Akışkan yataklı bir reaktörde Şırnak ve Hakkari asfaltitlerinin katalizör ile pirolizi
Pyrolysis of Şırnak and Hakkari asphaltites with catalyst in a fluidized bed reactor
Yazar: SAMAD MOGHANIRAHIMI
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN TOPAL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Enerji = Energy ; Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği = Petroleum and Natural Gas Engineering ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışmada bir adet Şırnak bir ve iki adet Hakkari bölgesi asfaltit örneğinin piroliz özellikleri, bir dolaşımlı akışkan yataklı reaktörde katalizör eşliğinde sürekli beslemeli ve kesikli piroliz edilerek belirlenmiştir. Bu amaçla örnekler temin edilmiş ve 250, 500, 750 partikül çaplarına indirilerek örneklerin içeriği, XRF, kısa ve elementel analizleri yapılarak içerikleri belirlenmiştir. Ayrıca, temsili örnekler için FT-IR analizleri de yapılmıştır. Pirolizden elde edilen ürünlerin özelliklerini belirlerken sıvılar için GC-MS ve katılar için FT-IR analiz yöntemleri kullanılmıştır. Asfaltit örneklerinin pirolizi ile ilgili deneysel çalışmalarda etkin değişkenler, Dp, vakum miktarı, azot akış debisi, sıcaklık, besleme hızı, katalizör türü, piroliz süresi gibidir. Elde edilen ürünlerin analizleri yapıldıktan sonra deneyler sonuçlar karşılaştırılmış, pirolizde en yüksek sıvı ürün veriminin şartlarını bulmak üzere çeşitli parçacık çapı, vakum, azot debisi, sıcaklık, besleme hızı, katalizör türü ve süre gibi etkin değişkenlerin etkileri değerlendirilmiştir. Keskikli sistemde 200 mmHg da sıvı ürün miktarı 27% ye kadar artmıştır. Yapılan piroliz çalışmalarında, sürekli beslemeli reaktörde 700°C sıcaklıkta, 200 mmHg vakum, 2 g/dk besleme hızı ve 250 µm parçacık boyutunda, 16,5% maksimum sıvı ürün verimine ulaşılmıştır. Kesikli reaktör ve termo-katalitik çalışmalarda 400°C sıcaklıkta %20 - %26 sıvı ürün verimine ulaşılmıştır. Partikül çapının artması sıvı ve gaz ürün veriminin artışına sebep olmuştur. Genelde sıcaklık etkisine bakınca, sıcaklık artışıyla doymuş hidrokarbonlarda azalma olup doymamış hidrokarbonlarda artış görülmüştür. Besleme hızının elde edilen sıvı ürün verimine büyük bir etkisinin olmadığı anlaşılmıştır. Deneylede katalizör kullanımının farklı etkileri görülmüştür. Genel olarak katalizörlü deneylerde sıvı fazda kükürtlü bileşiklerin azaldığı ve gaz oranının arttığı belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, the pyrolysis properties of one asphaltite from Şırnak and two from Hakkari were determined by rapid and intermittent pyrolysis in a circulating fluidized bed reactor with catalyst. For this purpose, samples were obtained from the named regions and the structure, XRF, short and elemental contents of the samples were determined by reducing them to 250, 500, 750 particle diameters. In addition, FT-IR analyzes were performed for representative samples. GC-MS for liquids and FT-IR analysis methods for solids were used to analyze the properties of the products obtained from pyrolysis. In experimental studies on asphaltite pyrolysis, the effective variables are Dp, vacuum amount, nitrogen flow rate, temperature, feed rate, catalyst type, raw material type, pyrolysis time. After the analysis of the products obtained, the experiments were compared, in order to find the conditions for the highest liquid product yield in pyrolysis, effective variables such as various particle diameter, vacuum, nitrogen flow rate, temperature, feed rate, catalyst type, raw material type and time were tried, and the results were evaluated. İn a discrete system with an increase of up to 27% of liquid product at 200 mmHg. In the pyrolysis studies, a maximum liquid product yield of 16.5% was achieved at a temperature of 700°C, a vacuum of 200 mmHg, a feed speed of 2 g/min and a particle size of 250 μm in the continuous feed reactor. In batch reactor and thermo-catalytic experiments, liquid product yield of 20% - 26% was achieved at 400°C. The increase in particle diameter has led to an increase in liquid and gas product yield. In general, when we look at the temperature effect, there has been a decrease in saturated hydrocarbons and an increase in unsaturated hydrocarbons. The feed rate did not have much effect on the liquid product yields obtained. Experiments have shown different effects of catalyst use. In general, in catalyst experiments, it was determined that sulfurous compounds decreased in the liquid phase and the rate of gas increased.