Translate Chapter 20.docx

reaktor dengan katalis padat tersuspensi, reaktor terfluidasi dari berbagai jenis

formasi phthalic anhydride sangat eksotermik. dan bahkan dengan desain yang paling hati-hati, penghilangan panas dari reaktor unggun yang dikemas dapat menjadi tidak dapat dipacking. menyebabkan suhu berjalan selalu, kehancuran dan bahkan ledakan. jika chief engineer reaktor itu diminta untuk duduk di reaktor selama start up akan ada insinyur kepala demam. Penemuan unggun terfluidisasi dengan padatan tersuspensi dan cepat mencampurnya benar-benar mengatasi situasi berbahaya ini. ini karena pencampuran padat yang cepat, dan heat sink besar (padatan) hanya akan memungkinkan suhu tempat tidur berubah sangat lambat, dan dapat dengan mudah dikontrol. perumus katalisator masalah yang lain (penyihir-penyihir itu) telah berhasil dalam menciptakan katalis yang lebih baik dan lebih baik, katalisator yang memberi tingkat revisi yang lebih tinggi dan lebih tinggi. tetapi untuk menggunakan seluruh volume katalis secara efektif kita harus menjaga modulus thielc.

ini berarti menggunakan partikel yang lebih kecil dan lebih kecil karena km dibuat lebih besar dan target. ini menyebabkan kita menggunakan padatan tersuspensi. Juga perhatikan bahwa dengan katalis yang sangat efektif ini dan diperlukan waktu tinggal gas reaktan menjadi sangat kecil. katakanlah beberapa detik untuk reaktor besar 30 m. Gambar 20.1 menunjukkan transisi dari fixed ke BFB ke FF ke reaktor PC. 201. informasi latar belakang tentang reaktor padatan tersuspensi. ini adalah subjek yang luas, tetapi kita harus singkat dan hanya dapat menyentuh sorotan.Lihat Kunii dan Levenspiel (1991) untuk presentasi yang jauh lebih lengkap.

Gambar 20.1 GIS menghubungi rezim, dari kecepatan gas rendah ke sangat tinggi.Pertama, Geldart (1973) dan Geldart dan Abrahamson (1978) melihat bagaimana berbagai jenis zat padat berperilaku ketika difluidisasi, dan muncul dengan padatan klasifikasi sederhana berikut yang sekarang kita sebut klasifikasi Geldart, sehingga Geldart A, B, C, D. Ini ditunjukkan dan dijelaskan pada Gambar 20.2. Berikutnya Pertimbangkan dstribusi zat padat dalam bejana vertikal. Biarkan f menjadi fraksi volume padatan pada ketinggian z dari kapal. Kemudian seperti yang ditunjukkan pada Gambar 20.3 ketika kita pergi kecepatan gas lebih tinggi dan lebih tinggi padatan menyebar ke seluruh kapal.

Gambar 20.3. Distribusi padatan di berbagai rezim yang menghubungi

Rezim Persetujuan GIS. Untuk mengembangkan bahasa yang memberi tahu, apa rejim kontak yang kita miliki di tangan mempertimbangkan padatan dari ukuran dp dalam suatu tempat penampang lintang A yang diberi gas dengan kecepatan gas superfisial U 0 . Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 20.4 Untuk menyederhanakan persamaan mari kita mulai dengan mendefinisikan dua kuantitas tanpa dimensi

Kecepatan Fluidisasi Minimum. Padatan akan ditunda saat tekanan jatuhan melebihi berat padatan. Ini terjadi ketika kecepatan gas melebihi kecepatan minimum fluidisasi umf. Kecepatan ini diberikan oleh Ergun (1952), dan dalam bentuk tanpa dimensi

Kecepatan Terminal, u ,. Partikel individu tertiup keluar dari tempat tidur ketika kecepatan gas melebihi apa yang disebut kecepatan terminal, u ,. Haider dan Levens-

pie1 (1989) memberikan kecepatan ini untuk partikel bola sebagai

dan untuk partikel yang berbentuk tidak beraturan dari sphericity 4,

dimana partikel sphericity 4, didefinisikan sebagai

 permukaanbola   ф    permukaanpartikel  volumesama Untuk partikel halus kami mengevaluasi ukuran berdasarkan analisis layar, yang memberikan d scr Sayangnya, tidak ada hubungan umum antara d scr dan d p . Kami yang terbaik dapat mengatakan untuk pertimbangan penurunan tekanan adalah

d p = ф s , d scr ,

untuk partikel tidak beraturan tanpa dimensi yang tampak lebih panjang atau lebih pendek

d p = d scr

,

untuk partikel tidak beraturan dengan dimensi yang agak lebih panjang

d p = ф s d scr

,

untuk partikel tidak beraturan dengan satu dimensi yang lebih pendek tetapi dengan rasio panjang tidak kurang dari 1: 2 seperti bantal

Meskipun partikel tunggal akan dimasuki oleh aliran gas yang mengalir lebih cepat dari u p , temuan ini tidak meluas ke unggun terfluidisasi dari partikel. Di BFB kecepatan gas bisa berkali-kali lebih besar dari u t , dengan sedikit sekali sisa zat padat. Dengan demikian kecepatan terminal partikel tunggal tidak sangat berguna dalam memperkirakan ketika entrainment dari padatan akan menjadi lumayan.

