Conception d'un réacteur à lit fluidisé : schéma, paramètres, applications, avantages et inconvénients

Dans cet article, le sujet nommé "Conception de réacteur à lit fluidisé" et les faits liés à la conception de réacteur à lit fluidisé tels que la conception, le diagramme, les paramètres et les applications seront résumés.

Le réacteur à lit fluidisé est une classification de dispositif de réacteur qui effectue principalement une large gamme de réactions chimiques multiphases. Dans le réacteur à lit fluidisé, une substance fluide qui peut rester à l'état liquide ou gazeux est traversée à grande vitesse par un matériau granulaire solide. Les termes de procédure comme fluidisation.

Dans diverses applications des domaines industriels, un réacteur à lit fluidisé est utilisé.

Schéma du réacteur à lit fluidisé :

Les réacteurs à lit fluidisé sont les configurations de réacteur les plus populaires utilisées pour les réactions impliquant des réactifs solides. Dans le FBR, un milieu de fluidisation (gaz ou liquide) traverse le lit de réactifs solides à des vitesses suffisamment élevées pour suspendre le solide et le faire se comporter comme un fluide.

Le schéma du réacteur à lit fluidisé est donné ci-dessous,

• Le réacteur à lit fluidisé est une classification de dispositif de réacteur qui effectue principalement une large gamme de réactions chimiques multiphases.
• Dans le réacteur à lit fluidisé, une substance fluide qui peut rester à l'état liquide ou gazeux est traversée à grande vitesse par un matériau granulaire solide.
• Les termes de procédure comme fluidisation, notifient principalement une faveur importante au réacteur à lit fluidisé.
•  Dans diverses applications des domaines industriels, le réacteur à lit fluidisé est utilisé.
• Le réacteur à lit fluidisé est largement utilisé à l'échelle commerciale jusqu'au laboratoire.
• A l'intérieur du réacteur à lit fluidisé, lorsque la vitesse du fluide sur la substance du solide augmente, le réacteur à lit passe à une période où la force du fluide est appropriée pour régler l'équilibrage du poids de la substance solide. La période du processus est identifiée comme une fluidisation naissante et s'est produite à la vitesse la plus basse de la fluidisation.
• Dans la gazéification du charbon, le réacteur à lit fluidisé est utilisé en premier.

Paramètres de conception du réacteur à lit fluidisé :

Les paramètres qui dépendent du réacteur à lit fluidisé sont énumérés ci-dessous,

• Vitesse de réaction
• Taux de transport de masse
• Temps de séjour des bulles

Conception mécanique du réacteur à lit fluidisé :

Avec l'aide de l'équation de Navier – Stroke, le comportement de la fluidisation d'une particule solide peut être dérivé. La fluidisation apparaît dans le cas où le fluide s'écoule vers le haut et sert à mobiliser et à éliminer les particules solides.

Trois équations clés utilisées dans la fluidisation avant la construction et la conception du projet qui sont incluses dans la vitesse terminale de la particule sphérique ainsi que la vitesse de fluidisation basée sur le nombre de Reynolds de la particule.

La vitesse terminale d'une particule sphérique peut être exprimée par cette équation,

v_max = (πr²)* ré² x (ρ_solide – ρ_fluide) *g / 18*μ_fluide

La vitesse de fluidisation d'une particule avec un nombre de Reynolds inférieur à 20 peut être exprimée par cette équation,

V_m. = (πr²)* ré² x (ρ_solide – ρ_fluide) *g*∈³*φ/150*µ_fluide*(1-∈)

La vitesse de fluidisation d'une particule avec un nombre de Reynolds supérieur à 1000 peut être exprimée par cette équation,

Où,

est noté le débit du fluide

r = est noté le rayon de la particule qui s'écoule dans le fluide et sa valeur est de 10 millimètres

d = est noté le diamètre de la particule qui s'écoule dans le fluide et sa valeur est de 0.15 millimètre

ρ_solide = désigne la densité des particules qui circulent dans le fluide et la valeur est de 1.5 kilogramme par mètre cube

ρ_fluide est désignée par la densité du fluide en écoulement et sa valeur est de 1.2 kilogramme par mètre cube

g est noté la gravité et la valeur est de 9.81 mètres par seconde carrée.

