Püskürtmeli Kurutucuda Disodyum Oktaborat Tetrahidrat Üretimi Ve Modelleme Çalışmaları

Abstract

Bu çalışmada, pilot ölçek püskürtmeli kurutucuda amorf sodyum poliboratların üretiminde, besleme çözeltisinin debisi, atomizasyon hızı, kurutma havasının sıcaklığı ve debisi parametrelerinin elde edilen toz ürünlerin kimyasal ve fiziksel özelliklerine etkileri gözlemlenmiştir. Ürünlerin fiziksel özelliklerine kurutma parametrelerinin etkililerinin belirlenmesi için partikül çapı, nem içeriği, dökme yoğunluğu, ısıl kararlılık analizleri ve partikül morfolojisi üzerine çalışmalar yapılmıştır. Çalışmanın ikinci kısmında, endüstriyel bor atıklarından, katı – sıvı ekstraksiyon ile bor oksitin geri kazanılması ve sodyum poliborat üretim prosesinde değerlendirilebilirliği araştırılmıştır. Ekstraksiyon çalışmalarında, çözücü olarak saf su, sodyum karbonat çözeltisi, sodyum fosfat çözeltisi ve amonyum hidrojen fosfat çözeltisinin değişik katı - sıvı oranlarında, değişen çözme sıcaklığı ve süreleri için bor oksit geri kazanım verimleri hesaplanmıştır. Çalışmada ayrıca püskürtmeli kurutucuda modelleme ve CFD simülasyonu çalışmaları gerçekleştirmiştir. Simülasyonda kurutucu içerisindeki kurutma havası hızı ve yörüngeleri, damlacık/partikül yörüngeleri, sıcaklık ve nem dağılımı belirlenmiş, ölçülen nem ve sıcaklık değerleri kurutucu içerisinde farklı seviyelerinde elde edilen simülasyon sonuçları ile karşılaştırılmış modelin doğruluğu ve geçerliliği tespit edilmeye çalışılmıştır.

In first part of experimental study, the influences of spray drying operating parameters inlet air flow rate, inlet air temperature, feed flow rate and atomizer speed on the chemical and physical properties of amorphous sodium polyborate powders were examined. Physical specifications of the powder, such as morphology (scanning electron microscopy), particle size, residual moisture content, bulk density analysis and thermo gravimetric analysis were also made to investigate the product quality. In the second part of the study, recovery of boron oxide from industrial tincal wastes (TW) by solid - liquid extraction and utilization of recovered boron oxide in the sodium polyborate powder production were studied. The parameters were determined by testing process conditions of dissolution time, temperature and solid – liquid ratio to achieve maximum boron oxide extraction efficiency. Distilled water, sodium carbonate, diammonium hydrogen phosphate and sodium phosphate solutions were used as solvent. A computational fluid dynamic study was also carried out to investigate airflow pattern, temperature, and humidity profile at different levels in the spray drying chamber. The effects of operating and boundary conditions on the gas flow pattern, droplet trajectories, and overall dryer performance were also investigated. The simulation results were compared with the experimental data.