Wervelbedreactorontwerp: diagram, parameters, toepassingen, voor- en nadelen

In dit artikel zullen het onderwerp met de naam "Ontwerp van een wervelbedreactor" en aan het ontwerp van een wervelbedreactor gerelateerde feiten, zoals ontwerp, diagram, parameters en toepassingen, worden samengevat.

De gefluïdiseerd-bedreactor is een classificatie van reactorinrichting die voornamelijk een breed scala aan meerfasige chemische reacties uitvoert. In de wervelbedreactor wordt een vloeibare stof die in vloeibare of gasvormige toestand kan verkeren met hoge snelheid door een vast korrelig materiaal geleid. De procedure termen als fluïdisatie.

In verschillende industriële toepassingen wordt een wervelbedreactor gebruikt.

Schema wervelbedreactor:

Wervelbedreactoren zijn de meest populaire reactorconfiguraties die worden gebruikt voor reacties waarbij vaste reactanten betrokken zijn. In de FBR wordt een fluïdisatiemedium (gas of vloeistof) met voldoende hoge snelheden door het bed van vaste reactanten geleid om de vaste stof te suspenderen en ervoor te zorgen dat deze zich als een vloeistof gedraagt.

Het diagram van de wervelbedreactor wordt hieronder gegeven,

• De wervelbedreactor is een classificatie van reactorinrichting die voornamelijk een breed scala aan meerfasige chemische reacties uitvoert.
• In de wervelbedreactor wordt een vloeibare stof die in vloeibare of gasvormige toestand kan verkeren met hoge snelheid door een vast korrelig materiaal geleid.
• De proceduretermen als fluïdisatie wijzen op een belangrijk voordeel voor de gefluïdiseerd-bedreactor.
•  In verschillende toepassingen van industriële gebieden wordt een wervelbedreactor gebruikt.
• Wervelbedreactor wordt veel gebruikt op commerciële schaal tot laboratorium.
• Binnen de gefluïdiseerd-bedreactor, wanneer de snelheid van het fluïdum op de substantie van de vaste stof toeneemt, gaat de bedreactor omhoog naar een periode waarin de fluïdumkracht geschikt is om het balanceren van het gewicht van de vaste substantie aan te passen. De periode van het proces wordt geïdentificeerd als beginnende fluïdisatie en vond plaats met de laagste snelheid van de fluïdisatie.
• Bij de kolenvergassing wordt eerst de wervelbedreactor gebruikt.

Ontwerpparameters wervelbedreactor:

De parameters die afhankelijk zijn van de wervelbedreactor worden hieronder vermeld,

• Reactiesnelheid
• Tarief massavervoer
• Bubble verblijftijd

Mechanisch ontwerp van wervelbedreactor:

Met behulp van de Navier – Stroke vergelijking kan het gedrag van de fluïdisatie van een vast deeltje worden afgeleid. Fluïdisatie treedt op in het geval dat de vloeistof in opwaartse richting stroomt en wordt gebruikt om vaste deeltjes te mobiliseren en te elimineren.

Drie belangrijke vergelijkingen die worden gebruikt bij fluïdisatie voorafgaand aan het bouwen en ontwerpen van het project, die is opgenomen in de eindsnelheid van het bolvormige deeltje en de fluïdisatiesnelheid op basis van het Reynolds-getal van het deeltje.

De eindsnelheid van een bolvormig deeltje kan worden uitgedrukt door deze vergelijking,

v_max = (πr²)* D² x (p_solide –_vloeistof) *g / 18*μ_vloeistof

De fluïdisatiesnelheid van een deeltje met een Reynoldsgetal kleiner dan 20 kan worden uitgedrukt door deze vergelijking,

V_Min = (πr²)* D² x (p_solide –_vloeistof) *g*∈³*φ/150*μ_vloeistof*(1-∈)

De fluïdisatiesnelheid van een deeltje met een Reynoldsgetal van meer dan 1000 kan worden uitgedrukt door deze vergelijking,

Waar,

wordt aangeduid als de stroomsnelheid van de vloeistof

r = staat voor de straal van het deeltje dat in de vloeistof stroomt en de waarde is 10 millimeter

d = staat voor de diameter van het deeltje dat in de vloeistof stroomt en de waarde is 0.15 millimeter

ρ_solide = is de dichtheid van het deeltje dat in de vloeistof stroomt en de waarde is 1.5 kilogram per kubieke meter

ρ_vloeistof wordt aangeduid als de dichtheid van de stromende vloeistof en de waarde is 1.2 kilogram per kubieke meter

g wordt de zwaartekracht genoemd en de waarde is 9.81 meter per vierkante seconde.

