Kömürlerin solventler içindeki şişmesinin özütleme verimliliğine etkisi
The Effect of swelling of coal in solvents on extraction yields
- Tez No: 84151
- Danışmanlar: PROF. DR. YUDA YÜRÜM
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1999
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 191
Özet
ÖZET Bu çalışmada, piridinin farklı yapıdaki kömürlere difuzyon davranışları incelenmiştir. Bu amaç için, işlem görmüş (HC1 ile etkileştirilmiş, HC1 ve HF ile demineralize edilmiş, piridin ile ekstrakte edilmiş, HC1 ile etkileştirildikten sonra piridin ile ekstrakte edilmiş ve HC1 ve HF ile demineralize edildikten sonra piridin ile ekstrakte edilmiş) ve işlem görmemiş (ham) (kuru külsüz) %53.00 karbon içeren Elbistan ve (kuru külsüz) %57.12 karbon içeren TKÎ Çayırhan linyit örnekleri kullanılmıştır. Bu çalışmada incelenen bütün Elbistan ve TKÎ Çayırhan (ham, HC1 ile etkileştirilmiş, HC1 ve HF ile demineralize edilmiş, piridin ile ekstrakte edilmiş, HC1 ile etkileştirildikten sonra piridin ile ekstrakte edilmiş ve HC1 ve HF ile demineralize edildikten sonra piridin ile ekstrakte edilmiş) linyit örneklerinin FT-IR spektrumları alınarak, kömür örneklerindeki yapısal değişiklikler incelenmiştir. Elbistan ve TKİ Çayırhan linyit örneklerinin elementel analiz sonuçlarından hesaplanan aromatiklik değerlerinin sırasıyla /a = 0.40 ve /a = 0.59 olduğu bulunmuştur. Bu da, Elbistan linyitinin kömürleşme derecesinin TKİ Çayırhan linyitine göre daha az olduğunu göstermektedir. Elbistan ve TKİ Çayırhan linyit örneklerinin piridin adsorpsiyon eğrilerinin oluşturulması amacıyla, piridin buharı ortamına konulan kömür örneklerindeki ağırlık artışının zamana bağlı olarak değişimi izlenmiştir. Bu çalışma sonunda, denge durumunda, ham Elbistan linyitine difüzlenen piridin miktarının (H/Moo=0.85) TKÎ Çayırhan linyitine göre (M^Moo=l.25), daha küçük olduğu ve ham Elbistan linyitinin daha kısa sürede dengeye geldiği bulunmuştur. Her bir Elbistan ve TKÎ Çayırhan linyit örnekleri için elde edilen H/M. değerleri zamanın bir fonksiyonu olarak tm değerlerine karşı grafiğe alınarak, bu kömür örnekleri için beş farklı sıcaklıklardaki piridin difuzyon (adsorpsiyon) eğrileri oluşturulmuştur. Burada, bütün Elbistan ve TKİ Çayırhan linyit örneklerinin Fickian difuzyon mekanizmasına benzer eğilim gösterdiği ve yaklaşık (20-27°C) aralığındaki difüzyon sıcaklıklarında benzer eğilim gösterdikleri bulunmuştur.Bütün Elbistan ve TKİ Çayırhan linyit örnekleri için hesaplanan difüzyon katsayılarının difüzyon sıcaklığındaki artışa bağlı olarak arttığı gözlenmiştir. Ham Elbistan linyitinin ortalama 20.9°C deki difüzyon katsayısı 6.024x1 0“15 m2/s olduğu ve ortalama difüzyon sıcaklığı 26.3°C ye olduğunda ise 8.309x1 0”15 m2/s olduğu bulunmuştur. Benzer şekilde, ham TKİ Çayırhan linyit örneği içinde 21.1°C de 10.04x1 0“15 m2/s olduğu ve 26.9°C de ise 1 1.86xl0”15 m2/s olduğu bulunmuştur. Ham Elbistan linyitinin 25°C deki piridin difüzyon katsayısının 7.75x1 0"15 m2/s olduğu, HC1 üe etkileştirilmiş linyit örneğinde 7.22xl0'15 m2/s olduğu ve HC1 ve HF ile demineralize edilmiş linyit örneğinde ise difüzyon katsayısının 2.71xl0'15 m2/s değerine düştüğü gözlenmiştir. Bu sonuçlara göre, kömürlerde demineralizasyon işlemlerinin piridin difüzyon katsayısının azalmasına neden olduğu ve piridin ile ham kömür yapısında bulunan mineraller arasında bir etkileşim olduğu söylenebilir. Bununla birlikte, piridin ile ekstrakte edilmiş ham Elbistan ve TKİ Çayırhan linyit örneklerinin diğer linyit örneklerine göre çok küçük piridin difüzyon katsayısına sahip olduğu, buna karşılık HC1 ile etkileştirildikten sonra ve HC1 ve HF ile demineralize edildikten sonra piridin ile ekstrakte edilmiş linyit örneklerinde piridin difüzyon katsayılarında belirgin bir artışın olduğu gözlenmiştir. Burada, ham kömür yapısındaki minerallerin demineralizasyon işlemleriyle uzaklaştırılması, piridin ekstraksiyon işlemi sırasında kömür-piridin etkileşiminin arttığı ve kömürün makromoleküler yapısındaki hidrojen bağlarıla bağlanmış moleküllerin piridin ile kömür yapısından uzaklaştırıldığı düşünülmektedir. Bu çalışmada