Bagan Umum Menunjukkan GI yang Menghubungi Rejim. Grace (1986) menyiapkan a grafik untuk menunjukkan perilaku yang diharapkan dari sistem GI sepanjang jalan dari BFB ke CFB. Gambar 20.5 menunjukkan versi yang agak dimodifikasi dari bagan ini. Di dalamnya Anda akan melakukannya lihat Persamaan. 3, 4, dan 5, yang memberi tahu kapan unggun akan berubah bentuk dan kapan zat padat akan terbentuk mulai menjelajah dari kapal. Kami sekarang melihat berbagai rezim yang menghubungi secara detail dan melihat prediksi apa tersedia untuk masing-masing mengenai perilaku reaktor.

20.2 TEMPAT FLUIDIZED BUBBLING Buang gas ke atas melalui lapisan partikel halus. Untuk gas superfisial (atau masuk) velocities u 0 jauh lebih dari minimum ini tempat tidur mengambil penampilan dari cairan mendidih dengan gelembung besar naik dengan cepat melalui tempat tidur. Di negara ini kami memiliki tempat tidur fluidized yang

menggelembung, BFB. Reaktor industri khususnya untuk reaksi fase-gas terkatalisasi padat sering beroperasi sebagai tempat tidur yang menggelembung dengan gas velocities u 0  5  30u mf . Kalkulasi menunjukkan bahwa konversi di tempat tidur bergelembung dapat bervariasi dari steker mengalir ke bawah aliran campuran, lihat Gambar. 20.6, dan selama bertahun-tahun yang membingungkan dan hal yang memalukan tentang hal ini adalah bahwa sering kali kita tidak dapat memperkirakan dengan pasti

atau tebak apa yang akan terjadi untuk setiap situasi baru. Karena itu, skala meningkat hati-hati dan tidak pasti, dan sebaiknya diserahkan kepada orang lain. Segera diakui bahwa kesulitan ini berasal dari kurangnya pengetahuan dari pola kontak dan aliran di tempat tidur: pada dasarnya, melewati banyak hal dari padatan oleh gelembung gas yang naik. Ini menyebabkan realisasi yang memadai prediksi perilaku tempat tidur harus menunggu model aliran yang masuk akal untuk tempat tidur. Karena tempat tidur melembung menggambarkan penyimpangan berat seperti

kontak ideal, tidak hanya yang kecil seperti reaktor fluida tunggal lainnya (tempat tidur dikemas, tabung, dll.), itu akan menjadi pelajaran untuk melihat bagaimana masalah karakterisasi aliran ini terjadi terserang. Berbagai macam pendekatan telah dicoba. Kami mempertimbangkan ini secara bergantian. Dispersi dan Tank dalam Model Seri. Upaya pertama pemodelan secara alami mencoba model satu-parameter yang sederhana; Namun, pengamatan konversi di bawah ini aliran campuran tidak dapat dipertanggungjawabkan oleh model-model ini sehingga pendekatan ini telah dilakukan dijatuhkan oleh sebagian besar pekerja. Model RTD. Kelas model berikutnya mengandalkan RTD untuk menghitung konversi. Tetapi karena laju reaksi katalitik dari suatu unsur gas bergantung pada jumlah padatan di sekitarnya, konstanta laju efektif rendah untuk gelembung gas, tinggi untuk gas emulsi. Jadi setiap model yang hanya mencoba menghitung konversi dari RTD dan konstanta laju tetap pada dasarnya mengasumsikan bahwa semua elemen gas, lambat dan bergerak cepat, menghabiskan fraksi waktu yang sama di masing-masing fase. Seperti yang akan kami tunjukkan ketika kami menangani detail kontak gas di fluidized beds asumsi ini adalah yang goyah, maka penggunaan langsung dari RTD untuk memprediksi konversi, seperti yang dikembangkan untuk sistem linear dalam Bab 11, cukup tidak memadai. Model Distribusi Waktu Kontak. Untuk mengatasi kesulitan ini dan tetap digunakan informasi yang diberikan oleh RTD, model yang diusulkan yang mengasumsikan itu gas lebih cepat tinggal terutama di fase gelembung, lebih lambat dalam emulsi. Gilliland dan Knudsen (1971) menggunakan pendekatan ini dan mengusulkan bahwa tingkat efektif konstan tergantung pada panjang tinggal dari elemen gas di tempat tidur, dengan demikian tinggal singkat berarti k kecil

atau k  k 0 t m

lama tinggal berarti k besar

di mana m adalah parameter pas. Dengan demikian menggabungkan dengan Persamaan. 11-13 kami temukan konversi   kt  Ca   e E.dt   e  k0t ( m 1) E.dt 0 0 Ca0