μ désigne la viscosité du fluide en écoulement et sa valeur est de 1.8 Pascal seconde.

φ désigne la sphéricité qui s'écoule dans le fluide de la particule et sa valeur est de 1.0.

Applications des réacteurs à lit fluidisé :

Dans la préparation des eaux usées Réacteur à lit fluidisé largement utilisé.

Préparation des eaux usées :-

• Dans la préparation des eaux usées, le réacteur à lit fluidisé est utilisé pour cette raison, le coût peut être minimisé et représenter une préparation rentable pour les eaux usées contenant des polluants récalcitrants (le mélange qui est biogradable ou non biodégradable dans un processus lent qui a identifié comme , mélange récalcitrant et groupe de facile hydrocarbures halogénés aux polymères compliqués.)
• Le réacteur à lit fluidisé est largement utilisé dans la préparation des eaux usées, bien que dans le domaine industriel à grande échelle, le réacteur à lit fluidisé soit utilisé pour la méthode d'oxydation avancée et également en laboratoire.
• Dans le craquage catalytique fluidisé, on utilise un réacteur à lit fluidisé qui est introduit dans les années 1940.
• Réacteur à lit fluidisé anaérobie de génération moderne utilisé comme plate-forme anaérobie pour obtenir une résistance élevée et également pour les flux de déchets solides tels que la distillation fine d'éthanol de maïs et les boues des municipalités.

Avantages du réacteur à lit fluidisé :

Les avantages du réacteur à lit fluidisé sont énumérés ci-dessous,

• Le mélange des particules est uniformément
• Gradient de température uniforme
• Capacité à réaliser le réacteur même à l'état continu

Le mélange des particules est uniformément : -

Pour se comporter comme un fluide intrinsèque dans le matériau solide, le lit fluidisé ne pourrait pas avoir de mauvaise expérience pour le mélange dans les lits à garnissage. Le mélange complet et fin dans le lit fluidisé permet de fabriquer un produit uniforme qui n'est pas facile à réaliser aussi facilement dans les autres conceptions du réacteur. La déduction des gradients de concentration axiale et radiale permet même d'obtenir un meilleur contact fluide-solide, nécessaire à la qualité et à l'efficacité de la réaction.

Gradient de température uniforme : -

De nombreuses réactions chimiques ont nécessité l'ajout de chaleur ou l'élimination de chaleur. Les points chauds locaux ou les points froids sous le lit de réaction, à chaque tour une difficulté pour les lits garnis, sont évités dans un lit fluidisé comme dans un réacteur à lit fluidisé.

Dans une autre classification de réacteur, la différence de température locale principalement dans le point chaud peut faire suite à la dégradation du produit.

Pour cette raison particulière, le réacteur à lit fluidisé est approprié pour une réaction exothermique. Les observateurs ont également observé que le lit à la surface transfert de chaleur le coefficient pour le réacteur à lit fluidisé est plus élevé.

Capacité à exécuter le réacteur même à l'état continu : -

Le caractère de lit fluidisé de ces réacteurs est de s'adapter à l'efficacité de prélever en continu le produit et d'établir de nouveaux réactifs dans le récipient de réaction.

Les actions d'une situation de méthode continue permettent aux fabricants de produire plusieurs produits plus efficacement en raison de l'élimination des situations de démarrage dans les méthodes par lots.

Inconvénients du réacteur à lit fluidisé :

Les inconvénients du réacteur à lit fluidisé sont énumérés ci-dessous,

• La taille de la cuve du réacteur augmente
• Chute de pression et pompage nécessaires
• Entraînement de particules
• Scénarios de perte de charge

La taille de la cuve du réacteur augmente : -

Dans le réacteur à lit fluidisé, les matériaux sont dilatés dans le réacteur pour cette raison, une cuve de réacteur de grande taille est nécessaire par rapport à un réacteur à lit fixe. La taille de la grande cuve du réacteur signifie qu'il faut dépenser plus de coût initial. Le réacteur à lit fluidisé est devenu très coûteux.

