Şırnak-Silopi asfaltiti ile polietilenin eşpirolizi ve piroliz ürünlerinin değerlendirilmesi
Copyrolysis of Şırnak-Silopi asphaltite with polyethylene and utilization of pyrolysis products
Yazar: MELİKE KIROĞLU SEZER
Danışman: PROF.DR. ALİ YAVUZ BİLGESÜ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
ÖZETDOKTORA TEZİŞIRNAK-SİLOPİ ASFALTİTİ İLE POLİETİLENİN EŞPİROLİZİ VE PİROLİZÜRÜNLERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİMelike KIROĞLU SEZERAnkara ÜniversitesiFen Bilimleri EnstitüsüKimya Mühendisliği Anabilim DalıDanışman: Prof. Dr. Ali Y. BİLGESÜŞırnak-Silopi asfaltiti ve Alçak Yoğunluk Polietilen (AYPE) yarı kesikli bir reaktörde pirolizedilmiştir. Sıvı, gaz ve katı kalıntı verimlerine ısıtma hızının, sıcaklığın, vakumun ve piroliz süresininetkisi araştırılmıştır. Oluşan sıvı ürünlerin bileşimleri GC/MS kullanılarak analizlenmiş ve iyot sayılarıbelirlenmiştir. Ayrıca katı kalıntı FTIR ile analizlenmiştir. Asfaltitin pirolizinde, ısıtma hızının sıvı,gaz, katı kalıntı verimlerine fazlaca bir etkisi olmadığı görülmüştür. Sıcaklık etkisi deneylerinde,sıcaklığın artmasıyla doymuş hidrokarbonlarda belirgin bir azalma olurken doymamışhidrokarbonlarda bir artış olmaktadır. Vakum etkisi deneylerinde, 450 mmHg'da C9-C30 arasındahidrokarbon sayılı sıvı ürün alınırken, 650 mmHg'da ise C9-C33 arasında hidrokarbon sayılı sıvı ürünalınmıştır. Piroliz süresi etkisi deneylerinde ise sıvı üründe, sürenin artışıyla küçük karbon sayılıürünlerde artış gözlenmiştir. AYPE'nin pirolizinde sıcaklık etkisi deneylerinde C7-C36 arasında birürün dağılımı elde edilmiştir. Sıcaklığın artmasıyla sıvı ürünün iyot sayısı artmıştır. Vakum etkisideneylerinde sıvı ürün verimi artarken gaz ürün verimi azalmıştır. Isıtma hızın ve piroliz süresinin sıvı,gaz ve katı kalıntı verimlerine fazla bir etkisi olmadığı görülmüştür. AYPE'nin yarı kesikli reaktörde550 ºC sıcaklıkta, 30 ºC dk-1 ısıtma hızında, 550 mmHg vakum basıncında ve 60 dk piroliz süresindepirolizlenmesi ile % 84 sıvı ürün verimine ulaşılmıştır. Şırnak-Silopi asfaltiti vakum altında serbestdüşmeli reaktörde piroliz edilmiştir. Sıcaklığın besleme akış hızının ve partikül boyutunun ürünverimlerine olan etkileri belirlenmiştir. 700ºC piroliz sıcaklığına kadar sıvı ürün verimi artarken bunoktadan sonra azalmıştır. Besleme akış hızının ürün verimlerine fazla bir etkisi olmadığı görülmüştür.Asfaltitin partikül boyutunun artmasıyla hem sıvı ürün hem de gaz ürün artmıştır. Asfaltitin serbestdüşmeli reaktörde 700 ºC sıcaklıkta, 0.4 g dk-1 besleme akış hızında ve +250-75 Âµm partikülboyutunda pirolizlenmesi ile % 13 sıvı ürün verimine ulaşılmıştır. Asfaltitin pirolizine AYPE'ninetkisini belirlemek için yapılan deneylerde, ağırlıkça 1:3, 1:1 ve 3:1 oranlarında asfaltit ve AYPEkullanılarak hem yarı kesikli reaktörde hem de serbest düşmeli reaktörde eşpirolizlerigerçekleştirilmiştir. Sıvı ürünün polimerizasyonu seyreltici olarak toluen, başlatıcı olarak susuz AlCl3kullanılarak yapılmıştır. Ürünün molekül ağırlığı GPC ile belirlenmiştir. Ürünün molekül ağırlığıüzerine süre, başlatıcı oranı, sıcaklık ve terpen oranının etkisi incelenmiştir.2007, 141 sayfaAnahtar kelimeler: AYPE, asfaltit, eşpiroliz, terpen, polimerizasyon

Abstract:
ABSTRACTPh. D. ThesisCOPYROLYSIS OF ŞIRNAK-SİLOPİ ASPHALTITE WITH POLYETHYLENE ANDUTILIZATION OF PYROLYSIS PRODUCTSMelike KIROĞLU SEZERAnkara UniversityGraduate School of Natural and Applied SciencesDepartment of Chemical EngineeringSupervisor: Prof. Dr. Ali Y. BİLGESÜŞırnak-Silopi asphaltite and Low Density Polyethylene (LDPE) were pyrolyzed in semi-batch reactor. The effectof heating rate, temperature, vacuum and pyrolysis time on yields of liquid, gas and solid residue wasinvestigated. The composition of liquid products was analyzed by using GC/MS. Iodine index of liquid productswas determined. Furthermore solid residue was analyzed by using FTIR. In the pyrolysis of the asphaltite, nosignificant effect of heating rate on the yields of liquid, gas and solid residue was observed. In the temperatureeffect experiments, along with the increase of temperature, while there was a remarkable decrease in saturatedhydrocarbons, there was an increase in unsaturated hydrocarbons. In the vacuum effect experiments, whilebetween C9 -C30 hydrocarbon numbered liquid product was obtained at 450 mmHg, between C9-C33hydrocarbon numbered liquid product was obtained at 650 mmHg. In liquid products, an increase of the smallhydrocarbon numbered products was observed with the prolongation of the pyrolysis time. In the pyrolysis ofLDPE, a product distribution between C7-C36 hydrocarbon numbers was obtained in liquid products in thetemperature effect experiments. The iodine index was increase with temperature in the liquid products. In thevacuum effect experiments, while the yields of liquid were increased, the yields of gas were decreased. Nosignificant effect of heating rate and pyrolysis time on the yields of liquid, gas and solid residue was observed.LDPE was pyrolyzed by using semi-batch reactor at 550 ºC temperature, 30 ºC dk-1 heating rate, 550 mmHgvacuum pressure and 60 dk pyrolysis time. Liquid yield of pyrolyzed LDPE was determined as 84 %. Şırnak-Silopi asphaltite was pyrolyzed in a free-fall reactor under vacuum. The effect of operating temperature, feedflow rate and particle size on the yields of products was evaluated. Up to about 700ºC the pyrolysis temperature,the liquid yield was increased. Beyond this point, liquid yield was decreased. No significant effect of feed flowrate on the yields of products was observed. Both liquid yield and gas yield were increased with particle size ofasphaltite. Asphaltite was pyrolyzed by using free-fall reactor at 700 ºC temperature, 0.4 g dk-1 feed flow rateand +250-75 Âµm particle size. Liquid yield of pyrolyzed asphaltite was determined as 13 %. In the experiment ofLDPE effect on the pyrolysis of asphaltite, co-pyrolysis operation was performed with asphaltite and LDPEusing a 1:3, 1:1, 3:1 weight ratio of LDPE to asphaltite at both semi-batch reactor and free-fall reactor. Thepolymerization of liquid product has been carried out using anhydrous AlCl3 as initiator and toluene as diluent.Liquid yield was determined by using GPC. The effect of polymerization time, ratio of initiator, temperature andratio of terpene on molecular weight of product was investigated.2007, 141 pagesKey Words: LDPE, asphaltite, copyrolysis, terpene, polymerization