ELBİSTAN LİNYİTİ VE ATIKLARIN BİRLİKTE SIVILAŞTIRILMASI Prof. Dr. Hüseyin Karaca İnönü Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Kimya Mühendisliği Bölümü, MALATYA

GİRİŞ  Dünya petrol rezervlerinin birkaç on yıl içerisinde tükeneceği tahmin edilmektedir.  Bundan dolayı sıvı yakıt ve kimyasal hammadde üretimi için daha bol bulunan kömür ve biyokütlenin çeşitli yöntemlerle ekonomik olarak değerlendirilmesi düşünülebilir.

SIVILAŞTIRMA  Sıvılaştırma kömürün yüksek sıcaklık, yüksek basınç altında hidrojen verici bir çözücü ile geçirdiği süreç olarak tanımlanmaktadır.  Sıvılaşma ürünleri genellikle oda sıcaklığında sıvı haldedir.  Sıvılaştırma çözünebilme ile tanımlanır.

SIVILAŞTIRMA HEDEFLERİ  H/C oranını arttırmak Karbon uzaklaştırmak Hidrojen eklemek  Heteroatomları (S,O ve N) ve mineralleri uzaklaştırmak  Alternatif bir yakıt ve kimyasal hammadde üretmek

SIVILAŞTIRMA METODLARI  Doğrudan sıvılaştırma (Direct Liquefaction)  Dolaylı sıvılaştırma (Indirect Liquefaction)  Hibrid sıvılaştırma (Direct/Indirect liquefaction)  Biyosıvılaştırma

Direct Coal Liquefaction Process

Direct Coal Liquefaction Plants

Indirect Coal Liquefaction Process

Indirect Coal Liquefaction Plant

Hybrid DCL/ICL Plant Concept

Maximizing the Value of Coal

DOĞRUDAN KÖMÜR SIVILAŞTIRMADA TEKNİK İYİLEŞTİRMELER  Birlikte sıvılaştırma (kömür + biyokütle/atık) proses parametrelerinin optimizasyonu  Yeni katalizörlerin geliştirilmesi  Sıvılaşma ürünlerinin petrole alternatif bir yakıt olabilmesi için, yeniden işlenmesi ve rafinasyonu

BİRLİKTE SIVILAŞTIRMA  Birlikte sıvılaştırmada (co-liquefaction) kömürle birlikte atık olarak çeşitli tarımsal ve endüstriyel atıklar kullanılmaktadır.  Birlikte sıvılaştırmada kullanılan atık hem sıvılaştırma maliyetini olumlu yönde etkilemekte hem de önemli ölçüdeki biyokütle rezervlerinin ekonomiye daha etkin bir şekilde geri kazandırılması açısından önemlidir.

ÇALIŞMA PLANI  Bu çalışmada linyit ve atıkların birlikte sıvılaştırılması incelenmiştir. Linyit örneği olarak Türkiye’deki linyit rezervlerinin yaklaşık %30’unu oluşturan Elbistan linyiti kullanılmıştır. Atık olarak atık plastikler, atık kağıt ve endüstriyel atıklar kullanılmıştır.

 Birlikte sıvılaştırma deneyleri hem katalitik hem de katalitik olmayan koşullarda gerçekleştirilmiştir.  Birlikte sıvılaştırma deneyleri azot atmosferinde çözücü olarak taze veya sıvılaştırmada geri kazanılan tetralin kullanılarak gerçekleştirilmiştir.

PROSES PARAMETRELERİ Tanecik boyutu: 0.25mm ve 1.5 mm Katalizör türü: MoO 3,Mo(CO) 6,Fe 2 O 3,Cr(CO) 6 Atık türü: A.Kağıt, A.Plastik, Melas, A.Çamur Çözücü/katı oranı:1/1-9/1 Reaksiyon süresi: dk Reaksiyon sıcaklığı: o C Çözücü türü: taze veya geri kazanılan çözücü (tetralin)

SONUÇLAR VE TARTIŞMA Tablo 1. Deneylerde kullanılan Elbistan linyiti ve atıkların kısa analizi (% kt) Linyit A. plastik A. kağıt A. Çamur Melas Nem Kül Uçucu madde Sabit karbon* *: Farktan hesaplanmıştır.

Tablo 2. Deneylerde kullanılan Elbistan linyiti ve atıkların elementel analizi Linyit A. plastik A. kağıt A. Çamur Melas % (kkt) Element C H N S O* *: Farktan hesaplanmıştır

Şekil 1. Elbistan linyitinin sıvılaştırılmasında elde edilen toplam dönüşümün tanecik boyutu ile değişimi

Şekil 2. Elbistan linyitinin farklı katalizörler kullanılarak sıvılaştırılmasında elde edilen sıvılaşma ürünleri dönüşümünün katalizör türü ile değişimi

Şekil 3. Elbistan linyiti ve çeşitli biyokütle türlerinin katalitik olmayan koşullarda sıvılaştırılması sonucunda elde edilen sıvılaşma ürünleri dönüşümünün biyokütle türü ile değişimi

Şekil 4. Elbistan linyiti ve çeşitli biyokütle türlerinin katalitik koşullarda sıvılaştırılması sonucunda elde edilen sıvılaşma ürünleri dönüşümünün biyokütle türü ile değişimi

Şekil 5. Elbistan linyiti ve atık kağıdın birlikte katalitik koşullarda sıvılaştırılması sonucunda elde edilen sıvılaşma ürünleri dönüşümünün çözücü/katı oranı ile değişimi

Şekil 6. Elbistan linyiti ve atık kağıdın birlikte katalitik koşullarda Sıvılaştırılması sonucunda elde edilen sıvılaşma ürünleri dönüşümünün reaksiyon süresi ile değişimi

Şekil 7. Elbistan linyiti ve atık kağıdın birlikte katalitik koşullarda sıvılaştırılması sonucunda elde edilen sıvılaşma ürünleri dönüşümünün reaksiyon sıcaklığı ile değişimi

Şekil 8. Elbistan linyiti ve atık kağıdın birlikte katalitik koşullarda geri kazanılan çözücü kullanılarak sıvılaştırılması sonucunda elde edilen sıvılaşma ürünleri dönüşümünün çözücü türü ile değişimi

SONUÇLAR  Birlikte kömür sıvılaştırılması teknik olarak aşağıdaki koşullarda uygulanabilir; Çok pahalı organometalik bileşikler yerine metalik oksit bileşiklerinin kullanılması Taze çözücü yerine geri kazanılan çözücünün kullanılması Hidrojen gazı yerine azot gazı kullanılması Doğrudan sıvılaştırma işleminin yalnız kömür sıvılaştırması yerine kömür ve biyokütle/atık birlikte sıvılaştırılması (co-liquefaction)

TEŞEKKÜRLER