Biyokütle atık madde olarak ayçiçeği çekirdeği kabuklarının sıvılaştırılması ve elde edilen ürünlerin analizi
Liquefaction of sunflower seed hulls as a biomass waste material and analysis of products
Yazar: İSMAİL ÖZYURT
Danışman: PROF.DR. ESEN BOLAT ; Y.DOÇ.DR. FATMA KARACA
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
ÖZETFosil yakıt rezervlerinin yakın gelecekte tükenecek olması ve oluşturdukları çevresel kirlenmenedeniyle, yeni ve yenilenebilir enerji kaynaklarının araştırılması önem kazanmıştır. Ayrıca,yakıt fiyatlarındaki önemli artış, ülkeleri alternatif kaynaklar üzerinde düşünmeyeyöneltmiştir. Biyokütlenin ve biyokütle atık maddelerin bolca bulunmaları, ucuz veyenilenebilir olmaları; ayrıca sıvı, katı ve gaz ürünlere dönüştürülebilmeleri alternatif enerjikaynakları olarak ortaya çıkmalarını sağlamıştır.Bu çalışmada, bir biyokütle atık madde olan ayçiçeği çekirdeği kabuklarının sıvılaştırılmasısırasında çeşitli deneysel parametrelerin sıvılaşma verimleri üzerindeki etkileri incelenmiştir.Sıcaklık, basınç ve çözücü tetralin/(tetralin+kreozot yağı) oranı etkileri incelenenparametrelerdir. Deneyler için, 250 ml kapasiteli manyetik karıştırıcılı bir otoklav, çözücüolarak tetralin+kreozot yağı karışımı, ortam gazı olarak ise hidrojen kullanılmıştır. Reaksiyonkoşullarındaki reaksiyon süresi 45 dakika olarak alınmıştır. Sıvılaştırma işlemi sonundaoluşan sıvı ürünler Soxhlet ekstraksiyonu uygulanarak, yağ, asfalten, preasfalten ve artıkkesimlerine ayrılmıştır.Bu çalışmanın ön aşamasında, çeşitli biyokütle atık maddelerle (yer fıstığı kabuğu, antepfıstığı kabuğu, ceviz kabuğu, ayçiçeği çekirdeği kabuğu) sıvılaştırma deneyleri yapılmış, enyüksek yağ+gaz verimi sağlayan ayçiçeği çekirdeği kabuğu deneyler için seçilmiştir.Çalışmanın ilk aşamasında sıcaklık, basınç ve çözücü tetralin/(tetralin+kreozot yağı) oranınınayçiçeği çekirdeği kabuklarının sıvılaşma verimleri üzerindeki bireysel etkileri incelenmiştir.kinci aşamada, aynı parametrelerin verimler üzerindeki etkisi deneysel tasarıma uygun olarakaraştırılmıştır. Sıcaklık, basınç ve çözücü tetralin/(tetralin+kreozot yağı) parametrelerininçalışma aralıklar sırasıyla 325-375 oC, 10-30 atm., ve 0/1-1/1 olarak seçilmiş ve deneyseltasarım üç seviye üzerinden gerçekleştirilmiştir. Üçüncü ve son aşamada ise elde edilenbulgular temelinde, yağ+gaz, asfalten ve preasfalten verimleri ile toplam dönüşümler içinmodel denklemleri geliştirilmiş ve optimizasyon çalışması yapılmıştır.Anahtar kelimeler: Biyokütle atık madde, ayçiçeği çekirdeği kabuğu, sıvılaştırma, deneyseltasarım.

Abstract:
ABSTRACTThe expected future depletion of the reserves of fossil fuels and the increase of environmentalpollution make the investigations of new and renewable energy resources to be veryimportant. Also, substantial increases in oil prices have forced countries to think about othersources. Biomass and biomass waste materials are abundant, inexpensive, renewableresources and they can be converted to liquid, solid and gaseous products. Due to thesereasons, they emerged as attractive alternative energy sources.In this study, the effects of various experimental parameters on the liquefaction yields of abiomass waste material, namely sunflower seed hulls, were investigated. Temperature,pressure, solvent tetralin/(tetralin+ creosote oil) ratio were the parameters whose effects werestudied in detail. The experiments were carried out in a magnetically stirred autoclave of 250ml capacity. Tetralin and creosote oil mixture and hydrogen were used during the experimentsas solvent and gas medium, respectively. The reaction time at reaction conditions was takenas 45 minutes. The oil, asphaltene, preasphaltene and residue fractions of liquefactionproducts were separated by Soxhlet extraction.As a preliminary study, different biomass waste materials (groundnut hulls, pistachio hulls,walnut hulls, sunflower seed hulls) were liquefied, and the waste material with the highestoil+gas yield was chosen to be studied. Thus, the individual effects of temperature, pressureand tetralin/(tetralin+ creosote oil) ratio on the liquefaction of sunflower seed hulls wereinvestigated in the first part of this study. In the second part, the effects of the sameparameters were investigated based on an experimental design work. The experimental designwas done at three levels, and the studied ranges for temperature, pressure, tetralin/(tetralin+creosote oil) ratio were 325-375 oC, 10-30 atm., and 0/1-1/1, respectively. In the third and lastpart, model equations for oil+gas, asphaltene and preasphaltene yields, and for totalconversion were developed, and an optimization study was done.Keywords: Biomass waste material, sunflower seed hulls, liquefaction, experimental design.