Göynük bitümlü şistinin süperkritik toluen ekstraksiyonunda mineral matriksin etkisi

Abstract

ÖZET Bu çalışmada, Göynük Bitümlü şistinin mineral matriksinin süperkritik toluen ekstraksiyonunda, organik madde verimine etkisi incelenmiştir. Şistin yapısıdaki minerallerin, süperkritik etkileşimde farklı etkide bulunduklari gözlenmiştir. Bitümlü şistten, HC1 ve HF yıkamasiyla elde edilen de miner alizasyon ürünleri ve kerojen ekstraksiyon deneylerinde kullanılmıştır. Ekstraksiyon deneyleri paslanmaz çelikten yapılmış 75 mi kapasiteli bir otoklavda 350°C del saat süre ile azot atmosferinde yapılmıştır. Bu çalışmada, reaksiyon süresinin, sıcaklığın ve toluen/ kerojen oranının organik madde verimine etkisi incelenmiştir. De miner alizasyon ürünlerinin x- ışınları difraktogramları ile infrared spektrumları ölçülmüş } Şistin yapısındaki mineral yapinm kalsit, kuartz, kristobalit, tridimit, kil ve pirit içerdiği bulunmuştur. Süperkritik toluen ekstrasiyonu ile orijinal şistteki organik madde verimi, toluen/kerojen oranının 10dan 275' e yükseltilmesi ile % 42 den % 98 ' e çıkmıştır. Karbonatsız şistlerdeki organik madde verimi nin orijinal şistten yaklaşık % 50 daha az olduğu saptanmıştır. Şistteki kalsitin hem kimyasal hemde fiziksel olarak piroliz reaksiyonlarını katalizliyerek organik madde verimini artırdığı saptanmıştır. Silikat minerallerinin ise süperkritik etkileşimde organik madde verimini yalnız fiziksel olarak etkiliyebileceği sonucuna varılmıştır. Toluen/kerojen oranı arttıkça daha polar grupların ekstrakte edildiği saptanmıştır.Toluen/kerojen oranının 105 ve sıcaklığın 350° C olduğu kinetik deneylerde organik madde veriminin zamanla orantılı olarak arttığı ve 60. dakikadan sonra dengeye geldiği gözlenmiştir. (350-330°C) farklı iki sıcaklıkta yapılan deneylerde organik madde veriminin sıcaklıkla doğrusal bir artış gösterdiği sonucuna varılmıştır. Sıvı ürünlerin molekül ağırlıkları gel-permeation yöntemiyle ölçülmüş ve sıvı ürünlerinin molekül ağırlıklarının 1582-2447 değerleri arasında değiştiği bulumuştur.

SUMMARY Effect of the mineral matrix on the recovery of organic material by supercritical toluene from Turkish Göynük oil shale was investigated. Samples were prepared by successive de mineralization procedures to study the interaction of different mineral groups during the supercritical interaction. Extraction experiments were done in a stainless steel autoclave of 75 ml capacity at 350°C for 60 minutes. Effect of the toluene/kerogen ratio and reaction time on the recovery of organic material was studied. Infrared spectrum of the spent material was measured to determine the structure of the organic material remained after the supercritical treatment. The inorganic matrix of the shale was composed of calcite. silicate and pyrite minerals. The yield of the original shale in supercritical interaction increased from 42 % to 98 % as the toluene/kerogen ratio was increased from 10 to 275. Dissolution of carbonates decreased the organic material recovery extensively. The yields of the carbonate-free shale are about 50 % lower than those of the original shale. Removal of silicates and pyrites did not effect the recovery of the organic matter. These findings indicated that calcium carbonate effected catalytically the pyroiysis reactions occurring in the subcritical period before the supercritical conditions were reached, increasing the toluene/kerogen ratio, yielded more polar organic material. The aliphatic content of the recovered material was not effected by an increase in the toluene/kerogen ratio. in experiments with toluene/kerogen ratio of 105 and 350°C, the yield of organic material recovery reached to equilibrium at 60 minute. Temperature increase from 330°C to 350°C increased the recovery of organic material. Molecular weights of the products were measured with gel permeation chromatography. Molecular weights of the products changed between 1582-2447.