Gediz kömürünün sıvılaştırılması

47 ÖZET Bu çalışmada Uşak ilinden alınan Gediz altbitümlü kömürünün hiclrojenasyonla doğrudan sıvılaştınlmasmda çözücü ve katalizörün etkisi araştırıldı. Bu nedenle değişik sıcaklık, çözücü ve katalizör kombinasyonlarında tek ve iki aşamalı olarak sıvüaştırma tepkimeleri gerçekleştirildi. Hidrojen verebilen çözücü olarak tetralin, hidrojen aktaran çözücü olarak ise dekalin, katalizör ön bileşiği olarak da amonyum heptamolibdat (AHM) kullanıldı. Gediz kömürü ile katalizör ve çözücünün bulunmadığı ortamda kömür yapısının kısmen zayıf eterik bağlar içeren yapısı ve yüksek pirit içeriği nedeniyle oldukça reaktif davrandığı görüldü. 400°C'da yaklaşık %9Q toplam dönüşüm elde edildi. Tepkime sıcaklığının arttırılması toplam dönüşümün artmasına neden oldu ve,,- 'ürün dağılımım hafif ürünlere kaydırdı. Çözücü olarak tetralinin kullsınımı oluşan radikallerin hidrojenasyonunu arttırarak geri tepkimelerin oluşumunu engelledi ve hafif ürünlerin oluşumunu geliştirdi. 450°C'da tetralin kullanımı sonucu %97.0 toplam dönüşüm, %67.2 olarak da oil+gaz oluşumu elde edildi. Çözücü olarak dekalinin kullanımında, bu çözücünün hidrojen aktarma aktvitesinin düşük olman nedeniyle, toplam dönüşüm ve oil+gaz oluşumları azaldı. Tepkime sıcaklığına ve kömürün kükürt içeriğine bağlı olarak MoS2 yapısına dönüşebilen AHM katalizör ön bileşiğinin kullanıldığı deneyler gerçekleştirildi. Katalizörün daha çok AS ve PAS oluşumlarını arttıracak yönde etkili olduğu gözlendi. Katalizörsüz deneylerde 450°C'da %49.4 oil+gaz oluşumu sağlanırken, AHM kullanımı ile bu değer %41'e kadar düştü. Katalizör ve tetralinin birlikde kullanımı toplam dönüşümleri ve ürünlerin oluşumunu arttırırken, en önemli artış AS oluşumunda gözlendi. Katalizörsüz ve tetralinli deneylerde 400°C'da %32 AS oluşumu sağlanırke/ı, bu değer katalizörlü deneylerde %46'ya ul.ışdı. Tetralin kullanımı ile toplam dönüşüm ve oil+gaz oluşumu arttırılırken, H/»S oluşumu azaldı, buna karşın ürünlerin kükürt içerikleri aitti. 450°C'da katalizörsüz ve çözücüsüz olarak gerçekleştirilen deney sonrası oil fraksiyonuna geçen kükürt kükürt yüzdesi %9.1 iken, tetralin kullanımı ile bu değer %27.4'e yükseldi. Katalizörlü olarak gerçekleştirilen deneyde ise benzer şekilde %5.7'den %33.5'e yükseldi. Ürünlerin kükürt içeriklerindeki artışın nedeninin tetralin ve FfoS arasındaki ikincil tepkimeler sonucu olduğu düşünüldü. Tepkime süresinin 30 dakikadan 60 dakikaya çıkarılması ile kondenzasyon tipi tepkimeler artarak toplam dönüşüm hatalizörsüz deneyler (450°C'da) yoSl.^djp %74.6'ya, katalizörlü deneyde ise %93.5'den %85.7'ye düşüş gösterdi, îki aşamalı olarak gerçekleştirilen deneylerde, 60 dakika tek aşamalı deneylere göre daha yüksek toplam dönüşüm ve ürün oluşumu sağlanırken H2$ oluşumu da arttırıldı. AHMın kullanıldığı iki aşamasıda çözücüsüz olarak gerçekleştirilen deneyde %61.2 oil+gaz oluşumu sağlanırken, oil'a geçen kükürt yüzdesi %3,1 olarak bulundu, ikinci aşamasında tetralin kullanılan deneyde ise %71.5 ile en yüksek oil+gaz oluşumu sağlandı,....48 ancak oil ürününe geçen kükürt yüzdesi diğer iki aşamalı deneylere göre daha yüksek olduğu (%14,1) görüldü. Kömür yapısındaki mineral maddelerin dönüşümlere olan etkisini gözlemek için asitlerle demineralize edilmiş kömür örnekleri 400°C'da 30 dakikalık tepkimeleri gerçekleştirildi. Dönüşümlere bakıldığında kömür yapısındaki killerin dönüşümleri azalttığı, buna karşın pirit yapısının ise dönüşümleri katalizlediği ".'. görüldü. Sıvılaştırma tepkimeleri sonrası elde edilen oil ürünlerin gc-ms analizleri sonrası (C8-C33) arası düz zincirli alkan yapılan içerdiği görüldü. KatalizÖrlü deneylerde düz zincirli yapıların yanında piristan ve fitan gibi izoprenoid yapılanda gözlendi. Oil *.'.,.. fraksiyonlarının daha çok alkil sübstütüe gruplarına sahip benzen, fenoi ve naftalin yapılan içerdiği görüldü. Yüksek sıcaklık ve tepkime süresi uygulandığında mono ve.diaromatik yapılar yanında antrasen, fenantren gibi poliaromatik yapılar bulundu. Kükürdü yapıların sahip olduğu temel iyonların bulunduğu iyon aralıklarının seçilmesi sonucu kömür yapısında benzotiyofen ve dibenzotiyofen yapılan ite bu japıların alkil türevleri gözlendi. t \ *