Kömürün kritik altı ve kritik üstü şartlarda ekstraksiyonu

Abstract

ÖZET Yüksek Lisans Tezi KRİTİK ALTI VE KRİTİK ÜSTÜ ŞARTLARDA KÖMÜRÜN EKSTRAKSİVONU Melek GÜRKAHRAMAN Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabil im Dalı 1993, Sayfa: 47 Bugüne kadar kömürden sıvı yakıt ve kimyasal hammadde üretimi, genellikle kömürün pirolizi ile yapılırken, zamanımızda farklı prosesler ile sıvı ürünlere dönüştürülmesi üzerinde çalışmalar yoğunlaşmaktadır. Bu metodlar arasında kömürün süperkritik şartlarda ekstraksiyonu ümit vaad etmektedir. Ekstrakt verimi sıcaklık ve basınçla artmakta olup, piroliz işlemi ile elde edilen sıvı ürün miktarından yüksektir. Ekstraksiyon şartlarında kömür çok az bozunduğu için, ekstraktın incelenmesi ile kömürün yapısı hakkında doğrudan bilgi edinilmektedir. Sunulan tezde, Zonguldak taşkömürü, Afşin-Elbistan ve Şırnak-Cizre linyitleri 100 cm hacimli manyetik kanştıncılı reaktördeIV benzen, toluen ve piritlin ile kritik altı (280°C) ve kritik üstü sıcaklıklarda (toluen ve benzen için 330°C; piridin için 360°C) ekstrakte edilmişlerdir. Afşin-Elbistan linyiti ile elde edilen dönüşüm yüzdelerinin ekstrakt yüzdelerinden çok yüksek olduğu,buna karşılık Şırnak-Cizre ve Zonguldak kömürlerinde ekstrakt yüzdelerinin dönüşüm yüzdesinden pek farklı olmadığı belirlenmiştir. Zamana karşı elde edilen dönüşüm oranlarının birinci mertebe çözünme kinetiği denklemi şeklindeki korelasyonundan çözünme hız sabitinin kritik altı şartlarda 1.1x10~2 ile b.9x10~2 dak-1 arasında kritik üstü şartlarda ise 1.4x1 0`2 ile 3.3x1 0`2 dak`1 arasında değiştiği bulunmuştur. Elde edilen ekstraktlar siklohekzanda çözünen (yağlar), siklohekzanda çözünmeyip benzende çözünen (asfalten) ve hem siklohekzanda hem de benzende çözünmeyen -(preasfalten) olarak üç kısma ayrılmıştır. Dönüşüm oranı arttıkça asfalten ve preasfalten miktarlarının arttığı, ayrıca çözücünün çözme gücü arttıkça bu yapıların arttığı görülmüştür. Buradan dönüşüm oranının artan kesrinin termal bozunmaya uğramaksızın kömür yapısından ayrılan bileşiklerden dolayı olduğu sonucuna varılmıştır. ANAHTAR KELİMELER: Kömür, Ekstraksiyon, Kritik altı ve kritik üstü şartlar.

V SUMMARY Master Thesis THE EXTRACTION OF COAL UNDER AND ABOVE CRITICAL CONDITIONS Melek GÜRKAHRAMAN Fırat University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Chemical Engineering 1 993, Page: 47 While liquid fuels and chemical raw materials from coal have been produced mainly by prolysis of coal, current works have been extensively directed towards the different processes in order to convert coal into liquid products. Among these methods the extraction of coal under supercritical conditions is a promising one. The quantity of extract increases with temperature and pressure, and it is also higher than the amount of liquid product obtained during pyrolysis. Since coal undergoes very little degradation under the extraction conditions, a direct information about structure of coal can be obtained by examining the extract. In this study, Zonguldak coal, Afşin-Elbistan and Şırnak-Cizre lignites were extracted with benzene, toluen and pyridine below (280 °C) and above (for toluen and benzene 330°C,for pyridine 360°C) the critical temperatures of the solvents in a 100 cm3 volume reactor which has a magnetically induced agitation system. It was determined that the percentage conversion in the extractions of Afşin-Elbistan lignite wasVI much higher than the percentage of extract, however, in the extractions of Cizre and Zonguldak coals, the percentage extract was not extremely different from the percentage conversion. From the correlation in terms of the first-order equation of dissolution kinetics, it has been found that dissolution rate varied between 1,1.1 0~2 and 5,9.10~2 (min -1, % m.a.f.) below the critical conditions and between 1,4. 10~2 and 3,3. 10`2 (min -1, % m.a.f.) above the critical conditions. The extracts were separeted according to their solubilities in specific solvents. The fractions soluble in cyclohexane (oils), benzene (asphaltene) and the fraction insoluble in both solvents (preasphaltene) were determined. It was seen that the amounts of preasphaltene and asphaltene increased with the percentage conversion. It was also found that they increased with the power of the solvent From the results, it has been conclueded that the increase of the percentage conversion was mainly due to the compounds which were separated from the coal matrix without a thermal decomposition. Key Words: Coal, Extraction, Sub and super critical conditions.