Plastik ve biyokütle atıklarının piroliz mekanizmalarının kesikli zaman modelleriyle belirlenmesi
Determination of pyrolysis mechanisms of waste plastics and biomass by using discrete time models
Yazar: HİLAL TANIKER SARI
Danışman: YRD. DOÇ. DR. EMİR HÜSEYİN ŞİMŞEK
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Katı atıklar = Solid wastes ; Kimyasal reaksiyon mühendisliği = Chemical reaction engineering ; Plastik atıklar = Plastic wastes

Özet:
Bu tez çalışmasında plastik ve biyokütle atıklarının pirolizi için gaz ve sıvı ürünlerinin oluşum mekanizmaları, reaksiyon hız sabitleri ve reaksiyon mertebeleri belirlenmiştir. Tersinir ve tersinmez tepkime basamakları içeren 5 farklı tepkime mekanizması önerilmiş olup 9 farklı plastik ve 5 farklı biyokütle atığın piroliz ile ısıl bozunması sonucu elde edilen deneysel veriler kullanılarak en iyi mekanizma belirlenmiştir. Çalışmanın birinci bölümünde MATLAB (ver 7.10, The MathWorks Inc. Natick, MA,USA) bilgisayar programında Kalman filtresi yöntemiyle plastik ve biyokütle atıklar için önerilen mekanizmalar kaydırılmış birinci mertebeden olduğu varsayılarak tepkime hız sabitleri bulunmuş ve en iyi uyumu veren model belirlenmiştir. En iyi uyum sağlayan model için en büyük hız sabitini katı→sıvı tepkime basamağı, en küçük hız sabitini ise sıvı → gaz tepkime basamağı vermektedir. Tepkimelerde genel olarak atıkların büyük bölümü doğrudan sıvıya dönüşmüş olup sıvıdan gaz oluşumu daha yavaş gerçekleşmiştir. Çalışmanın ikinci kısmında ise tepkime mekanizmalarının farklı mertebeden tepkime hızında olduğu varsayımıyla SigmaPlot (ver. 12.0 Notebook, Systat Software, Inc.) programı kullanılarak regresyon analizi yapılmıştır. Regresyon analizi sonucunda plastik ve biyokütle atıklar için tepkime hız sabitleri, tepkime mertebeleri ve en iyi uyum sağlayan mekanizmalar belirlenmiştir. Kalman Filtreleme Yönteminin tersine Regresyon Analizi hemen her atık için farklı tepkime mekanizmalarında deneysel verilerle uyum göstermektedir. Kalman Filtreleme Yöntemi ile elde edilen veriler ise tek bir mekanizmada en iyi uyumu göstermiştir.

Abstract:
In this thesis, the mechanisms of plastics and biomasses are analysed to determine the basic model of liquid and gas products' formations, reaction rate constants and reaction order. 5 different reaction mechanisms, reversible or irreversible are suggested. Experimental results of nine different plastic waste and five different biomass waste are used. The first section of the thesis, the well-matched model and the reaction rate constants are determined by analysed wastes experimental results by Kalman Filtering method with the computer programme MATLAB (ver. 7.10, The Math Works Inc. Natick, MA, USA). The well-matched mechanism gives the biggest reaction rate constant with solid → liquid reaction step and the smallest reaction rate constant with liquid → gas reaction step. In mechanisms, generally the large amount of wastes directly transform to liquid whether the formation of gas from liquid is too slow. In this section it's assuming that all the reactions mechanisms are the first order. The second section of the thesis, on the assumption that reactions are different order, the experimental results analysed by regression method with SigmaPlot (ver. 12.0 Notebook, Systat Software, Inc.). By regression analyse, the well-matched model, the reaction rate constants and the order of the reactions are determined for all types of wastes. Contrary to Kalman Filtering, regression analyses give different well-matched mechanisms almost all wastes. Kalman Filtering Method gives one well-matched mechanism for all wastes.In this thesis, the mechanisms of plastics and biomasses are analysed to determine the basic model of liquid and gas products' formations, reaction rate constants and reaction order. 5 different reaction mechanisms, reversible or irreversible are suggested. Experimental results of nine different plastic waste and five different biomass waste are used. The first section of the thesis, the well-matched model and the reaction rate constants are determined by analysed wastes experimental results by Kalman Filtering method with the computer programme MATLAB (ver. 7.10, The Math Works Inc. Natick, MA, USA). The well-matched mechanism gives the biggest reaction rate constant with solid → liquid reaction step and the smallest reaction rate constant with liquid → gas reaction step. In mechanisms, generally the large amount of wastes directly transform to liquid whether the formation of gas from liquid is too slow. In this section it's assuming that all the reactions mechanisms are the first order. The second section of the thesis, on the assumption that reactions are different order, the experimental results analysed by regression method with SigmaPlot (ver. 12.0 Notebook, Systat Software, Inc.). By regression analyse, the well-matched model, the reaction rate constants and the order of the reactions are determined for all types of wastes. Contrary to Kalman Filtering, regression analyses give different well-matched mechanisms almost all wastes. Kalman Filtering Method gives one well-matched mechanism for all wastes.