Elbistan linyiti ve biyokütlenin katalitik koşullarda birlikte sıvılaştırılması
Coliquefaction of Elbistan lignite and biomass under catalytic conditions
Yazar: CEMİL KOYUNOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. HÜSEYİN KARACA
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, Elbistan linyiti ve çeşitli atıklar (organik gübre, atık plastik, çay atığı) inert atmosfer ortamında katalitik koşullarda doğrudan sıvılaşma yöntemi ile sıvılaştırılmıştır. Katalizör olarak endüstriyel bir atık olan kırmızı çamur, çözücü olarak tetralin ve saf su kullanılmıştır. Sıvılaştırma çalışmaları katalizör derişimi %3- %12, sıvı/katı oranı 1/1- 9/1, reaksiyon süresi 30-120 dk, atık/linyit oranı 1/1-1/6 aralığında değiştirilerek 350 oC ve 400 oC reaksiyon sıcaklıklarında yapılmıştır. Karıştırma hızı 400 devir/dk ve başlangıç azot basıncı 20 bar sabit alınmıştır. Sıvılaştırma işlemi sonunda, çözünebilir ürünler ardı ardına çözücü ekstraksiyonu ile preasfalten, asfalten ve yağlara ayrılmıştır. Sıvılaştırmada elde edilen ürünlerden yağlar G.C.-M.S sistemi ile nitel ve nicel olarak analizlenmiştir. Sıvılaştırma sonucunda elde edilen sonuçlara göre, linyit ve atıklar birlikte kullanılarak elde edilen toplam dönüşüm ve yağ+gaz dönüşümü yalnız linyit sıvılaştırmaya göre daha yüksek çıkmıştır. En uygun atık olarak gübre seçilmiştir. Katalitik koşullarda elde edilen yağ+gaz dönüşümü katalitik olmayan koşullara göre daha yüksektir. Toplam dönüşüm ve yağ+gaz dönüşümleri dikkate alınarak elde edilen en uygun proses parametreleri; katalizör derişimi %9, sıvı/katı oranı 3/1, reaksiyon süresi 60 dk, atık/linyit oranı 1/1, reaksiyon sıcaklığı 400 oC'dir. Sıvılaştırma sonucunda elde edilen yağların G.C.-M.S. analiz sonuçlarına göre, yağlar temel olarak naftalin ve türevleri, tetralin ve türevleri, benzen ve türevleri, siklohekzan, metil-siklopentan, azulen, bütillenmiş-hidroksitoluen, düz zincirli hidrokarbonlar gibi bileşenlerden oluşmaktadır.

Abstract:
In this study, Elbistan lignite and various wastes (organic fertilizer, waste plastic and waste tea) were liquefied under catalytic conditions in an inert atmosphere. Red mude, tetralin and distilled water was used as a catalyst and solvent respectively. The liquefaction studies were carried out under catalytic conditions in the catalyst concentration of 3%-12%, solvent/solid ratio range of 1/1-9/1, reaction time of 30-120 minutes, waste/lignite ratio of 1/1-1/6 and at temperatures 350 oC and 400 oC. Stirring speed and initial nitrogen pressure were kept constant at 400 rpm and 20 bar respectively. At the end of liquefaction process, the soluble liquefaction products were separated by successive solvent extraction to preasphaltene, asphaltene and oils. Oils obtained by liquefaction were qualitatively and quantatively analyzed by G.C.-M.S. Results represented that a higher total and oil+gas conversions were obtained in coliquefaction of Elbistan lignite with wastes in comparision with liquefaction of that without wastes. Fertilizer was selected as an optimum waste. Oil+gas conversions under catalytic contions were higher than non-catalytic conditions. By considering total and oil+gas conversions, the optimum process parameters were found to be 9% of catalyst concentration, liquid/solid ratio of 3/1, reaction time of 60 minutes, waste/lignite ratio of 1/1 and at the reaction temperature of 400 oC. Results attained by G.C.-M.S. analysis of oils, obtained by liquefaction studies, showed that oils were mainly composed of naphthalene and derivatives, tetralin and derivatives, benzene and derivatives, cyclohexane, methyl-cyclopentane, azulene, butylated-hydroxytoluen and straight chain hydrocarbon compounds.