KISA ALIKONUŞ SÜRELİ REAKTÖRLERDE KISMİ OKSİTLEME TEKNİĞİ İLE KÖMÜRDEN CO ELDESİ

Benzer belgeler
HİDROJEN ÜRETİMİ BUĞRA DOĞUKAN CANPOLAT

Bilinen en eski yöntemdir. Bu alanda verim yükseltme çalışmaları sürdürülmektedir.

DOLGULU KOLONDA AMONYAK ÇÖZELTİSİNE KARBON DİOKSİTİN ABSORPSİYONU

ENERJİ YÖNETİMİ VE POLİTİKALARI

ÖMRÜNÜ TAMAMLAMIŞ LASTİKLERİN GERİ KAZANIMINDA PİROLİZ YÖNTEMİ

TÜTÜN VE MISIR SAPLARINDAN KATALİTİK KRİTİKALTI/KRİTİKÜSTÜ SU GAZLAŞTIRMASI YÖNTEMİ İLE H 2 ÜRETİMİ

KÜKÜRT DİOKSİT GAZI İLE ÜLEKSİT TEN BORİK ASİT ÜRETİMİ

İDEAL GAZ KARIŞIMLARI

Bölüm 2. Bu slaytlarda anlatılanlar sadece özet olup ayrıntılı bilgiler derste verilecektir.

FOSİL YAKITLARIN YANMASI

KÖMÜRÜN GAZLAŞTIRILMASI YOLUYLA ELDE EDİLEN SENTEZ GAZINDAN METANOL ÜRETİMİ

Pik (Ham) Demir Üretimi

İÇERİK. Amaç Yanma Dizel motorlardan kaynaklanan emisyonlar Dizel motor kaynaklı emisyonların insan ve çevre sağlığına etkileri Sonuç

HİDROKARBONLAR ve ALKANLAR. Kimya Ders Notu

Karbonmonoksit (CO) Oluşumu

Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyonkarahisar Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyonkarahisar Temel: 100 mol kuru su gazı. caklık k ve 5 bar basınc

İçerik. Giriş. Yakıt pili bileşenlerinin üretimi. Yakıt pili modülü tasarımı ve özellikleri. Nerelerde kullanılabilir?

MOL KAVRAMI I. ÖRNEK 2

STOKİYOMETRİ. Kimyasal Tepkimelerde Kütle İlişkisi

Kojenerasyon Teknolojileri Yavuz Aydın, Yağmur Bozkurt İTÜ

ÖĞRETĐM TEKNOLOJĐLERĐ VE MATERYAL GELĐŞĐMĐ ÇALIŞMA YAPRAĞI

Ayxmaz/biyoloji. Azot döngüsü. Azot kaynakları 1. Atmosfer 2. Su 3. Kara 4. Canlılar. Azot döngüsü

ENERJİ YÖNETİMİ ve POLİTİKALARI

Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, Buca/İZMİR. Yanma. Prof.Dr. Abdurrahman BAYRAM

TAMGA ENDÜSTRİYEL KONTROL SİSTEMLERİ LTD.ŞTİ., ENERJİ YÖNETİMİNDE SINIRSIZ ÇÖZÜMLER SUNAR. HOŞGELDİNİZ

%20 Fazla hava dikkate alınarak yanma denklemi aşağıdaki şekilde yazılır:

TKĐ SINIRLI SORUMLU EGE LĐNYĐTLERĐ ĐŞLETMESĐ MÜESSESE MÜDÜRLÜĞÜ LABORATUVAR ŞUBE MÜDÜRLÜĞÜ

Tozların Şekillendirilmesi ve Sinterleme. Yrd. Doç. Dr. Rıdvan YAMANOĞLU

Enerji iş yapabilme kapasitesidir. Kimyacı işi bir süreçten kaynaklanan enerji deyişimi olarak tanımlar.