Masalah dengan pendekatan ini melibatkan mendapatkan fungsi E yang berarti untuk digunakan dalam Persamaan. 7 dari kurva C terukur. Pendekatan ini juga telah dibuang. Model Dua Wilayah. Menyadari bahwa tempat tidur yang menggelegak itu terdiri dari dua bagian zona yang berbeda, fase gelembung dan fase emulsi, para periset menghabiskan banyak usaha dalam mengembangkan model berdasarkan fakta ini. Karena model seperti itu mengandung enam parameter, lihat Gambar. 20.7, banyak penyederhanaan dan kasus khusus telah terjadi dieksplorasi (delapan oleh 1962,15 oleh 1972, dan lebih dari dua lusin sampai saat ini), dan bahkan model enam-parameter lengkap Gambar. 20,7 telah digunakan. Para pengguna model ini

mereka yang berurusan dengan reaktor FCC, mengklaim bahwa model ini sangat sesuai dengan data mereka. Namun, mereka harus memilih set nilai parameter yang berbeda untuk setiap minyak mentah pakan minyak, di masing-masing reaktor FCC mereka. Juga beberapa nilai untuk parameter mereka tidak membuat perasaan fisik, misalnya, nilai negatif untuk V1 , atau v2 Dengan ini sebagai situasi kita juga harus membuang model semacam ini yang memberikan kecocokan yang sempurna tetapi tidak memprediksi apa pun, dan tidak memahaminya. Itu alasannya adalah bahwa kita tidak tahu cara menetapkan nilai ke parameter untuk yang baru kondisi. Jadi ini hanyalah model kurva pas, dan kita harus bisa lakukan lebih baik. Model Aliran Hidrodinamik. Hasil yang mengecewakan dengan pendekatan sebelumnya membawa kita dengan enggan pada kesimpulan yang harus kita ketahui lebih banyak apa yang terjadi di tempat tidur jika kita berharap untuk mengembangkan aliran prediktif yang

masuk akal model. Khususnya kita harus belajar lebih banyak tentang perilaku naiknya gelembung gas, karena mereka mungkin menyebabkan banyak kesulitan. Ada dua perkembangan yang sangat penting dalam hal ini. Yang pertama adalah Perkembangan teoritis Davidson yang luar biasa dan verifikasi eksperimental [lihat Davidson dan Harrison (1963) untuk rincian] tentang aliran di sekitar a gelembung tunggal naik dalam unggun terfluidisasi yang sebaliknya pada minimum fluidisasi kondisi. Apa yang dia temukan adalah bahwa kecepatan naik gelembung, tergantung hanya pada ukuran gelembung, dan bahwa perilaku gas di sekitar gelembung hanya bergantung pada kecepatan relatif gelembung naik dan naik gas di emulsi u e . Dalam ekstrem ia menemukan perilaku yang sangat berbeda, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 20.8. Untuk reaksi katalitik kami hanya tertarik pada tempat tidur partikel halus, jadi mari kita mengabaikan ekstrim partikel besar mulai sekarang. Sekarang, untuk gas butiran partikel halus bersirkulasi dalam gelembung ditambah awan tipis mengelilingi gelembung. Dengan demikian gelembung gas membentuk cincin vortex dan tetap dipisahkan dari sisa gas di tempat tidur. Teori mengatakan itu.

 ketebalan awan   diameter gelembung

 ue    u br

Sebagai contoh jika gelembung naik 25 kali lebih cepat dari emulsi gas (tidak semua itu tidak biasa karena rasio ini 100 atau lebih dalam beberapa operasi industri), maka ketebalan awan hanya 2% dari diameter gelembung. Ini adalah rezim yang menarik

minat kita. Penemuan kedua pada gelembung tunggal adalah bahwa setiap gas'bubble menyeret meningkat di belakangnya bangun dari makanan padat. Kami menunjuk bangun ini dengan, di mana

 volume bangun a    volume gelembung

 ........ 

bervariasi antara 0,2 dan 2,0 tergantung pada studi penelitian

Lihat Rowe dan Partridge (1962, 1965) untuk studi asli yang menemukan ini.

20.3 MODEL K-L UNTUK BFB Model aliran tipe hidrodinamik dapat dikembangkan untuk mewakili BFB, berdasarkan di atas dua temuan yang tampaknya sederhana. Mari kita pertimbangkan dan kembangkan paling sederhana ini, model K-L BFB. Berikan kelebihan gas ke atas melalui lapisan partikel halus. Dengan besar dengan diameter tempat tidur yang cukup, kita dapat tidur dengan gelembung gelembung yang leluasa. Sebagai penyederhanaan, asumsikan sebagai berikut: Gelembung semuanya bulat, semua ukuran sama d ,, dan semua mengikuti Model Davidson. Dengan demikian tempat tidur berisi gelembung yang dikelilingi oleh awan tipis naik melalui emulsi. Kami mengabaikan aliran gas melalui cloud karena volume awan kecil dibandingkan dengan gelembung. Ini adalah rezim di mana u, u, (lihat Gambar 20.8). Emulsi tetap pada kondisi fluidisasi minimum, sehingga relatif Kecepatan G / S tetap konstan dalam emulsi. * Setiap gelembung menyeret bangun padatan di belakangnya. Ini menghasilkan sirkulasi padatan di tempat tidur, aliran di balik gelembung, dan aliran ke bawah di mana-mana lain di tempat tidur. Jika downflow zat padat ini cukup cepat maka aliran gas naik dalam emulsi terhambat, sebenarnya dapat berhenti, dan bahkan membalikkan dirinya sendiri. seperti itu aliran gas telah diamati dan dicatat, dan terjadi ketika u 0 .3 hingga 11u mf

Kami mengabaikan sembarang aliran atau aliran gas di emulsi. Kami menunjukkan model ini pada Gambar. 20.9.

