Yüksek sıcaklıkta CO2 gazının giderilmesi için La, Si, Fe ve Y içeren Ca esaslı sorbentlerin geliştirilmesi
Development of La, Si, Fe and Y doped Ca based sorbents for theremoval of CO2 at high temperature
- Tez No: 567886
- Danışmanlar: PROF. DR. SENA YAŞYERLİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Atmosferde biriken CO2 miktarı her geçen gün artmakta ve küresel ısınmaya neden olmaktadır. CO2 emisyonunun azaltılmasına yönelik gerçekleştirilen bu çalışmada yüksek sıcaklıklarda yüksek CO2 tutma kapasitesine sahip, rejenere edilebilir, yapısal olarak kararlı ve düşük maliyetli yeni Ca içerikli sorbentlerin geliştirilmesi hedeflenmiştir. Çalışma kapsamında kompleksleştirme ve emdirme yöntemleriyle kütlece %75 CaO içeren sorbentler hazırlanmıştır. Hazırlanan sorbentlerin yapısal özellikleri XRD, TGA-DTA, ICP-MS, SEM, EDS ve N2 adsorpsiyon-desorpsiyon karakterizasyon yöntemleri ile belirlenmiştir. CO2 tutma deneyleri farklı (550-700°C) sıcaklıklarda %8 CO2+He gaz karışımı ile dolgulu kolon reaktör sisteminde gerçekleştirilmiştir. Sorbentlerin tutma performansları kolon çıkış akımında CO2 konsantrasyonunun zamana karşı değişimini ifade eden ''breakthrough'' eğrileri ile yorumlanmıştır. Kompleksleştirme yöntemiyle hazırlanan Ca esaslı tek (CaO-K) ve bimetal oksit (La-Ca, Si-Ca, Fe-Ca, Y-Ca) sorbentlerin tutma kapasiteleri karşılaştırıldığında CaO-K>10Y-Ca>La-Ca≈Y-Ca>Fe-Ca>Si-Ca olduğu görülmüştür. CO2 tutma deneyi sonrası CaCO3 fazının oluştuğu, diğer fazların (La2O3, Ca2SiO4, Ca2Fe2O5, Y2O3) ise çalışılan sıcaklık aralığında değişmeden aynı kalarak inert olarak davrandığı belirlenmiştir. Çalışma kapsamında farklı silika destekler (SBA-15, KIT-6) kullanılarak da kalsiyum içerikli (Ca@SBA-15, Ca@KIT-6) sorbentler sentezlenmiştir. XRD analizleri ile yapılarının ağırlıklı olarak Ca2SiO4 ve CaO bileşiklerinden oluştuğu belirlenen Ca@SBA-15 ve Ca@KIT-6 sorbentlerinin 650°C sıcaklıkta gerçekleştirilen tutma deneyleri sonrasında CO2 tutma kapasiteleri sırasıyla 1,95 ve 3,05 mmol CO2/gr sorbent olarak bulunmuştur. Destekli sorbentlerin CO2 tutma kapasiteleri desteksiz olanlarla kıyaslandığında, silika destekli sorbentlerin kristal yapısını oluşturan Ca2SiO4 fazının sorbent tutma kapasitesinde azalmaya neden olduğu belirlenmiştir. Çalışmanın son bölümünde kompleksleştirme yöntemiyle hazırlanan sorbentlerin aktivitelerinin belirlenebilmesi amacıyla 20 ardışık CO2 tutma-rejenerasyon döngüleri gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar Y-Ca sorbentinin 20 ardışık döngü sonrasında başlangıç aktivitesinin %84'ünü koruduğunu göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Global warming is most likely caused by the increasing concentration of CO2 in the atmosphere. To eliminate this drawback new Ca-containing regenerable, structurally stable and low cost sorbents with high CO2 capture capacity at high temperatures were developed in this study. The metal oxide sorbents, used in this work, were prepared by complexation and impregnation method and the CaO weight ratio in the sorbents were maintained as 75%. For investigation the structural and morphological properties of the sorbents different characterization (XRD, TGA-DTA, ICP-MS, SEM, EDS and N2 adsorption-desorption) methods were performed. CO2 capture experiments were carried out in packed bed reactor systems with using 8% CO2 + He gas mixture at different temperatures (550-700°C). The capacity of the sorbents was obtained by integrating the breakthrough curve, which was plotted for the change of outlet CO2 concentration from the reactor within time. The capture capacity of the Ca-based single (CaO-K) and bimetal oxide (La-Ca, Si-Ca, Fe-Ca, Y-Ca) sorbents, prepared by complexation method, can be ranked as follows: CaO-K>10Y-Ca>La-Ca≈Y-Ca>Fe-Ca>Si-Ca. After CO2 sorption tests, it was determined that the sorbents consisted of CaCO3 phase and the other phases (La2O3, Ca2SiO4, Ca2Fe2O5, Y2O3) behaved as inert in the working temperature range. Different silica supported (SBA-15, KIT-6) calcium based (Ca@SBA-15, Ca@KIT-6) sorbents were also synthesized in this work. It was determined that the both sorbents mainly composed of Ca2SiO4 and CaO phases. The CO2 capture capacity of Ca@SBA-15 and Ca@KIT-6 sorbents were identified as 1,95 and 3,05 mmol CO2 / g sorbent, respectively. From the results it was obtained that the Ca2SiO4 phase causes to decrease in CO2 capture capacity. In the last part of the study, 20 successive carbonation-calcination cycles were performed in order to determine the activities of the sorbents prepared by the complexing method. The results showed that the Y-Ca sorbent maintained its initial activity up on 84% in 20 succesive cycles
Benzer Tezler
- Biohydrogen production from baker's yeast industry wastewater using anaerobic membrane bioreactors
Ekmek mayası endüstirisi atıksuyundan membran biyorektörde biyohidrojen üretimi
CEREN KARA
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MAHMUT ALTINBAŞ
DOÇ. DR. DİDEM OKUTMANTAŞ
PROF. BÜLENT KESKİNER
- Kentsel atıksu arıtma tesislerinde karbon giderimi kinetiği ve denitrifikasyon hızlarının belirlenmesi
Determination of carbon removal kinetics and denitrification rate in urban wastewater treatment plants
TUGBA DAVULCU
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİNE ÇOKGÖR
- Sıcak yapay gazdan katalitik amonyak giderimi
Catalytic ammonia removal from hot syngas
YELİZ ÇETİN
Doktora
Türkçe
2017
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN CAN OKUTAN
DOÇ. DR. ALPER SARIOĞLAN
- Baca gazından karbondioksitin absorpsiyon yöntemiyle giderilmesi
Removal of carbondioxide from flue gas by absorption
AYŞE GÜL
Doktora
Türkçe
2020
Çevre MühendisliğiEskişehir Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜMRAN TEZCAN ÜN
- Biogas recovery during anaerobic treatment of lignocellulose-rich pollutants with high sulphate content: an investigation via innovative applications
Yüksek sülfat içerikli lignoselüloz bakımından zengin kirleticilerin havasız arıtımı sırasında biyogaz geri kazanımı: yenilikçi uygulamalarla bir araştırma
EDA YARSUR
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÇİĞDEM GÖMEÇ