incelenen linyit örneklerinde piridin difüzyon davranışlarının açıklanması amacıyla, her bir kömür örneği için difüzyon üsteli olan n değerleri bulunmuştur. Bütün Elbistan ve TKİ Çayırhan linyit örnekleri için bulunan n değerlerinin 0.43 ve 0.85 aralığında olduğu görülmüştür. Bu da, incelenen linyit örneklerine piridin difüzyonunun non-Fickian difüzyon mekanizması ile gerçekleştiğini göstermektedir. Bununla birlikte, bütün linyit örnekleri için bulunan n değerlerinin gevşeme kontrollü (Durum U) difüzyon değerinden çok Fickian difüzyon kontrollü tasınım mekanizmasına yaklaştığı gözlenmiştir. Bu sonuçlara göre, bütün Elbistan ve TKİ Çayırhan linyit örneklerinde piridin difüzyondavranışlarında Fickian difüzyon mekanizmasının, durum II difüzyon mekanizmasına göre daha baskın olduğu söylenebilir. Bu çalışmada elde edilen difüzyon üsteli değerlerinin, genel olarak difüzyon sıcaklığındaki artışa bağlı olarak arttığı, ancak bu artışın Fickian difüzyon mekanizması ile durum II difüzyon mekanizması arasında kaldığı ve bu kömür örneklerinde piridin difüzyon mekanizmasını değiştirmediği bulunmuştur. Ancak, incelenen linyit örneklerinde piridin taşınım mekaniznasının Fickian türü difüzyon mekanizmasından, durum II türü difüzyon mekanizmasına doğru bir kayma olduğu gözlenmiştir. Kömürlerin çözücü içinde şişme analizlerinden, HC1 ile etkileştirilmiş, HC1 ve HF ile demineralize edilmiş Elbistan ve TKİ Çayırhan linyit örneklerinin piridin içinde şişme derecelerinin ham linyit örneklerine göre daha büyük olduğu bulunmuştur. Bu sonuçlara göre demineralizasyon işlemlerinin Elbistan ve TKİ Çayırhan linyit örneklerinde çapraz bağ yoğunluğunun azalmasına neden olduğu kabul edilmektedir. Ham Elbistan ve TKİ Çayırhan linyit örneklerinin piridin içinde şişme derecelerinin (QEibistan=l 3, Qtk1 çayırhan =1.6) piridin ile ekstrakte edilmiş ham linyit örneklerine göre (QEibistan=12, Qtkî çayırhan =1.3) daha büyük olduğu görülmüştür. Bununla birlikte, HC1 ile etkileştirildikten sonra piridin ile ekstrakte edilmiş linyit örneklerinin şişme derecesinde belirgin bir artışın olduğu bulunmuştur. Ayrıca, ham TKİ Çayırhan linyitinin piridin içinde şişme derecesinin, Elbistan linyitine göre daha büyük bulunmuştur. Bu da Elbistan linyitinin, TKİ Çayırhan linyitine göre daha fazla çapraz bağ yoğunluğuna sahip olduğunu göstermektedir. Anahtar kelimeler; Kömür, Difüzyon, Çözücü difüzyonu, Difüzyon mekanizması.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT The present study investigated diffusion behavior of pyridine in different types of coals. For this purpose, Elbistan, 53.00 %C (daf) and TKİ Çayırhan, 57.12 %C (daf) lignites which were treated with HC1 and HF and extracted with pyridine and then treated with HC1 and HF were used. The values of aromaticities of Elbistan and TKI Çayırhan lignite samples were fa= 0.40 and /,= 0.59, respectively. This showed that, the rank of Elbistan lignite sample was lower than TKİ Çayırhan lignite sample. FT-IR spectroscopy was used to characterize Elbistan and TKİ Çayırhan lignite samples. In order to investigate the diffusion of pyridine vapor in lignite samples, the mass of pyridine uptake per mass of coal sample, Mt/M» was calculated as a function of time. The results showed that, the value of the equlibrium mass of pyridine uptake per mass of Elbistan lignite (Mt/M» = 0,85) was lower than TKİ Çayırhan lignite (Mt/Moo = 1,25) and the equlibrium sorption time of Elbistan lignite sample was lower than TKİ Çayırhan lignite. The graph of M/M» against time for each of Elbistan and TKİ Çayırhan lignites obtained at different five temperatures. The studies in the present work on pyridine vapor diffusion in coals have generally indicated that diffusion was similar to Fickian diffusion mechanism at the temperature range of 20-27°C The diffusion coefficients calculated for Elbistan and TKİ Çayırhan lignite samples showed that the diffusion coefficients increased with temperature (from 20°C to 27°C). The diffusion coefficient of raw Elbistan lignite was measured to be 6.024 xlO“15 m2/s, at 20.9°C and was measured as 8.803xl0”15 m2/s at 