KĐMYA DENEYLERĐNDE AÇIĞA ÇIKAN GAZLAR KÜRESEL ISINMAYA ETKĐ EDER MĐ? Tahir Emre Gencer DERS SORUMLUSU : Prof. Dr Đnci MORGĐL

SIFIR KARBONDİOKSİT SALINIMI

KÖMÜR GAZLAŞTIRMA KAVRAMSAL TASARIMI

TÜBİTAK-BİDEB YİBO ÖĞRETMENLERİ (FEN VE TEKNOLOJİFİZİK,KİMYA,BİYOLOJİ-VE MATEMATİK ) PROJE DANIŞMANLIĞI EĞİTİMİ ÇALIŞTAYLARI

Gönen Enerji Biyogaz, Sentetik Petrol, Organik Gübre ve Hümik Asit Tesisleri: Ar-Ge Odaklı Örnek Bir Simbiyoz Çalışması Hasan Alper Önoğlu

Bölüm 15 Kimyasal Denge. Denge Kavramı

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

TÜBİTAK-BİDEB Lise Öğretmenleri (Fizik, Kimya, Biyoloji ve Matematik) Proje Danışmanlığı Eğitimi Çalıştayı LİSE-2 (ÇALIŞTAY 2012) SUYUN DANSI

PETROKİMYA KOMPLEKSİ ARITMA ÇAMURLARININ EKSTRAKSİYONU

ÇALIŞMA YAPRAĞI KONU ANLATIMI

ELBİSTAN LİNYİTİ VE ATIKLARIN BİRLİKTE SIVILAŞTIRILMASI

MAVİTEC GAZLAŞTIRMA SİSTEMLERİ

Toprakta Kireç Tayini

FENOLÜN SULU ÇÖZELTİSİNİN DAMLAMALI YATAKLI REAKTÖRDE KATALİTİK ISLAK HAVA OKSİDASYONU

GENEL KİMYA. 10. Hafta.

ÇANAKKALE BOĞAZINDAKİ CHLOROPHYTA ENTEROMORPHA YOSUNUNDAN POTASYUM HİDROKSİT DESTEKLİ KATALİZÖR VARLIĞINDA BİYODİZEL ELDESİ

HİDROJENLİ ENERJİ ÜRETEÇLERİ MESUT EROĞLU

KAZANLARDA ENERJİ VERİMLİLİĞİ

5) Çözünürlük(Xg/100gsu)

GIDALARIN BAZI FİZİKSEL NİTELİKLERİ

MİKRODALGA YÖNTEMİYLE NİKEL FERRİT NANOPARTİKÜLLERİN SENTEZİ VE KARAKTERİZASYONU

Kimyanın Temel Kanunları

ANKARA ŞEHRİNİN HAVA KALİTESİNİN UOB LER AÇISINDAN İNCELENMESİ

Doç. Dr. Özlem Esen KARTAL (A Şubesi) Yrd. Doç. Dr. Adil KOÇ (B Şubesi) :16:57 1

SÜPERKRİTİK SU ORTAMINDA ZEYTİN KARASUYUNUN PT KATALİZÖRÜ KULLANILARAK HİDROTERMAL ARITIMI VE GAZLAŞTIRILMASI

BİYOKÜTLE OLARAK PİRİNANIN ENERJİ ÜRETİMİNDE KULLANILMASI

Mobil Uygulamalar İçin Hidrokarbon Analiz Cihazı SmartFID

GAZ, ISI, RADYASYON ÖLÇÜM CİHAZLARI

Havacılık Meteorolojisi Ders Notları. 1. Atmosfer ve İçeriği

Katı Atık Yönetiminde Arıtma Çamuru. Enes KELEŞ Kasım / 2014

STOKĐYOMETRĐ. Yrd.Doç.Dr. İbrahim İsmet ÖZTÜRK

VIA GRUBU ELEMENTLERİ

YAKIT PİLLERİ. Cihat DEMİREL

EK-B Gazlı Söndürme Sistemleri İçin Açıklayıcı Bilgiler

YANMA. Özgür Deniz KOÇ

1 mol = 6, tane tanecik. Maddelerde tanecik olarak atom, molekül ve iyonlar olduğunda dolayı mol ü aşağıdaki şekillerde tanımlamak mümkündür.

Solunum. Solunum ve odunsu bitkilerin büyümesi arasında yüksek bir korelasyon bulunmaktadır (Kozlowski ve Pallardy, 1997).