Membiarkan

u 0 = kecepatan gas superfisial di tempat tidur, m3 gas / m2 tidur - s d = diameter, m E = fraksi void di tempat tidur

subscripts b, c, e, w mengacu pada gelembung, awan, emulsi, dan bangun masing-masing. subscripts m, mf, dan f merujuk ke tempat tidur dikemas, fluidisasi minimum, dan gelembung kondisi unggun terfluidisasi masing-masing

Intinya, diberikan u mg , E mf , u 0 , a , dan ukuran gelembung yang efektif di tempat tidur

d b , ini model memberi tahu Anda semua properti lainnya dari aliran tempat tidur, volume wilayah, kecepatan interchange, dan akibatnya perilaku reaktor. Saldo Material untuk Gas dan untuk Benda Padat Dari Kunii dan Levenspiel (1991) keseimbangan materi untuk memberi bahan dasar ubr = 0,711 (~ d ~) ~ 'm ~ / s ... kecepatan naik dari satu gelembung dalam (10) tidur sebaliknya di umf akselerasi gravitasi = 9.8mls2 u, = u, - umf + ub1) m kenaikan kecepatan gelembung di tempat tidur yang menggelegak (11) gelembung m3

S = bed fraksi dalam gelembung, tempat tidur m3

S

u 0  u mf ub

 1 dan untuk u b  u mf dapat kita gunakan S 

u0 ub

ELOX H m 1  E m   H mf 1  E mf   H f 1  E f

1 S 

1 E f 1  E mf



H mf Hf



...H  Hight

us 

asu b m / s.....aliran balik padatan emulsi 1 s  s2

ue 

u mf E mf

 u s ........kecepatan naik gas emulsi (bisa + atau -)

Menggunakan ekspresi teoretis Davidson untuk sirkulasi awan-gelembung dan Teori Higbie untuk difusi awan-emulsi pertukaran gas antara gelembung dan awan kemudian ditemukan

(volume interchang e antara  u mf K bc  4.50  db

D g    5.85  d 5/ 4   b 1/ 2

1/ 4

 b dan c, atau c dan b) /s   volume gelembung 

.s 1 ....(13)

dan antara cloud-bangun dan emulsi  E mf . D.u br K ce  6.77. 3  d b

  

1/ 2



interchang e volumels 1 s ....(14) volume gelembung

volume padatan dalam gelembung f b  0.001 ~ 0.01  ......perkiraan kasar dari percobaan. ...(15) volume tempat ti dur  3u mf / E mf  volume padatan di cloud dan bangun f c  d (1  E mf )   a  ...(16) volume tempat ti dur  u br  u mf / E mf 

volume padatan di sisa emulsi ..(17) volume tempat ti dur  1  E f ...(18)

f e  (1  E mf )(1  S )  f c  f b  f b  f c  f e  f total

H BFB  H f  W / p s A(1  E f )...(19) Aplikasi untuk Reaksi Katalitik Dalam perkembangan kami, kami membuat dua asumsi yang dipertanyakan: * Kami mengabaikan aliran gas melalui cloud karena volume cloud sangat kecil untuk gelembung cepat. Kami mengabaikan aliran gas, baik naik atau turun, melalui emulsi sejak itu Aliran ini jauh lebih kecil daripada aliran melalui gelembung. Akibatnya, kami menganggap gas emulsi sebagai stagnan. Tentu saja lebih umum ekspresi dapat dikembangkan untuk tempat tidur di mana gelembung memiliki awan tebal (tidak juga gelembung besar dan cepat), atau di mana aliran melalui emulsi signifikan (u, dekat dengan umf, jadi di mana u, = 1-2 umf). Namun, untuk gelembung cepat, dengan penuh semangat partikel partikel halus yang menggelembung asumsi di atas adalah wajar. Kami selanjutnya melihat bagaimana menghitung kinerja di tempat tidur seperti itu. Reaksi Orde Pertama. Biarkan reaksinya

A  R, rA  k m C A , m

K  m 3 / m 3 s.s

mol m 3 s.s

Akuntansi untuk lima hambatan ini secara seri-paralel, menghilangkan cloud dan konsentrasi emulsi, dan mengintegrasikan dari bawah ke atas tidur memberi

Kami juga menemukan bahwa komposisi gas rata-rata yang terlihat oleh padatan adalah sekitar (Dari S. Kimura, komunikasi pribadi)

Kuantitas ini penting untuk reaksi G / S nonkatalitik karena ini adalah CA ini yang terlihat dan bereaksi dengan padatan. Mari kita lihat reaktor tempat tidur. Dengan asumsi aliran plug K bc  tak hingga, K bc  takhingga . jadi kurangi menjadi