La chute de pression et le pompage sont nécessaires : -

La nécessité pour le fluide de briser le matériau qui reste à l'état solide nécessite qu'une vitesse de fluide plus élevée soit présente dans le réacteur du réacteur à lit fluidisé.

Pour cette raison particulière, une plus grande puissance de pompage est nécessaire et également des coûts énergétiques plus élevés. De plus, le la chute de pression est attaché aux couches profondes nécessite donc également une puissance supplémentaire du pompage.

Entraînement de particules :-

Les vitesses de gaz élevées présentes dans ce type de réacteur entraînent souvent la formation de particules fines. entraîné dans le fluide. Ces particules capturées sont ensuite évacuées du réacteur avec le fluide, où elles doivent être séparées.

Cela peut être un problème très difficile et coûteux à résoudre en fonction de la conception et de la fonction du réacteur. Cela peut souvent continuer à être un problème même avec d'autres technologies réduisant l'entraînement.

Scénarios de perte de pression : -

Si la pression de fluidisation est soudainement perdue, car la surface de la surface du lit peut soudainement commencer à se réduire. Cela peut soit être un inconvénient, comme rendre le redémarrage du lit difficile, soit avoir des implications plus graves, telles que des réactions d'emballement.

Les autres inconvénients du réacteur à lit fluidisé sont,

• Manque de compréhension actuelle
• Érosion des composants internes

Principe de fonctionnement du réacteur à lit fluidisé :

Le but de la fluidisation est de maintenir les particules solides flottant dans une direction ascendante dans un flux de liquide ou de gaz. Lors de la congélation, le processus de fluidisation se produit lorsque la même taille et la même forme de particules sont soumises à un flux ascendant d'air à basse température.

Le principe de fonctionnement du réacteur à lit fluidisé est décrit ci-dessous,

• Le réacteur à lit fluidisé fonctionne principalement dans le flux de co – courant.
• En général, le réacteur à lit fluidisé utilise trois types de particules différents,
• un. Noyau inerte dans lequel la biomasse est créée à l'aide de l'attachement cellulaire.
• b. Agrégats cellulaires.
• c. Particules poreuses, dans lesquelles généralement le biocatalyseur est trempé.
• Les couches solides font référence au matériau catalytique dans lequel les réacteurs chimiques réagissent dans le réacteur à lit fluidisé adopté par la plaque poreuse qui est identifiée comme distributeur.
• Dans l'étape suivante, le fluide est forcé par le distributeur ainsi le matériau catalytique solide peut monter.
• A l'intérieur du réacteur à lit fluidisé, lorsque la vitesse du fluide sur la substance du solide augmente, le réacteur à lit passe à une période où la force du fluide est appropriée pour régler l'équilibrage du poids de la substance solide. La période du processus est identifiée comme une fluidisation naissante et s'est produite à la vitesse la plus basse de la fluidisation.
• Lorsque la vitesse la plus basse est dépassée, le volume du lit du réacteur est étalé et tordu plus que comme un bol d'eau bouillante ou un réservoir agité. Le réacteur est maintenant placé dans le lit fluidisé.
• Un lit qui est rempli d'enzymes immobilisées est fluidisé avec l'écoulement rapide de la vapeur de fluide secondaire ou l'écoulement vers le haut de la couche ou le mélange avec un liquide.
• En fonction des conditions de fonctionnement et des caractéristiques de la phase solide, une large gamme de régimes d'écoulement peut être observée dans le réacteur à lit fluidisé.

Conclusion:

Le réacteur à lit fluidisé est utilisé dans une large gamme de domaines industriels de traitement de matériaux où une bonne quantité de transfert de chaleur et de masse est nécessaire entre les particules et la masse. L'énergie est apportée dans le réacteur à lit fluidisé à partir du gaz chaud dont on fluidise également le lit.