Jeotermal enerji sistemlerinde antimon içeren kabuklaşmanın sentezi ve kabuklaşmanın azaltılması için potansiyel inhibitörlerin test edilmesi

Abstract

Son yıllarda artan enerji talebi ile birlikte Türkiye fosil yakıtlara bağımlılığı sebebiyle bir enerjidarboğazından geçmektedir. Enerji taleplerinin karşılanamaması sebebiyle de dışa bağımlı durumdadır.Hem enerji konusundaki dışa bağımlılığından kurtulmak hem de enerji ihtiyacını karşılamak içinTürkiye alternatif enerji kaynaklarına yönelmektedir. Jeotermal enerji, yeraltı sularının magmaya yakınısıtıcı kayaçlardan alarak yerkabuğunda depolanan enerjinin elektrik enerjisine dönüştürülebildiğidöngüsel ve sürdürülebilir bir enerji türüdür. Hem ekonomik hem de çevre dostu olan sürdürülebilirenerji kaynaklarının en etkin olanlarından bir tanesi jeotermal enerjidir. Jeotermal enerji üretimtesislerinin en önemli işletme problemi kabuklaşmadır. Mineralce zengin olan yeraltı suları, yeryüzüneçıkarken basıncın, asitliğin ve sıcaklığın düşmesi ile suda çözünmüş olan minerallerin çözünürlüğüazalmakta ve çökelme meydana gelmektedir. Jeotermal sistemlerde borunun iç yüzeyinde, çökelmedendolayı bir tabaka meydana gelir. Bu tabakaya kabuk (scale) ya da çökelti denilmektedir. Bu kabuktesisin boru sistemlerinin iç çapını küçülttüğü için elektrik üretim verimliliğini azaltmaktadır. Jeotermalsistemlerde en çok karşılaşılan problemler karbonat, silikat ve sülfit kabuklaşmasıdır. Bu oluşumlariçinde silika, kalsiyum karbonat ve kalsiyum sülfat daha çok gözlenirken; demir, demir silikat Ba/Srsülfat ve kalsiyum florür daha az yaygındır. Antimon ve arsenik sülfürleri ise bazı coğrafi bölgelereözgüdür. Yaygın olarak Stibnite (Sb2S3) olarak bilinen antimon sülfit, çoğunlukla ikili sistem ısıeşanjörleri gibi düşük sıcaklıkta meydana gelir.Bu çalışmada jeotermal enerji santrallerinde gözlenen antimon sülfür (Sb2S3) birikiminin azaltılmasıiçin laboratuvar koşullarında su çözünür polimerlerin değişen molekül ağırlıklarında polivinil alkol,polivinilpirolidon ve gelatin, polietilen glikol inhibitör özellikleri test edildi. Antimon sülfür, başlıcaantimon klorür (SbCl3) ve sodyum sülfür (Na2S•3H2O) kullanarak, atmosferik koşullarda sentezlendi.Kabukların morfolojik yapısı X-ışını kırınımı difraktometresi (XRD) , elementel kompozisyonu ise taramalıelektron mikroskobu (SEM-EDX) ve indüktif eşleşmiş plazma-kütle spektroskopisi (ICP-MS)tekniğiyle aydınlatıldı.

Turkey due to their dependence on fossil fuels, with increasing energy demand in recent years has beengoing through an energy crisis. It is also dependent on foreign sources due to not meeting energydemands. to get rid of dependence on foreign energy and to meet the energy needs of both Turkey areturning to alternative energy sources. Geothermal energy is a cyclical and sustainable energy type inwhich the energy stored in the earth's crust can be transformed into electrical energy by takinggroundwater from the rocks near the magma. Geothermal energy is one of the most effective sources ofsustainable energy resources that are both economical and environmentally friendly. The most importantoperational problem of geothermal energy production facilities is scaling. Groundwater, which is richin minerals, decreases the solubility of the minerals dissolved in water and precipitation forms when thepressure, acidity and temperature decrease. In geothermal systems, a layer is formed on the inner surfaceof the pipe due to precipitation. This layer is called a scale or precipitate. This reduces the productionefficiency of the plant because it reduces the internal diameter of the pipe systems of the plant. The mostcommon problems in geothermal systems are carbonate, silicate and sulphite. Silica, calcium carbonateand calcium sulphate were observed in these formations; Iron, iron silicate is less common than Ba/Srsulphate and calcium fluoride. Antimony and arsenic sulphides are specific to some geographicalregions. Antimony sulphide, commonly known as Stibnite (Sb2S3), occurs mostly at low temperature,such as dual system heat exchangers.In this study, the inhibitory properties of polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone and gelatin,polyethylene glycol at varying molecular weights of water-soluble polymers were tested underlaboratory conditions to reduce the antimony sulphide (Sb2S3) accumulation observed in geothermalpower plants. Antimony sulphide was synthesized under atmospheric conditions using mainly antimonychloride (SbCl3) and sodium sulphur (Na2S•3H2O). The morphological structure of the scaling wasexamined by X-ray diffraction diffractometer (XRD), while the elemental composition was examinedby scanning electron microscopy (SEM-EDX), and inductively coupled plasma-mass spectroscopy(ICP-MS) technique.