Farklı kömürlerin termal analiz yöntemleri ile piroliz davranışlarının incelenmesi
Investigation of pyrolysis behaviors of different coals with thermal analysis methods
- Tez No: 651965
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ JALE NAKTİYOK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Linyit, Bitümlü kömür, Piroliz, TG-DTG/DSC, TG-FTIR, Kinetik Analiz, Lignite, Bituminous coal, Pyrolysis, TG-DTG / DSC, TG-FTIR, Kinetic Analysis
- Yıl: 2020
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 86
Özet
Amaç: Bu çalışmada farklı özelliklere sahip olan yüksek kül içeriğine sahip linyit ve bitümlü kömürlerin pirolitik davranışları incelenmiştir. Elde edilen gaz ürünler ve karbonlaşmış katının yapısal özellikleri karşılaştırılmıştır. Kömür endüstrisinin geleceği olan gazlaştırma ve karbon tutma/depolama proseslerinin belirlenmesinde kömür yataklarımızın özeliklerinin belirlenmesi son derece önemlidir. Kömür örneklerin piroliz davranışlarının ve karakterizasyonlarının belirlenmesi amaçlanmaktadır. Yöntem: TG-DTG/DSC cihazında 10°C/dak'lık ısıtma hızında kömür örnekleri piroliz edildi. Bununla beraber piroliz esnasında açığa çıkan gazların analizleri TG-FTIR cihazında yapıldı. Piroliz boyunca elde edilen karbonlaşmış katının analizleri ise FTIR, SEM ve BET analizleri ile beraber gerçekleştirildi. Bulgular: Farklı yapılara sahip olan kömürlerin piroliz sonucunda özellikle linyit kömüründe birim kütle başına kül miktarında önemli ölçüde artış olduğu ve bu yüzden sabit karbon oranının ihmal edilecek kadar az olduğu belirlendi. Bitümlü kömürde ise özellikle 800°C'de gözenekliliği 100 kat artan ve aromatik yapıların yoğunlaştığı karbonlaşmış bir katı elde edildi. Linyitte düşük sıcaklıklarda gaz ürün CO ve CH4 gazı miktarının önemli olduğu anlaşıldı. Farklı piroliz bölgelerine sahip olan bu iki kömür örneğinin bozunma basamakları için gerekli aktivasyon enerjileri TG-DTG verilerinden faydalanarak Coast-Redfern metoduna göre hesaplandı. Bitümlü kömürün piroliz işlemi boyunca iki bozunma adımı sergilediği, birinci adımın 115.18 kJ/mol ve ikinci adımın ise 222.13 kJ/mol aktivasyon enerjisine sahip olduğu gözlendi. Linyit kömürün piroliz bölgesinde aktivasyon enerjileri sırasıyla 29.34 kJ/mol ve 45.51 kJ/mol olarak hesaplandı. Sonuç: Piroliz işlemi boyunca linyit kömürün gaz ürün eldesinde bitümlü kömürün ise karbonlaşmış katı ürün eldesinde daha verimli bir şekilde kullanılabileceği düşünülmektedir.Termal analiz ve yapısal analizler sonuçlarıyla elde edilen kinetik analiz ile her iki kömürün piroliz reaksiyonları için gereken aktivasyon enerjileri hesaplandı.
Özet (Çeviri)
Purpose:. In this study, the pyrolytic behavior of lignite and bituminous coals with high ash content, which have different properties, were investigated. The gas products obtained and the structural properties of the carbonized solid were compared. It is extremely important to determine the properties of our coal beds in determining the gasification and carbon capture/storage processes, which are the future of the coal industry. It is aimed to determine the pyrolysis behaviors and charactarizations of coal samples. Method: Coal samples were pyrolyzed in TG-DTG/DSC device at a heating rate of 10°C/min. In addition, the analysis of the gases released during pyrolysis was done in TG-FTIR device. Analyzes of the carbonized solid obtained during pyrolysis were carried out together with FTIR, SEM and BET analyzes. Findings: It was determined that as a result of the pyrolysis of coals with different structures, there was a significant increase in the amount of ash per unit mass, especially in lignite coal, and therefore the fixed carbon ratio was negligible. In bituminous coal, a carbonized solid with increased porosity 100 times and aromatic structures were obtained, especially at 800°C. It was understood that the amount of gas product CO and CH4 gas at low temperatures in lignite was important. The necessary activation energies for the degradation steps of these two coal samples with different pyrolysis zones were calculated according to the Coast-Redfern method using TG-DTG data. It was observed that bituminous coal exhibited two degradation steps during the pyrolysis process, the first step had an activation energy of 115.18 kJ/mol and the second step had an activation energy of 222.13 kJ/mol. Activation energies of lignite coal in the pyrolysis zone were calculated as 29.34 kJ/mol and 45.51 kJ/mol, respectively. Results: During the pyrolysis process, it is thought that low-rank coal can be used more efficiently in obtaining gas products and bituminous coal in obtaining carbonized solid products. The activation energies required for the pyrolysis reactions of both coals were calculated with the kinetic analysis obtained from the thermal analysis and structural analysis results.
Benzer Tezler
- Biyozift-esaslı karbon köpüklerin özellikleri üzerine sert şablon yöntemi ve kimyasal aktivasyonun etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of hard-template method and chemical activation on the properties of biopitch-based carbon foams
YUNUS DOLAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimya MühendisliğiBilecik Şeyh Edebali ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ADİFE ŞEYDA YARGIÇ
- Development of combustion tube experimental setup for underground coal gasification
Yer altı kömür gazlaştırması için yanma tüpü deney düzeneği geliştirilmesi
İSMAİL HAKKI SARIÇAM
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPetrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT ÇINAR
- Karbon köpük üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of carbon foam
ADİFE ŞEYDA YARGIÇ
Doktora
Türkçe
2017
Kimya MühendisliğiBilecik Şeyh Edebali ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURGÜL ÖZBAY
- Design of a prototype apparatus for on-line elemental analysis using nuclear techniques
Nükleer teknikler kullanarak çevrim-içi element analizi yapan prototip cihazın tasarımı
BAŞAK UNTUÇ
Doktora
İngilizce
2018
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSKENDER ATİLLA REYHANCAN
PROF. DR. MUSTAFA NİZAMETTİN ERDURAN
- Combustion characterization of cleaned and raw coals by thermal methods
Yıkanmış ve tüvenan kömürlerin termal yöntemler ile yanma karakterizasyonu
KAZIM EŞBER ÖZBAŞ
Doktora
İngilizce
2000
Maden Mühendisliği ve MadencilikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CAHİT HİÇYILMAZ
DOÇ. DR. MUSTAFA V. KÖK