Beypazarı linyitinin hidrojenlendirilerek sıvılaştırılmasında erimiş ve katı halde bulunan tuz katalizör etkisi

Abstract

Ill ÖZET Bu çalışmada, Beypazarı linyiti hidrojen donor çözücü (tetralm) ve erimiş ve katı halde bulunan tuz katalizör karışımı (NİCI2-KCI-UCD kullanılarak sıvılaştırılmıştır. Kömürün sıvılaştırılmasının amacı orijinal kömüre oranla H/C oranının artırılmasıdır. Bunun için NİCI2- KCl-LiCl tuzlarının sırasıyla, % mol : 1436:50 oranında karıştırılması ile elde edilen tuz karışımı hazırlanmıştır. Katalizlemede etkin oran ve sıcaklığın saptanması için Wkatalizör/Wkömür oranı 0.00-2.00 arasında değiştirilerek., otoklav içinde 275, 300 ve 360 °C sıcaklıklarda sıvılaştırma deneylen yapılmıştır. Wkatali2ör/Wkömür oranının 0.50-1.00 ve sıcaklığın 360 °C olduğu çalışma koşullarının, yağ fraksiyonuna dönüşüm için uygun olduğu saptanmıştır. 275 ve 300 °C sıcaklıklarda ise aynı Wkataizor /Wkomur oranında yağ dönüşümünün, katalizörsüz sistemlere oranla arttığı fakat artışın erimiş halden yüksek olmadığı görülmüştür. Bu ise kömürün sıvı ürüne dönüşümünde katalizörün etkisi yanında çalışma sıcaklığının da önemli bir parametre olduğunu göstermektedir. Aynı zamanda sıvı üründeki artışa paralel olarak artık miktarı da azalmaktadır. Artığın minimum olduğu deneylerde Wkat9li2ör/Wkömür oranının 0.50-1.00 ve sıcaklığın 360 °C olduğu bulunmuştur. Deneylerden sonra elde edilen sıvı ürün fraksiyonlandıktan sonra sıvı ürünlerden heksanda çözünenler-yağlar (HS) ve asfaltenlerin molekül ağırlıkları gel-permeation yöntemi ile saptanmıştır. 360°C ve Wkataiizör/Wkömur oranları 0.00-1.00 arasında yağ fraksiyonlarının molekül ağırlıklarının 340-245 ve 275°C sıcaklıkda aynı Wkataiizör/Wkömür oranlarında ise 360-330 arasında değişirken, asfaltenlerin aynı Wkataiizör/Wkömür oranlarında ve 360, 275°C sıcaklıklarda sırasıyla, 345-465 ve 430-460 arasında bir değişim gösterdiği saptanmıştır. Katı fraksiyonlardan asfaltollerin ve artıkların infrared spektrumlan ölçülmesi ile yapısal değişiklikler incelenmiştir. İR sonuçlarından, kullanılan katalizörün alifatik -C-C ve -C-H bantlarının parçalanmasında ve heteroatomların kömür yapısından uzaklaştırılmasında etkili bir hidrokraking katalizörü olduğu sonucuna varılmıştır.IV Çözücünün deney sıcaklıklarındaki davranışını incelemek amacı ile gaz kromatograf çalışmaları yapılmıştır. Gaz kromatograf çalışmalarından ortama en fazla hidrojen radikalinin verildiği ve dönüşümün en yüksek olduğu Wkatauzör/Wkömür oranının 0.50-1,00 ve sıcaklığın 360°C olduğu bulunmuştur. Sonuç olarak, NiC^-KCl-UCl üçlü katalizör sisteminin değişik sıcaklıklarda kömürün sıvılaşmasını katalizlediği fakat erimiş katalizör sisteminin katı halden daha etkili olduğu bulunmuştur. Wkataiizör/Wkömür 0.00-2.00 arasında değiştirilmesinin dönüşümü etkilediği hem fraksiyonlardaki değişmelerden hem de gaz kromatograf çalışmalarından görülmüştür.

SUMMARY In the present study, Beypazarı lignite was liquefied by using molten and solid salt mixtures of NiCb-KCl-LICl with percent molar ratios of 1 4 : 36 : 50, respectively. In order to evaluate the effective ratio of the catalyst and temperature, all the liquefaction experiments were made at 275, 300 and 360°C. The most convinent experimental conditions to convert the coal into oils was determined as 360°C and WCataiyst/WCOa! = 0.50-1.00. The results found for experiments done at 275 and 300 °C and in the above mentioned Wcaiaiyst/WCoai ratios were similar. This showed that the temperature was an important parameter as well as the catalyst in order to obtain liquid products from the coal. The amount of residual coal was decreased between WCataiyst/WCoa! ratios of 0.50-1.00 at 3600Q The molecular weights of the fractions of liquid products obtained from fractionation was measured by using gel-permeation chromatography. The molecular weights of oil fractions obtained in experiments with WCataiyst/WCoai ratios of 0.00-1.00 at 360°C and 275°C were measured as 340-245, 360-330, respectively. The molecular weight of asphaltenes were also measured for the same temperature and Wcaiaiyst/WCoa! ratios as 345-465 and 430-460 respectively. The infrared spectra of asphaltols and residual coals were measured to understand their structural differences. In the experiments with catalyst, aliphatic -C-C- and -C-H bonds and S and 0 containing compounds were broken. It was found that this catalyst system used was effective to remove heteroatoms from the coal. In order to understand how the solvent was affected from the temperature changes, gas chromatographical technique was used. It was found that the temperature at which the solvent was involved extensively in hydrogenation reactions by the production of hydrogen atoms was 360°C in experiments with Wcataiyst/WCOai ratios of 0.50- 1.00. In conclusion, it was found that NİCİ2-KC1-LİC1 catalyst system was effective as the catalysts in the hydrogenation of coal. The molten state of the catalyst was more effective than the solid state. This differences in the conversion was determined both in fractionation and gas chromatographical technique.