Gasification of Kenaf Hydrolysate and Optimization by Response Surface Methodology

Abstract

In this study, the effect of temperature, feed flow rate and biomass feed concentration parameters

on gasification performance of kenaf biomass hydrolysate using continuous atmospheric catalytic vapour phase

(AVPR) reforming system was examined. The effect of experimental parameters on the composition of gas products

were investigated using the RSM (Response Surface Methodology) method. One of the greatest advantages of this

method that makes it possible to study the effect of gasification efficiency on several experimental parameters by

carrying out a few experimental studies. The results showed that temperature was main factor on hydrogen-rich gas

production while other parameters (biomass feed concentration, feed flow rate) were secondary. As a result of the

optimazition, it was observed that the temperature should be above 295 °C, and the flow rate of 0.30 mL / min for

high yield hydrogen.

Keywords

• Response surface methodology,gasification,hydrogen,kenaf,optimization

Kenaf Hidrolizatının Gazlaştırılması ve Cevap Yüzey Yöntemi ile Optimizasyonu

Abstract

Bu çalışmada, kenaf hidrolizatının kesintisiz olarak atmosferik basınçta katalitik olarak buhar faz

reformlama (AVPR) tekniği ile hidrojence zengin gaz üretim prosesinde sıcaklığın, hidrolizat akış hızının ve

biyokütle konsantrasyonunun etkisi incelenmiştir. Deneysel parametrelerin gaz ürünlerin kompozisyonuna

etkisi RSM (Response Surface Methodology: Cevap Yüzey Metodu) metodu kullanılarak araştırılmıştır. Bu

metodun en büyük avantajlarından biri az sayıda deneysel çalışma yaparak, birden fazla deneysel parametrenin

gazlaştırma verimine etkisinin incelemesini mümkün kılmasıdır. Deneysel sonuçlar sonucunda hidrojen verimi

üzerine biyokütle konsantrasyonun, akış hızının ve bunların çeşitli kombinasyonlarının ikincil önemli parametreler

olduğunu gösterirken sıcaklığın ana faktör olduğunu göstermiştir. Yapılan optimizasyon çalışmaları sonucu yüksek

oranda hidrojen eldesi için sıcaklığın 295°C’nin üzerinde, biyokütle hidrolizat akış hızının 0.30 mL/dk akış hızında

olması gerektiği gözlenmiştir.

Keywords

• Cevap yüzey metodu,gazlaştırma,hidrojen,kenaf,optimizasyon

References

1. Değirmen G, Pütün AE, Kılıç M, Pütün E, 2012. Nohut samanı hızlı pirolizinin deney tasarımı ile modellenmesi. Onuncu Ulusal Kimya Mühendisliği Kongresi, 3-6 Eylül 2012, İstanbul.
2. Gursahani KI, Alcala R, Cortright RD, Dumesic JA, 2001. Reaction kinetics measurements and analysis of reaction pathways for conversions of acetic acid, ethanol and ethyl acetate over silica-supported Pt. Applied Catalysis A: General, 222: 369-392.
3. Hasanoğlu A, Meryemoglu B, Kurtulus M, Irmak S, Erbatur O, 2016. A new approach for high-yield hydrogen production: Atmospheric pressure vapour-phase catalytic reforming of biomass hydrolysate. International Journal of Hydrogen Energy, 41: 12880-12887.
4. Huber GW, Shabaker JW, Evans ST, Dumesic JA, 2006. Aqueous-phase reforming of ethylene glycol over supported Pt and Pd bimetallic catalysts. Applied Catalysis B, 62: 226-235.
5. Kumar S, Singh RK, 2013. Optimization of process parameters by response surface methodology (RSM) for catalytic pyrolysis of waste high-density polyethylene to liquid fuel. Journal of Enviromental Chemical Engineering, 2: 115-122.
6. Meryemoglu B, Hasanoğlu A, Kaya B, Irmak S, Erbatur O, 2014. Hydrogen production from aqueous-phase reforming of sorghum biomass: An application of the response surface methodology. Renewable Energy, 62: 535-541.
7. Meryemoğlu B, Hesenov A, Irmak S, Atanur OM, Erbatur O, 2010. Aqueous phase reforming of biomass using various types of supported precious metal and raney nickel catalysts for hydrogen production. International Journal of Hydrogen Energy, 35: 12580-12587.
8. Rioche C, Kulkarni S, Meunier FC, Breen JP, Burch R, 2005. Steam reforming of model compounds and fast pyrolysis bio-oil on supported noble metal catalysts. Applied Catalysis B, 61: 130-139.

9. Williams PT, Onwudili J, 2005. Composition of products from the supercritical water gasification of glucose: a model biomass compound. Industrial and Engineering Chemistry Research, 44(23): 8739–49.