Farklı biyokütle atıklarının su buharı gazlaştırması
Steam co-gasification of various biomass wastes
Yazar: AGİEB ELNAZİR AGİEB HAMMAD
Danışman: PROF. DR. ÖZKAN MURAT DOĞAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Günümüzde en önemli enerji kaynağı olan fosil yakıtların sahip olduğu öneme rağmen, neden olduğu çevresel sorunlardan dolayı ve buna paralel yükselen enerji arzını karşılamak için en verimli, temiz ve ekonomik çözüm yollarını bulunması yolunda yapılan araştırmalar hızla sürdürülmektedir. Bu araştırmalar çerçevesinde, çevreyi daha az kirleten, yenilenebilir enerji kaynağı olan biyokütle, fosil kaynaklara alternatif olabilecek en önemli enerji kaynaklarından biridir. Biyokütlenin, termal, biyolojik ve fiziksel proseslerle bir takım teknolojilerle çeşitli enerji kaynaklarına dönüştürülmesi mümkündür. Bu teknolojiler içeresinde gazlaştırma teknolojisi çok önemli yer kapsamaktadır. Biyokütlenin gazlaştırılması sonucunda üretilen sentez gazından hidrojen, amonyak ve metanol gibi değerli kimyasal maddelerin de üretilmesi söz konusudur. Bu çalışmanın amacı, biyokütle atığı olan pirina, fındık kabuğu ve odun talaşının gazlaştırma işlemi ile hidrojence zengin sentez gazı üretilmesidir. Deneysel çalışmada, laboratuvar ölçekli dolaylı ısıtmalı 40 mm çapında 1 m yüksekliğindeki sabit yataklı gazlaştırma reaktör sistemi kullanılmıştır. Gazlaştırma için gerekli sıcaklık dolaylı olarak bir fırın yardımı ile sağlanmakta, gazlaştırma ajanı olarak kullanılan su buharı ise buhar jeneratörü vasıtasıyla sağlanmıştır. Çalışmada biyokütle atık olarak kullanılacak olan pirina (P), fındık kabuğu (FK) ve odun talaşı (OT) ilk önce öğütülerek kaba ve elementel analizleri yapılmıştır. Ortalama partikül boyutu1 mm olan pirina, fındık kabuğu ve odun talaşı, farklı sıcaklık (600oC, 650oC, 700oC, 750oC, 800oC ve 850oC), farklı su buharı akışı (5, 10 ve 15 g su/dk) ve farklı katalizörler (MgO, CaO ve K2CO3) kullanılarak gazlaştırma işlemine tabi tutulmuştur. Gazlaştırma sıcaklığının ve su buharı akış hızının ve katalizörlerin elde edilen sentez gazı bileşimi üzerine etkileri araştırılmıştır. Sentez gazı bileşenlerinin analizi gaz kromatografi cihazı kullanılarak yapılmış ve karışım içerisinde hacimce yüzdeleri belirlenmiştir. Deneysel çalışmalarda en yüksek hidrojen konsantrasyonu hacimce %66 ile 750 oC sıcaklığında ve 0,25 g su/s buhar akış hızı koşullarında pirina atığı beslemesinde elde edilmiştir. Elde edilen en yüksek hidrojen/karbon monoksit oranı 5,4 olup pirina atığı ile yapılan deneyde elde edilmiştir.

Abstract:
Despite the importance of fossil fuels, which is an important energy source on the present time, the researches are continuing to find more efficient, clean and economic solutions to meet the increasing energy needs due to the environmental problems. Within the framework of these studies, biomass was found to be one of the most important energy sources that can act as an alternative to fossil fuels, because of its less polluting effects and renewability. Biomass can be transformed into a wide variety of energy sources with a wide variety of thermal, biological and physical technologies, and gasification technology are among the important technologies to use. With the biomass gasification process, it is also possible to produce valuable chemicals such as hydrogen, ammonia, and methanol as side products. The aim of this study to produce hydrogen-rich syngas production by the gasification process of olive pomace, hazelnut shell and sawdust as biomass residue. A fixed bed in indirectly heated gasification reactor with a diameter of 40 mm and a height of 1 m system was used during the experimental work. The temperature required for gasification was adjusted with a furnace and the water vapor used as gasification agent is also provided by steam generator. first grinding the olive pomace,  hazelnut shell and wood sawdust which will be used as biomass waste, then quartz and elemental analyses were carried out. The olive pomace, hazelnut shell and wood sawdust pieces with an average of 1 mm diameter under various temperatures (600oC, 650oC, 700oC, 750oC, 800oC and 850oC), varying steam flow (5, 10 and 15 g water/min) and different catalysts (MgO, CaO, K2CO3) during gasification process. The effects of the gasification temperature, water vapor flow rate and catalysts on the syngas composition were investigated. The syngas composition was analyzed in gas chromatography equipment and the percentages in the mixture were determined. During the experimental studies, the highest hydrogen concentration of 66% was obtained while using the olive pomace as biomass residue the highestat 750 oC and under 15 g water/min steam flow rate conditions. The highest H2/CO ratio was recorded as 5.4 during the experiment with olive pomace waste.