Borik asit üretim prosesinin ekserji analizi
Exergy analysis of the boric acid process
Yazar: EBRU ARSLAN
Danışman: PROF. DR. TANER TEKİN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Dünyadaki bor rezervinin %70'ine sahip olan ülkemizde bor ürünleri üretiminde kullanılan mevcut teknolojilerin günümüz çağın teknolojilerine göre iyileştirmeler yapılması gerekmektedir. Bu çalışmada Borik Asit üretim prosesinin enerji ve ekserji analizi yapıldı. Tesis 7 üniteye bölünerek her bir ünitenin ayrı ayrı ve tüm tesisin enerji ve ekserji analizleri yapılarak tesiste meydana gelen enerji ve ekserji kayıpları hesaplandı. Bunun için tesisin matematiksel modeli kurularak Newton (Jacobien) sayısal metodu kullanılarak matlab programı ile hesaplandı. Bunun dışında tesisin ekserjitik verimini hesaplamak için kümülatif ekserji katsayısı hesaplandı. Borik asit üretim prosesi için kümülatif ekserji katsayısı %10 olarak hesaplandı. Enerji ve ekserji kayıplarının miktar ve yerlerini gösteren bant diyagramları çizildi. Yapılan hesaplamalar sonucunda en yüksek enerji kaybının reaksiyon ünitesinde (29.9 kcal/100 kcal giriş), en yüksek ekserji kayıpları ise reaksiyon ünitesi (14,1 kcal/100 kcal giriş) ve kristalizatör ünitesinde (42,9 kcal/100 kcal giriş) olduğu tespit edildi. Reaksiyon ünitesinde enerji ve ekserji kayıplarının nedeni ekzotermik reaksiyon sonucu çevreye yayılan ısı kaybından ve kimyasal reaksiyonların önlenemez (intrinsik) kayıplarından meydana gelmektedir. Kristalizatör ünitesinde ekserji kaybının fazla olmasının nedenlerinden biri ise kristalleşme esnasında  tersinmezlikten kaynaklanan entropi artışıdır.

Anahtar Kelimeler: Enerji-Ekseji Analizi, Enerji-Ekserji Verimliliği, Borik Asit 
Üretimi

Abstract:
In Turkey which has %70 reserves of boron minerals, some improvements must be made in producing boron products according to the recent technological developments. In this article energy and exergy analysis of process of boric acid production has been studied.  The factory has been divided into 7 separate units. By making energy and exergy anlysis of each of these seperate units and the factory as a whole, energy and exergy losses of the factory have been calculated. In order to calculate the losses, Newton (Jacobien) method has been used by setting up the mathematical model of the factory in Matlab. In addition to that, performance coefficient has been calculated to be able to get the exergic efficiency of the factory. Performance coefficient for process of boric acid production has been calculated as %10. Band diagrams which show the amounts and places of energy and exergy losses have been drawn. According to the calculations it has been determined that the highest energy losses occur in the reaction unit (29.9 kcal/100 kcal In) and the highest exergy losses occur in the reaction unit (14,1 kcal/100 kcal In) and in the crystalization unit (42,9/100 kcal) as well. The reasons of energy and exergy losses of the reaction unit are the heat loss which is created as a result of the exothermic reaction and the nonavoidable(intrinsik) losses of the chemical reactions. One of the reasons of the exergy losses of the crystilazitaon unit is entrophy increases because of  irreversibility during the crystilaziton process.

Keywords: Energy-Exergy Analysis, Energy- Exergy Efficiency, Boric Acid 
Production