Baca gazından karbondioksitin absorpsiyon yöntemiyle giderilmesi

Bu çalışmada, küresel ısınmaya büyük miktarda katkısı olan karbon dioksitin absorpsiyon yöntemi kullanılarak emisyon miktarının azaltılması amaçlanmıştır. Bu amaçla dolgulu ve kabarcık kolan reaktörler ve farklı çözücüler kullanılmıştır. Çalışmanın ilk bölümünde yarı kesikli sistem ile kabarcık kolon reaktörde Box-Behnken deneysel tasarımlı Cevap Yüzey Metodolojisi (RSM) uygulanmıştır. RSM kullanılarak gerçekleştirilen deneysel çalışmada çözücü olarak monoetanolamin (MEA) kullanılmış ve farklı MEA derişimi, difüzör gözenek çapı ve sıcaklık parametreleri için optimizasyon gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın sonucunda 5 L/dk gaz akış hızı, %30 çözücü derişimi, 1,5 mm difüzör gözenek çapı, 30oC sıcaklık şartları altında 119 g CO2 /kg MEA absorplama kapasitesi elde edilmiştir. Model sonucuna göre absorpsiyon kapasitesi sıcaklık azaldıkça ve çözücü derişimi arttıkça artarken, gaz akış hızından ve difüzör gözenek çapından belirgin şekilde etkilenmemektedir. Çalışmanın ikinci bölümünde karşılıklı akım rejimli kabarcık kolon reaktör ve farklı çözücüler (MEA, NaOH, KOH, MgOH2) kullanılarak deneyler gerçekleştirilmiştir. Çalışmada farklı çözücüler için çözücü derişimi, gaz akış hızı, sıvı akış hızı, başlangıç CO2 derişiminin etkisi araştırılmıştır. Çalışmanın sonucunda CO2 gideriminde Mg(OH)2'in etkin olmadığı, KOH, NaOH ve MEA'in ise etkin olduğu görülmüştür. 2,5 L/dk gaz akış hızı, 500 mL/dk NaOH sıvı akış hızı ve 0,25 M NaOH derişimi şartlarında başlangıç 50.000 ppm CO2 derişimi %78 giderim verimi ile arıtılmış, 0,369 mol CO2/mol NaOH absorpsiyon kapasitesi, 0,19x103 mol/L.s absorpsiyon hızı ve 1,55 1/dk kütle transfer katsayısı elde edilmiştir. Çalışmanın üçüncü bölümünde dolgulu kolonda MEA ve NaOH çözücüleriyle CO2 giderimi çalışılmıştır. Absorpsiyon kolonu, rashing halkaları ve cam küreler ile doldurularak gaz ve sıvı akışı karşılıklı akım rejimi ile deneyler gerçekleştirilmiş, dolgu yapısının giderim üzerindeki etkileri belirlenmiştir. Çalışmada faklı çözücü derişimi, sıvı akış hızı ve gaz akış hızı kullanılarak dolgulu kolonunu performansı belirlenmiştir. Cam küre ile doldurulmuş kolonda, 2,5 L/dk gaz akış hızı, 500 mL/dk NaOH sıvı akış hızı ve 0,25 M NaOH derişimi şartlarında 50.000 ppm CO2 derişimine sahip gaz, % 94 verimle arıtılmış ve 7,294 1/dk kütle transfer katsayısı, 0,048 mol CO2/mol NaOH absorpsiyon kapasitesi ve 0,2 x103 mol/L.s absorpsiyon hızı elde edilmiştir. Aynı şartlar altında Raschig halkası ile doldurulmuş kolonda CO2 giderim verimi %90,4, 5,99 1/dk kütle transfer katsayısı, 0,038 mol CO2/mol NaOH absorpsiyon kapasitesi ve 0,159 x103 mol/L.s absorpsiyon hızı elde edilmiştir. Çalışmanın son bölümünde rashing halkaları ile doldurulmuş karşılıklı akım rejimindeki kolonda MEA, PZ ve NMP çözücüleri ve karışımları kullanılmıştır. Yapılan deneylerde; en yüksek CO2 giderim verimi %57,5 ve en yüksek kütle transfer katsayısı 2,178 1/dk ile 0,03 MEA/0,07 PZ amin karışımıyla elde edilirken, en yüksek absorpsiyon kapasitesi 0,217 mol CO2/mol çözücü ile 0,05M PZ çözücüsü ile elde edilmiştir. En yüksek absorpsiyon hızı ise 0,265 (103 mol/Ls) ile 0,1 M PZ ile elde edilmiştir. Bu tez sonucunda 50.000ppm CO2 içeren baca gazının kabarcıklı kolon reaktörde ve dolgulu kolon reaktörde başarı ile arıtılabileceği görülmüştür. Anahtar Sözcükler: CO2 absorpsiyonu, dolgulu ve kabarcık kolon,amin çözeltileri, alkali çözücüler, cam küre, Raschig halkası