26.3°C. The diffusion coefficient of raw TKİ Çayırhan lignite sample was measured as 10.04 x 10-15 m2/s at 21.1°C and 11.86 xlO'15 m2/s at 26.9°C. The diffusion coefficients of pyridin into raw Elbistan lignite, treated with HC1 and HF were 7.75 xlO“15, 7.22 xlO”15, 2.71 xlO'15 m2/s at 25°C respectively.VIII Consequently demineralization process of coal and interaction between pyridine and minerals in raw coals decreased the pyridine diffusion coefficient. However the raw Elbistan and TKİ Çayırhan lignite samples have diffusion coefficients smaller than the other coal samples. The pyridine diffusion coefficients was observed to increase in the coal samples which were treated with HC1 and HF but not extracted with pyridine. It seemed that minerals removed by demineralization process caused to increase the coal-pyridine interaction during pyridine e\traction process, due to breaking of non-covalent hydrogen bonding interaction in the coal. The values of the exponent n, for all Elbistan and TKİ Çayırhan lignite samples were found to be in the range of 0.43-0.85. This shows that, pyridine diffusion mechanism in all Elbistan and TKİ Çayırhan lignite samples obeyed predominantly non-Fickian diffusion mechanism. However the values of the exponent n, for all of lignite samples were closer to the values for Fickian diffusion control transport mechanism. Consequently, diffusion behavior of pyridine into all Elbistan and TKİ Çayırhan lignite samples was of Fickian diffusion. Generally, the values of the exponent increased with increase of temperature but this raise was found to fall in between the Fickian diffusion mechanism and Case II diffusion mechanism. The extent of swelling of lignite samples treated with HC1 and HF in pyridine were found to be higher than raw lignite samples. According to this result, demineralizatoin process caused to decrease the croslink density of Elbistan and TKI Çayırhan lignite samples. The swelling extend of raw Elbistan and TKİ Çayırhan lignite samples (Qelbistan =1.3, Qtki cayırhan =1.6) in pyridin were found to be higher than the pyridine extracted raw lignite samples (Qelbistan =1.2, Qtki cayırhan =1.3). The extend of swelling in lignite samples extracted with pyridine and then treated with HC1 and HF were observed to be significantly higher. However, the extend of swelling of raw TKİ Çayırhan lignite in pyridin were found to be higher than Elbistan lignite. This showed that, croslink density of Elbistan lignite was higher than TKİ Çayırhan lignite. Key Words; Coal, Diffusion, Diffusion of solvent, Diffusion mechanism.
Benzer Tezler
- Bazı 4-hidroksifenilasetikasit türevi ftalosiyanin metal komplekslerinin sentezi ve yapılarının spektroskopik yöntemlerle aydınlatılması
The synthesis of 4-hydroxyphenylaceticacid derivatives of some metallophthalocyanines and characterization of their structures by spectroscopic methods
MERYEM ÇAMUR
- Modelling, processing and mechanical properties of aspartic polyurea
Aspartik polyurea modellenmesi, işlenmesi ve mekanik özellikler
MOSTAFA KHADEM HAGHIGHI
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VEDAT ZİYA DOĞAN
- Akışkan yataklı hava bazlı kömür yıkama sistemlerinde akışkanlaştırma karakteristiklerinin kömür-inorganik madde ayrımına etkisi
Effect of fluidization characteristics on coal-inorganic material separation in air based fluidized bed coal washing systems
UFUK AYKAÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiCevher Hazırlama Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET SABRİ ÇELİK
- Kömürlerin kendiliğinden yanmasında kömür rankının etkisinin araştırılması
Investigation of effect of coal rank on spontaneous combustion of coal
BÜŞRA DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Maden Mühendisliği ve MadencilikKütahya Dumlupınar ÜniversitesiMaden İşletme Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEM ŞENSÖĞÜT
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZER ÖREN
- Kömürlerin kendiliğnden yanmasının teorik ve deneysel incelenmesi
Theoretical and experimental investigations of spontonequs combustion of coals
FEHMİ AKGÜN