Sera atıklarından hızlı piroliz ile elde edilen biyoyağın cevap yüzey yöntemi ile optimizasyonu
Optimization of bio-oil obtained from fast pyrolysis of greenhouse wastes by response surface methodology
- Tez No: 618399
- Danışmanlar: PROF. DR. HASAN MERDUN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Çevre Mühendisliği, Energy, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Akdeniz Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 83
Özet
Biyokütleden hızlı piroliz ile biyoyağ elde etme sırasında biyoyağ verim ve kalitesine etkili olan çeşitli parametreler söz konusudur. İstenilen miktar ve kalitede biyoyağ elde etmek için bu parametrelerin en uygun değerlerinin bilinmesi ekonomik olarak enerji üretimi açısından önemlidir. Bu doğrultuda, bu tez çalışması kapsamında, biyokütle kaynağı olarak seçilen domates, biber ve patlıcan sera atıklarının karışımından oluşan biyokütleden hızlı piroliz yöntemi ile yüksek verim ve kalitede biyoyağ üretilmesi için uygun işletme koşullarının araştırılması amaçlanmıştır. Hızlı piroliz işletme parametrelerinin optimum değerlerinin belirlenmesi amacıyla cevap yüzey yöntemi (CYY) merkezi kompozit tasarım (MKT) kullanılarak deneysel tasarım oluşturulmuştur. Biyoyağ kalitesine katalizörün etkisini araştırmak amacıyla optimum koşullarda potasyum karbonat (K2CO3), bakır oksit alümina (CuO), ZSM-5 ve alüminyum oksit (Al2O3) katalizörleri ile katalitik hızlı piroliz deneyleri yürütülmüştür. Sera atıkları karışımından oluşan biyokütlenin hızlı pirolizi için optimum proses işletme koşulları 400oC sıcaklık, 1,5 mm partikül boyutu ve 300-350 mL/dk azot gazı akış hızı olarak belirlenmiştir. Bu koşulların uygulanması sonucu hızlı piroliz prosesi ile elde edilen biyoyağ verimi yaklaşık %49'a ulaşmıştır. İki farklı gaz akış hızında (300 ve 350 mL/dk) elde edilen biyoyağ numunelerinin bileşenleri incelendiğinde ise hızlı pirolizin 300 mL/dk akış hızında uygulanması sonucunda biyoyağın daha fazla hidrokarbon ve asit içeriğine sahip olduğu belirlenmiştir. Belirlenen optimum koşullarda farklı katalizör kullanılarak katalitik hızlı piroliz uygulaması sonucunda seçilen katalizörlerin biyoyağ miktarını önemli derecede etkilemediği belirlenmiştir. Ancak, optimum koşullarda hızlı piroliz sonucu elde edilen H/C oranının artması ve O/C oranının azalması katalizör olarak K2CO3 kullanımıyla mümkün olmuştur. Katalizörlerin etkisi biyoyağ bileşenleri açısından değerlendirildiğinde katalizör olarak K2CO3 kullanımının hidrokarbon üretimini arttırdığı belirlenmiştir. Diğer katalizörlerin kullanımı ise asetik asit üretiminin artmasını sağlamıştır. Genel olarak farklı katalizörlerin kullanımı farklı kimyasal bileşiklerin elde edilmesini sağlamıştır.
Özet (Çeviri)
Different parameters are effective on bio-oil yield and quality during the production of bio-oil from biomass through fast pyrolysis. Knowing the optimum values of these parameters is important to obtain bio-oil in the desired yield and quality and therefore economic production of energy. Therefore, the objective of this thesis study is to investigate the optimum process conditions during high yield and quality bio-oil production from biomass (the mixture of wastes of greenhouse vegetables such as tomato, pepper, and eggplant) through fast pyrolysis. Experimental design was formed by using the response surface methodology (RSM) with central composite design (CCD) in order to optimize the process parameters of fast pyrolysis. In optimum conditions, catalytic fast pyrolysis experiments were conducted by using catalysts such as potassium carbonate (K2CO3), copper oxide alumina (CuO), aluminum oxide (Al2O3), and ZSM-5 to investigate the effects of these catalysts on bio-oil quality. The optimum process parameters for fast pyrolysis of biomass from the mixture of greenhouse vegetable wastes were determined as 400oC temperature, 1.5 mm particle size, and 300-350 mL/min nitrogen gas flowrate. Bio-oil yield obtained from optimum fast pyrolysis condition was found about 49%. When chemical compounds of bio-oil samples obtained under two different nitrogen gas flowrates (300 and 350 mL/min) were analyzed, bio-oil had higher hydrocarbon and acid contents in cafe of 300 mL/min. The catalysts used in this study had no significant effect on bio-oil yield. However, H/C increaed and O/C decreased during the application of K2CO3. When the effects of catalysts on bio-oil compounds were considered, the use of K2CO3 increased hydrocarbon production. On the other hand, the other catalysts increased the production of acetic acid. In general, the application of different catalysts produced different chemical compounds.
Benzer Tezler
- Sera atıklarından katalitik hızlı piroliz yöntemi ile elde edilen sıvı ürünün kalitesinin incelenmesi
Investigation of the quality of the liquid product provided by serial wastes from a natural quality pyrolysis method
FATMA SEÇİL KARADEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
EnerjiAkdeniz ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN MERDUN
- Biyokütle hızlı piroliz ürünlerinin yapay sinir ağları ile modellenmesi
Modeling of biomass fast pyrolysis products by artificial neural networks
İSMAİL VELİ SEZGİN
Doktora
Türkçe
2021
Çevre MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN MERDUN
- Endüstriyel biyokütle atıklarının pirolizi ve ürünlerin karakterizasyonu
Pyrolysis of wastes of industrial biomass and characterization of products
SEÇİL IŞITAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Kimya MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. SELİM CEYLAN
- Biyokütlenin piroliz reaktivitesinin farklı yöntemler kullanılarak incelenmesi
Determination of biomass pyrolysis reactivity by using different methods
MERVE ÖZFİDAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HANZADE AÇMA
- Evsel atıktan enerji üretimi: Gaziantep örneği
Energy production from manucipal waste–study case: Gaziantep city waste
MESUT CEM COŞKUNER
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR ALP