1/10 PR _P-Hidrokarbon. PROSENSE P SERİSİ (P-XX25 ve P-XX23) HİDROKARBON (PATLAYICI) GAZ DEDEKTÖRLERİ UYGULAMA ALANLARI TEKNİK ÖZELLİKLER

MADDENİN SINIFLANDIRILMASI

İstanbul Bilgi Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği. Çevreye Duyarlı Sürdürülebilir ve Yenilenebilir Enerji Üretimi ve Kullanımı

Hidrojen Depolama Yöntemleri

Kömür ve Doğalgaz. Öğr. Gör. Onur BATTAL

Enerji Üretim ve Dağıtım Müdürlüğü Mühendislik Müdürlüğü Üretim Sistemleri Geliştirme Müdürlüğü Mayıs 2015

SÜRDÜRÜLEBİLİR ENERJİ VE HİDROJEN ZEYNEP KEŞKEK ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI TEKNOLOJİSİ

Katlı oranlar kanunu. 2H 2 + O 2 H 2 O Sabit Oran ( 4 g 32 g 36 g. 2 g 16 g 18 g. 1 g 8 g 9 g. 8 g 64 g 72 g. N 2 + 3H 2 2NH 3 Sabit Oran (

YALOVA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KÖMÜR TEKNOLOJİLERİ

TÜPRAŞ HAM PETROL ÜNİTESİNDE ENERJİ ve EKSERJİ ANALİZİ

TEHLİKELİ MADDE SINIFLANDIRMALARINDA TEHLİKE İŞARET VE LEVHALARININ ÖZELLİKLERİ

(a) 1,60 (b) 0,80 (c) 0,10 (d) 0, Aşağıda gösterilen potansiyel enerji grafiğinde ileri tepkimenin aktifleşme enerjisi hangisidir?

Bölüm 2 Kirletici Maddelerin Oluşumu

ATIKTAN ENERJİYE: MUZ KABUĞUNUN ALTERNATİF ENERJİ KAYNAĞI OLARAK YAKIT PİLLERİNDE DEĞERLENDİRİLMESİ

ALLİL KLORÜR ÜRETİMİ. Gökhan IŞIK O.Okan YEŞİLYURT

ATIK MADENİ YAĞ YENİDEN RAFİNE EDİLMESİ KRİTER KONTROL LİSTESİ

HYDROTERMAL YÖNTEMİYLE NİKEL FERRİT NANOPARTİKÜLLERİN SENTEZİ VE KARAKTERİZASYONU

KİMYA-IV. Yrd. Doç. Dr. Yakup Güneş

Akreditasyon Sertifikası Eki (Sayfa 1/5) Akreditasyon Kapsamı

MAKİNE VE TEÇHİZAT İŞLERİNDE İSG

GAZLAR GAZ KARIŞIMLARI

KİMYASAL REAKSİYONLARDA DENGE

Akreditasyon Sertifikası Eki. (Sayfa 1/5) Akreditasyon Kapsamı

İnstagram:kimyaci_glcn_hoca KİMYASAL REAKSİYONLARDA ENERJİ. kimyaci_glcn_hoca

YAZILI SINAV SORU ÖRNEKLERİ KİMYA

Biyogaz Temel Eğitimi

Atmosfer Kimyası Neden Önemli?

tmmob makina mühendisleri odası uygulamalı eğitim merkezi Buhar Kazanı Verim Hesapları Eğitimi

PLAZMA KÖMÜR GAZLAŞTIRMA

Yanma Kaynaklı Kirleticiler

1- Aşağıdakilerden hangisi Aşındırıcı sembolüdür? a. b. c. d. CEVAP: D. 2- Aşağıdakilerden hangisi Yanıcı sembolüdür? a. b. c. d.

ISI VE SICAKLIK. Hüseyin SOYLU. Fen ve Teknoloji

İÇİNDEKİLER 2

KONU MOTORLARIN ÇEVREYE OLUMSUZ ETKĠLERĠ VE BU ETKĠLERĠN AZALTILMASI

Transkript:

