Piroliz sıcaklığı ve ısıtma hızının piroliz ürün verimlerine etkisi

Piroliz sıcaklığının ve ısıtma hızının piroliz ürün verimlerine etkisini incelemek amacıyla kayısı çekirdeği kabuğu örneğine 400, 450, 500, 550, 600 °C piroliz sıcaklıklarında, 10 °C/dk ve 50 °C/dk olmak üzere iki farklı ısıtma hızında piroliz işlemi uygulanmıştır. Piroliz ürün verimlerine ait hesaplamaların tümü kuru külsüz temel üzerinden yapılmıştır. Deneyler sonucunda elde edilen kayısı çekirdeği kabuğu piroliz ürün dağılımları Çizelge 8.3, 8.4, 8.5’te bunların grafik olarak gösterimleri ise Şekil 8.3, 8.4, 8.5 ve 8.6’da verilmiştir.

Kestane kabuğu piroliz ürünleri ise Çizelge 8.6., 8.7., 8.8.’de; bunların grafik olarak gösterimleri ise Şekil 8.7., 8.8., 8.9., 8.10.’da verilmiştir.

Çizelge 8.3. Kayısı çekirdeği kabuğunun 10 °C/dk ısıtma hızında piroliz deney

Şekil 8.3. Kayısı çekirdeği kabuğunun 10 °C/dk ısıtma hızında piroliz ürün verimleri

Çizelge 8.4. Kayısı çekirdeği kabuğunun 50 °C/dk ısıtma hızında piroliz deney sonuçları.

Sıcaklık (°C)

Piroliz Dönüşümü

(%)

Verim (Ağırlıkça %, kkt) Sıvı Ürün

Katı Gaz

Katran Sulu Faz Toplam

400 71,29 22,99 17,53 40,52 28,71 30,77

450 71,52 23,73 16,90 40,63 28,48 30,89

500 72,98 24,98 16,00 40,98 27,02 32,00

550 73,35 23,95 15,83 39,78 26,65 33,57

Şekil 8.4. Kayısı çekirdeği kabuğunun 50 °C/dk ısıtma hızında piroliz ürün verimleri

Çizelge 8.5. Kayısı çekirdeği kabuğunun 500 ^oC’de farklı ısıtma hızlarında piroliz deney sonuçları

Isıtma Hızı (°C/dk.)

Piroliz Dönüşümü

(%)

Verim (Ağırlıkça %, kkt) Sıvı Ürün

Katı Gaz

Katran Sulu Faz Toplam

10 69,90 22,55 7,02 29,57 30,10 40,33

50 72,98 24,98 16,00 40,98 27,02 32,00

Şekil 8.5. Kayısı çekirdeği kabuğunun farklı ısıtma hızında (10 ^oC/dk ve 50 ^oC/dk) piroliz ürün verimleri

Kayısı çekirdeği kabuğu ile 10 °C/dk ısıtma hızında yapılan piroliz deneyleri, katran verimi açısından değerlendirildiğinde; Şekil 8.3’den de görüldüğü gibi 400 °C piroliz sıcaklığında %20,57 değerine sahipken, 450°C’de %21,30, 500 °C’ de %22,55 ile en yüksek değerine ulaşmış, bu sıcaklıktan sonra azalarak 550 °C’de %21,38 değerine düşmüştür. 400^oC’de katı ürün verimi %35,24 iken 550^oC’de katı ürün veriminde bir azalma gözlenmiş ve %29,37 olarak belirlenmiştir. Gaz ürün verimleri ise 400°C’ de %37,99 değerini gösterirken, 550 °C’ de %43,03 değerine yükselmiştir.

Kayısı çekirdeği kabuğu ile 50 °C/dk ısıtma hızında yapılan piroliz deneylerinde katran verimlerinin, 10 °C/dk ısıtma hızındaki değerlere göre daha yüksek olduğu görülmüştür. 400°C’deki katran verimi %22,99 iken, 450 °C’de %23,73, 500 °C’de verim %24,98’e çıkmıştır. Bu ısıtma hızında en düşük sıcaklıktaki verim, neredeyse 10

°C/dk ısıtma hızındaki maksimum verime eşittir. Bu da bize ısıtma hızının katran verimini olumlu yönde etkilediğini göstermektedir. Şekil 8.4 incelendiğinde 500 °C’de maksimum verime ulaşıldığı daha sonra katran veriminin azalarak 550 °C’de %23,95’e düştüğü görülmüştür. Katı ürün verimi sıcaklığın artmasıyla yine azalma göstermiştir.

Gaz ürün verimi ise en yüksek değerin 550 °C’de ulaşarak %33,57 olmuştur.

Her iki ısıtma hızında da maksimum verimin elde edildiği sıcaklık 500 °C’dir.

Çizelge 8.5’te görüldüğü gibi 500 °C’de, farklı iki ısıtma hızı karşılaştırılmıştır. Burada

10, ve 50 °C/dk ısıtma hızlarında ve 500 °C’de gerçekleştirilen piroliz deneylerine göre, katran verimi 50 °C/dk’da %24,98 ile maksimum değerine ulaşmıştır.

Şekil 8.6. Kayısı çekirdeği kabuğunun farklı piroliz sıcaklıklarında farklı ısıtma hızlarının (10 ^oC/dk ve 50 ^oC/dk) katran verimine etkisi

Şekil 8.6’da da görüldüğü gibi ısıtma hızının artışı ile katran veriminde bir artış gözlenmiştir. Her iki ısıtma hızında da en yüksek katran verimine 500 ^oC piroliz sıcaklığında ulaşılmıştır. Yapılan deneylere göre katran açısından en yüksek katran verimi, 50 ^oC/dk ısıtma hızında ve 500 ^oC piroliz sıcaklığında %24,98 olarak elde edilmiştir.

