Çeşitli Türk kömürlerinin piroliz kinetiklerinin termogravimetrik analiz yöntemiyle incelenmesi
Investigation of pyrolysis kinetics of various Turkish coals by thermogravimetric analysis
- Tez No: 97852
- Danışmanlar: PROF. DR. TİJEN ÖZBAŞ BOZDEMİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: linyit, turba, bakteri, piroliz, kinetik, termogravimetri, lignite, peat, bacterium, pyrolysis, kinetics, termogravimetry
- Yıl: 2000
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 115
Özet
IV ÖZET Bu çalışmada; Mengen ve Gediz linyitlerinin, Denizli Çameli turba örneğinin ve Rhodococcus rhodochrous bakterisinin piroliz özellikleri bir termogravimetnk analiz cihazrnda-incelenmiştir. Linyitlerle yapılan deneylerde; ısıtma hızının, örnek tanecik boyut aralığının ve örnek başlangıç miktarının pirolize etkileri araştırılmıştır. Ayrıca; ağırlıkça farklı oranlarda linyit ve turba ile linyit ve bakteri içeren karışımlar da hazırlanarak pirolizleri yapılmıştır. Termogramlardaki (%TG) en yüksek uçucu madde giderilmelerinin belirlendiği bölgelerdeki verilere, farklı derecelerden tepkime varsayımları yapılarak kinetik analiz uygulanmış ve görünür aktivasyon enerjileri (Ea) ile frekans faktörleri (ko) hesaplanmıştır. Çoklu doğrusal regrasyon analizlerindeki en yüksek determinasyon katsayıları birinci dereceden tepkime kinetiği varsayımlarında elde edilmiştir. Mengen ve Gediz lmyitierinin pirolizleri dört farklı tanecik boyut aralığında, 10-90 K/dak ısıtma hızı ve 293-1173 K sıcaklık aralıklarında, argon atmosferi altında gerçekleştirilmiştir. Her iki linyit için de; incelenen bütün tanecik boyut aralıklarında, ısıtma hızının artmasıyla; maksimum uçucu madde giderme hızının (DTGm), maksimum uçucu madde giderme hızının gözlendiği sıcaklık değerinin (Tm), bağıl uçucu madde (UMb) ve toplam dönüşüm yüzdelerinin (TD) arttıkları; piroliz sonucunda oluşan yankok verimlerinin (YV) ise azaldıkları bulunmuştur. Sabit ısıtma hızında yapılan deneylerde ise; termogramlann incelenen tanecik boyut aralıkları ile çok fazla değişmedikleri; ayrıca bağıl uçucu madde ve toplam dönüşüm yüzdelerinin ve yan kok verimlerinin de birbirlerine yakın oldukları bulunmuştur. Mengen linyiti ile yapılan çalışmalarda; en yüksek uçucu madde giderme hızı değerleri; her ısıtma hızında (-125+63) um tanecik boyut aralığında elde edilmiştir. Gediz linyitinde ise; DTG grafMerinin her ısıtma hızında tanecik boyut aralığı ile çok fazla değişmedikleri görülmüştür. Her iki linyit için de; en yüksek uçucu madde giderilmesinin gözlendiği bölgelerde hesaplanan görünür aktivasyon eneriilerinin; sabit tanecik boyut aralığmdaki örneklerin pirolizinde ısıtma hızının artmasıyla azaldıkları; sabit ısıtma hızında yapılan deneylerde ise; örneklerin tanecik boyut aralıklarının büyümesi ile arttıkları bulunmuştur. Yapılan deneylerde ayrıca piroliz işleminin başlangıcındaki örnek miktarının linyitlerin bağıl uçucu madde ve toplam dönüşüm yüzdelerini ve görünür aktivasyon enerjilerini etkilemediği sonucuna varılmıştır. (-63+44) um tanecik boyut aralığmdaki Mengen linyiti için; DTGm, Tm, UMb, TD ve Ea değerleri; 30 K/dak sabit ısıtma hızında yapılan deneyde sırasıyla; 08443 mg/dak, 703.7 K, %39.1, %44.7 ve 32.42 kj/mol olarak hesaplanmıştır. Bu değerler; aynı ısıtma hızında, (-53+44) um tanecik boyut aralığmdaki Gediz linyiti için ise; 1.0226 mg/dak, 750.7 K, %39.0, %30.9 ve 17.52 kJ/mol olarak elde edilmiştir. Turba ve bakterinin pirolizleri; 30 K/dak sabit ısıtma hızında ve sabit tanecik boyutunda yapılmıştır. Turba ve mikroorganizma için UMb ve Ea değerleri sırasıyla; %66.0 ve 52.09 kJ/mol ve %69.2 ve 32.31 kJ/mol olarak hesaplanmıştır. Linyit ve turba içeren karışımlarda örneklerdeki turbanın ağırlık yüzdesinin artmasıyla UMb, TD, Ea ve ko değerlerinin arttıkları; Tm ve YV değerlerinin ise azaldıkları bulunmuştur. Linyit ve mikroorganizma içeren karışımlarda ise; örneklerdeki mikroorganizmamn ağırlık yüzdesinin artmasıyla UMb ve TD değerlerinin arttıkları; Tm ve YV değerlerinin ise azaldıkları görülmüştür. Bileşiminde %40 mikroorganizma bulunan Mengen ve Gediz linyitleri içeren kanşımlann görünür aktivasyon enerjileri sırasıyla; 21.10 ve 27.22 kJ/mol olarak hesaplanmıştır.