Mısır koçanının piroliz davranışının incelenmesi
Investigation of pyrolysis behaviour of corn cob
Yazar: DUYGU ALKAŞI
Danışman: PROF. DR. DURSUN PEHLİVAN
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Yenilenebilir enerji = Renewable energy

Özet:
Biyokütle yenilenebilir ve en bol bulunan tek enerji kaynağıdır. Günümüzde biyokütleden biyoyakıtları da içeren kimyasallar ve güç üretimi ile ilgili yoğun çalışmalar yapılmaktadır. Biyokütleden piroliz teknolojisi ile gaz, sıvı, sulu organik bileşikler ve katı ürünler (char) üretimi ilk çağlardan beridir bilinmektedir. Bu yöntemle üretilebilecek ürünlerin oranı kullanılan piroliz tekniğine ve değişkenlerine bağlı olup, bugüne kadar bildirilen ürün verimlerinin çoğunlukla atmosfere açık sistemlerden elde edilen sonuçları yansıttığı görülmektedir. 
Bu çalışmada bir tarımsal biyokütle atığı olan mısır koçanının kapalı ortamda pirolizi incelendi. Piroliz deneylerinde ısıl iletkenliği yüksek mini kapalı reaksiyon sistemleri kullanıldı. Piroliz sıcaklığının ve kalma sürelerinin temel ürünlerin verimleri üzerine etkisi değerlendirilerek piroliz sırasındaki kinetik davranışı ortaya konulmaya çalışıldı. Hammaddenin karakterizasyonu amacıyla kısa ve kesin analizler, FTIR analizi ile ısıl bozunma davranışını ortaya koymak amacıyla termal gravimetrik analizi yapıldı.
 450°C sıcaklığa ve 5 dakikalık kalma sürelerine kadar yürütülen piroliz deneyleri sonucunda mısır koçanından en yüksek sıvı ürün ve gaz ürün verimleri 450 °C?de ve 5 dakikalık alıkonma süresi sonunda elde edilmiştir. Piroliz sıcaklığının artmasıyla sıvı ve gaz ürünlerin artmasına paralel olarak toplam dönüşüm de artmaktadır. Toplam dönüşüm 5 dakikalık alıkonma süresi sonunda 350, 400 and 450°C?de sırasıyla % 32, 41 ve 66 olarak hesaplandı.
Mısır koçanının piroliz belirli zamanlardaki dönüşüm oranlarına çeşitli kinetik modellere uygulanması sonucunda global bozunma basamağını en iyi tanımlayan model eşitliklerinin n. mertebe eşitliği ve üç boyutlu (Jander) difüzyon eşitliği olduğu sonucuna varıldı. Bu çalışmada hesaplanan görünür aktivasyon enerjisi değerlerinin literatürde var olan biyokütle örnekleri için hesaplanan kinetik verilerle uyum içinde olduğunu söylemek mümkündür.

Anahtar Kelimeler: Enerji, Mısır koçanı, Piroliz, Kapalı sistem, Ürün verimi.

Abstract:
Biomass is the only renewable and most abundant energy source. Today intensive studies have been undertaken on chemicals and power generation, including bio fuels from biomass. Production of gas, liquid, aqueous organic compounds and solid products (char) from biomass by pyrolysis technology is known since the first ages. Product yields obtained by this method depend on the techniques applied and pyrolysis variables; and it has been observed that the product yields reported so far reflect mostly the results obtained in the systems that are open in the atmosphere.
In this study, pyrolysis of corncob, which is an agricultural biomass waste, was investigated in closed environment. In the pyrolysis experiments, use of mini closed aluminium reaction vessels by virtue of their high thermal conductivity, were preferred. Effects of pyrolysis temperature and reaction time on the yields of the major products were searched. To characterize corncob biomass, proximate and ultimate analyses, FTIR spectroscopy and thermal gravimetric analysis were also made.
After the experiments conducted at temperatures up to 450°C, it is observed that the highest liquid and gas yields are obtained from corncob at 450°C in 5 minutes duration period. Paralleling to the increases in liquid and gas yields with temperature and pyrolysis time, total conversion ratios also increase. At the end of 5 minutes retention time, total conversion ratios were found as 32, 41 and 66 % at temperatures of 350, 400 and 450°C respectively.
When the kinetic parameters found by fitting conversion ratios and retention times with a variety of widely used models are considered, it is concluded that global thermal degradation step of corncob pyrolysis can be described by n?th order reaction rate equation and three-dimensional (Jander) diffusion equation. The values of apparent activation energies were in accordance with those reported in similar studies on some biomass samples.

Keywords: Energy, Corncob, Pyrolysis, Closed system, Product yield.