Ladik gölünden elde edilen torf'un ve kömür karışımlarının piroliz ve yanma davranışlarının kinetik açıdan incelenmesi
Kinetic investigation of the pyrolysis and combustion behavior of peat and coal mixtures obtained from ladik lake.
Yazar: ESRA BAKKALOĞLU
Danışman: PROF. DR. YILDIRAY TOPCU
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, linyit kömürü ve Ladik Torf'unun birlikte piroliz ve birlikte yakma davranışı incelenmiştir. Ham numuneler elementel analiz (% C, H, S, N, O) kısmı analiz, ısıl değer ve FT-IR analiz yöntemleri kullanılarak karakterize edilmiştir. Torf ve kömür örnekleri farklı oranlarda (20:80, 40:60, 50:50) karıştırılmıştır. Üç farklı ısıtma hızında piroliz ve yakma işlemi eş zamanlı TG-DTA analiz cihazı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Piroliz işlemi azot atmosferinde (50 mL/dk) 10℃/dk, 20℃/dk, 30℃/dk ısıtma hızlarında ve 25  ℃'den 1000 ℃'ye kadar ısıtma programıyla gerçekleştirilmiştir. Yanma işlemi dinamik hava kullanılarak (50 mL/dk) 10℃/dk, 20℃/dk, 30℃/dk ısıtma hızlarında ve 25  ℃'den 1000 ℃'ye kadar ısıtma programıyla gerçekleştirilmiştir. Kömür ve torfun piroliz işlemi sonucu elde edilen kok örneklerine BET analizi yapılmıştır. Torf, kömür ve 40T/60K karışımının kok örneklerinin yüzey morfolojisini incelemek için SEM analizi gerçekleştirilmiştir. Maddelerin termal davranışlarını inceleyebilmek için Dağılımlı Aktivasyon Enerji modeli (DAEM) kullanılarak ham numuneler ve tüm karışım oranları için aktivasyon enerjileri hesaplanmıştır. Piroliz işleminde karışımların aktivasyon enerjileri 88,62-203,83 kJ/mol arasında değişmektedir. Yanma işleminde aktivasyon enerjileri 36,22- 65,84 kJ/mol arasındadır. Elde edilen veriler uçucu madde ve aktivasyon enerjisi açısından sinerjik etkiler olabileceğini göstermektedir. Piroliz ve yakma işlemlerinde sinerjik etkilerin 40T/60K karışım oranında daha belirgin olduğu sonucuna ulaşılmıştır.

Abstract:
In this study, co-pyrolysis and co-combustion behavior of lignite coal and Ladik Torf were investigated. Raw samples are characterized by elemental analysis (% C, H, S, N, O) part analysis, thermal value and FT-IR analysis methods. Peat and coal samples were mixed in different proportions (20:80, 40:60, 50:50). Pyrolysis and combustion was carried out at three different heating rates using the simultaneously TG-DTA analyzer. Pyrolysis process was carried out in nitrogen atmosphere (50 mL/min) at 10 ℃/min, 20 ℃/min, 30 ℃/min heating rates and heating program from 25 ℃ to 1000 ℃. The combustion process was carried out using dynamic air (50 mL min) at 10 ℃/min, 20 ℃/min, 30 ℃/min heating speeds and from to 25 ℃ to 1000 ℃. BET analysis was performed on coke samples obtained as a result of coal and peat pyrolysis process. SEM analysis was performed to examine the surface morphology of coke samples of peat, coal and 40T/60K mixture. To analyze the thermal behavior of the substances, activation energies were calculated for raw samples and all mixing ratios were calculated using the Distributed Activation Energy model (DAEM). The activation energies of the mixtures in the pyrolysis process ranged from 88.62-203.83 kJ/mol. The activation energies in the combustion process are between 36.22- 65.84 kJ/mol. The data obtained indicate that there may be synergistic effects in terms of volatile matter and activation energy. It was concluded that the synergistic effect in pyrolysis and combustion processes were more pronounced at 40T/60K mixing ratio.