Seka fabrikası atıksu arıtma tesisinden çıkan katı atıkların sıvılaştırma koşullarının araştırılması

Abstract

61 azı Petrol kaynağının sınırlı oluşunun -farkına varıldıktan sonra yeni lenebi len ve kolayca sağlanan biyokütlenin sıvı laştırı İması üzerinde çalışmalar yoğunlaştırılmıştır. Biyokütle ve onun çeşitli bileşenlerinden katran, yag ve kok üretimi yüz yılı aşkın bir sürenin çalışma konusu haline gelmiştir. Biyokütlenin alkali ortam, yüksek basınç ve yüksek sıcaklık (673 K) da, ısıl kimyasal olaylarla sı vı laştırı İması temelde basit bir işlemdir. Bu işlem, biyokütlenin gaz, yag ve koka dönüştürülen birkaç sistemden biridir. Diğer yöntemler, kuru maddenin direk ısıtılması <pirolizi), -fermantasyon (anaerobik) ve gazlaştırarak (kısmi oksitleyerek) metanole dönüştürmed i r. Temel ısıl kimyasal proses değişkenlerinden biri, susuz çözücülerle (antresen yağı, aseto-fenon ve o-krezol) olan tepkimelere yüksek basınç sağlamak için hidrojen ve CO basmaktır. Termokimyasal sıvılaştırma prosesi ve proses değişkenleri ilginçtir. Çünkü, diğer yöntemlere göre üstünlükleri vardır. Hammaddenin kurutulması gerekmemekte, oldukça düşük sıcaklık uygulanmakta ve biyokütlenin çoğunun dönüşümü sağlanmaktadır. Laboratuvarımızda, 1 ignoselulozi k katı atıkların yag ve biyogaza dönüştürerek atıkların değerlendirilme yollarını bulma çalışmaları sürdürülmektedir. Buna dayalı olarak, sulu ortamda asit ve baz gibi kimyasal maddeler kullanılarak, biyokütlenin sıvı laştırı İmasına çalışılmaktadır. Bu çalışmada, hammadde olarak kullanılan SEKA katı atığının sulu ortamda asetik asit ve sodyum hidroksit ile sı vı laştırı İma koşulları araştırılmıştır. Karıştırma sistemi, giriş ve çıkış vanası ve somunlarla kapatılan kapağı olan 2 L lik yüksek basınçlı otoklav (Cook, vertical high pressure autoclave) reaktör62 olarak kullanılmıştır» Reaktöre bağlı manometre ve termoç i-F t le iç basınç ve sıcaklık ölçülebilmektedir. Sıvılaştırma için, 400 g sulu katı atık, 100 ml_ su ve asetik asit (%99 analitik sa-flıkta) ve NaOH, katının kütlece X15 olacak şekilde, katılarak reaktöre konulmuştur. Reaktör kapatılarak, iki kere 0.2 MF'a basınca kadar azot gazı basılıp boşaltılarak reaktörde kalan oksijen temizlenmiştir. Başlangıç basıncına kadar (5,10 MF'a) azot gazı basılmış ve denemelerin bir saatte tamamlandığı işletme sıcaklığına ( 523 K, 573 K ve 623 K) kadar ısıtılmıştır. Isıtma sırasında reaktör sürekli karıştırılmıştır. Isıl kimyasal işlemden sonra karıştırma, sıcaklık 473 K oluncaya kadar sürdürülmüş ve reaktör bir gece soğumaya bırakılmıştır. Ertesi gün sıcaklık ve basınç ölçülerek oluşan gazdaki CO, CO ve inert miktarını saptamak için Orsat 6az Analizöründe analiz edilmiştir. Analizden sonra geri kalan gaz boşaltılarak, reaktörün kapağı açılmış ve reaksiyon karışımı metal kepçe kullanılarak elle alınmıştır. Reaksiyon karışımı kaba süzgeç kağıdında süzülerek katı-yag sulu -fazdan ayrılmıştır. Sulu fazın miktarı ve pH'ı ölçülmüştür. Katı-yag bol su ile yıkanarak suda çözünenlerden arı ti lmışt ir. Katı-yag -fazı kurutularak miktarı gravimetrik olarak saptanmış ve ısıl değeri, yag verimi, lignin miktarı ve element analizi yapılmıştır. Sıvılaştırma sıcaklığı arttıkça, atığın katı-yag veriminin düştüğü sonucuna varılmaktadır. Katı-yagın yag verimi ve ısıl değeri, termokimyasal işlem sıcaklığı arttıkça, artmakta, basınç arttıkça ise düşmektedir. C/O+S oranı da sıcaklıkla artmaktadır. Sıvı laşt ırmada, katı-yag için ısıl değeri açısından, en uygun sıcaklık, basınç ve kimyasalın, sırayla, 573 K, 5 MF'a ve %15 asetik asit olduğu sonucuna varılmıştır.

SUMMARY Since it has been recognised that the petroleum reserves are limited, research has been concentrated on the liquefaction of biomass which is renewable and obtained easily. The generation of tars, oil and chars from biomass and its various components have been the subject of study for over a century. Thermochemical liquefaction of biomass is basically a simple process, whereby it is heated with alkali under pressure at temperatures up to 673 K. This simple procedure converts the biomass to a mixture of gas, char and oil. The other methods are the direct heating of dry matter (pyrolysis), fermentation (anaerobic digestion) and gasification (partial oxidation) to yield methanol. A variant on the basic thermochemical process involves the addition of carbon monoxide and hydrogen to provide an overpressure to the reaction which is also performed in a non-aqueous solvent (anthrecene oil acetophenone, o-cresol). The thermochemical liquefaction process and its variants are of interest, because they appear to have several advantages over the other methods. They do not require preliminary drying of the feedstock, they operate at relatively low temperature, and they convert most of the biomass. The work, currenly being conducted in our laboratories, is to find a way to evaluate the 1 ignocel lulosic solid waste by converting to crudes or biogas. In this connection the liquefaction of biomass have been carried out in aqueous alkaline and acidic medium by changing the concentration of the chemicals, operating temperature and initial pressure.64 A 2L high pressure autoclave (Cook, vert ial high pressure autoclave) was used as reactor, having mixing shaft, inlet and outlet valves and a seal which is screwed with nuts. The temperature and inside pressure can be measured with thermocouple and manometer mounted on the reactor» For the liquefaction, 400 g solid waste (Moisture, 7. 75), 100 mL water and the necessary amount of acetic acid (997. by weight, Merck, analytic grade) and NaOH to make the percentages of chemicals up 15% of the dry solid waste in the mixture, were put into the autoclave. The autoclave was sealed and purged with nitrogen gas by pressurising up to 0.2 MF'a then venting to remove the oxygen left in the autoclave twice. The autoclave was started to heat up to operating temperatures of 523 K, 573 K and 623 K at which the reaction has been completed in one hour. It can be concluded that the solid-oil yield of the waste decreases while liquefying temperature increases. The oil yield (aceton extract) and calorific values of the solid-oil decreases with the increase in thermochemical treatment temperature and with decrease in initial pressure. According to the calorific values of the solid oil, the optimum values for temperature, pressure and percentace of the chemicals used in the liquefaction process were 573 K, 5 MF'a and 15% acetic acid, respectively.