Bitümlü şist ve lignoselülozik biyokütlenin birlikte hidrotermal sıvılaştırılması

Abstract

Bu çalışmada karaçam odununun (KÇ) ve Kükersit bitümlü şistinin (BŞ) hidrotermal sıvılaştırılması farklı sıcaklıklarda (250, 300, 350°C) ve 30 dakika bekleme süresinde gerçekleştirilmiştir. Hidrotermal sıvılaştırma deneylerinde en yüksek yağ verimi hem karaçam (ağ. %11,60) hem de bitümlü şist (ağ. %4,96) için 300°C'de 30 dakika bekleme süresinde elde edilmiştir. Sinerjik etkiyi belirleyebilmek için optimum koşullarda (300°C ve 30 dakika) karaçam odunu ve kükersit bitümlü şistinin birlikte hidrotermal sıvılaştırılması da farklı KÇ/BŞ oranlarında (2:1, 1:1, 1:2) gerçekleştirilmiştir. Ancak birlikte hidrotermal sıvılaştırma deneylerinden elde edilen deneylerde sinerjik etki gözlenmemiştir. Çalışmada ayrıca su yerine çözücü olarak metanol de kullanılmıştır. Birlikte süperkritik metanol prosesinde tüm karışım oranlarındaki (2:1, 1:1, 1:2) deneylerde pozitif sinerjik etki gözlenmiştir. Hidrotermal prosesten elde edilen yağların ısıl değerleri, süperkritik metanol ekstraksiyonu prosesinden elde edilen yağların ısıl değerlerinden fazla olmuştur. En yüksek ısıl değer (30,22 MJ/kg) 1:2 oranındaki karaçam ve bitümlü şist karışımının birlikte hidrotermal sıvılaştırılmasından elde edilmiştir. Karaçam ve bitümlü şistin birlikte hidrotermal sıvılaştırılması deneylerinden elde edilen yağların oksijen içeriği, birlikte süperkritik metanol prosesinden elde edilen yağların oksijen içeriğinden daha az olmuştur. Birlikte hidrotermal sıvılaştırma deneylerinden elde edilen yağlar fenoller, asitler, ketonlar ve aldehitler içermektedir. 2-Metoksifenol yağlarda tespit edilen ana bileşiktir. En yüksek gayakol bağıl verimi birlikte hidrotermal prosesinde 1:2 oranında KÇ/BŞ karışımı kullanılmasıyla elde edilmiştir. Birlikte süperkritik metanol prosesinden elde edilen yağlardaki başlıca bileşikler ise esterler ve fenollerdir.

In this study, hydrothermal liquefaction of black pine wood (BPW) and hydrothermal liquefaction of Kukersite oil shale (KOS) were carried out at different liquefaction temperatures (250, 300, 350°C) for 30 min residence time. The highest oil yields from the hydrothermal liquefaction experiments were obtained at 300°C for 30 min for both black pine wood alone (11.60% wt) and Kukersite oil shale alone (4,96% wt). Co-hydrothermal liquefaction of blend of black pine wood and Kukersite oil shale at different blend ratios of BPW/KOS (2:1, 1:1, 1:2) was also carried out at optimum conditions, 300°C for 30 min, to investigate the synergistic effect. However, no synergistic effects on the yields from the co-hydrothermal liquefaction experiments have been observed. Methanol was also substituted with water as solvent in the study. Positive synergistic effects on the oil yields were observed for all blend ratios (BP/OS ratio 2:1, 1:1, 1:2) in the co-supercritical methanol processing experiments. The heating values of oils from hydrothermal processing were found to be higher than the oils obtained from the supercritical methanol processing. The oil which had the highest heating value (30.22 MJ/kg) was obtained from the co-hydrothermal liquefaction of the blend of BPW and KOS (1:2). The oxygen content of the oils from co-hydrothermal processing of black pine wood with Kukersite oil shale was lower than the oils from the co-supercritical methanol processing under optimum conditions. Oils obtained from the co-hydrothermal processing contained phenols, acids, ketones and aldehydes. 2-methoxyphenol was the major compound detected in the oils. The highest relative yield of guaiacol was obtained when using 1:2 blend ratio of BPW/KOS in the co-hydrothermal processing experiments. Esters and phenols were the prominent compounds in the oils from the co-supercritical methanol processing.