Doğu Karadeniz Bölgesindeki bazı atık biyokütle karışımlarının katalizörsüz ve katalizörlü pirolizi ve sıvı ürünlerin karakterizasyonu
Non catalytic and catalytic pyrolysis of some biomass mixture in the Eastern Black Sea Region and characterization of liquid products
Yazar: TURGAY KAR
Danışman: DOÇ. DR. SEDAT KELEŞ
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Biyokütlenin hızlı pirolizi ile elde edilen ürünler, enerji kaynağı olarak kullanılabildiği gibi kimyasal hammadde olarak da kullanılmaktadır. 
Bu çalışmada biyokütle örneği olarak seçilen fındık kabuğu, çay çalısı ve fındık budağı örnekleri, Doğu Karadeniz Bölgesindeki Trabzon ve Rize illerinden temin edilmiştir. Belirli oranlarda karışımı sağlanan bu biyokütle örneklerinin hızlı pirolizi sabit yataklı bir piroliz reaktöründe yapılmıştır. Ayrıca piroliz sıvı ürünlerinin verimini arttırmak için katalizör olarak ağırlıkça %2 V2O5 katalizörü kullanılmıştır. Hem katalizörlü hem de katalizörsüz şartlarda piroliz ürün verimleri üzerine sıcaklık, ısıtma hızı ve parçacık boyutunun etkileri incelenmiş ve karşılaştırılmıştır. Katalizör ilavesiyle sıvı ürün veriminde artış gözlenirken katı ürün veriminde düşüş görülmüştür. Sıcaklık ve ısıtma hızı değişkenlerinin sıvı ürün veriminde oldukça etkili olduğu tespit edilmiştir. Hem katalizörlü hem de katalizörsüz deneylerde en yüksek sıvı ürün verimi 450ºC ve 450°C/dk. ısıtma hızında ve 1-0,500 mm parçacık boyutunda elde edilmiştir. En yüksek sıvı ürün verimi katalizörlü pirolizden elde edilmiş ve bu değer ağırlıkça %60,58'dir. Piroliz deneylerinden elde edilen sıvı ürünlere ve bunların alt fraksiyonlarına uygulanan karakterize işlemlerinden sonra bu ürünlerin sıvı yakıt olarak kullanılabileceği belirlenmiştir. Özellikle katalizör kullanılarak elde edilen piroliz sıvısının petrol türevi yakıtların %75'ine yaklaşan bir termal değere sahip olduğu gözlenmiştir.


Anahtar Kelimeler: Biyokütle, Hızlı Piroliz, Katalitik Piroliz, Piroliz Sıvısı

Abstract:
Products obtained by fast pyrolysis of biomass can be used as energy source or chemical raw material.
In this study, examples of hazelnut shells, tea bush and hazelnut knot selected as examples of biomass were obtained from the cities of Trabzon and Rize in the Eastern Black Sea Region. Fast pyrolysis of these biomass samples, which were mixed at specific rates, was carried out in a fixed bed pyrolysis reactor. In addition, 2 wt% V2O5 catalyst was used as catalyst to upgrade the yield of pyrolysis liquid products. The effects of temperature, heating rate and particle size on the pyrolysis product yields under both catalyzed and non-catalyzed conditions were investigated and compared.  An increase in the yield of the liquid product was observed when the catalyst was added and a decrease in the solid product yield was observed. It has been found that the temperature and heating rate parameters are very effective in liquid product yield. In both catalyzed and non-catalysed experiments, the highest liquid yield was obtained at a heating rate of 450 °C and 450 °C/min and a particle size of 1-0,500 mm. The highest liquid product was obtained with catalytic pyrolysis and this value was 60,58% by weight. After characterization of the liquid products obtained from the pyrolysis experiments and their lower fractions, it was determined that these products could be used as liquid fuel. It has been observed that the pyrolysis liquid obtained by using the catalyst in particular has a thermal value approaching 75% of the petroleum derived fuels.


Key Words: Biomass, Fast Pyrolysis, Catalytic  Pyrolysis, Pyrolysis Liquid