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT Pyrolysis characteristics of the Mengen and Gediz lignites, Denizli Çameli peat sample and Rhodococcus rhodochrous bacterium were investigated in a thermogravimetric apparatus in this study. Effects of heating rate, particle size range and initial weight of sample on the pyrolysis were examined in the experiments with lignites. In addition, blends composed of lignite and peat, and lignite and bacterium with different weight ratios were prepared and then pyrolyzed. Kinetic analysis was applied to the data determined in the maximum devolatilization regions of the termograms (TG%) by assuming different reaction orders, and apparent activation energies (Ea) and frequency factors (ko) were calculated. Maximum index of determination constants were found from the multiple linear regression analyses with the first-order reaction kinetics assumptions. The pyrolyis of Mengen and Gediz lignites was conducted with four different particle size ranges, heating rate range of 10-90 K/min, and temperature interval of 293-1 173 K, under an argon atmosphere. It was found that by increasing the heating rate; maximum devolatilization rate (DTGm), temperature of the maximum devolatilization rate (Tm), relative volatile matter (UMb) and total conversion percentages (TD) increased, but semi-coke yields (YV) after the pyrolysis decreased for all particle size ranges investigated for both lignites. In the experiments; carried out at a constant heating rate; it was determined that the termograms did not change very much with the particle size ranges tested, and relative volatile matter and total conversion percentages and semi-coke yields were found close as well. Maximum devolatilization rate values for the runs with Mengen lignite were obtained for (-125+63) \ixa. particle size range at each heating rate. DTG curves of Gediz lignite for each heating rate were found not changing very much. Although apparent activation energies in the maximum devolatilization regions were determined as decreasing by increasing heating rate for a constant particle size range; they increased by increasing sample particle size range at a constant heating rate for both lignites. In addition, initial weight of sample in the pyrolysis experiments had no effect on relative volatile matter and total conversion percentages, and apparent activation energies was concluded. DTGm, Tm, UMb, TD and Ea values for Mengen lignite in the experiments carried out with the particle size range of (-63+44) urn, and at the heating rate, of 30 K/min were calculated as 0.8443 mg/min, 703.7 K, 39.1%, 44.7% and 32.42 kJ/mol, respectively. Corresponding values for Gediz lignite at the same heating rate and (-53+44) um particle size range were determined as 1.0226 mg/min, 750.7 K, 39.0%, 30.9%, and 17.52 kJ/mol, respectively. The pyrolysis of peat and bacterium was achieved at the constant heating rate of 30 K/min and constant particle size. UMb and Ea values for peat and microorganism were calculated as 66.0% and 52.09 kJ/mol, and 69.2% and 32.21 kJ/mol, respectively. It was found that UMb, TD, Ea and ko values of the samples increased while Tm and YV values decreased by increasing weight percentages of peat in blends composed of lignite and peat. On the other hand; by increasing the weight percentage of microorganism in the sample an increase in the values of UMb and TD,VI and a decrease in the values of Tm and YV were obtained for the blends of lignite and microorganism. The apparent activation energies of the blends prepared with Mengen and Gediz lignites, and containing 40% microorganism were calculated as 21.10 and 27.22 kJ/mol, respectively.
Benzer Tezler
- Coal combustion under agitated conditions
Kömürün karıştırmalı şartlarda yakılması
NESLİHAN DURANAY
Doktora
İngilizce
2000
Kimya MühendisliğiFırat ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DURSUN PEHLİVAN
- Bazı Türk kömürlerinin yanma profillerinin çıkarılması
Obtaining the burning profiles of some Turkish lignites
AYŞE ÖZYUĞURAN
- Çeşitli organik asit çözeltileri ve sub-kritik su kullanılarak bazı Türk kömürlerinin demineralizasyon ve desülfürizasyonu
Demineralization and desulphurization of some Turkish coals by using sub-critical water and sub-critical acid solutions
TAYFUN HÜYÜKPINAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Çevre MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. E. SULTAN GİRAY
- Modelling of coal-fired furnaces
Kömürle çalışan fırınların modellenmesi
SİNAN KATNAŞ
Doktora
İngilizce
1993
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEMAL GÜRÜZ
- Türk linyitlerinin ısıl değerlerinin kısa analiz sonuçlarından yararlanılarak saptanması
Calculating calorific value of Turkish lignites from their proximate analysis
İLKNUR İSKENDER
Yüksek Lisans
Türkçe
1990
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENİS KADIOĞLU