μ is de viscositeit van de stromende vloeistof en de waarde is 1.8 Pascal seconde.

φ wordt aangeduid als de bolvorm die in de vloeistof van het deeltje stroomt en de waarde is 1.0.

Toepassingen van wervelbedreactoren:

In de afvalwaterbereiding wordt veel gebruikt in een wervelbedreactor.

Afvalwaterbereiding:-

• Bij de afvalwaterbereiding wordt de wervelbedreactor gebruikt om deze reden kunnen de kosten worden geminimaliseerd en vertegenwoordigen als kosteneffectieve voorbereiding voor het afvalwater dat recalcitrante verontreinigende stoffen bevat (het mengsel dat biologisch afbreekbaar of niet biologisch afbreekbaar is in een langzaam proces dat wordt geïdentificeerd als , recalcitrant mengsel en groep van gemakkelijk gehalogeneerde koolwaterstoffen tot ingewikkelde polymeren.)
• De wervelbedreactor wordt veel gebruikt bij de bereiding van afvalwater, hoewel de wervelbedreactor in het grootschalige industriële veld wordt gebruikt voor de geavanceerde oxidatiemethode en ook in het laboratorium.
• In de gefluïdiseerde katalytische kraak wordt een wervelbedreactor gebruikt die in de jaren veertig is geïntroduceerd.
• Anaërobe wervelbedreactor in moderne generatie gebruikt als anaëroob platform om hoge sterkte te bereiken en ook voor de hoge vaste afvalstromen zoals maïs ethanol, dunne destillatie en slib van de gemeenten.

Voordelen van een wervelbedreactor:

De voordelen van de wervelbedreactor worden hieronder opgesomd,

• Het mengen van de deeltjes is uniform
• Uniforme temperatuurgradiënt
• Mogelijkheid om de reactor uit te voeren, zelfs in de continue toestand

Het mengen van de deeltjes is uniform: -

Omdat het zich als intrinsieke vloeistof in het vaste materiaal gedraagt, kan het gefluïdiseerde bed geen slechte ervaring krijgen voor het mengen in de gepakte bedden. De volledige en fijne menging in het gefluïdiseerde bed maakt het mogelijk om een ​​uniform product te maken dat niet zo gemakkelijk te bereiken is in de andere ontwerpen van de reactor. De aftrek van de axiale en radiale concentratiegradiënten zorgt zelfs voor een beter contact met vloeistof en vaste stoffen, wat nodig is voor de kwaliteit en de reactie-efficiëntie.

Uniforme temperatuurgradiënt: -

Veel chemische reacties vereisten toevoeging van warmte of verwijdering van warmte. Lokale hot spot of cold spot onder het reactiebed, bij elke bocht een probleem is gepakte bedden, worden vermeden in een gefluïdiseerd bed zoals een wervelbedreactor.

In een andere classificatie van reactoren kan het verschil van de lokale temperatuur voornamelijk in de hotspot ontstaan ​​als gevolg van productdegradatie.

Om deze specifieke reden is de wervelbedreactor geschikt voor exotherme reactie. Waarnemers worden ook waargenomen dat het bed naar de oppervlakte warmteoverdracht coëfficiënt voor de wervelbedreactor is hoger.

Mogelijkheid om de reactor uit te voeren, zelfs in de continue toestand: -

Het gefluïdiseerde bedkarakter van deze reactoren is om tegemoet te komen aan de efficiëntie om continu product af te nemen en nieuwe reactanten in het reactievat te brengen.

Acties van een continue methodesituatie geven fabrikanten de kans om verschillende producten efficiënter te produceren vanwege de eliminatie van opstartsituaties in batchmethoden.

Nadelen van de wervelbedreactor:

De nadelen van de wervelbedreactor zijn hieronder opgesomd,

• De grootte van het reactorvat neemt toe:
• Drukval en pompen is nodig
• Deeltjes meesleuren
• Drukverliesscenario's

De grootte van het reactorvat neemt toe: -

In de reactor met gefluïdiseerd bed worden de materialen in de reactor geëxpandeerd en daarom is een reactorvat van grotere afmetingen nodig dan voor een reactor met gepakt bed. De grootte van het grote reactorvat betekent dat er meer initiële kosten moeten worden gemaakt. De wervelbedreactor werd erg duur.

