Reaktory s fluidním ložem (FBR) jsou katalytické reaktory, v nichž je katalyzátor fluidizován uvnitř reaktoru.

(Copyright Envirogen Technologies Inc., Kingwood, TX)

Obecné informace

Reaktory s fluidním ložem jsou heterogenní katalytické reaktory, v nichž je hmota katalyzátoru fluidizována. To umožňuje rozsáhlé míchání ve všech směrech. Výsledkem míchání je vynikající teplotní stabilita a zvýšená rychlost přenosu hmoty a reakce.

Reaktory s fluidním ložem jsou schopny zpracovat velké množství vstupní suroviny a katalyzátoru. Na obrázku níže je FBR používaný k úpravě odpadních vod kontaminovaných anilinem a nitrobenzenem.

(Copyright Envirogen Technologies Inc., Kingwood, TX)

Konstrukce zařízení

Níže uvedený film ukazuje provoz fluidního reaktoru. Před spuštěním reaktoru leží pelety katalyzátoru na roštu na dně reaktoru. Reaktanty jsou do reaktoru nepřetržitě vháněny přes rozdělovač, což způsobuje fluidizaci lože. Chování lože po počáteční fluidizaci závisí na stavu reaktantu. Pokud se jedná o kapalinu, lože se rovnoměrně rozšiřuje při zvýšeném průtoku reaktantu směrem nahoru. To se nazývá homogenní fluidizace. Pokud je reaktantem plyn, bude lože nerovnoměrné, protože plyn vytváří v loži bubliny, což vede k agregační fluidizaci. Někdy se tyto bubliny v hrubých materiálech mohou zvětšit na více než dvě třetiny průměru lože, což může způsobit zanášení. Vzlínání může mít za následek proměnlivé tlaky, vibrace v loži a snížení přenosu tepla. Zvyšování rychlosti plynu vede k turbulentnímu režimu, jak je znázorněno níže. V režimu rychlé fluidizace začne povrch lože mizet. Další zvyšování rychlosti plynu vede k pneumatickému transportu, při kterém je lože zcela odstraněno a částice jsou v tekutině rovnoměrně rozmístěny. Během tohoto procesu reagují reaktanty díky přítomnosti pelet katalyzátoru za vzniku produktů, které jsou průběžně odstraňovány.

(Copyright Chemical Engineering, Access Intelligence, LLC)

Reaktory s fluidním ložem jsou obecně velmi velké. Musí být navrženy tak, aby průtok kapaliny byl dostatečný pro suspendování částic katalyzátoru. Velikost částic se obvykle pohybuje v rozmezí 10 – 300 mikronů.

Při navrhování reaktoru s fluidní vrstvou se musí brát v úvahu také životnost katalyzátoru. Většina reaktorů s fluidním ložem, jako je zde uvedený, má oddělený prostor pro regeneraci katalyzátoru.

(Copyright Envirogen Technologies Inc., Kingwood, TX)

Příklady použití

Fluidní reaktory se běžně používají v katalytickém krakování. Používají se také při oxidaci naftalenu na ftalanhydrid, pražení sulfidických rud, koksování ropných zbytků a kalcinaci vápence. Často se používají při potřebě velkého množství přiváděného nebo odváděného tepla nebo při požadavku na přísně kontrolované teploty.

Níže uvedené fluidní reaktory se používají v Laboratoři tryskového pohonu NASA k odstraňování perchlorátů a chlorovaných rozpouštědel z podzemních vod. Systém dokáže odstranit perchlorát až z 350 galonů podzemní vody za minutu.

(Copyright Envirogen Technologies Inc., Kingwood, TX)

Poděkování

Chemical Engineering, Access Intelligence, LLC

Envirogen Technologies Inc. , Kingwood, TX

Fogler, Scott H. Elements of Chemical Reaction Engineering . 3rd ed. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1998. Vytisknout.

Hill, Charles G., Jr. An Introduction to Chemical Engineering Kinetics and Reactor Design . New York: John Wiley & Sons, Inc. 1977. Vyd.

Kunii, Daizo a Levenspiel, Octave. Fluidization Engineering New York: Fluidization Engineering: Robert E. Krieger Publishing Co., 1977. Tisk.

Perry, Robert H., and Don W. Green. Perry’s Chemical Engineers‘ Handbook (Perryho příručka pro chemické inženýry) . Vydání sedmé. New York: McGraw-Hill Inc. 1997. Print.

Walas, Stanley M. Zařízení pro chemické procesy: M.: Chemical Chemicals: Selection and Design (Výběr a návrh) . Boston: Butterworth- Heinemann, 1990. Print.

Walas, Stanley M. Reaction Kinetics for Chemical Engineers . New York: McGraw-Hill Inc., 1959. Print.

Vývojáři

Sam Catalano

Alex Wozniak

Kelsey Kaplan

Thomas Plegue

.