Statik ve dolgulu yıkayıcı sistemlerde H2S ve NH3 gideriminin deneysel incelenmesi
The experimental analysis of H2S and NH3 removal in static and packed scrubbing systems
Yazar: ERSİN ÜRESİN
Danışman: PROF. DR. DURMUŞ KAYA ; PROF. DR. HALİL İBRAHİM SARAÇ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada kirletici gideriminde verimi etkileyen faktörleri incelemek amacıyla bir gaz yıkayıcı sistemi tasarlanıp kurulmuştur ve simulasyon gazından hidrojen sülfür (H2S), karbondioksit (CO2) ve amonyak (NH3) giderimi üzerine farklı gaz debilerinde, farklı akış modunda ve farklı kirli gaz kompozisyonlarında deneysel incelemelerde bulunulmuştur. İçerisinde ticari dolgu malzemesi ve statik mikser bulunan iki farklı kolon kirletici giderimi bakımından karşılaştırılmıştır. Çalışmalarımızın ilk bölümünde dolgulu kolon ile H2S ve NH3 giderim deneyleri gerçekleştirilmiştir. H2S giderim veriminin en iyi sağlandığı yöntemin karşıt akışlı olduğu deney çalışmalarında gözlenmiştir. Dolgu malzemesi ile elde edilen deney sonuçlarına karşı kirletici giderimini iyileştirmeye yönelik araştırmalar yapılmıştır. Çapı dolgu malzemesine göre daha büyük, boşluk oranı yüksek ve yaklaşık dolgulu ile aynı hacimde olan bir statik mikser tarafımızdan tasarlanmıştır. Tasarladığımız bu statik mikser ayrı bir kolon içerisinde konumlandırılarak aynı deney koşullarında H2S giderim incelemeleri yapılmıştır. Statik mikserli kolon ile deney çalışmasında gaz hızının mevcut yapısal dolgulu kolondaki hıza göre az olması ile giderim veriminde yaklaşık %25 olumlu etki sağlamıştır. CO2 ve H2S'in bir arada bulunması gaz yıkayıcı kolonu boyunca sodyum hidroksit tüketimini artırdığından yüksek kirletici yüklerinde her iki kolonda da H2S giderim verimini azaltmaktadır. Deneysel çalışmalar sonucunda yıkayıcı sistemlerde kirletici gideriminde kalma süresinin de gaz hızı kadar etkili olduğu görülmüştür. Statik mikserli kolonda, 250-1000 ppmv kirletici konsantrasyonları arasında üç saniyelik veya üzeri bir gaz kalma süresinin optimum noktaya daha yakın olduğu gözlenmiştir.

Abstract:
In this study, to investigate the factors on removal efficiency a scrubbing system has been designed and removal of hydrogen sulfide (H2S), carbondioxide (CO2) and ammonia (NH3) from simulated gas has been studied with different flow rates, flow modes and gaseous pollutant concentrations. Structured packing and static mixer in the two different columns are compared for removal of pollutants. In the first part of our investigation, H2S and NH3 removal has been studied with packed column. Better H2S scrubbing efficiencies have been obtained in countercurrent flow mode. Against to results which are obtained by packed column in experiments, studies were carried out to improve pollutants removal. We designed a static mixer which has larger diameter and void fraction than structured packing and has approximately same volume as packed column. Static mixer has been located in a separate column to investigate the H2S removal with same experimental conditions. Experiments with static mixer column, because of gas velocity is less than the structured packed column, has approximately 25% positive effect on removal efficiency. The coexistence of CO2 and H2S have been shown to increase the sodium hydroxide consumption along the scrubber column thereby decreasing the H2S removal efficiency at higher H2S loads in each column. The residence time is as effective as gas velocity in scrubbing systems to remove the gaseous pollutants has been shown in experimental studies. A gas residence times of equal or above 3 seconds were seemed to be closer to the optimum point in static mixer column between 250-1000 ppmv gaseous pollutant concentrations.