Tütün artığının katalitik pirolizi

Abstract

Tezin amacı, tütün artıklarının termal ve katalitik pirolizi ile biyoyakıt ve değerli kimyasalların elde edilmesidir. Tez iki kısımdan oluşmaktadır. Birinci kısımda yapılan deneylerde, iki çeşit tütün artığının pirolizi, azot ortamında, bir saatlik kalma süresinde ve 300oC ile 600oC'deki sıcaklıklarda gerçekleştirilmiştir. Piroliz sıcaklığının ve biyokütle türünün, ürün çeşidine ve dağılımına etkisi incelenmiş ve eter ekstraktlarının bileşimleri belirlenmiştir. Ürün dağılımı ve çeşidi, hem piroliz sıcaklığına hem de tütün artığı türüne bağlı olarak değişmiştir. Her iki örneğin pirolizinden elde edilen eter ekstraktlarının bileşimleri birbirine çok benzer olmuştur. Azot içerikli bileşikler, her iki örneğin pirolizinden elde edilen eter ekstrakları içinde başlıca bulunan bileşenlerdir. Tezin ikinci kısmında ise, seçilmiş tütün artığının katalitik pirolizi gerçekleştirilmiştir. Katalizör olarak Lewis asitleri (AlCl3, SnCl4) ve metal oksitler (Al2O3, Fe2O3) kullanılmıştır. Deneyler, azot ortamında, bir saatlik kalma süresinde ve 300-500oC'de sıcaklık aralığında gerçekleştirilmiştir. Katalizörler ağırlıkça %1, %2,5 ve %5 oranlarında kullanılmıştır. Piroliz sıcaklığının, katalizör çeşidinin ve katalizör miktarının piroliz ürünlerinin dağılımına ve sıvı ürün içeriğine etkisi incelenmiştir. Termal deneylerle kıyaslandığında, özellikle düşük sıcaklıkta katalitik deneylerden elde edilen eter ekstraktlarındaki düşük kaynama noktasına sahip hafif hidrokarbon varlığının arttığı görülmüştür.

The main purpose of the thesis is to obtain value-added chemicals and biofuels via catalytic and thermal pyrolysis of tobacco residues. The thesis consists of two parts. In the first group of experiments, the pyrolysis of two types of tobacco residues were carried out in relation to different pyrolysis temperatures between 300oC and 600°C and a residence time of one hour in a nitrogen atmosphere. The effect of the pyrolysis temperature on the product distributions was investigated and the composition of the ether extracts identified. The variation in product distribution depended on both the temperature and the type of tobacco residues. The compositions of the ether extracts from the pyrolysis of the two samples were found to be very similar. Nitrogen-containing compounds were found to be the major compounds identified in the ether extracts for both samples. In the second group of experiments, Lewis acids (AlCl3, SnCl4) and metal oxides (Al2O3, Fe2O3) were used as catalysts for the pyrolysis of the selected tobacco residue. The experiments were carried out in pyrolysis temperatures between 300-500oC and a residence time of one hour under nitrogen atmosphere. The catalysts that were used in different proportions include 1%, 2,5% and 5% (w/w). The effects of the pyrolysis temperature, type of catalyst and various catalyst ratios on pyrolysis yields and characteristics were investigated. Compared with thermal experiments, the presence of light hydrocarbons with low boiling points have been increased in the ether extracts obtained from catalytic experiments.