Biyokütle gazlaştırmasının gıbbs enerji minimizasyonu ile modellenmesi
Modeling of biomass gasification with gibbs energy minimization
Yazar: EMRE BERBER
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜN YÜCEL
Gebze Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Biyokütle gazlaştırması, sürdürülebilir enerji üretimi için önemli bir yöntemdir. Bu
çalışmada, Aspen Plus kullanılarak bir biyokütle gazlaştırma modeli geliştirilmiş ve
modelin doğru çalıştığı literatür verileri ile kontrol edilmiştir. İki farklı akademik
çalışmadan alınan veriler kullanılarak, oluşturulan modeli performansı çeşitli
yöntemlerle değerlendirilmiştir. Aspen Plus yazılımı kullanılarak bir biyokütle
gazlaştırma modeli oluşturulmuştur. Model, bir önceki çalışmada kullanılan
AspenTech modeli ile karşılaştırılarak validasyonu gerçekleştirilmiştir. Aspen Tech
Getting Started Modeling Processes with Solids klavuzu ile validasyon yapılarak,
kömür kurutma modeli oluşturulmuş ve Aspen Plus'ın sağladığı modellerle
karşılaştırılarak doğrulanmıştır.
Kömür kurutma modeli, Aspen Tech'in klavuz verileri ile tutarlı sonuçlar göstermiştir.
Literatürdeki veriler kullanılarak oluşturulan model çalıştırılmıştır. Fındık kabuğu ve
çay yapraklarının kurutulması ile ilgili bulunan literatür verileri modele girilmiş ve
alınan sonuçlar ile literatür verilerini karşılaştırmak için RMSE analizi yapılmıştır.
Sonuçları kabul edilebilir standartlar arasındadır. Makale verileri ile oluşturulan
biyokütle gazlaştırma modeli, makaledeki sonuçlar ile karşılaştırıldığında kabul
edilebilir bir uyum sağlamıştır. RMSE değerleri, modelin doğruluğunu
değerlendirmek için kullanılan etkili bir metrik olmuştur. Oluşturulan modelin doğru
çalıştığını kanıtlamak adına iki farklı literatür verisi kullanılmıştır, sonuçları
değerlendirilmiştir.
Sonuç olarak bu çalışma, Aspen Plus kullanarak biyokütle gazlaştırma modelinin
doğruluğunu ve performansını değerlendirmiştir. Gelecekte, modelin daha fazla veri
ve koşul altında test edilmesi ve iyileştirilmesi önerilmektedir. Yapılan duyarlılık
analizleri sonucunda artan havanın H2 gazının azalmasını sağlarken CO2 gazının
arttığını göstermiştir. Benzer şekilde sıcaklığın etkisinin gözlemlenmesi için yapılan
duyarlılık analizinde ise artan sıcaklık ile birlikte H2 gazı artarken CO2 gazı azalmıştır.
Özellikle hidrojen üretiminde, geleneksel olan suyun hidrolizi gibi yöntemler yerine
gazlaştırma yöntemi kullanılarak üretim yapılması, maliyet, sürdürülebilirlik ve
karbon ayak izinin azalmasında önemli rol oynayacaktır.

Abstract:
Biomass gasification is an important method for sustainable energy production. In this
study, a biomass gasification model was developed using Aspen Plus and validated
against literature data to ensure its accuracy. Performance of the model was evaluated
using data from two different academic studies. A biomass gasification model was
created using Aspen Plus software. Validation was conducted by comparing the model
with an AspenTech model used in previous research. Validation was performed using
Aspen Tech's "Getting Started Modeling Processes with Solids" guide by creating a
coal drying model and verifying it against models provided by Aspen Plus.
The coal drying model showed consistent results with Aspen Tech's guide data. The
model created using literature data for drying hazelnut shells and tea leaves was
executed, and an RMSE analysis was conducted to compare results with literature data.
The results fell within acceptable standards. The biomass gasification model
constructed using data from the article showed reasonable agreement with the results
in the literature. RMSE values proved to be an effective metric for evaluating the
model's accuracy. Two different sets of literature data were used to evaluate and assess
the results, confirming the model's accuracy.
In conclusion, this study evaluated the accuracy and performance of a biomass
gasification model using Aspen Plus. Future work should involve testing and refining
the model under more data and conditions. Sensitivity analyses indicated that
increasing air led to a decrease in H2 gas while increasing CO2 gas. Similarly, a
sensitivity analysis on temperature showed an increase in H2 gas with a decrease in
CO2 gas. Particularly in hydrogen production, using gasification instead of traditional
methods like water electrolysis can play a significant role in reducing costs, enhancing
sustainability, and decreasing carbon footprint.