Membandingkan Persamaan. 21 dengan 23, dan Persamaan. 22 dengan 24 menunjukkan bahwa unggun terfluidisasi dapat diperlakukan sebagai reaktor aliran plug jika K diganti dengan k '" Komentar Lima istilah dalam kurung persamaan kinerja, Persamaan. 21, mewakili hambatan seri-paralel kompleks untuk transfer massa dan reaksi atau

untuk reaksi yang sangat cepat (besar nilai) A sangat sedikit mendapat sejauh emulsi dan dua yang pertama istilah mendominasi. untuk reaksi lambat Surat persyaratan menjadi semakin penting karena ukuran gelembung kuantitas satu yang mengatur semua jumlah tingkat dengan pengecualian km, kita dapat plot kinerja berfluida sebagai fungsi dari db, seperti ditunjukkan pada fig.20.10. Perhatikan db yang besar memberikan peformance miskin karena luas oleh lewat gelembung gas, dan peformance tempat tidur dapat turun jauh di bawah ini dicampur aliran. untuk beberapa reaksi efek aliran ini jauh lebih serius masih. Jadi untuk untuk reaksi dalam seri menurunkan dalam jumlah intermidiate yang terbentuk dapat dan biasanya cukup drastis. akhirnya kami telah menyimpan presentasi ini sangat singkat. untuk membantu Anda memahami cara menggunakan itu silahkan lihat di contoh ilustratif berikut. reaksi katalitik urutan pertama dalam BFB

reactant gas (u0 = 0.3 m/s, v0 = 0.3 m/s Tiket ke atas melalui diameter 2-m fluidized tidur (umf = 0, 03 m/s, emf = 0, 5) yang mengandung 7 ton katalis (w = 7.000 kg, pa = 2000 kg/m). reaksi hasil sebagai berikut:

A   

―> R, -rAm = Km CA ….. with Km =0,8

𝑚3 𝑚3

𝑠 . 𝑠

menghitung konversi reactant. menemukan konsentrasi yang tepat yang berarti a dilihat oleh padatan. Jika gas dibuat mengalir ke bawah melalui padatan kita akan memiliki tempat makan. dengan asumsi plug aliran gas menemukan konversi reactant untuk situasi ini.

Data tambahan CAB = 100 mol/m3, ꬿ = 20 x 10-6 m2/s, α= 0,33 Gelembung perkiraan ukuran tempat tidur: Lihat ara. E20.1 yang mewakili sistem ini.

Solusi awal dtermine kecepatan naik gelembung ubr = 0,711 (9,8 x 0,32)1/2 = 1,26 m/s ub = 0,30 – 0,03 + 1,26 = 1,53 m/s

Sekarang lihat apakah model cepat gelembung bab ini berlaku

 

Periksa untuk memukul: gelembung ukuran (32cm) kecil dibandingkan dengan tempat tidur ukuran (200cm), maka tidak memukul. Periksa cepat gelembung asumsi: mengambil kecepatan rasio 𝑢𝑏 𝑢𝑏 1,53 = = = 25,5 𝑢𝑓 𝑢𝑚𝑓 ɛ𝑚𝑓 0,03/0,5 karena naik gelembung 25 kali secepat amulsion gas kami cepat gelembung dengannya awan-kurang dari 1 cm tebal.

Dengan demikian kita dapat dengan aman menggunakan model tidur menggelegak bab ini.

a) menghitung Xa, mengganti nomor menjadi ekspresi untuk model ini memberikan. pada gilirannya. 0,30 ᵴ= = 0,196 1,53 ɛ𝑓 = 1 − (1 − ɛ𝑚𝑓 )(1 − ᵴ) = 1 − 0,5(1 − 0,196) = 0,60 (20 𝑥 10−6 )1/4 0,03 𝐾𝑏𝑐 = 4,50 ( ) + 5,85 ( ) = 0,61𝑠 −1 (0,32)5/4 0,32 1/2

0,5(20 𝑥 10−6 )1,26 𝐾𝑐𝑐 = 6,77 ( ) (0,32)3

= 0,133 𝑠 −1

𝑓𝑏 = 0,001~0,01 𝑝𝑖𝑙𝑖ℎ 𝑚𝑒𝑛𝑗𝑎𝑑𝑖 0,001 3 𝑥 0,03/0,5 + 0,33) = 0,047 1,26 − 0,03/0,5 = (1 − 𝜖𝑓 ) = 0,4

𝑓𝑐 = 0,196(1 − 0,5) (

,

𝑓𝑏 + 𝑓𝑐 + 𝑓𝑐

𝑓𝑐 = (1 − 0,6) − 0,047 − 0,001 = 0,352 𝐻𝐵𝐹𝐵 =

0,001(0,8) +

𝑙𝑛

𝐶𝐴0 [ = 𝐶𝐴

7000 = 2,785 𝑚 2000(𝜋)(1 − 0,6)

1 1 + 0,196(0,614)

