise inert faz olarak kaldığı belirlenmiştir. Sentetik olarak“Sol-jel pechini”ve kompleksleştirme yöntemleri ile sırasıyla CaO-S ve CaO-K sorbentleri sentezlenmiştir. Sentezlerde eş molar metal tuzu ve sitrik asit çözeltisi kullanılmıştır. Sorbentlerin CaO fazından oluştuğu XRD analizi ile belirlenmiştir. Farklı sıcaklıkta gerçekleştirilen CO2 tutma deneyleri sonrası elde edilen“breaktrough”eğrileri incelendiğinde sorbentlerin benzer“breaktrough”davranışı sergilediği ve en yüksek CO2 tutma kapasitesine 650°C sıcaklıkta ulaştığı görülmüştür. CaO-K sorbentinin CO2 tutma deneylerinin tekrar edilebilirliği ve CO2 tutma-rejenerasyon döngü performansı 650°C sıcaklıkta test edilmiştir. Sorbentin CO2 tutma deneylerinin tekrar edilebilir olduğu ve 5 CO2 tutma-rejenerasyon döngü sonrasında ilk deneye göre aktivitesinin yaklaşık %50'sini koruduğu belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, it is aimed to develop new Ca-based sorbent/sorbents which have high CO2 capture capacity which is low-cost, regenerable and structurally stable. For this purpose, natural materials and synthetic sorbents have been studied. In order to determine properties of sorbents, prepared sorbents were characterized by XRF, TGA-DTA, XRD, ICP-MS, N2 adsorption-desorption, CO2TPD and SEM analysis and CO2 capture performances of sorbents were performed in filled column reactor system using feed stream containing 4% CO2 in He and total flow rate 30cm³/min at different temperatures. Of natural materials, limestone and hydromagnesite mineral were used. Limestone was calcinated under still-air and air-flow as two respective methods to prepare KT-K and KT-H sorbents.HM sorbent was prepared by calcination of hydromagnesite, HM-D sorbents by calcination of washed hydromagnesite, HM-S sorbent by calcination of citric acid treated hydromagnesite and HM-DS sorbent by calcination of washed and citric acid treated hydromagnesite. Citric acid /(Ca+Mg) molar ratio was1.5 in HM-S and HM-DS sorbents. XRD analysis revealed that CaO was the main phase in the sorbents and also MgO phase was observed in the sorbents prepared from hydromagnesite.“Breakthrough”curves that were obtained after CO2 capture tests of KT-K and HM-S sorbents at different temperatures showed that CO2 output was former and higher in the sorbents at increasing temperature.After CO2 capture test, it was determined that the sorbents consisted of CaCO3 phase and also MgO phase in HM-S sorbent remained inert phase. CaO-S and CaO-K sorbents were synthesised by“Sol-jel pechini”and complexation method, respectively. Equimolar citric acid and metal-salt solution was used in synthesis. The sorbents consisted of CaO phase.“Breakthrough”curves that were obtained after CO2 capture tests of the sorbents at different temperatures revealed that sorbents exibited similar breakthrough behavior and highest CO2 capture capacity obtained at 650°C. Cycle performance and repeatability of CaO-K sorbent were tested at 650°C. The sorbent was repeatable and it maintained approximately 50% of its first activity after 5 cycles.
Benzer Tezler
- Development of PBI based membranes for H2/CO2 separation
H2/CO2 ayırımı için PBI bazlı membranların geliştirilmesi
MERVE BAŞDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT YILMAZ
DOÇ. DR. HALİL KALIPÇILAR
- Karşı gaz basınçlı plastik enjeksiyon kimyasal köpürtme üretim yönteminde proses parametrelerinin gözenek yapısı ve yüzey parlaklığına etkilerinin incelenmesi
Analysis the effects of process parameters on pore structure and surface gloss in chemical foaming plastic injection molding process with gas counter pressure
BURAK ERKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ GÖKŞENLİ
- Oksi yanma için geliştirilmiş yüksek basınç teknolojisiyle karbondioksit sıvılaştırma çalışmaları
High pressure carbon dioxide liquefaction technology studies generated for oxy-fuel combustion
HANDE ÇUKURLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN CAN OKUTAN
- Carbon dioxide reforming of methane on Ni-based bimetallic catalysts
Ni-bazlı bimetalik katalizörlerde metanın karbondioksit reformasyonu
HALE AY
Doktora
İngilizce
2014
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DENİZ ÜNER
- Biyokütle hidrolizatlarının düşük sıcaklık-buhar fazında katalitik gazlaştırılması
Low temperature-steam phase catalytic gasification of biomass hydrolysates
YELDA KENİŞ