Anaerobik fermantasyon yöntemi ile tar giderimi

Abstract

Gazlaştırma ve piroliz gibi termokimyasal dönüşüm sistemlerinin en temelsorunlarından biri olan tar, sistemde büyük zararlara sebep olan hidrokarbonlarınkarışımından oluşan aromatik kirleticiler olarak bilinmektedir. Tar sistemeyerleşmekte ve sistemde ısı kayıplarına, korozyona, yanma sırasında isoluşumuna, sistemdeki katalizörlerin zehirlenmesine, boru ve kanallardatıkanıklığa sebep olmaktadır.Bu tez çalışmasında, piroliz esnasında oluşan tar kirleticilerinin arıtılmasıiçin mevcut çalışmalar incelenerek biyogaz sistemleri ile piroliz sisteminin hibritçalıştırılması ile oluşacak yeni bir tar arıtım prosesi tasarlanmıştır. İlk aşamadapiroliz için uygun materyal; sığır atığı, tavuk atığı, okaliptüs ve odun talaşıiçerisinden odun talaşı olarak belirlenmiştir. Deneylerin ikinci aşamasında çıkangaz içeriğindeki tarın gravimetrik ölçümünün belirlenmesi için çözücü kimyasalaseton ve izopropil alkol içeren gaz yıkama serisi (diğer bir adı ile Cold-Trappingyöntemi) piroliz reaktöründen sonra sisteme eklenmiştir. Bu gaz yıkama serisindeaseton ile tar tutumu üç parelel deney sonucunda sırasıyla 0.158, 0.194, 0.165 g/lolarak hesaplanarak ideal çözücü olarak aseton belirlenmiştir. Gravimetrik ölçümsonrasında gaz yıkama şişelerindeki tar emilim miktarlarının belirlenmesi için 285nm dalga boyunda 1. gaz yıkama şişesinden 5. şişeye kadar absorbans değerleriLambert-beer yasasına göre sırasıyla 0.3514, 0.1545, 0.1195, 0.0976 ve 0.025olarak belirlenmiştir. Deneylerin 3. aşamasında 25 m 3' lük Torbalı tesisinden teminedilen fermente atık piroliz reaktöründen sonra sisteme eklenmiştir ve fermenteatıktan sırası ile 10, 20 ve 30 L gaz geçişi sağlanmıştır ve elde edilen tar miktarlarısırası ile 0.159, 0.089 ve 0.075 g/L olarak tespit edilmiştir. Tar arıtım verimi%56.09 olarak bulunmuştur. Gravimetrik ölçümden sonra dalga boyu analizi 285nm'de gerçekleştirilmiş ve absorbans değerleri 1.şişeden 5.şişeye kadar 0.3068,0.2741, 0.2449, 0.1701 ve 0.1249 olarak belirlenmiştir. Gaz geçirilerek tar tutumugerçekleştirilen fermente atık şişeleri 35˚C sıcak odada 12 gün bekletilmiştir.Gaz çıkış miktarı gözlemlenmemiştir. Fermente atığa uygulanan pH ve alkaliniteanalizlerinin etkisi yorumlanmıştır.Anahtar sözcükler: piroliz, fermente atık, tar, biyogaz, sentez gazı, hibrit sistem

Tar is one of the major problems of the thermochemical conversion systems such asgasification and pyrolysis. It is composed of aromatic hydrocarbons which cause severedamage in the system. These damages include heat loss, corrosion, soot, deactivation ofcatalysis and fouling in the pipes and lines.In this study, current literature is searched for present tar removal technics and a newsystem is designed as a hybrid of biological and thermochemical systems. The experimentsare completed in three steps. Firstly, suitable material for the pyrolysis is determined as woodchips among the samples of cow manure, chicken manure, eucalyptus and wood chipspyrolysed at 500-600˚C. Secondly, gravimetric analysis of pyrolysis gas is occured bywashing with chemical solvents, aceton and isopropil alcohol (this process also known asCold-Trapping Method). This method is applied after pyrolysis. Gravimetric analysis resultsare found as 0.158, 0.194, 0.165 g/l, respectively. According to the results of threeexperiments, aceton is determined as the ideal solvent. Wave length analysis is carried out at285 nm. Absorbance values are established as 0.3514, 0.1545, 0.1195, 0.0976 and 0.025 fromthe 1st bottle to the 5th respectively, with regard to Lambert-beer law.On the 3rd step, fertilizer waste is obtained from Torbalı plant with the capacity of 25m 3 is added to the system after the pyrolysis reactor. 10, 20 and 30 L syngas is passed throughthe fertilizer waste and gravimetric tar amounts are observed as 0.159, 0.089 and 0.075 g/L,respectively. According to these results, tar removal yield is calculated 56.09%. Absorbancevalues are established as 0.3068, 0.2741, 0.2449, 0.1701 and 0.1249 from the 1st bottle to the5th, respectively. Finally, fertilizer waste which treated by syngas is incubated at 35 ˚C for 12days. There isn't any gas generation observed. Alkalinity and Ph analysis are applied tofertilizer waste and results are evaluated.Key word: pyrolysis, fertilizer waste, tar, syngas, hybrid system