Ultraviyole ışınların katalizörlü ortamda kömür sıvılaşmasına etkisi

Abstract

ÖZET Doktora Tezi ULTRAVİYOLE IŞINLARIN KATALÎZÖRLÜ ORTAMDA KÖMÜR SIVILAŞMASINA ETKÎSİ Filiz KARACAN Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman : Prof. Dr. Taner TOĞRUL Beypazarı ve Tunçbilek linyitlerinin oda sıcaklığında ve atmosferik basınçta Ti02, ZnO ve ZnCl2 katalizörleri varlığında tetralindeki çözünürlüğüne UV ışınlarunn etkisi incelenmiştir. Sıvı ürün ve fraksiyonlara dağılımın ışınlama süresi ve ışın gücü ile değişimleri belirlenmiştir. Deneyler katalizörlü ve katalizörsüz ortamlarda ağırlıkça S/l çözücü/linyit oranında, %5 (ağ.) katalizör derişiminde, 1-10 gün ışınlama süresi ve 0-180 Watt ışm gücü aralığında gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sıvı ürünler ardı ardına çözücü ekstraksiyonu ile yağ, asfalten ve preasfalten olmak üzere fraksiyonlara ayrılmıştır. Sıvılaştırma işlemi sonunda elde edilen çarın kül, uçucu madde ve kükürt içerikleri tayin edilerek % uzaklaştırılan kül, uçucu madde ve kükürt miktarları hesaplanmıştır. Her iki linyitte de genel olarak ışınlama süresinin ve ışm gücünün artması ile sıvı veriminin arttığı bulunmuş olup sıvı ürün oluşum mekanizmasının linyit tipine bağlı olduğu gözlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, kömür sıvılaştınlmasında UV ışm enerjisinin etkin bir enerji kaynağı olduğunu göstermiştir. Ti02 ve ZnO katalizörlerinin varlığında, Tunçbilek linyitinde katalizörsüz durumdakine göre daha düşük sıvı ürün verimi elde edilmiştir. Beypazarı linyitinde katalizörsüz durumda sıvı ürün verimi tepkime süresiyle kararlıbir şekilde artarken katalizörlerin varlığında artma ve azalmalar görülmüştür. ZnCl2 tuzunun kömür partikülleri üzerine emdirilmesi her iki linyitte de sıvı ürün oluşum mekanizmasını etkilemiş olup Beypazarı linyitinde maksimum,TunçbiIek linyitinde ise katalizörsüz durumdakine yakın sıvı ürün verimi elde edilmiştir. Bütün tepkime koşullarında, toplam sıvı ve yağ verimleri süre ile artarken asfalten ve preasfalten verimlerinde önemli değişiklikler gözlenmemiştir. Tunçbilek linyitinin kükürt içeriğinin çoğunluğu uzaklaşırken Beypazarı linyitinde çarda kalmıştır. En âzla yanar kükürtte uzaklaşma elde edilmiştir. Işın gücünün artması uzaklaştırılan kül, toplam ve yanar kükürt davranışım etkilemiştir. Uzaklaştırılan kül, uçucu madde, toplam ve yanar kükürt miktarlarının ışın gücü ve ışınlama süresi ile değiştiği gözlenmiştir. 2004, 110 sayfa ANAHTAR KELİMELER : Linyit, UV ışınlan, fotokatalitik smlaştırma, desülfürizasyon 11

ABSTRACT Ph. D. Thesis EFFECT OF UV IRRADIATION ON LIQUEFACTION OF COAL IN THE PRESENCE OF CATALYST Filiz KARACAN Ankara University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Chemical Engineering Supervisor : Prof Dr. Taner TO?RUL The effect of UV irradiation on the dissolution of Beypazarı and Tunçbilek lignites in tetralin was investigated under ambient conditions in the presence of Ti02, ZnO and ZnCl2 catalysis. The changes in the liquid product and fraction distrubition with irradiation time and power were determined. Experiments were carried out at the value of 5/1 of solvent/lignite ratio, 5 % (wt) of catalyst concentration, irradiation time ranging from 1 to 10 days and irradiation power ranging from 0-180 Watt in the presence or absence of catalyst The liquid products were divided into the fractions of oil, asphalten and preasphalten by successive solvent extractioaThe ash, volatile matter and sulphur content of char obtained from liquefaction process were analyzed. Then, % removal amounts of ash, volatile matter and sulphur from lignites were calculated. Generally, the liquid yields increased with increasing irradiation time and power for both lignites. It was observed that the mechanism of formation of liquid product depends on the lignite type. The data obtained in this study indicated that UV irradiation was the effective energy source in the coal liquefaction. In the presence of Ti02 and ZnO catalysis, the lower liquid yield from Tunçbilek lignite was obtained according to the case of absence of catalyst While the liquid yield from Beypazarı lignite increased steadily with inreaction time in the case of absence of catalyst, the increase or the decrease in the liquid yield were seen in the presence of catalysis. Impregnating of ZnCl2 salt affected the liquid formation mechanism for both lignites. Therefore, the liquid yield obtained from Beypazarı lignite reached a maximum value, whereas that of obtained from Tunçbilek lignite was closed to that of the case of absence of catalyst. Under all conditions, the yields of total liquid and oil increased with time, but important changes were not observed in the yields of asphalten and preasphalten. While the most of sulphur content of Tunçbilek lignite was removed, the most of that of Beypazarı lignite was remained in the char. The highest removal was obtained in the combustible sulphur. Increasing irradiation power influenced the behavior of removing ash, total and combustible sulphur. It was observed mat removal amounts of ash, volatile matter, total and combustable sulphur were changed with irradiation time and power. 2004, 110 pages Key Words : Lignite, UV irradiation, photocatalytic liquefaction, desulphurization IV