Ladin talaşının katalitik kopiroliziyle geliştirilmiş biyo-yağ üretimi
AHMET RASİM GİRİŞEN, HAKAN OZCANOndokuz Mayıs Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği BölümüBu çalışmada geliştirilmiş biyo-yağlar elde etmek için ladin talaşının katalitik ko-pirolizi incelenmiştir. Bu amaçla, deneyler için sabit yataklı bir reaktör kullanılmıştır. Gliserol (ağırlıkça %10, %20 ve %30) ile farklı karıştırma oranlarında, farklı katalizörlerde (HZSM-5 ve dolomit) ve piroliz sıcaklıklarında (400, 450, 500, 550 ve 600 °C) elde edilen biyo-yağların verimleri ve kaleteleri araştırılmıştır. Sonuçlar, tüm karıştırma oranlarında biyo-yağ veriminin gliserol katkı maddesi ile arttığını göstermiştir. En yüksek yağ verimi (ağırlıkça %46,4), dolomit kullanılarak gliserolün %20 karıştırma oranında ve 550 oC'lik bir piroliz sıcaklığında elde edilmiştir. GC-MS sonuçları ayrıca biyo-yağ bileşenlerinin önemli bir oranda keton, fenol ve alkollü bileşiklere sahip olduğunu göstermiştir. Sadece ladin talaşının pirolizinden elde edilen biyo-yağın %4,81 (GC-MS pik alanı) oranında oksijensiz hidrokarbonlardan oluştuğu gözlemlendi. Ayrıca, gliserol ile kopirolizle üretilen biyo-yağda oksijensiz bileşenlerin %8,02 olduğu bulundu. Oksijensiz hidrokarbonların sayısı, ex-situ katalitik kopiroliz sırasında önemli ölçüde arttı. HZSM-5 ve dolomit ile katalitik kopirolizle üretilen biyo-yağlardaki oksijensiz hidrokarbon miktarlarının sırasıyla %19,10 ve %22,24 olduğu bulundu. Kopiroliz ve katalitik kopiroliz sonuçları ayrıca biyo-yağlardaki bileşiklerin ortalama karbon sayısının seçilen yöntem ve katalizörlere bağlı olduğunu ortaya koydu. Reaktörde katalizör kullanılması, düşük karbon sayılı hidrokarbonların oluşumuyla sonuçlandı. Ancak katalizörlerin reaktör dışında kullanıldığında oksijen gidermede daha etkili olduğu gözlendi.
Anahtar Kelimeler: Katalitik kopiroliz, Biyokütle, Gliserol, HZSM-5, DolomitUpgraded bio-oil production with catalytic co-pyrolysis of spruce sawdust
AHMET RASİM GİRİŞEN, HAKAN OZCANOndokuz Mayis University, Faculty of Engineering, Departmant of Mechanical EngineeringThis paper aimed to upgrade the bio-oils with the catalytic co-pyrolysis of spruce sawdust. A bubble-fluidized bed pyrolysis reactor was used in the experiments. The effects of the different mixing ratios of spruce sawdust with glycerol (10, 20, and 30 wt%), the usage of different catalysts (HZSM-5 and dolomite), and pyrolysis temperatures (400°C, 450 °C, 500 °C, 550 °C and 600 °C) on the yields and quality of obtained bio-oils were examined. The experimental results revealed that the bio-oil yield improved with an additive of glycerol at all mixing ratios. The highest bio-oil yield (46.4 wt%) was received at a 20 wt% mixing ratio of glycerol and a pyrolysis temperature of 550 oC with a dolomite catalyst. The results of GC-MS indicated that the pyrolysis oil included a high proportion of ketones, phenols, and alcohols, which supported the potential of the catalytic co-pyrolysis of spruce sawdust with glycerol for bio-oil upgrading. The pyrolysis oil from spruce sawdust pyrolysis consisted of a ratio of 4.81% (GC-MS peak area) of unoxygenated hydrocarbons. Furthermore, the unoxygenated components were found to be 8.02% in the bio-oil produced by co-pyrolysis with glycerol. The number of unoxygenated hydrocarbons increased significantly during ex-situ catalytic co-pyrolysis. The unoxygenated hydrocarbons in the bio-oils produced by catalytic co-pyrolysis with HZSM-5 and dolomite were found to be 19.10% and 22.24%, respectively. The co-pyrolysis and catalytic co-pyrolysis results also revealed that the average carbon number of the compounds in the bio-oils depends on the chosen methods and catalysts. Using the catalyst in the reactor resulted in the formation of low-carbon number hydrocarbons. However, when used outside the reactor, the catalysts were observed to be more effective for deoxygenation.
Keywords: Catalytic co-pyrolysis, Biomass, Glycerol, HZSM-5, DolomiteMakale Dili: İngilizce