Soma-Eynez linyitinin su buharı gazlaştırması
Steam gasification of Soma-Eynez lignites
Yazar: ELİF SİMGE VURAL
Danışman: PROF. DR. BEKİR ZÜHTÜ UYSAL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, sentez gazının kalorifik değerini artırmak amacıyla gerekli enerjinin dolaylı olarak sağlandığı su buharı ile gazlaştırma incelenmiştir. Deneylerde Soma/Eynez linyiti kullanılmıştır. Gazlaştırma işlemi düşey konumlu bir fırın içine yerleştirilmiş, 5 cm çapında ve 110 cm uzunluğunda kuartz bir reaktörde gerçekleştirilmiştir. Öncelikle sıcaklığın, su buharı akış hızının ve kömür partikül boyutunun etkileri incelenmiştir. Sentez gazındaki en yüksek hidrojen konsantrasyonu (%65), 700 oC sıcaklık ve 10 g/dk su buharı akış hızı koşullarında elde edilmiştir. Bu şartlarda elde edilen kuru sentez gazı için alt ısıl değer 8,11 MJ/Nm3 olarak bulunmuştur. İncelenen 1,2-4,1 mm boyut aralığında partikül boyutunun önemli bir etkisi olmadığı tespit edilmiştir. Sentez gazındaki hidrojen konsantrasyonunu daha da arttırmak amacıyla kalsiyum oksit, magnezyum oksit ve potasyum karbonat katkıları incelenmiştir. Bunların arasında en etkin olanının kalsiyum oksit olduğu belirlenmiştir. Sentez gazı içeriğindeki hidrojen konsantrasyonu, kalsiyum oksit katkısı ile %65'ten %75'e yükselmiştir. Hidrojen konsantrasyonunu  artırmasının yanısıra, su buharı ile gazlaştırmanın bir başka belirgin etkisi de sentez gazında karbon dioksit konsantrasyonunu artırması olmuştur. Bu durum gazlaştırma reaksiyonlarının yanısıra su gazı yönlendirme reaksiyonunun da bu sistemde etkili olduğunu göstermektedir. CaO katkısı ile sentez gazının alt ısıl değeri 16,11 MJ/Nm3 değerine yükselmiştir. Çoğunlukla yüksek kül ve nem içerikli Türkiye linyitlerinden yararlanma konusunda gazlaştırmanın uygun bir yöntem olduğu ve su buharı gazlaştırma yöntemiyle yüksek kalorifik değerli sentez gazı üretilebileceği görülmüştür.

Abstract:
Steam gasification with indirect heating was investigated in this work to increase the calorific value of the syngas. Soma/Eynez lignite was used in the experiments. Gasification process was carried out in a quartz tube reactor, which had a diameter of 5 cm and a height of 110 cm, placed in a vertical furnace. Firstly, the effects of temperature, steam flow rate and coal paticle size were investigated. Maksimum hydrogen concentration in the syngas (65%) was obtained at 700 oC temperature and with 10 g/min steam flow rate. The lower heating value for dry syngas obtained at these conditions was found as 8,11 MJ/Nm3.The syngas composition was not affected substantially by the coal particle size in the interval between1,2-1,4 mm employed in the experiments. Calcium oxide, magnesium oxide and potassium carbonate additives were investigated to increase the hydrogen concentration of syngas. It was determined that the most effective additive was calcium oxide. Hydrogen concentration in the syngas increased from 65% to 75% by CaO addition. Besides increasing the hydrogen concentration, one of the explicite effects of steam gasification was to increase the carbondioxide concentration in the syngas as well. This shows that the water-gas shift reaction was effective beside of the gasification reactions. The lower heating value of the syngas increased to 16,11 MJ/Nm3 with the use of CaO additive. It was shown that gasification is an appropriate way of utilization of the Turkish lignites that have high ash content and humidity and syngas with high calorific value can be produced with steam gasification.