Alçak yoğunluk polietilen plastik atıklar ile önişlemli linyitlerin eş-pirolizi
The co-pyrolysis of pretreated lignites with low density polyethylene plastic wastes
Yazar: SEZEN KILIÇKALKAN
Danışman: PROF. DR. TANER TOĞRUL
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Linyit = Lignite ; Piroliz = Pyrolysis ; Plastik atıklar = Plastic wastes

Özet:
Plastik atıklar çevre kirliliğinde önemli yere sahiptir. Başta ambalaj sektörü olmak üzere birçok sektörde yaygın kullanımı, plastiklerin üretimini ve kullanım sonrası atık oluşumunu artırmaktadır. Plastikler kimyasal yapıları itibariyle tabiat şartlarında çok zor bozunduklarından atıldıkları çevrede kirliliklere sebep olmaktadır. Diğer taraftan, petrokimya tesislerinde plastik üretiminde kullanılan maddelerin petrole dayalı olması ve dünya petrol rezervinin de sınırlı olması, atık plastiklerin geri kazandırılmasını hammadde kaynaklarının etkin kullanımı yönünden zorunlu kılmaktadır. Ayrıca, plastik atıklar gibi linyitlerin de enerji kaynağı olarak günümüzde yeterince değerlendirilememesi bu enerji kaynaklarının önemini artırmıştır. Plastik atıkların ve linyitlerin eş-piroliz ile değerli ürünlere dönüştürülmesi son yıllarda bu kaynakların değerlendirilmesine ışık tutacak niteliktedir.Bu tez kapsamında, AYPE (Alçak Yoğunluk Polietilen) plastik atıkları ile Beypazarı ve Edirne Uzunköprü linyitlerinin 410-450 ?C sıcaklık aralığında, azot atmosferinde, eş-pirolizi araştırılmıştır. Linyitler mikrodalga ve HCl asit ile önişleme tabi tutularak kullanılmıştır. Deneysel çalışmalarda, 40 cm uzunluğunda ve 4,2 cm iç çapında pyrex cam reaktör kullanılmıştır. Ürüne göre yarı kesikli işletilen sistemden elde edilen sıvı ve katı kalıntı miktarları tartılarak belirlenmiş, gaz ürün miktarı ise farktan bulunmuştur. Ayrıca, sıvı ve gaz ürün yüzdeleri toplam dönüşüm olarak tanımlanmıştır. Piroliz sonucu oluşan sıvı, gaz ve katı kalıntının, sıcaklık, linyit cinsi, önişlem ve linyit/AYPE oranı ile değişimi incelenmiştir. Deneylerden elde edilen sıvı ürünler GC-MS cihazında analiz edilmiştir.Deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçlara göre, AYPE ısıl bozundurulmasında en yüksek sıvı oluşumu 425 ?C ile 450 ?C sıcaklık aralığında elde edilmiştir. En yüksek toplam dönüşümü, %83 oranında AYPE içeren, HCl ile önişlemli Beypazarı Linyitinin 450 ?C'deki eş-pirolizinden elde edilmiştir. Mikrodalga önişlemli ve HCl ile yıkanmış Beypazarı Linyiti:AYPE karışımlarının %83 AYPE oranı için ürün verimlerinin sıcaklıkla değişiminin sonuçları incelendiğinde her iki koşulda da sıcaklık arttıkça toplam dönüşümün ve sıvı veriminin arttığı gözlenmiştir. Katı ürün miktarı ise sıcaklık arttıkça azalmaktadır. Mikrodalga önişlemli Beypazarı Linyiti+AYPE karışımlarının %83 AYPE oranı için ürün verimlerinin sıcaklıkla değişimini incelediğimizde en yüksek sıvı veriminin toplam dönüşümün elde edildiği 450 ?C' de, elde edilen verimler sırasıyla sıvı ürün verimi %72,530, sıvı ve gaz ürün toplamından oluşan toplam dönüşüm ise %85,448'dir. HCl ile yıkanmış Beypazarı Linyiti: AYPE karışımlarının %83 AYPE oranı için ürün verimlerinin sıcaklıkla değişimini incelediğimizde en yüksek sıvı veriminin ve toplam dönüşümün elde edildiği 450 ?C' de, elde edilen verimler sırasıyla sıvı ürün verimi %72,400, toplam dönüşüm ise %88,226'dır.Sonuç olarak, önişlem görmüş linyitler ile yapılan eş-pirolizlerde az da olsa sıvı veriminin arttığı gözlenmiştir. Eş-piroliz sıvı ürünlerinin GC-MS analizi sonucu tanımlanan ürünlerde Hekzen, 1-deken, dekan, undeken, 1-dodeken, 1-Trideken,1-Tetradeken, 1-Pentadeken, pentadekan, 1-Hekzadeken, hekzadekan, oktadekan, haptadekan, nonadekan, eikosan, heneikosan gibi maddeler tespit edilmiştir.Anahtar Kelimeler: Linyit, plastik atıklar, piroliz, AYPE, geri kazanım