KISA ALIKONUŞ SÜRELİ REAKTÖRLERDE KISMİ OKSİTLEME TEKNİĞİ İLE KÖMÜRDEN CO ELDESİ B. TÜRKBEY, O. KUYUCUOĞLU, D. ÜNER Orta Doğu Teknik Üniversitesi Kimya Mühendisliği Bölümü Ankara 6531 ÖZET Ucuz bir kaynak olan elek altı kömürden, karbon monoksit üretmek bu çalışmanın amacını oluşturur. Kömür üzerinde, yaygın olarak ağır petrol atıkları üzerinde uygulanan direk kısmi oksitleme metodu uygulanmış ve hidrokarbonlarda olumlu sonuç veren kısa alıkonuş sürelerinin etkileri incelenmiştir. Bu çalışmada, kurumu yakarak karbon monoksit ürettiği bilinen Co/Pb katalizörü kullanılmıştır. Reaksiyonlar ise dolgulu mikroreaktörlerde, atmosferik basınçta, 2 4 C sıcaklık aralığında gerçekleştirilmiştir. Çıkış gazı analizleri için gaz kromotograf ve quadrupole kütle spektrometresi kullanılmıştır. Dolgulu mikreaktörlerin hacmi küçültülerek ve oksijen akış hızı artırılarak alıkonuş süresi azaltıldıkça karbon monoksit üretiminin arttığı gözlemlenmiştir. Ayrıca, oksijenin saf olarak reaktörden geçirilmesi de karbon monoksit üretimini artırmıştır. GİRİŞ Karbonlu bileşiklerin temiz ve verimli kullanımını artırmak için yapılan çalışmalar, tüm dünyada geliştirilen ve kullanılan enerji sistemlerinde de ele alındığı gibi güvenli ve ucuz enerji kaynaklarını çevresel etmenleri düşünerek kullanmayı amaçlamıştır. Bu doğrultuda, gazlaştırmanın kömür için temiz bir seçim olduğu söylenebilir [1]. Kömür gazlaştırılması 1792 den beri uygulanan çok eski bir yöntem olup, zaman içinde temiz ve yüksek verimli temiz kullanımı için oldukça geliştirilmiş, fakat ucuz doğalgaz kaynaklarına ulaşıldıktan sonra kullanımı azalmıştır. Gazlaştırmanın asıl amacı, sentez gazı olarak da bilinen, karbon monoksit ve hidrojen açısından zengin gaz karışımlarının üretimidir ve 19 lü yılların başından beri endüstride önemli bir yer tutmuştur. Sentez gazı ilk olarak kömürü buharla birlikte reaksiyona sokarak üretilmiştir. Önceleri sentez gazı, yüksek ısınma değerleri nedeniyle yakıt olarak kullanılmasına karşın daha sonra hidrojen ve karbon monoksit ayrı ayrı veya birlikte çeşitli kimyasalların üretiminde kullanım alanı bulmuşlardır. Kömür, hem sentez gaz hem de diğer yakıt gazları üretiminde eskiden beri önemli bir yer tutmuştur. 19. yüzyılın başlarından 194 lı yıllara kadar üretilen yakıt gazlarının çoğu kömür veya kok kömürü gazlaştırılmasıyla elde edilmiştir. Kömür birçok yolla gazlaştırılabilir. En basit ve en eski metod, kömürü havasız bir ortamda ısıtmaktır ve bu metod 1792 de William Murdack tarafından kullanılmıştır. Kömürün gaza tam dönüşümü, 1873 de kömürü hava ve buharla reaksiyona sokarak sağlanmıştır ve su gazı elde edilmiştir. 194 yılından sonra geliştirilen metotlarda, buhar ve saf oksijen birlikte kullanılmıştır [2].

