Catalytic steam gasification of agro-industrial wastes
Yükleniyor...
Tarih
2019
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Ege Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Within the scope of this thesis, the gasification of biomass and biochar derived from biomass were investigated by steam gasification. The aim of study is to evaluate biomass and biochar as a raw material in hydrogen gas production and to develop suitable catalysts for gasification process. In the first part of the thesis, gasification of two different biomass species (almond and walnut shell), with water vapor in a downdraft double-bed (top and bottom bed) quartz micro reactor was attempted. Gasification experiments were conducted as thermal and catalytic. As catalyst, cerium-iron oxide (50% Ce-50 % Fe) synthesized in the laboratory and red mud, which contains %37 Fe2O3, is a waste of aluminum industry has been used. The use of cerium-iron oxide catalyst showed more catalytic effect than activated red mud in the gasification of almond shell and walnut shell. In the second part of the thesis, CO2 gasification reactivity of biochars obtained from pyrolysis of different biomass species (almond shell and walnut shell) was determined by thermogravimetric analysis method. The effect of the biochar type, temperature and the addition of calcium to biochar on the gasification reactivity were also investigated. According to the results obtained from this section, in the last part of the thesis, almond shell was selected as suitable feedstock and used in steam gasification experiments. In the last part of the study, thermal and catalytic gasification of almond shell and its biochars obtained from pyrolysis of almond shell in a bench-scale downdraft double bed steel reactor was performed. In catalytic experiments seaweed ash, red mud, activated red mud, nickel, cerium and nickel-cerium loaded activated red mud were used as catalyst. The maximum hydrogen yield was obtained using red mud catalyst with 10% Ni loaded.
Bu tezde biyokütlenin ve biyokütleden elde edilen biyokömürün su buharı gazlaştırılması incelenmiştir. Çalışmanın amacı, biyokütle ve biyokömürü hidrojen gazı üretiminde hammadde olarak değerlendirmek ve gazlaştırma prosesi için uygun katalizörler geliştirmektir. Tezin ilk bölümünde, iki farklı biyokütle türünün (badem ve ceviz kabuğu), aşağı akışlı çift yataklı (üst ve alt yataklı) kuvars mikro reaktörde su buharı ile gazlaştırılması çalışılmıştır. Gazlaştıma denemeleri ısıl ve katalitik olarak yapılmıştır. Katalizör olarak laboratuvarda sentezlenen seryum-demir oksit (50% Ce-50 % Fe) ve alüminyum endüstrisinin bir atığı olan ve %37 Fe2O3 içeren kırmızı çamur kullanılmıştır. Badem ve ceviz kabuğunun gazlaştırılmasında seryum-demir oksit katalizörü kullanımı aktif kırmızı çamura göre daha fazla katalitik etki göstermiştir. Tezin ikinci bölümünde, farklı biyokütle türlerinin (badem kabuğu, ceviz kabuğu) pirolizinden elde edilen biyokömürlerin CO2 gazlaştırma reaktivitesi, thermogravimetrik analiz yöntemiyle belirlenmiştir. Biyokömür tipinin, sıcaklığın ve biyokömür'e kalsiyum ilavesinin gazlaştırma reaktivitesi üzerine etkisi de incelenmiştir. Bu bölümden elde edilen sonuçlara göre, tez çalışmasının son bölümünde badem kabuğu uygun hammadde olarak belirlenmiş ve su buharı ile gazlaştırma deneylerinde kullanılmıştır Çalışmanın son bölümünde, badem kabuğu ve badem kabuğunun pirolizinden elde edilen biyokömürlerin laboratuvar ölçekli aşağı akışlı çift yataklı çelik reaktörde ısıl ve katalitik su buharı gazlaştırılması gerçekleştirilmiştir. Katalitik deneylerde, deniz yosunu külü, kırmızı çamur, aktif kırmızı çamur, nikel, seryum ve nikel-seryum bindirilmiş kırmızı çamur katalizör olarak kullanılmıştır. En fazla hidrojen verimi, 10% Ni bindirilmiş aktif kırmızı çamur katalizörü kullanıldığında elde edilmiştir.
Bu tezde biyokütlenin ve biyokütleden elde edilen biyokömürün su buharı gazlaştırılması incelenmiştir. Çalışmanın amacı, biyokütle ve biyokömürü hidrojen gazı üretiminde hammadde olarak değerlendirmek ve gazlaştırma prosesi için uygun katalizörler geliştirmektir. Tezin ilk bölümünde, iki farklı biyokütle türünün (badem ve ceviz kabuğu), aşağı akışlı çift yataklı (üst ve alt yataklı) kuvars mikro reaktörde su buharı ile gazlaştırılması çalışılmıştır. Gazlaştıma denemeleri ısıl ve katalitik olarak yapılmıştır. Katalizör olarak laboratuvarda sentezlenen seryum-demir oksit (50% Ce-50 % Fe) ve alüminyum endüstrisinin bir atığı olan ve %37 Fe2O3 içeren kırmızı çamur kullanılmıştır. Badem ve ceviz kabuğunun gazlaştırılmasında seryum-demir oksit katalizörü kullanımı aktif kırmızı çamura göre daha fazla katalitik etki göstermiştir. Tezin ikinci bölümünde, farklı biyokütle türlerinin (badem kabuğu, ceviz kabuğu) pirolizinden elde edilen biyokömürlerin CO2 gazlaştırma reaktivitesi, thermogravimetrik analiz yöntemiyle belirlenmiştir. Biyokömür tipinin, sıcaklığın ve biyokömür'e kalsiyum ilavesinin gazlaştırma reaktivitesi üzerine etkisi de incelenmiştir. Bu bölümden elde edilen sonuçlara göre, tez çalışmasının son bölümünde badem kabuğu uygun hammadde olarak belirlenmiş ve su buharı ile gazlaştırma deneylerinde kullanılmıştır Çalışmanın son bölümünde, badem kabuğu ve badem kabuğunun pirolizinden elde edilen biyokömürlerin laboratuvar ölçekli aşağı akışlı çift yataklı çelik reaktörde ısıl ve katalitik su buharı gazlaştırılması gerçekleştirilmiştir. Katalitik deneylerde, deniz yosunu külü, kırmızı çamur, aktif kırmızı çamur, nikel, seryum ve nikel-seryum bindirilmiş kırmızı çamur katalizör olarak kullanılmıştır. En fazla hidrojen verimi, 10% Ni bindirilmiş aktif kırmızı çamur katalizörü kullanıldığında elde edilmiştir.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Biomass, Steam Gasification, Catalyst, Hydrogen, Biochar, Char Reactivity, Biyokütle, Su Buharı Gazlaştırması, Katalizör, Hidrojen, Biyokömür, Biyokömür Reaktivitesi
