Biyokütlenin Kullanıldığı Termokimyasal Dönüşüm Proseslerinin Modellenmesi Ve Ekserji Analizi

Abstract

Fosil enerji kaynaklarının kullanılması karbon dioksit ve sera gazları emisyonlarını arttırmakta ve böylelikle yeryüzünün ortalama sıcaklığını artmasına yol açan global ısınmaya neden olmaktadırlar. Biyoenerji fosil yakıtların yerine kullanılmakta ve sera gazı emisyonlarının azaltılması için çözüm yolu olarak görülmektedir. Biyoenerji biyokütleden elde edilir. Biyokütle dünyanın başlıca yenilenebilir enerji kaynağı olarak görülmektedir. Katı atıklar biyokütle kaynağı olarak kullanılabilmektedirler. Bu tez çalışmasında, katı atıklar kullanılarak biyoyakıtların elde edilmesi için bazı teknolojiler incelenmiştir. Gazlaştırma, Fischer-Tropsch, ve metanlaştırma ile sentetik doğal gaz sentezleri bu çalışmada seçilen teknolojilerdir. Bu proseslerin simülasyonları Aspen Plus® programı kullanılarak yapılmıştır. Yapılan simülasyonlar yardımıyla kütle-enerji dengeleri kurulmuş ve bunlara göre proseslerin giriş ve çıkış akımlarının ekserjileri hesaplanmıştır. Hesaplanan ekserjilere göre ekserjetik verimlilikler belirlenmiştir. Ekserjetik verimlilik kimyasal ve toplam ekserjiye göre tanımlanmış ve sonuçlar değerlendirilerek verimliliği yüksek olan prosesler ve proses koşulları belirlenmiştir.

Carbon dioxide and greenhouse gases are increased by using fossil fuels and that causes global warming that result in the increase of the average temperature of the Earth. Bioenergy is already seen as one of the key options on shorter and medium term to mitigate greenhouse gases emissions and substitute fossil fuels. Bio-energy is derived from biomass. Biomass has been recognized as a major world renewable energy source and municipal solid wastes (MSW) can be used as biomass feedstock.In this study; some technologies are investigated to get bio-fuels by using municipal solid wastes. Gasification, Fischer-Tropsch synthesis and methanation synthetic natural gas synthesis via methanation are chosen technologies in this study. By using Aspen Plus® program, simulations of these processes are made. With assistance of these simulations mass and energy balances are established and exergy of the inlet and outlet streams are calculated according to mass and energy balances. Exergetic efficiencies are specified by calculated exergy values and defined for chemical and total exergy. Finally, results are evaluated and the most efficient processes and process conditions are determined.