Su gazındaki hidrojen ve karbon monoksitin hammadde olarak kullanıldığı eski ve önemli bir örnek, metanolün katalitik üretimidir. Hidrojen ve karbon monoksiti tepken olarak kullanan aldehit, alkol üretiminin yanı sıra, Fischer-Tropsch yönteminde de sentez gaz kullanılarak hidrokarbonlar üretilir. Sentez gazındaki karbon monoksit, karbon dioksite dönüşürken çıkardığı enerjiyle güç sağlar. Karbon monoksit ayrıca asetik asit, asetik anhidrit, fosjen gibi kimyasalların üretiminde de kullanılır. Hidrojen ve sentez gazının başka bir uygulama alanı ise yakıt pillerinde elektrik üretimidir. Karbon monoksit ve hidrojence zengin gaz karışımları ilk olarak, sıcak kok kömürünün hava ve buharla temas ettirilmesiyle üretilmiştir. Kömür havaya maruz kaldığında yanarak sıcaklığı artırır ve hava akışından sonra, buhar asıl reaksiyonun gerçekleşmesini sağlar. 192 193 lu yıllarda, sentez gaz üretiminde kömür yerine doğal gaz (metan) kullanımı ilgi çekmeye başlamıştır. Bu reaksiyon, metanla buhar arasında gerçekleşir ve oldukça endotermiktir. 194 lı yıllarda Texaco ve Shell Oil şirketi, petrol artığı ve kok, kömür gibi düşük kaliteli stokları gazlaştırmak için ticarileşen bir yöntem geliştirmiştir. Katalizör kullanılmayan bu yöntemde, hava yerine oksijen kullanılarak kısmi oksitleme yoluyla sentez gazı üretilmiştir [3]. Gasifier olarak adlandırılan reaktörlerde, yüksek basınç ve sıcaklıklarda çalışılmıştır. Bu teknoloji ilk kullanımından beri oldukça yaygınlaşmıştır ve günümüzde de yüzlerce gasifier hala kullanılmaktadır. 195 li yılların sonlarında Haldor Topsae tarafından bulunan ototermal reformlama, kısmi oksitleme ile buhar reformlama yöntemlerinin birleşimi olan bir yöntemdir ve oksijenle buharı beraber kullanır. Kısmi oksitleme reaktörün girişinde, buhar reformlama için gerekli ısıyı sağlar. Bugüne gelindiğinde sentez gazı çoğunlukla, doğalgaz veya naftanın buharla reaksiyona sokularak katalitik buhar reformlama yöntemi ile üretilir. Son yıllarda, hidrokarbonların katalitik kısmi oksitlenmesi çoğu araştırmanın konusu olmuştur. Yüksek sıcaklıklarda kısa alıkonuş sürelerinde katalitik kısmi oksitleme yöntemi ise sentez gazı üretimine yeni bir yaklaşım sağlamıştır. Profesör Lanny Schmidt, çok kısa alıkonuş zamanlarında metandan direk kısmi oksitleme yoluyla sentez gazı üretmeye çalışarak bu alanda öncü olmayı başarmıştır. Schmidt, siklohekzan, n-hekzan, izooktan üzerinde yaptığı önceki çalışmalarında, milisaniye mertebelerindeki alıkonuş süreleri ile sentez gazı üretmeyi başarmıştır [4]. C x H y yakıtında karbonların karbon dioksit üretemeden karbon monoksit ortaya çıktığı görülmüştür; C x H y + x/2 O 2 xco + y/2h 2 (1) Yüksek sıcaklıklarda kısa alıkonuş sürelerinde yapılan katalitik kısmi oksitleme çalışmaları henüz gelişme aşamasındadır ve endüstrideki kullanım alanları henüz kesinleşmemiştir. Her ne kadar son zamanlarda kömür gazlaştırması yerini buhar reformlama yöntemine bıraksa da gerek elek altı kömürleri değerlendirme ihtiyacı, gerekse doğal gaz kaynaklarının tükenme ihtimali hala kömür gazlaştırma yönteminin verimli, ekonomik yollarını araştırmaya sevk ediyor.

DENEYSEL Kömürün karakterizasyonu Deney için kullanılan elek altı kömürü öğütücüde ufaltılmıştır ve daha sonra elenerek deney için istenilen boyuta getirilmiştir. Kömür külündeki toplam kükürt miktarını ölçmek için ESHKA analizi yapılmıştır ve sonucunda %.82 toplam kükürt bulunmuştur. Kömür karakterizasyonu için yapılan ikinci ölçümde TGA cihazı kullanılmıştır. 23 mg kömür, debisi dakikada 5cm 3 olan hava ile 3 75ºC sıcaklıkları arasında tepkimeye sokularak toz kömürün içindeki kül miktarı belirlenmiştir. Buna göre kömürün yüzde ağırlıkça 33.71 inin kül olduğu saptanmıştır. Ayrıca, en iyi yanmanın 5 ºC civarında olduğu görülmüştür. Böylece deneyde kullanılacak olan kömürün karakterizasyonu tamamlanmıştır. Katalizör Hazırlanması Deneyde kullanılan Co-Pb katalizörü Co/Pb oranı kütlece ½ olacak şekilde hazırlanmıştır. 14.4g C 4 H 6 O 4 Pb.3H 2 O destile su içinde çözündürülmüş, içine 5g CoO eklenmiş ve karıştırılmıştır. Karışım önce 15ºC de 2 saat ısıtılmış, daha sonra 45ºC de 4 saat bekletilerek kalsinasyonu tamamlanmıştır [5]. Deney Düzeneği Bu çalışma iki bölümden oluşmaktadır. İlk bölümde, çıkış gazı analizleri için HP 489/A gaz kromatograf (GC), ikinci bölümde ise Pfeiffer Quadstar kütle spektrometresi (MS) kullanılmıştır. İlk Bölüm GC kullanılarak yapılan deneyler, 12mm çaplık dolgulu mikroreaktör, 9 mg toz kömür ve 1 mg katalizör ile doldurularak yapılmıştır. Fırının içinden geçirilerek gaz kromotografına bağlanan mikroreaktöre hava ve taşıyıcı gaz olarak azot gazı beslenmiştir. Deneyler 2-4 C aralığında yapılmıştır. Deney düzeneği Şekil 1 de görülmektedir. H A V A fırın GC N 2 Şekil 1. Gaz kromatograf kullanılan deney düzeneği İkinci Bölüm MS kullanılarak gerçekleştirilen deneylerde asıl amaç alıkonuş sürelerini azaltarak CO elde etmektir. Bunun için aynı miktarda kömür-katalizör miktarı ile çapı 6 mm.lik dolgulu mikroreaktör kullanılarak tepkime hacmi azaltılmış ayrıca akış hızı da düşürülerek saniye mertebelerinde alıkonuş sürelerine erişilmiştir. Bu bölümde, hem seyreltik oksijen hem de saf oksijen kullanılmıştır. Bu düzenek bize yine aynı mikroreaktörde değişik sıcaklıklarda analiz olanağı sağlamıştır. Deney düzeneği Şekil 2 de görülmektedir.