1 1 1 + 0,196(0,133) 0,354(0,8)] 2,785(0,4) . (0,001 + 0,047 + 0,352) 0,3

= [0,0415]. (9,284) = 0,385 oleh karena itu

1 0,047(0,8) +

𝐶𝐴 = 0,68 … . . 𝑜𝑟 𝑋𝐴 = 32%(𝑙𝑖ℎ𝑎𝑡 𝐹𝑖𝑔. 20.10) 𝐶𝐴0 b) menemukan ca dilihat oleh padatan. karena setiap partikel sampel semua gas di tempat tidur. 𝑇 𝑚 = ̅̅̅ 𝐶𝐴 =

(𝐶𝐴0 −𝐶𝐴 ) −𝐹𝐴

, 𝑜𝑟

(𝐶𝐴0 − 𝐶𝐴 )𝑣0 (100 − 68)0,3𝜋 = = 11 𝑚𝑜𝑙/𝑚3 𝐾 𝑚 𝑉5 (0,8)(3,5)

c) menghitung Xa untuk tidur tetap. dari eq. 11.44 atau 11.51, mulai mengalir ln

𝐶𝐴0 𝑓𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐻𝐵𝐹𝐵 𝑉1 3,5 = 𝐾𝑚𝑇𝑚 = 𝐾𝑚 = 𝐾 𝑚 = (0,8) ( ) = 2,97 𝐶𝐴𝑝 𝑢0 𝑣0 0,3𝜋

oleh karena itu 𝐶𝐴𝑝 = 0,05 𝐶𝐴0

… … … 𝑜𝑟

𝑋𝐴 = 952

Hal ini ditunjukkan pada gambar 20,10

Komentar 





konversi di berfluida drastis lebih rendah daripada di tempat tidur makan (32% vs 95%), dan bahkan banyak di bawah dicampur aliran (75%). ini berasal dari yang parah dengan melewati reactant gas gas besar gelembung. mengurangi ukuran gelembung di tempat tidur dan konversi akan ri se spektakuler gas masuk pada ca0 = 100, saya gua di di ca = 68; Namun, padatan melihat banyak konsentrasi yang lebih rendah a, atau CA = 11. dengan demikian padatan, terutama di emulsi. kelaparan gas reactant. ini semacam mencari, cukup umum untuk cepat gelembung tempat tidur, sangat penting dalam reaksi GIS. sehingga pembakaran dan memanggang halus padatan padatan ini mungkin kelaparan untuk O2 meskipun gas off dari tempat tidur mungkin berisi sejumlah besar oksigen contoh 20.1 dan solusi untuk masalah 20.1 dan 20.2 pada akhir bab ini memberitahu bagaimana konversi adalah af fected oleh gelembung ukuran sesuai model K-L. ini ditampilkan dalam fig. 20.11. Dalam semua kasus empat tingkat konstan adalah sama dan katalis adalah tetap di 7 ton, begitu km tm = f total Hbfb km/u0 = 2,97

Beberapa reaksi dan distribusi produk di tempat tidur fluidized

Turunan serupa dengan yang untuk satu urutan pertama reaksi dapat dikembangkan untuk sistem reaksi denbigh

Gambar 20.11 gelembung berbeda ukuran memberikan performa reaktor berbeda. Data dari contoh 20.1 dan masalah 20.3 dan 20.4 dan dengan kasus-kasus khusus

bahasa ini agak redious, kami tidak akan memberikan mereka di sini, tapi kami mengacu pada pembaca levenspiel (1996) Pasal 25 untuk mereka. Namun, untuk menggambarkan penemuan umum membiarkan kita ambil satu contoh.

Mari kita Misalkan bahwa reaksi-reaksi ini mengambil tempat di sebuah reaktor BFB yang memiliki laju aliran gas yang mirip dengan contoh 20.1.

Mari kita lihat berapa banyak katalis yang diperlukan untuk mencapai Cr max untuk ukuran yang berbeda dari gelembung di BFB. Hasilnya ditunjukkan dalam gambar 20. 12.

Gambar 20.12 gelembung berbeda ukuran memberikan tidur berbeda ukuran maksimum produksi menengah hasil perhitungan memverifikasi temuan umum di menggelegak tempat tidur fluidized

  

BFB selalu membutuhkan lebih katalis daripada tempat tidur tetap mencapai konversi diberikan reactant, atau mencapai Crmax untuk reaksi dalam seri BFB selalu memberikan hasil lebih rendah menengah dibandingkan dengan tempat tidur tetap distribusi produk reaksi di paralled urutan reaksi yang sama adalah sama di tetap dan BFBs

Akhir pernyataan tentang BFB ekspresi yang dikembangkan dalam bab ini menunjukkan bahwa jika kita tahu. memperkirakan, dan mengukur umf dan u0, maka semua aliran jumlah aad regional volume dapat ditentukan dalam satu parameter. Sixe gelembung, sosok 20,9 kemudian mewakili model seperti divisualisasikan. Penggunaan model ini untuk menghitung reaktor kimia perilaku lurus ke depan dan langsung. Fitur khusus dari model ini adalah bahwa satu parameter dapat diuji terhadap apa yang diukur dan apa yang diamati.

