Afşin–Elbistan linyitinin akışkan yatak reaktörde hava ile gazlaştırılması
Gasification of Afşi̇n–Elbi̇stan lignite with air in a fluidized bed reactor
Yazar: TANSU UYAR
Danışman: PROF. DR. YAHYA SUYADAL
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Akışkan yatak = Fluidized bed ; Linyit = Lignite

Özet:
Nüfus artışına paralel olarak artan enerji ihtiyacının karşılanması günümüzün en büyük problemlerinden biridir. Bu ihtiyacın büyük ölçüde fosil yakıtlardan karşılandığı düşünülürse ülkemizdeki kömürlerin değerlendirilmesi büyük önem taşımaktadır. Sanayi devriminin getirdiği büyük avantajların yanında kaçınılmaz olarak ortaya çıkan küresel kirlilik, enerji üretimi konusunda başta hammadde seçimi olmak üzere kullanılan yöntemlerin de belirlenmesinde önemli bir ölçüttür. Çevreye zararlı emisyonların önüne geçilmesi amacıyla geleneksel yöntemler yerine çevre dostu teknolojilerin kullanıma geçirilmesi bir zorunluluk haline gelmiştir. Tez kapsamında, gazlaştırma ajanı olarak su buharının hava ile birlikte kullanıldığı deneysel çalışmalarda, Afşin–Elbistan kömür havzasından tedarik edilmiş linyit örneklerinin akışkan yatak reaktöre kesikli şarj şeklinde beslenmesi ile elde edilen gaz ürünlerin mol kesirleri ölçümlerine dayanan bir "breakthrough" analizi yürütülmüştür. Gazlaştırma sürecine etkisi olduğu bilinen sıcaklık (700≤T,ºC≤900), besleme bileşimi (1≤H2O/O2≤100) ve parçacık çapı (75≤dp,µm≤600) gibi farklı işletim parametrelerini içeren bir deney programı kullanılmıştır. Deneysel çalışmaların ilk bölümünde, ortam koşullarında kurutulmuş linyit ile gazlaştırma ürün kapasitelerinin belirlenmesine yönelik bir araştırma yapılmıştır. Bu bölümden elde edilen bulgular, çalışmaların ikinci bölümünü oluşturan kinetik analiz için bir ön çalışma niteliğindedir. Gazlaştırma ve yanmanın eşanlı gerçekleştiği karmaşık tepkime sisteminin kinetiğine ilişkin olarak linyit çarı ile deneyler gerçekleştirilmiş ve elde edilen sonuçların değerlendirilmesi gaz faz üzerinden yapılmıştır. Analiz sonucunda, elementer–tersinir olarak ifade edilen beş adet model tepkime için, on adet hız sabiti ve değerleri 11.5–126.5 kj/mol arasında değişen on adet aktivasyon enerjisi tespit edilmiştir. Bu parametreler kullanılarak gazlaştırma ürünlerine ait ilaveten bir seçimlilik analizi de yürütülmüştür.

Abstract:
One of the biggest problems of our day is the fulfillment of energy demand which increases with the population growth. Considering that fossil fuels satisfy this demand on a large scale, utilization of our lignites bears great importance. Global pollution which has emerged with the industrial revolution aside from its advantages is now one of the important criterias that effects mostly the determination feedstock along with the energy production processes. Using environmentally friendly techniques instead of conventional ones has become an obligation to prevent hazardous emissions. Researches on gasification are utmost important when considering the usage of modern ways to utilize lignites which have abundant reserves in our country. In the scope of this thesis, a breakthrough analysis of experimental studies on air–blown gasification, based on mol fraction measurements of gas products which were obtained from lignite samples supplied from the Afşin–Elbistan coal basin that fed to a fluidized bed reactor with a batch–wise manner, was conducted. An experiment schedule that contains the parameters like temperature (700≤T,ºC≤900), feedstock ratio (1≤H2O/O2≤100)  and particle size (75≤dp,µm≤600) which were known to have effect on gasification process, was arranged. The first part of the experimental work involved the determination of gas product capacities acquired from the lignite dried at ambient atmosphere. Findings from this part were harnessed for the kinetic study which was the second part of the experimental works. Lignite char was used to enlighten the complex reaction kinetics consists of simultaneous gasification-combustion reactions and the results were evaluated according to gas phase. As a result of the research, ten activation energies range from 11.5 to 126.5 kj/kmol related to ten rate constants, were determined for five elementary–reversible model reactions. In addition, using these parameters a selectivity analysis was conducted for the gasification products.