Abstract:
Plastic wastes have an important place on enrivomental pollution. The widespread usage in the industry, most notably including the packaging sector, increases the production of plastics and the formation of waste after usage. As plastics chemical structures hardly destroyed in the place they are thrown out,they lead to enviromental pollution.on the other hand in the petrochemical industry, the substances used in the manifacture of plastics being oil-based and the world?s oil reserves being limited make it obligatory to regain the waste plastics in terms of efective use of raw material resources. In addition, today such as plastic waste not evaluating effectively the lignite as an energy sources increased the importance of these energy sources. With the co-pyrolysis of plastic wastes and lignite conversion of valuable products in recent years has shed light on the evaluation of these resources.In this thesis LDPE (Low Density Polyethylene) plastic wastes with Beypazari and Edirne Uzunkopru lignites between 410 - 450 ?C temperature range under the nitrogen atmosphere, the co-pyrolsis were investigated. Lignites pretreated 1N HCI and microwave energy. In experimental studies, 40 cm long and 4,2 cm inside diameter Pyrex glass reactor is used. According to the product, the quantities of solid residue and liquid obtained by the semi batch reactor system were determined with weigh and the amount of gas product were determined from the difference. Also the percentage of liquid and gaseous products is defined as the total conversion.the changes of gas and solid residue, formed as a result of pyrolsis, with the temperature, lignite type, preprocessing and lignite/AYPE rate were investigated. Liquid products obtained from pyrolysis the experiments were analyzed with GC-MS.According to the results of experimental studies, the highest liquid formation in AYPE thermal destruction were obtained between 425 ?C and 450 ?C temperature range. The highest total transformation obtained at 450 ?C from the co-pyrolsis of pretreated by HCI and 83% AYPE with Beypazari lignite. Preproccesing microwave and Beypazari lignite washed with HCI:for the %83 AYPE of AYPE blends when examined the heat exchange products yields results, in both condition the higher temperature is the higher the total transformation, and fluid yields has been observed. If the temperature increases, the amount of solid product decreases.when we analysis product output by the change of temp for the microwave preprocessing lignite + AYPE mixture proportion,high rate of liquid output in 450°C in total transformation, the outputs in order are liquid product output %75,520 the total liquid and gas trasformations are %85,448 in total. Beypazari lignite which is leached by HCI: when analysis the AYPE mixtures for %83 AYPE rate with the change of temp, the most liquid output and the total transformation which is acquired at 450 ?C, the outputs, in order, are the liquid product output %72,400, the total rate %88,260.As a result in the co-pyrolysis made with lignite treated preprocessing, was observed a rise even if just a bit. In the products identified as a result of GC-MS analyses of the co-pyrolised liquids contains such substances as Hekzen, 1-Deken, Dekan, Undeken, 1-Dodeken, 1-Trideken,1-Tetradeken, 1-Pentadeken, Pentadekan, 1-Hekzadeken, Hekzadekan, Oktadekan, Haptadekan, Nonadekan, Eikosan, Heneikosan.Key Words: Lignite, plastic wastes, pyrolysis, AYPE, recycling