O 2 fırın MS He Şekil 2. Kütle spektrometresi kullanılan deney düzeneği BULGULAR VE TARTIŞMA Bu deneyde, direk kısmi oksitleme metodu kullanılarak kömürden karbon monoksit üretilmesi amaçlanmıştır. İstenilen ekzotermik reaksiyon ( H=-26.46 kkal/mol); C(s) + ½ O 2 CO(g) (2) gibidir. Deneyin ilk bölümünde seyreltik oksijen değişik akış hızlarında mikroreaktörden geçirilmiş ve gaz kromotograf kullanılarak çıkış gazı incelenmiştir. Dakikada toplam 5ml ve 1ml akış hızlarında hacimce sadece yüzde 1 oksijen içeren hava ve azot gaz karışımı değişik sıcaklıklarda kömürle tepkimeye sokulmuştur. Her bir akış hızı denemesinde, sıcaklık 2ºC den başlanmış ve 5şer derece artırılarak 4ºC ye kadar çıkış gazı analiz yapılmıştır. Kalitatif analizlerin yapılabilmesi amacıyla deney yapılmadan önce saf karbon monoksit, saf oksijen, saf karbon dioksit ve saf azot gaz kromatografından geçirilerek alıkonuş zamanları bulunmuştur. Uzun alıkonuş süreli tepkime deneyleri sonucunda karbon monoksite rastlanamamıştır; fakat karbon dioksit, oksijen ve azot bulunmuştur. Bunun dışında, bilinen alıkonuş zamanlarına denk gelmeyen maddelere rastlanmıştır. Bu deneyler esnasında, sıcaklık artışıyla CO 2 miktarının arttığı görülmüştür. Öte yandan, akış hızıyla CO 2 miktarının ters orantılı olduğu görülmüştür. Bu bulgular Şekil 3 de gösterilmektedir. alan 2 16 12 8 4 5 ml/dk 1 ml/dk Şekil 3. Akış hızına bağlı karbondioksit üretimi 2 25 3 35 4 45 Gaz kromatografında yapılan deneylerin sonuçlarını ve L. Schmidt in çalışmalarını göz önüne alarak, kısa süreli alıkonuş zamanlarında CO elde edilebileceği düşünülmüştür ve deneyin ikinci kısmına geçilmiştir [2]. Buna göre, oksijen konsantrasyonu sabit tutularak akış hızı artırılmış ve mikroreaktör çapı küçültülerek alıkonuş zamanı düşürülmüştür. Bu doğrultuda, çıkış gazı analizi için MS cihazı, taşıyıcı gaz olarak da azot yerine helyum kullanılmış ve görülmüştür ki 35ºC de CO az miktarlarda da olsa üretilmiştir. Sonuçlar Tablo 1 de görülmektedir.