berbagai model hidrodinamik lainnya telah diusulkan baru-baru ini menggunakan asumsi kombinasi lainnya seperti    

Mengubah ukuran gelembung dengan ketinggian tempat tidur Gelembung-cloud diabaikan perlawanan Awan-emulsi diabaikan perlawanan Gelembung nonspherical

Dalam semua kasus alasan mendasar untuk model hidrodinamik ini didasarkan pada pengamatan bahwa tempat tidur dengan identik padatan dan laju aliran gas dapat mengembangkan gelembung besar atau kecil gelembung tergantung pada diameter tidur, distributor Desain, baffle arragement, dll; dengan demikian, ukuran balon harus memasukkan sebagai parameter utama dalam model. Konsekuensi dari argumen ini adalah bahwa model yang tidak memungkinkan untuk berbeda gelembung ukuran diberikan dikenakan tidur kondisi tentu tidak dapat dikoleksi. kekuatan ini kelas model harus jelas. Sebagai contoh, bahkan yang paling sederhana dari model ini. yang dipertimbangkan di sini memberikan prediksi tak terduga (misalnya bahwa sebagian besar gas di tempat tidur dapat mengalir ke bawah) yang kemudian diverifikasi. Lebih penting lagi, jenis model dapat diuji, dapat ditunjukkan untuk menjadi salah, dan itu dapat menolak, karena satu parameter, ukuran balon, dapat dibandingkan dengan pengamatan.

BEREDAR FLUIDIZED TEMPAT TIDUR - CFB pada kecepatan gas lebih tinggi daripada yang digunakan untuk BFBs kami berturut-turut masukkan bergolak (TB) cepat fluidized (FF), dan pneumatik conveying(pc) rezim. Dalam rezim ini menghubungi padatan entrained keluar dari tempat tidur dan harus diganti. Jadi dalam operasi terus-menerus kami memiliki CFB, ditampilkan dalam Fig. 20.1

aliran model sangat samar untuk rezim aliran ini. Mari kita lihat apa yang dikenal

Tempat tidur bergolak (TB) Pada kecepatan gas hinger BFB berubah menjadi gelembung berbeda TB-tidak, banyak berputar dan pergerakan solid. Permukaan tempat tidur padat memudar dan padatan yang ditemukan semakin di wilayah ramping di atas tempat tidur padat.

Konsentrasi padat di daerah ramping atas bisa masuk akal diwakili oleh funtion eksponensial peluruhan yang dimulai dari nilai dalam f wilayah lebih rendah, dan gagal untuk f * nilai yang membatasi dalam wadah tinggi infinetely. Ini adalah nilai untuk menyampaikan pricumatic.

Aliran gas di wilayah padat adalah suatu tempat antara aliran BFB dan steker. Ishown TB di Fig. 20,13.

Sayangnya tidak ada model terjangkau alur telah dikembangkan untuk wilayah padat TB. Penelitian yang dibutuhkan di sini.

Di tempat tidur padatan kasar dan halus satu dapat mengamati distribusi padat yang agak berbeda dengan ketinggian-a berbeda perbedaan antara daerah padat dan ramping dan tajam padat tahap permukaan, seperti ditunjukkan pada gambar 10.14. Perilaku ini lebih khas dari combustors fluidized, reaksi tidak katalitik sistem.

Cepat fluidized tidur (FF) Pada lebih tinggi kecepatan gas (Lihat rajah 10.5) tempat tidur memasuki rezim FF. Salah satu karakteristik transisi ini adalah bahwa hiburan padatan meningkat secara dramatis pada saat ini. BI et al. (1995) menemukan transisi ini untuk occour di 𝑢𝑇𝐵

𝐹𝐶

(𝑃𝑠 − 𝑃𝑔 )𝑔𝑑𝑝 = 1,53√ 𝑃𝑔

Dalam rezim FF gerakan padat dalam wilayah hilir kapal menjadi kurang kacau dan tampaknya untuk menyelesaikan ke inti ramping dikelilingi oleh anulus padat dinding zona.

daerah atas mempertahankan perilaku eksponensial pembusukan. Gambar 20.15 menunjukkan distribusi dari padatan di FF seluruh tempat tidur dan di penampang. Model yang mewakili tempat tidur FF ditampilkan dalam Fig. 20,16.

jumlah yang perlu diketahui untuk memprediksi perilaku FF reaktor are "a". pengukuran menunjukkan bahwa , 𝑎𝑛𝑑 . Pengukuran itu menunjukkan:

Nilai-nilai yang diukur untuk f * dan fd telah dirangkum oleh kunni dan levenspiel (1995). Nilai untuk Kew belum menjadi messured. Yang terbaik yang bisa kita lakukan hari ini memperkirakan mereka urutan besarnya dari K dan K BFB. Jadi, saat ini kami tidak dapat memperkirakan perilaku reaktor. Namun, untuk melihat bagaimana untuk membuat materi perhitungan saldo dan konversi Lihat contoh numerik yang diberikan dalam kunni dan levenspiel (1995). Pneumatik menyampaikan (PC) Akhirnya pada kecepatan gas tertinggi kami melebihi apa yang disebut kecepatan tersedak. Di atas ini tempat tidur adalah transportasi pneumatik. Kecepatan transisi ini tergantung pada laju aliran yang padat, dan menurut Bi dan Fan(1991) terjadi pada

Di PC rezim partikel juga didistribusikan dalam reaktor, dengan tidak ada zona dinding atau downflow, tetapi dengan sedikit desrease di franction padat dengan tinggi /. Jadi kita dapat mengasumsikan plug padatan dan gas naik kapal.

