SBA-15 destekli Ca-Fe, Ca-Cu, Ca-Zn, Ca-Mn ikili oksitlerin mikrodalga kalsinasyonuyla sorbent olarak hazırlanması ve sıcak baca gazı kükürt (H2S) gideriminde kükürt tutma yeteneklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, desteksiz ve SBA 15 destekli CaO-MeO (Me: Cu, Fe, Mn, Zn) sorbentlerin sentezi, karakterizasyonu ve sıcak baca gazı kükürt giderme performanslarının belirlenmesi amaçlanmaktadır. Çalışmada desteksiz ve mezogözenekli bir destek malzemesi olan Santa Barbara Amorphous-15 (SBA 15) destekli Ca-Cu, Ca-Fe, Ca-Mn, Ca-Zn karışık metal oksitleri ve SBA 15 destek malzemesi ıslak emdirme yöntemi kullanılarak sentezlenmiştir. Sorbentlerin kalsinasyon adımı kül fırını ve mikrodalga fırın kullanılarak gerçekleştirilmiş ve X- ışını kırınımı (XRD) cihazı, Brunauer, Emmet ve Tellere (BET) yüzey ölçüm cihazı ve Taramalı Elektron Mikroskobu-Enerji Dağılım Spektrometresi (SEM-EDS) ile karakterize edilmiştir. Sentezlenen sorbentlerin kükürt giderme performansı, 800ºC'de, kuvars bir reaktörde, gaz kromatografisi cihazı kullanılarak test edilmiştir. Baca gazı olarak, 330 ppm H2S, %9 H2, %13,5 CO, %4,5 CO2 ve Ar ile dengelenen simüle edilmiş baca gazı karışımı kullanılmıştır. Sorbentlerin sülfidasyon sonrası karakterizasyonları XRD ve SEM-EDS ile yapılmıştır.XRD sonuçlarıyla metal oksit ve metal sülfür oluşumları belirlenmiştir. Sorbentlerin yüzey görüntüsü ve element içeriği SEM-EDS ile belirlenmiştir.XRD sonuçları metal oksit oluşumunu doğrulamıştır. BET sonuçları ise, SBA 15 destekli CaO-MnO sorbentinin daha geniş yüzey alanına sahip olduğunu göstermiştir. Desteksiz, geleneksel ve mikrodalga fırın kullanılarak kalsine edilen SBA 15 destekli karışık metal oksit sorbentlerin kükürt giderme testleri, desteksiz sorbentlerde CaO-CuO ve SBA 15 destekli sorbentlerde ise CaO-MnO'in en iyi kükürt giderme performansı gösterdiğini ortaya koymuştur.

In this study, it was aimed to determine the synthesis, characterization and hot gas desulfurization performance of unsupported and SBA 15 supported CaO-MeO (Me: Cu, Fe, Mn, Zn) sorbents.In the study, unsupported and mesoporous Santa Barbara Amorphous-15 (SBA 15) supported Ca-Cu, Ca-Fe, Ca-Mn, Ca-Zn mixed metal oxides, SBA 15 supported materials were synthesized by wet impregnation method. Sorbents were calcined by using conventional and microwave ovens and they were characterized by X-ray diffraction (XRD) diffractometer, Brunauer, Emmet ve Tellere (BET) surface analyzer and Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive Spectroscopy (SEM-EDS). The desulfurization performance of the synthesized sorbents was tested in a quartz reactor at 800ºC by using gas chromatograph. Ar balanced simulated gas including 330 ppm H2S, 9% H2, 13.5% CO, and 4.5% CO2 was used as the flue gas. Sorbent characterization after sulfidation was performed by XRD and SEM-EDS.Metal oxide and metal sulfide formations were verified by XRD results. The surface appearance and elemental composition of the sorbents were determined by SEM-EDS.BET results showed that SBA 15 supported CaO-MnO sorbent has the largest surface area. The desulfurization test results of unsupported and SBA 15 supported mixed metal oxide sorbents calcined by conventional and microwave revealed that unsupoorted CaO-CuO and SBA 15 supported CaO-MnO show the best desulfurization.