Tablo 1. %1 seyreltik oksijen, 35 C Ürünler Konsantrasyon(%) Ar 1.32.1-2 CO 2 3.9.1-2 H 2 7.43.1-3 H 2 O 2.8.1-1 CO 1.67 O 2 2.4 He 96 Saf helyum ile yapılan deneyde az miktarda da olsa karbonmonoksit üretilebilmesi bize katalizörün yapısındaki oksijenini kullanıyor olabileceğini düşündürmüştür. Fakat, bu fikrin doğrulanabilmesi için daha fazla deneye ihtiyaç vardır. Tablo 2. Saf helyum, 35 C Ürünler Konsantrasyon(%) Ar 2.749.1-2 CO 2 8.22.1-2 H 2 9.65.1-3 H 2 O 1.991.1-1 CO 5.851.1-1 O 2 8.4 He 9.66 Alıkonuş süresi azaltıldığında CO elde edilebileceği görülünce, bu süreyi daha da kısaltmak amacıyla taşıyıcı gaz kullanılmadan mikroreaktörden akış hızı 1ml./dak olan saf oksijen geçirilmiştir. Deneye oda sıcaklığında başlanmış ve sıcaklık dakikada bir derece artırılarak 45 C ye kadar yükseltilmiştir. Çıkan ürünlerin yaklaşık 98% sini oksijen,.3% sini su oluşturmaktadır. Karbonmonoksit ve karbondioksitin çıkış gazındaki hacimce yüzdelerinin sıcaklığa bağlı değişim grafiği Şekil 4 de görülmektedir. konsantrasyon (%) 12 8 4 35 39 43 47 konsantrasyon (%) Şekil 4. Sıcaklığa bağlı a)karbondioksit ve b)karbonmonoksit üretimi 12 8 4 35 39 43 47 Yanmanın başladığı 4 C civarında karbonmonoksit ve karbondioksit miktarında artma görülmüş ve kömürün tükenmesi ile birlikte yüzdeleri sıfır mertebelerine kadar inmiştir. Karbonmonoksitin karbondioksite olan seçiciliği ise Şekil 5 de verilmiştir. Tepkimenin henüz başlamadığı sıcaklıklarda dengesiz sonuçlar görülmesine karşın, 2 C den sonra CO/CO 2 oranının 4 C de yanma başlayana kadar 1.1 olarak maksimum değerine ulaştığı ve beklendiği gibi yanma başladıktan sonra tekrar kararsız hale geçerek azaldığı görülmüştür.

1.5 CO/CO2 2-2 1 2 3 4-6 -1 CO/CO2 1.5 25 3 35 4 45 Şekil 5. Sıcaklığa bağlı karbonmonoksit seçiciliği SONUÇLAR Seyreltik hava kullanılarak yüksek alıkonuş zamanlarında yapılan çalışmalar bize akış hızı arttıkça karbondioksit üretiminin azaldığını göstermiştir. Saf oksijenin akış hızı artırılarak ve reaktörün hacmi küçültülerek alıkonuş zamanı azaltıldığında ise 4 C de yanma başlayana kadar karbonmonoksit seçiciliği artmış ve maksimuma ulaşmıştır. 1 ml/dak debi ile yapılan deneyde istenilen alıkonuş zamanına inilememesine rağmen karbondioksit miktarı kadar karbonmonoksit üretilebilmiştir. Ancak, oksijenin dönüşümü çok az olduğu için, çıkış gazından oksijen ayrıştırılmalı ve sisteme geri beslenmelidir. Bu sonuçlar bize, 35-4 C arasında uygun katalizör kullanarak kısmi oksitleme yöntemiyle karbonmonoksit üretilebileceği görülmüştür. Daha iyi sonuçlar elde edebilmek için deneyler debiyi artırarak ya da reaktör hacmini küçülterek daha kısa alıkonuş zamanlarında denenmelidir. KAYNAKÇA 1. Vincente Luque Cabal, The Clean choice for Carbon Management, 5 th European Gasification Conference, Noordwijk, The Netherlands, Apr 8-1, 22. 2. L. D. Smoot, Fundamentals of Coal Combustion, 2-45, Elsevier Science Publishers, Netherlands, 1993. 3. Sebastien C. Reyes, John H. Sinfelt, Jennifer S. Feeley, Ind. Eng. Chem. Res. 42, 1588-1597, 23. 4. R.P. O Connor, E.J. Klein ve L.D. Schmidt, Catalysis Letters, 7, 99-17, 2. 5. Demirkol, Mehmet Kemal, MS Thesis, Soot Oxidation Catalysis, Eylül 22, ODTÜ, Ankara