En este artículo, se resumirán el tema denominado "Diseño del reactor de lecho fluidizado" y los hechos relacionados con el diseño del reactor de lecho fluidizado, como el diseño, el diagrama, los parámetros y las aplicaciones.
El reactor de lecho fluidizado es una clasificación de dispositivo de reactor que principalmente lleva a cabo una amplia gama de reacciones químicas multifásicas. En el reactor de lecho fluidizado, una sustancia fluida que puede permanecer en estado líquido o gaseoso es atravesada a alta velocidad por un material granular sólido. Los términos del procedimiento como fluidización.
En diversas aplicaciones de campos industriales se utiliza reactor de lecho fluidizado.
Diagrama del reactor de lecho fluidizado:
Los reactores de lecho fluidizado son las configuraciones de reactor más populares empleadas para reacciones que involucran reactivos sólidos. En el FBR, un medio de fluidización (gas o líquido) pasa a través del lecho de reactivos sólidos a velocidades suficientemente altas para suspender el sólido y hacer que se comporte como un fluido.
El diagrama del reactor de lecho fluidizado se muestra a continuación,
- El reactor de lecho fluidizado es una clasificación de dispositivo de reactor que principalmente lleva a cabo una amplia gama de reacciones químicas multifásicas.
- En el reactor de lecho fluidizado, una sustancia fluida que puede permanecer en estado líquido o gaseoso es atravesada a alta velocidad por un material granular sólido.
- Los términos del procedimiento como fluidización notifican principalmente un favor importante al reactor de lecho fluidizado.
- En diversas aplicaciones de campos industriales se utiliza reactor de lecho fluidizado.
- El reactor de lecho fluidizado es ampliamente utilizado en la escala comercial a laboratorio.
- Dentro del reactor de lecho fluidizado, cuando aumenta la velocidad del fluido sobre la sustancia del sólido, el reactor de lecho alcanza un período en el que la fuerza del fluido es adecuada para ajustar el equilibrio del peso de la sustancia sólida. El período del proceso se identifica como fluidización incipiente y ocurrió a la menor velocidad de fluidización.
- En la gasificación del carbón se utiliza primero el reactor de lecho fluidizado.
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Parámetros de diseño del reactor de lecho fluidizado:
Los parámetros que dependen del reactor de lecho fluidizado se enumeran a continuación,
- Tasa de reacción
- Tasa de transporte masivo
- tiempo de residencia de la burbuja
Diseño mecánico del reactor de lecho fluidizado:
Con la ayuda de la ecuación de Navier – Stroke se puede derivar el comportamiento de la fluidización de una partícula sólida. La fluidización aparece en el caso de que el fluido fluya en dirección ascendente y se utilice para movilizar y eliminar partículas sólidas.
Tres ecuaciones clave utilizadas en la fluidización antes de construir y diseñar el proyecto que se incluye en la velocidad terminal de la partícula esférica, así como en la velocidad de fluidización basada en el número de Reynolds de la partícula.
La velocidad terminal de una partícula esférica se puede expresar mediante esta ecuación,
vmax = (πr2)* d2 x (ρsólido – ρfluido) *g / 18*μfluido
La velocidad de fluidización de una partícula con un número de Reynolds menor que 20 se puede expresar mediante esta ecuación,
Vmin = (πr2)* d2 x (ρsólido – ρfluido) *g*∈3*φ/150*μfluido*(1-∈)
La velocidad de fluidización de una partícula con un número de Reynolds superior a 1000 se puede expresar mediante esta ecuación,
Dónde,
se denota el caudal del fluido
r = se denota el radio de la partícula que fluye en el fluido y el valor es de 10 milímetros
d = se denota el diámetro de la partícula que fluye en el fluido y el valor es 0.15 milímetros
ρsólido = se denota la densidad de las partículas que fluyen en el fluido y el valor es de 1.5 kilogramos por metro cúbico
ρfluido se denota la densidad del fluido que fluye y el valor es 1.2 kilogramos por metro cúbico
g se denota como la Gravedad y el valor es 9.81 metros por segundo cuadrado.
μ se denota la viscosidad del fluido que fluye y el valor es 1.8 Pascal segundo.
φ se denota la esfericidad que fluye en el fluido de la partícula y el valor es 1.0.
Aplicaciones de reactores de lecho fluidizado:
En la preparación de aguas residuales, el reactor de lecho fluidizado se usa ampliamente.
Preparación de aguas residuales:-
- En la preparación de aguas residuales se utiliza el reactor de lecho fluidizado, por esta razón se puede minimizar el costo y representar una preparación rentable para las aguas residuales que contienen contaminantes recalcitrantes (la mezcla que es biodegradable o no biodegradable en un proceso lento que se identifica como , mezcla recalcitrante y grupo de fácil hidrocarburos halogenados a polímeros complicados.)
- El reactor de lecho fluidizado se usa ampliamente en la preparación de aguas residuales, aunque en el campo industrial a gran escala, el reactor de lecho fluidizado se usa para el método de oxidación avanzada y también en el laboratorio.
- En el craqueo catalítico fluidizado se utiliza un reactor de lecho fluidizado que se introdujo en la década de 1940.
- Reactor anaeróbico de lecho fluidizado de generación moderna utilizado como plataforma anaeróbica para lograr una alta resistencia y también para flujos de desechos sólidos elevados, como vinazas finas de etanol de maíz y lodos de los municipios.
Credito de imagen - Wikipedia
Ventajas del reactor de lecho fluidizado:
Las ventajas del reactor de lecho fluidizado se enumeran a continuación,
- La mezcla de las partículas es uniforme.
