Linyit ve biyokütlenin plazma gazlaştırması
Plasma gasification of lignite and biomass
Yazar: ESRA YILDIRIM
Danışman: PROF. DR. BEKİR ZÜHTÜ UYSAL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında proses için gerekli olan enerjinin plazma teknolojisi ile sağlandığı sistem ile gazlaştırma incelenmiştir. Deneylerde linyit, biyokütle (ayçiçeği kabuğu) ve bunların karışımı kullanılmıştır. Çalışma ile genellikle yüksek kül ve nem içeren linyitler ile ayçiçeği kabuğunun karışımının gazlaştırmaya uygunluğu incelenmiş ve bu çalışma teorik simülasyon çalışması ile desteklenmiştir. Gazlaştırma reaksiyonlarının gerçekleşmesi için kullanılan plazma türü ark plazmadır. Hazırlanan sistem ile partikül boyutunun, besleme akış hızının ve linyit-ayçiçeği karışımı oranlarının sentez gazı konsantrasyonuna etkileri incelenmiştir. Deneysel çalışmalarda en yüksek hidrojen konsantrasyonu hacimce %64 ile 90 µm partikül boyutunda %100 linyit beslemesinde ve 0,2 su buharı oranı (S, g su buharı/g besleme) koşullarında elde edilmiştir. Her bir sıcaklık için S oranı arttıkça su gazı yönlendirme reaksiyonu daha etkin olduğundan sentez gazındaki H2/CO oranı da artmaktadır. Elde edilen en yüksek hidrojen/karbonmonoksit oranı 5,2'dir. Hazırlanan simülasyon programı ile deneysel çalışmalar teorik çalışma ile karşılaştırılmıştır. Simülasyon çalışmasında deneysel çalışmalara benzer olarak sıcaklık artışı ile hidrojen ve karbonmonoksit konsantrasyonu artarken metan ve karbon dioksit konsantrasyonlarının azaldığı görülmüştür. Bu etki özellikle 700-850°C arasında etkindir.  Bu durum yapılan teorik çalışmaların deneysel çalışmalar ile de parallel olduğunu göstermektedir. Sonuçlar incelendiğinde yüksek kalorifik değerli sentez gazı üretimine uygun bir çalışma olduğu görülmüştür.

Abstract:
Gasification system with plasma technology which supplied energy for process was investigated in this thesis.  Lignite, biomass (sunflower seed husks) and its mixture used in experiments. The suitability of lignites which have high ash content and humidity-sunflower seed husks mixture gasification was investigated and it was supported with the theoretical simulation study. To provide the energy for gasification process, arc plasma type was used. The effects of particle size, feed flow rate and mixture rate of feed were investigated with the prepared system. Maximum hydrogen concentration in the syngas (%64) was obtained at 90 µm %100 lignite feed rate and 0,2 vapor rate. Because of water-gas reaction effect, H2/CO was increased with the steam rate per any temperature. The highest hydrogen/ carbon monoxide rate was 5,2. With the prepared simulation program, experimental studies were compared with the theoretical study. The theoretical study showed that hydrogen and carbon monoxide concentration was increased and methane and carbon dioxide concentration decreased with temperature. This result was particularly effective between 700-850°C.  The situation showed parallelism with theoretical study. The results showed that plasma gasification of lignite and sunflower seed husk is an appropriate way to produce syngas which have high calorific value.