Downflow CFB FLUIDIZED reaktor katalitik, disebut "cat crackers" atau reaktor FCC, pada masyarakat paling impoirtant skala besar reaktor. Pada rata-rata, eachsuch

unit proses sekitar 6000 m3/hari (40.000 barel/hari) minyak mentah menghasilkan bensin, bahan bakar diesel dan bahan bakar pesawat jet untuk power mesin hari ini. Ada sekitar 420 reaktor FCC di dunia hari ini, yang berjalan siang dan malam untuk memenuhi kebutuhan masyarakat kita tak pernah puas Reaktor ini mengambil hidrokarbon rantai panjang dan memecahkan mereka untuk menghasilkan sejumlah hidrokarbon rantai pendek. Untuk menggambarkan

Para cracker kucing yang asli ditemukan pada awal 1940-an dan adalah salah satu teknik kimia kontribusi paling penting Perang Dunia II. Namun, unit awal tidak menggunakan katalis yang sangat selektif, dan dengan mereka penyimpangan yang besar dari aliran pklug, memberikan sangat sedikit menengah apapun yang dikehendaki.

Pada 1960-an yang lebih baik (lebih selektif) dan lebih aktif katalis diciptakan, dan waktu reaksi kebutuhan untuk uap minyak akibatnya mengurangi hingga detik, jadi reaktor upflow FF diciptakan. Apporching lebih dekat untuk plug aliran memberikan distribusi produk kontrol lebih baik desgner, dan memungkinkan produksi alarge franction diinginkan produk misalnya, oktan bahan bakar mobil.

Dengan perkembangan ini, sebagian besar BFBs di dunia telah memotong-motong memo untuk digantikan oleh upflow FF reaktor. Hari ini, apporching tahun 2000, insinyur ingin melakukan lebih baik masih. Mengapa? karena peningkatan produksi produk yang diinginkan oleh 1% akan meningkatkan keuntungan per reaktor dengan $1 juta untuk $2 juta/tahun. Sebagai 20,16 gambar. menunjukkan, reaktor upflow FF memiliki praktis stagnan atau zona dinding downsliding katalis dan gas, dan ini hasil dalam penyimpangan dari arus plug-in. Bagaimana untuk menghindari hal ini? Jawaban jelas ini adalah dengan menggunakan reaktor FF downflow. Ini dapat beroperasi pada kecepatan sangat tinggi gas, dan tetap dekat dengan steker aliran. Hari ini banyak penelitian yang menarik yang terjadi di daerah ini, dan kami mungkin beberapa hari, tidak terlalu jauh di masa depan, melihat banyak unit FCC waktu singkat kontak upflow digantikan oleh unit downflow. Hasil ini akan sangat besar. Komentar tentang CFB di sini kita telah digambarkan rezim tiga CFB dan perilaku umum: Namun, kami belum disajikan persamaan peformance mereka. Ss alasan bahwa parameter untuk model wajar mereka tidak yakin hari ini; oleh karena itu, prediksi didasarkan pada model ini juga akan pasti. Masih saldo materi Umum dan persamaan peformance yang tersedia, lihat Kunni dan Levenspiel (1991,1997)

20,5 JET DAMPAK REAKTOR Idenya di sini adalah untuk memaksa dua sungai, salah satu reactant, yang lain pembawa panas yang sangat panas atau katalisator, berbenturan pada kecepatan sangat tinggi dan ada dengan campuran intens dan bereaksi pada suhu tinggi.

untuk semua-gas produk, aliran produk cepat didinginkan, sedangkan untuk produk gas-padat, Siklon memisahkan dua fase, setelah gas cepat didinginkan. Dengan menggunakan "rapidly kata" kita berarti seluruh operasi-pencampuran, bereaksi, memisahkan dan mengesampingkan-dilakukan di 0,1-0,3 detik.

Jenis reaktor bertujuan untuk menantang cepat fluidization dengan 1 sampai 10 kedua gas residence masa reaktor utama untuk cracking katalitik minyak. Klaim adalah bahwa suhu cracking lebih tinggi dan lebih pendek waktu tinggal akan memberikan bentuk sangat- dan lebih baik-distribusi produk reaksi.

Aplikasi lain adalah untuk ultrapyrolyze selulosa dan biomassa lain limbah. Komersial tes menunjukkan bahwa seseorang dapat mengubah sekitar 75% dari kayu ke dalam minyak, dan sekitar 70% dari serbuk gergaji ke cairan minyak-berguna yang memiliki konsistensi dari oli mesin ringan. Banyak penelitian adalah prceeding pada aplikasi ini (dari Bergougnou, 1998)