- Gradiente de temperatura uniforme
- Capacidad para realizar el reactor incluso en el estado continuo
La mezcla de las partículas es uniforme: -
Por comportarse como fluido intrínseco en el material sólido, el lecho fluidizado no podría tener mala experiencia para la mezcla en los lechos empacados. La mezcla fina y completa en el lecho fluidizado permite hacer un producto uniforme que no es fácil de lograr tan fácilmente en los otros diseños del reactor. La deducción de los gradientes de concentración axial y radial incluso permite un mejor contacto sólido fluido, que es necesario para la calidad y la eficiencia de la reacción.
Gradiente de temperatura uniforme:-
Una gran variedad de reacciones químicas necesitaban la adición de calor o la eliminación de calor. El punto caliente local o el punto frío debajo del lecho de reacción, en todo momento, se evita la dificultad de los lechos empacados en un lecho fluidizado como un reactor de lecho fluidizado.
En otra clasificación de reactores, la diferencia de la temperatura local principalmente en el punto caliente puede resultar en la degradación del producto.
Por esta razón particular, el reactor de lecho fluidizado es apropiado para la reacción exotérmica. Los observadores también se observan que la cama a la superficie transferencia de calor coeficiente para el reactor de lecho fluidizado es mayor.
Capacidad para realizar el reactor incluso en el estado continuo: -
El carácter de lecho fluidizado de estos reactores es para adaptarse a la eficiencia para recoger continuamente el producto y establecer nuevos reactivos en el recipiente de reacción.
Las acciones de una situación de método continuo invitan a los fabricantes a producir varios productos de manera más eficiente debido a la eliminación de las situaciones de inicio en los métodos por lotes.
Desventajas del reactor de lecho fluidizado:
Las desventajas del reactor de lecho fluidizado se enumeran a continuación,
- El tamaño de la vasija del reactor aumenta
- Se necesita caída de presión y bombeo
- arrastre de partículas
- Escenarios de pérdida de presión
El tamaño de la vasija del reactor aumenta: -
En el reactor de lecho fluidizado, los materiales se expanden en el reactor, por esta razón, se necesita un recipiente de reactor de mayor tamaño que para un reactor de lecho empacado. El tamaño de la vasija del reactor significa que es necesario gastar más costos iniciales. El reactor de lecho fluidizado se volvió muy caro.
Se necesita caída de presión y bombeo:-
La necesidad de que el fluido rompa el material que permanece en estado sólido requiere que esté presente una mayor velocidad del fluido en el reactor de lecho fluidizado.
Por esta razón en particular, se requiere más potencia de bombeo y también se necesitan mayores costos de energía. además, el caída de presión se une a los lechos profundos, por lo que también requiere potencia adicional del bombeo.
Arrastre de partículas: -
Las altas velocidades de gas presentes en este estilo de reactor a menudo dan como resultado que las partículas finas se vuelvan arrastrado en el fluido Estas partículas capturadas luego se sacan del reactor con el fluido, donde deben ser separadas.
Este puede ser un problema muy difícil y costoso de abordar según el diseño y la función del reactor. A menudo, esto puede continuar siendo un problema incluso con otras tecnologías de reducción de arrastre.
Escenarios de pérdida de presión:-
Si la presión de fluidización se pierde repentinamente, porque el área de la superficie del lecho puede comenzar a reducirse repentinamente. Esto puede ser un inconveniente, como dificultar el reinicio de la cama, o puede tener implicaciones más graves, como reacciones descontroladas.
Las otras desventajas del reactor de lecho fluidizado son,
- Falta de comprensión actual.
- Erosión de componentes internos
Principio de funcionamiento del reactor de lecho fluidizado:
El propósito de la fluidización es mantener las partículas sólidas flotando en dirección ascendente en un flujo de líquido o gas. En la congelación, el proceso de fluidización ocurre cuando las partículas del mismo tamaño y forma se someten a una corriente ascendente de aire a baja temperatura.
El principio de funcionamiento del reactor de lecho fluidizado se describe a continuación,
- El reactor de lecho fluidizado trabaja principalmente en el flujo de corriente paralela.
- En general, el reactor de lecho fluidizado se utilizan tres tipos diferentes de partículas,
- una. Núcleo inerte en el que se crea la biomasa con la ayuda de la unión celular.
- b. Agregados celulares.
- C. Partículas porosas, en las que generalmente se empapa el biocatalizador.
- Las capas sólidas se refieren al material catalítico en el que reaccionan los reactores químicos en el reactor de lecho fluidizado adoptado por la placa porosa cuyo término se identifica como distribuidor.
- En el siguiente paso, el fluido es forzado por el distribuidor, por lo que el material catalítico sólido puede subir.
- Dentro del reactor de lecho fluidizado, cuando aumenta la velocidad del fluido sobre la sustancia del sólido, el reactor de lecho alcanza un período en el que la fuerza del fluido es adecuada para ajustar el equilibrio del peso de la sustancia sólida. El período del proceso se identifica como fluidización incipiente y ocurrió a la menor velocidad de fluidización.
- Cuando se pasa la velocidad más baja, el volumen del lecho del reactor se extiende y gira más que como un cuenco de agua hirviendo o un tanque agitado. El reactor ahora se coloca en el lecho fluidizado.
- Un lecho que se llena con las enzimas inmovilizadas se fluidifica con el flujo rápido del vapor de fluido secundario o el flujo de la capa en dirección ascendente o se mezcla con un líquido.
- Dependiendo de la condición de operación y las características de la fase sólida, se puede notar una amplia gama de regímenes de flujo en el reactor de lecho fluidizado.
Conclusión:
El reactor de lecho fluidizado se utiliza en una amplia gama de campos industriales de procesamiento de materiales donde se necesita una buena cantidad de transferencia de calor y masa entre las partículas y la masa. La energía se proporciona en el reactor de lecho fluidizado a partir del gas caliente que también fluidiza el lecho.
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