Theoretical and experimental investigation of co-gasification and catalytic gasification

Birlikte gazlaştırma ve katalitik gazlaştırma işlemi, reaksiyon hızını arttırıp çalışma sıcaklığını düşürürerek genel sistemin enerji verimliliğini arttırmak için uygundur. Bununla birlikte, bir termal dönüşüm olarak birlikte gazlaştırma ve katalitik gazlaştırma, fiziksel özelliklerin değiştiği, ısı ve kütle transferi gibi çeşitli kimyasal ve fiziksel süreçleri içeren karmaşık işlemler olarak düşünülmektedir.Bu tez, biyokütle, kömür ve bunların karışımları için birlikte gazlaştırma ve katalitik gazlaştırmanın sinerjik etkileşimlerinin teorik ve deneysel olarak belirlenmesini amaçlamaktadır. Bu çalışmada Fındık Çotanağı, Çan Kömürü ile bunların karışımları, NETZSCH 449 Jüpiter F3 termogravimetrik analiz cihazı ile katalitik ve katalitik olmayan koşullar altında CO2 gazlaştırma kullanılarak gazlaştırıldı. Termogravimetrik analiz verileri yardımıyla, izotermal olmayan kinetik analizler, sırasıyla Friedman ve Flynn-Wall-Ozawa (FWO) diferansiyel ve integral eş dönüşüm yöntemleri kullanılarak gerçekleştirildi. Kinetik sonuçlar katalitik etkinin belirlenmesi için kullanıldı. Ayrıca, sinerjistik etkileşimlerin belirlenmesi için, Aspen Plus® yazılımında geliştirilen akışkan yataklı gazlaştırıcı kullanılarak teorik çalışma yapıldı. Aspen Plus®'taki simülasyonlardan elde edilen sonuçlar ile literatürden elde edilen deneysel sonuçların iyi bir uyum içinde olduğu doğrulandı ve bu nedenle Aspen Plus®'taki modelin, singazın bileşimini ve ekserji değerini doğru olarak tahmin etmek için kullanılabileceğini gösterdi.--------------------Co-gasification and catalytic gasification are suitable to enhance overall system energy efficiency by increasing reaction rates and reducing operating temperature. However, co-gasification and catalytic gasification as a thermal conversion is thought of complex phenomena that involve several chemical and physical processes like alteration of physical properties and chemical reactions including heat and mass transfer.This dissertation aims to investigate theoretical and experimental determination of synergistic interactions of co-gasification and catalytic gasification for biomass, coal and their blends. Therefore, in this study, hazelnut husk, Çan lignite and their blend were gasified in NETZSCH 449 Jupiter F3 thermogravimetric analyzer under catalytic and non-catalytic conditions by CO2 gasification. By the aid of thermogravimetric analyzer data, the non-isothermal kinetic analysis was conducted by using differential and integral isoconversional methods; Friedman and Flynn-Wall-Ozawa (FWO) method, respectively. The kinetic results were used for determination of catalytic effect. Furthermore, theoretical study was performed by using fluidized-bed gasifier in the Aspen Plus® software to determinate synergistic interactions. The validation results obtained from simulations in Aspen Plus® depicted a good agreement with the experimental results from literature, so the demonstration of the model in Aspen Plus® can be employed to predict the composition and exergy value of syngas accurately