Seydişehir ETİ alüminyum tesisinde enerji verimliliği                                        iyileştirilmesinin araştırılması
Investigation of energy efficiency improvements at Seydişehir ETİ aluminum plant
Yazar: SEYİT AVCU
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA ESEN MARTI
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Sistemleri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Enerji = Energy ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Alüminyum = Aluminum ; Alüminyum oksit = Aluminum oxide ; Ekserji = Exergy ; Enerji analizi = Energy analysis

Özet:
Enerji tüketimi endüstriyel süreçlerin tümü için önemli bir parametredir. Endüstriyel tesislerde yapılacak enerji tasarrufu; üretim maliyetini düşürmenin yanında küresel ısınmaya neden olan emisyonların azalmasına katkı sağlayarak çevresel faydalar sağlar. Alümina ve alüminyum üretiminde tüketilen enerji; teknolojiye, ekipman tasarımına ve kapasitesine, proses şartlarına, hammadde türüne vb., göre toplam üretim maliyetinin yaklaşık yarısına eşdeğerdir. Bu tez çalışması kapsamında Seydişehir ETİ Alüminyum Fabrikasının (SEAF) enerji tüketimi, alümina ve alüminyum üretim süreçlerinin ekserji analizi yapılacaktır. SEAF'de, enerji tüketimi artan işletme ve üretim maliyetlerinden dolayı daha da önem kazandığından kayda değer oranda enerji tasarrufunun yapılması elzemdir. SEAF'deki enerji tüketimini ve ekserji kayıplarını azaltmak için alümina ve alüminyum üretim basamaklarındaki enerji sistemlerinin belirlenmesi gerekir.  SEAF'deki yüksek enerji tüketen birimler; alümina üretim kademelerinden olan Otoklavlar Ünitesi, Buharlaştırma Bölümü, Kalsinasyon Bölümü ve alüminyum üretim kademesindeki Elektrolizhanelerdir. Bu duruma istinaden bu tez çalışması kapsamında SEAF'deki Buhar Kazanı, alümina ve birincil alüminyum üretim basamaklarında yer alan ünitelerin enerji ve ekserji analizi yapılmıştır. Alümina ve alüminyum üretiminde kullanılan kimyasal proses olan sırasıyla Bayer Çevrimi ve Hall-Heroult Prosesi ekserji yıkımının ve kayıplarının en fazla yer olduğu için yapılan bu çalışma sayesinde önemli ölçüde enerji tasarrufu değerlerine ulaşılmıştır. Bu bağlamda tesisin genel ekserji verimliliğinin % 26 seviyelerinden % 34'e yükselmesi sonucunda ekserji yıkım değerinde yaklaşık % 31 iyileşme sağlanacağı gösterilmiştir.  Bu nedenle yapılan analizlerin uygulanmasıyla; enerji kayıpları ve ekserji yıkımlarının 1 ton Alüminyum başına enerji tüketiminin 113 GJ'den 85 GJ'e düşeceği dikkate alındığında önemli ölçüde azaltılacağı bu tez çalışması ile gösterilmiştir.

Abstract:
Energy is an important parameter for all industrial processes. Energy saving at industrial facilities provides environmental benefits, lowering emissions that contribute to global warming besides decreasing the production costs. In both alumina and aluminium production, energy consumption is typically half of the total production cost, depending on technology, equipment design and capability, process condition, raw material type, production rate, etc. In this study, analyses on the energy consumption of the Seydişehir ETİ Aluminium Plant (SEAP) and exergy of the alumina and aluminium production processes were performed. At SEAP, energy consumption is becoming increasingly challenged by rising operating and production costs, therefore, significant process energy reductions are required. In order to minimize energy consumptions and exergy destruction points, it is important to understand the energy systems in its alumina and aluminium production steps. High energy consumption areas in the SEAP are digestion, evaporation and calcination which are belonging to alumina production steps as well as smelter cells which are for the primary aluminium production. The present study covers the energy and exergy analyses of several units in the SEAP such as boiler house, digestion, evaporation, calcination and smelter cells. The Bayer Process and Hall-Heroult Process in which the cyclic chemical process has been used to produce alumina and aluminium respectively at the SEAP spends significant amounts of unembodied exergy. In that context, it has proved that exergy efficiency of SEAP will increase from 26% to 34%, which will improve exergy destruction about 31%. Therefore, implementation of the performed analysis will result in distinguishable reduction in energy losses and exergy destructions when reduction in energy consumption per tonne of aluminium from 113 GJ to 85 GJ is considered.