Çizelge 8.6. Kestane kabuğunun 10 °C/dk ısıtma hızında piroliz deney sonuçları.

Sıcaklık (°C)

Piroliz Dönüşümü

(%)

Verim (Ağırlıkça %, kkt) Sıvı Ürün

Katı Gaz

Katran Sulu Faz Toplam

350 49,49 11,20 16,64 27,84 50,51 21,65

400 52,44 14,08 9,07 23,15 47,56 29,29

450 55,77 11,96 12,10 24,06 44,23 31,72

500 57,59 10,29 13,61 23,91 42,41 33,69

550 60,01 9,39 16,64 26,02 39,99 33,99

Şekil 8.7. Kestane kabuğunun 10 °C/dk ısıtma hızında piroliz ürün verimleri

Çizelge 8.7. Kestane kabuğunun 50 °C/dk ısıtma hızında piroliz deney sonuçları.

Sıcaklık (°C)

Piroliz Dönüşümü

(%)

Verim (Ağırlıkça %, kkt) Sıvı Ürün

Katı Gaz

Katran Sulu Faz Toplam

350 54,56 12,64 20,42 33,06 45,44 21,50

400 55,32 15,06 20,42 35,49 44,68 19,83

450 57,06 12,87 19,67 32,53 42,94 24,53

500 59,79 12,04 23,45 35,49 40,21 24,30

550 60,39 10,60 22,69 33,29 39,61 27,10

Şekil 8.8. Kestane kabuğunun 50 °C/dk ısıtma hızında piroliz ürün verimleri

Çizelge 8.8. Kestane kabuğunun 400°C’de (optimum) farklı ısıtma hızlarında piroliz deney sonuçları

Isıtma Hızı (°C/dk.)

Piroliz Dönüşümü

(%)

Verim (Ağırlıkça %, kkt) Sıvı Ürün

Katı Gaz

Katran Sulu Faz Toplam

10 52,44 14,08 9,07 23,15 47,56 29,29

50 55,32 15,06 20,42 35,49 44,68 19,83

Şekil 8.9. Kestane kabuğunun 400 ^oC sıcaklıkta farklı ısıtma hızında (10 ^oC/dk ve 50

oC/dk) piroliz ürün verimleri

Kestane kabuğu ile 10 °C/dk ısıtma hızında yapılan piroliz deneyleri, katran verimi açısından değerlendirildiğinde; Şekil 8.8’den de görüldüğü gibi 350 °C piroliz sıcaklığında %11,20 değerine sahipken, 400 °C’ de %14,08 ile en yüksek değerine ulaşmış, bu sıcaklıktan sonra azalarak 550 °C’de %9,39 değerine düşmüştür. 400 ^oC’de katı ürün verimi %50,51 iken 400 ^oC’de katı ürün veriminde bir azalma gözlenmiş ve

%47,56 olarak belirlenmiştir. Gaz ürün verimleri artan sıcaklıklarla artmıştır.

Kestane kabuğu ile 50 °C/dk ısıtma hızında yapılan piroliz deneylerinde katran verimlerinin, 10 °C/dk ısıtma hızındaki değerlere göre daha yüksek olduğu görülmüştür.

350 °C’deki katran verimi %12,64 iken, 400 °C’de verim %15,06’ya çıkmıştır. Bu ısıtma hızında en düşük sıcaklıktaki verim, 10 °C/dk ısıtma hızındaki maksimum verimden biraz daha yüksektir. Bu da bize ısıtma hızının katran verimini olumlu yönde etkilediğini göstermektedir. Şekil 8.9 incelendiğinde 400 °C’de maksimum verime ulaşıldığı daha sonra katran veriminin azalarak 550 °C’de %10,60’a düştüğü görülmüştür. Katı ürün verimi sıcaklığın artmasıyla azalma göstermiştir. Gaz ürün verimi ise en yüksek değerin 550 °C’de ulaşarak %27,10 olmuştur.

Her iki ısıtma hızında da maksimum verimin elde edildiği sıcaklık 400 °C’dir.

Çizelge 8.8’de görüldüğü gibi 500 °C’de, farklı iki ısıtma hızı karşılaştırılmıştır. Burada

10, ve 50 °C/dk ısıtma hızlarında ve 400 °C’de gerçekleştirilen piroliz deneylerine göre, katran verimi 50 °C/dk’da %15,06 ile maksimum değerine ulaşmıştır.

Şekil 8.10. Kestane kabuğunun farklı piroliz sıcaklıklarında ısıtma hızlarının (10 ^oC/dk ve 50 ^oC/dk) katran verimine etkisi

Şekil 8.10’ dan da görüldüğü gibi kestane kabuğu için ısıtma hızı artışının katran veriminde az da olsa bir artış gözlenmiştir. Yapılan deneylere göre katran açısından en yüksek katran verimi, 50 ^oC/dk ısıtma hızında ve 400 ^oC ‘de 15,06 olarak bulunmuştur.

Sonuçlar piroliz ürün verimleri açısından değerlendirildiğinde, katı ürün verimindeki azalma ve gaz ürün verimindeki artışın, piroliz sıcaklığının artmasıyla hammaddenin birincil bozunmasına katı ürünün ikincil bozunmasına bağlı olabileceği söylenebilir. Bunlara bağlı olarak piroliz dönüşümü de artan piroliz sıcaklıklarıyla bir artış göstermiştir. Katran veriminin belirli bir sıcaklığa kadar artması ve daha sonra düşmesi ise piroliz sıcaklığının artmasıyla piroliz buharlarının ikincil tepkimelere parçalanmasına bağlanabilir (Angın, 2005).