Karbon dioksit giderimi için yeni süreç geliştirilmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Kocaeli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, KİMYA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2016
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: MURAT EFGAN KİBAR
Danışman: Ayşe Nilgün Akın
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu tezde, sodyum metaborat (NaBO2) ile karbondioksit (CO2) arasındaki karbonlama tepkimesiyle karbondioksit giderimi detaylı olarak çalışılmıştır. NaBO2, sodyum borhidrürün (NaBH4) hidroliz tepkimesi yan ürünüdür, CO2 ise sera gazıdır. Bu sebeple bu kimyasalların ticari değeri olan başka kimyasallara dönüştürülmesi hem hidrojen ekonomisine katkı hem de küresel ısınma sorununa destek olması bakımından önem taşımaktadır. Sunulan tezde, katı faz karbonlama tepkimesi için hidrasyon faktörü, fırın tipi, kalsinasyon sıcaklığı ve ortamı gibi tepkime parametreleri çalışılmış ve optimize edilmiştir. Ayrıca gaz-çözelti karbonlama tepkimesinde sıcaklık, NaBO2 konsantrasyonu, CO2 akış hızı ve NaBO2/NaOH mol oranı etkenleri deneysel tasarım yöntemiyle analiz edilmiştir. 400 oC sıcaklığın, hem dehidrasyon sürecinde hem de tepkimede önemli bir değer olduğu sonucuna varılmıştır. Ayrıca nispeten düşük sıcaklıklarda (400 oC'den aşağı) farklı bir tepkime mekanizması önerilmiş ve ispat edilmiştir. Karbonlama tepkime parametreleri optimize edilerek tepkimenin kinetik verisi oluşturulmuştur. 400 oC'den itibaren ürünlerin dekompozisyonu başlamakta ve 600 oC'de tamamlanmaktadır. Karbonlama tepkimesi, öncelikle hızlı bir şekilde kinetik bölgesini oluşturmakta daha sonra daha yavaş gerçekleşen difüzyon bölgesini oluşturmaktadır. Böylece karbonlama tepkimesi, birbiri ardınca oluşan kinetik ve difüzyon bölgelerden oluşur. Büzülen çekirdek modeli tepkime kinetiğinin açıklanmasında kullanılmıştır ve hız sabitleri difüzyon bölgesi için, 11,8 kJ/mol – 1,4 x 106 cm2/dak ve kinetik bölgesi için 18,2 kJ/mol – 2,8 x 10-4 cm2/dak şeklinde bulunmuştur. İki farklı aralıkta deneysel tasarım yapılmış ve düşük sıcaklıklarda CO2 akış hızının baskın etken olduğu, yüksek sıcaklıklarda ise hem sıcaklığın hem de konsantrasyonların baskın etkenler olduğu bulunmuştur.