FINDIK KABUKLARININ YB/YS MİNİ REAKTÖRDE SIVILAŞTIRILMASINDA TANE BOYUTUNUN VE REAKTÖR İÇİNDEKİ BASINCIN SIVILAŞTIRMA VERİMİ ÜZERİNE ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI

Öz

Bu çalışmada, potansiyel atık olan fındık kabuğunun, yüksek basınç ve yüksek sıcaklık (YB/YS) altında sıvı yakıtlara dönüştürülmesinde; tanecik boyutu ve mini reaktör iç basıncı, sıvılaştırma verimine etkileri araştırılmıştır. Hammaddeler kurutularak öğütülmüş ve elek analizi yapılarak, denemelerde farklı tanecik boyutunda numuneler kullanılmıştır. Hammaddelerin sulu karışımları (kütlece % 20 katı içeren), doğrudan ya da katının kütlece %10 u kadar NaOH kullanılarak, ergimiş tuz banyosunda ısıtılan ve manuel olarak karışımı sağlanan, yüksek sıcaklık ve basınca dayanıklı 25 mL’lik YB/YS mini reaktörde; 648 K’ de, 1 MPa inert azot gazı başlangıç basıncında ve 15, 30 ve 60 min sıvılaştırma sürelerinde, sıvı yakıta (yağa) dönüştürülme işlemleri uygulanmıştır. İşlem sırasında reaktördeki iç basınçlar ölçülmüş, işlem süresi sonunda reaktör soğuk suya daldırılarak soğutulmuş, reaktördeki çıkış musluğu açılarak alınan gaz örneğinin yanıcı olup olmadığı test edilmiştir. Gaz boşaltıldıktan sonra reaktörün içerisindeki karışım (sıvı-sulu-katı) doğrudan kartuşa alınarak, reaktör diklorometanla yıkanmış, yıkama suları da kartuşta toplanmış, sulu faz ve diklorometan fazı ayırma hunisine alınarak sulu fazdan ayrılmıştır. Sıvı faz ve katı faz beraberce soksolet cihazında 8 h süreyle, diklorometanla özütlenmiştir. Özütleme sonrası katı faz kurutularak, sıvı faz ise döner buharlaştırıcıda diklorometan ayrılarak gravimetrik olarak kütleleri belirlenmiştir. Hammaddenin ve elde edilen ürünlerin nemi, külü, uçucu maddesi ve ısıl değerleri Standard Yöntemlere göre saptanmıştır. Fındık kabuklarının mini reaktörde sıvılaştırılmasında; en uygun tane boyu aralığı; 850 – 600 µm olduğu belirlenmiştir. Farklı sıvılaştırma koşullarında, farklı sıvılaştırma verimleri ve zamana bağlı farklı basınç değişimleri gözlenmiştir. Ancak, zamana karşı basınç değişimlerinin doğrusal veya doğrusala yakın olduğu, sıvılaştırma koşullarında, daha yüksek sıvılaştırma verimi elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Fındık kabuğu, YB/YS mini reaktör, sıvılaştırma, tane boyu, reaktör iç basıncı, sıvılaştırma verimi.

Determination of Particle Size and Inner Pressure on Liquefaction Performance of Hazelnut Shell in HP/HT Small Reactor

Abstract

In this study, the effects of partical size and operating pressure in small reactor of hazelnut shell on the yield of liquid fuel produced from thermochemical treatment in a high pressure and temperature (HP/HT) reactor. Dried samples were ground and different size particals screening were used for the further experiments.. The aqueous suspensions of the samples (20 % solid by mass) have been treated either with NaOH (% 10 by mass of the solid) at 648 K, to liquefy in a 25mL high pressure and temperature (HP/HT) small reactor, mixing manually and heating in molten salt bath, by starting with 1 MPa initial nitrogen (inert) gas pressure directly or after pretreatment with microwave (MW) for 15, 30 and 60 minutes or after pretreatment of the mixture on a hot plate at boiling temperature of water under reflux. The reaction mixtures have been seperated into aqueous phases and solid-oil phases by filtering or by extracting the solid-oil phases with acetone or dichlorometane for 8h by using soxhlet apparatus and then separating aqueous phase from solvent extractables by separatory funnell. The amount of liquid fuel obtained after evaporating the solvents in rotary evaporator was determined gravimetrically.. The solid and liquid products were analyzed to determine moisture, ash, volatile matter, and higher heating values according to Standard Methods. It can be concluded that optimum experimental conditions in liquefaction of hazelnut shell are 850-600 µm particle size.In different liquefaction conditions, different liquefaction performance and different pressure variations in terms of time were determined. On the other hand, much more liquefaction performance can be obtained in various liquefaction conditions as linear and near linear pressure variations in terms of time.

Keywords

• Hazelnut shell, HP/HT small reactor, liquefaction, partical size, inner pressure in small reactor, yield of liquefaction.

Kaynakça

1. Boocock, D.G.B., Mackay, D., Lee, P.,1982, Wood liquefaction extended batch reactions using raney nikel catalyst, Can. J. Chem. Eng., 60, 802-808.
2. Demirbaş, A., 1998, Kinetics for non-isothermal flash pyrolysis of hazelnut shell, Bioresource Technol., 66, 247-252.
3. Demirbaş, A., 1999, Properties of charcoal derived from hazelnut shell and the production of briquettes using pyrolytic oil, Energy, 24, 141-150.
4. Halisdemir, B., 2001, Belediye Çöp Bileşenlerindeki Organik Maddelerin Isıl Değerlerinin Saptanması, Yüksek Lisans Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı, s: 65, Mersin.
5. Mızrak, G., 2005, Fındık İhtisas Borsası, s: 49, Ordu, http://www.ordutb.org.tr/dokumanlar/FiB_Rapor.doc Pehlivan, E., 2005, Portakal ve Fındık Kabuğunun Sıvı Yakıta Dönüşüm Koşullarının Araştırılması, Mersin Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Basılmış, s: 152, Mersin
6. Pütün, A.E., Özcan, A., Pütün, E., 1999, Pyrolysis of hazelnut shell in a fixed-bed tubular reactor: Yields and structural analysis of bio-oil, J. Anal. Appl. Pyrol., 52, 33-49.
7. Riley, G.A., 1944, The carbon metabolism and photosynthetic efficiency of the earth as a whole, Am. Sci., 32, 2, 129-134