Atık lastik ve ceviz kabuğunun birlikte pirolizi ve pirolitik sıvı ürünün alternatif sıvı yakıt üretiminde kullanılabilirliğinin incelenmesi
Co-pyrolysis of waste tire and walnut shell and investigation of usability of pyrolytic liquid product in alternative liquid fuel production
Yazar: ABDISALAM MOALIN HUSSEIN
Danışman: PROF. DR. YAKUP KAR
İskenderun Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği = Petroleum and Natural Gas Engineering
Dizin: Ceviz kabuğu = Walnut shell ; Kauçuk = Rubber ; Kopiroliz = Copyrolysis ; Pirolitik yağlar = Pyrolytic oils ; Piroliz = Pyrolysis ; Sıvı yakıtlar = Liquid fuels

Özet:
Bu çalışmada, kaliteli pirolitik yağ üretimi amacıyla yüksek üretim potansiyeline sahip olan ceviz kabuğu (WS) ve granüle atık lastik kauçuğu (WT) üzerine 500oC optimal sıcaklık, 10oC/dakika sabit ısıtma hızı ve 60 dakika alıkonma zamanı şartları altında bir dizi bireysel ve eş-piroliz çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Eş-piroliz çalışmalarında kütlece WS/WT: 3/1, 2/2 ve 1/3 katkı oranlı karışım numuneleri kullanılmıştır. Yapılan piroliz çalışmaları neticesinde pozitif sinerjik etkinin (ΔY>0) WS/WT: 3/1 katkı oranlı numune kullanımı şartlarında gerçekleştiği belirlenmiştir. Bu şartlarda kuru külsüz temelde kütlece %52,57 verimli sıvı ürün elde edilmiştir. Pirolitik sıvı ürünlerin malten fraksiyonları üzerinde gerçekleştirilen FT-IR ve GC-MS analiz sonuçlarının birbiriyle uyum içinde olduğu ve ayrıca eş-piroliz işlemi neticesinde sıvı ürünün kimyasal içerik tür ve dağılımları üzerinde olumlu yönde dikkate değer ölçüde sinerjik etkinin meydana gelmiş olduğu tespit edilmiştir. Yapılan çalışmalar neticesinde elde edilen eş-pirolitik sıvı ürünün karbon, hidrojen, üst ısıl içerik değerleri üzerinde pozitif sinerjik etki oluşurken oksijen içeriği, kinematik viskozite ve yoğunluk değerleri üzerinde ise negatif sinerjik etki gerçekleşmiştir. Bu sinerjik etki durumları, eş-pirolitik yağın daha kaliteli olması yönünde olumlu katkı özelliğinde gerçekleşmiştir. Optimal eş-pirolitik sıvı organik fazı 35,40 MJ/kg; 1,69 cSt (40°C); 1059,28 kg/m3 (15,6℃) ve 60oC parlama noktası önemli yakıtsal özellik değerlerine sahip olmuştur. Ayrıca eş-pirolitik yağın viskozite ve parlama noktası değerlerinin, ticari dizel yakıtları için rapor edilen değer aralıkları ile uyumlu olduğu belirlenmiştir. Bunların yanısıra atmosferik distilasyon çalışmaları neticesinde eş-pirolitik organik fazın hacimce yaklaşık %40 hafif nafta, %10 ağır nafta ve %30 orta distilat içerikli olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca bu ürünün IBP-72°C kaynama noktası aralığı %20 distilat fraksiyonu, doğrudan veya düşük maliyetli iyileştirme sonucunda benzin veya benzin katkısı olarak kullanılabilir özellikli olduğu görülmüştür. Bütün bu sonuçlar toplu olarak değerlendirildiğinde eş-pirolitik sıvının, çeşitli ticari sıvı yakıtların ve ayrıca yüksek katma değerli çeşitli kimyasalların üretiminde hammadde yüklemesi olarak kullanılabilirlik özellikli olduğu görülmüştür.

Abstract:
In this study, a series of individual pyrolysis and co-pyrolysis studies on walnut shell (WS) and waste tire (WT), which have high production potential for the production of quality pyrolytic oil, under 500 °C optimal temperature, 10°C/min constant heating rate and 60 minutes retention time conditions has been carried out. In co-pyrolysis studies, mixture samples with WS/WT: 3/1, 2/2 and 1/3 additive ratios by mass were used. As a result of the pyrolysis studies, it was determined that the positive synergistic effect (ΔY>0) was realized under the conditions of using samples with WS/WT: 3/1 additive ratio. Under these conditions, a 52,57% efficient liquid product by mass was obtained on a dry ashless basis. It was determined that the results of the FT-IR and GC-MS analyzes performed on the malten fractions of the pyrolytic liquid products were in harmony with each other, and also, as a result of the co-pyrolysis process, a remarkable synergistic effect occurred on the chemical content types and distributions of the liquid product.As a result of the studies, there was a positive synergistic effect on the carbon, hydrogen and higher heating values of the co-pyrolytic liquid product, while a negative synergistic effect was observed on the oxygen content, kinematic viscosity and density values. These synergistic effects were realized as a positive contribution to the higher quality of the co-pyrolytic oil. The optimal co-pyrolytic liquid organic phase is 35,40 MJ/kg; 1,69 cSt (40°C), 1059,28 kg/m3 (15,6℃) and 60℃ flash point had significant fuel properties. In addition, it was determined that the viscosity and flash point values of the co-pyrolytic oil were compatible with the value ranges reported for commercial diesel fuels. In addition, as a result of atmospheric distillation studies, it was determined that the co-pyrolytic organic phase contains approximately 40% light naphtha, 10% heavy naphtha and 30% medium distillate by volume. In addition, it has been seen that this product can be used as a gasoline or gasoline additive as a result of IBP-72°C boiling point range, 20% distillate fraction, direct or low cost improvement. When all these results are evaluated collectively, it has been seen that the co-pyrolytic liquid can be used as a raw material loading in the production of various commercial liquid fuels and also various chemicals with high added value.