Drukval en pompen is nodig: -

De noodzaak voor het fluïdum om het materiaal dat in vaste toestand blijft te breken vereist dat een hogere fluïdumsnelheid aanwezig is in de reactor van de gefluïdiseerd-bedreactor.

Om deze specifieke reden is er meer pompvermogen nodig en zijn ook hogere energiekosten nodig. tevens de drukval wordt bevestigd met de diepe bedden en vereist dus ook extra kracht van het pompen.

Deeltjes meesleuren:-

De hoge gassnelheden die in dit type reactor aanwezig zijn, leiden er vaak toe dat fijne deeltjes meegesleept in de vloeistof. Deze opgevangen deeltjes worden vervolgens met de vloeistof uit de reactor afgevoerd, waar ze gescheiden moeten worden.

Dit kan een zeer moeilijk en duur probleem zijn om aan te pakken, afhankelijk van het ontwerp en de functie van de reactor. Dit kan vaak een probleem blijven, zelfs met andere meesleepreducerende technologieën.

Drukverliesscenario's: -

Als de fluïdisatiedruk plotseling wegvalt, omdat het oppervlak van het bedoppervlak plotseling kan afnemen. Dit kan een ongemak zijn, zoals het bemoeilijken van het opnieuw opstarten van het bed, of het kan ernstigere gevolgen hebben, zoals weggelopen reacties.

De andere nadelen van de wervelbedreactor zijn,

• Gebrek aan actueel begrip
• Erosie van interne componenten

Werkingsprincipe van de gefluïdiseerde bedreactor:

Het doel van de fluïdisatie is om de vaste deeltjes in een opwaartse richting in een vloeistof- of gasstroom te laten drijven. Bij bevriezing vindt het fluïdisatieproces plaats wanneer deeltjes van dezelfde grootte en vorm worden onderworpen aan een opwaartse stroom van lucht met een lage temperatuur.

Het werkingsprincipe van een wervelbedreactor wordt hieronder beschreven,

• De wervelbedreactor werkt voornamelijk in de stroom van gelijkstroom.
• In het algemeen worden bij de Wervelbedreactor drie verschillende soorten deeltjes gebruikt,
• a. Inerte kern waarin de biomassa wordt gecreëerd met behulp van de celaanhechting.
• b. Cel aggregaten.
• c. Poreuze deeltjes, waarin doorgaans de biokatalysator is gedrenkt.
• De vaste lagen verwijzen naar het katalytische materiaal waarin de chemische reactoren worden gereageerd in de gefluïdiseerd-bedreactor die wordt gebruikt door de poreuze plaat, die term wordt aangeduid als verdeler.
• In de volgende stap wordt de vloeistof door de verdeler geforceerd, waardoor het vaste katalytische materiaal omhoog kan gaan.
• Binnen de gefluïdiseerd-bedreactor, wanneer de snelheid van het fluïdum op de substantie van de vaste stof toeneemt, gaat de bedreactor omhoog naar een periode waarin de fluïdumkracht geschikt is om het balanceren van het gewicht van de vaste substantie aan te passen. De periode van het proces wordt geïdentificeerd als beginnende fluïdisatie en vond plaats met de laagste snelheid van de fluïdisatie.
• Wanneer de laagste snelheid wordt doorgegeven, wordt het volume van het reactorbed meer verspreid en gedraaid dan als een kokende kom met water of een geroerde tank. De reactor wordt nu in het wervelbed geplaatst.
• Een bed dat gevuld is met de geïmmobiliseerde enzymen wordt gefluïdiseerd met de snelle stroom van de secundaire vloeibare stoom of opwaartse stroom van de laag of vermenging met een vloeistof.
• Afhankelijk van de bedrijfstoestand en de kenmerken van de vaste fase kan een breed scala aan stromingsregimes worden opgemerkt in de wervelbedreactor.

Conclusie:

De gefluïdiseerd-bedreactor wordt gebruikt in een groot aantal industriële gebieden voor materiaalverwerking waar een goede hoeveelheid warmte- en massaoverdracht nodig is tussen de deeltjes en de massa. De energie wordt in de wervelbedreactor geleverd door het warme gas waarmee men ook het bed wervelt.