Les réacteurs à lit fluidisé (RFL) sont des réacteurs catalytiques dans lesquels le catalyseur est fluidisé à l’intérieur du réacteur.

(Copyright Envirogen Technologies Inc., Kingwood, TX)

Informations générales

Les réacteurs à lit fluidisé sont des réacteurs catalytiques hétérogènes dans lesquels la masse de catalyseur est fluidisée. Cela permet un mélange important dans toutes les directions. Un résultat de ce mélange est une excellente stabilité de la température et une augmentation du transfert de masse et des taux de réaction.

Les réacteurs à lit fluidisé sont capables de traiter de grandes quantités d’alimentation et de catalyseur. La photo ci-dessous montre un FBR utilisé pour traiter les eaux usées contaminées par l’aniline et le nitrobenzène.

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Conception de l’équipement

Le film ci-dessous montre le fonctionnement d’un réacteur à lit fluidisé. Avant le démarrage du réacteur, les granulés de catalyseur reposent sur une grille au fond du réacteur. Les réactifs sont pompés dans le réacteur par un distributeur en continu, ce qui provoque la fluidisation du lit. Le comportement du lit après la fluidisation initiale dépend de l’état du réactif. S’il s’agit d’un liquide, le lit se dilate uniformément avec l’augmentation du flux ascendant du réactif. C’est ce qu’on appelle une fluidisation homogène. Si le réactif est un gaz, le lit ne sera pas uniforme car le gaz forme des bulles dans le lit, ce qui entraîne une fluidisation agrégative. Parfois, dans les matériaux grossiers, ces bulles peuvent dépasser les deux tiers du diamètre du lit, ce qui peut provoquer un bouchon. Ce phénomène peut entraîner des pressions variables, des vibrations dans le lit et des réductions du transfert de chaleur. L’augmentation de la vitesse du gaz conduit à un régime turbulent, comme illustré ci-dessous. Dans le régime de fluidisation rapide, la surface du lit commence à disparaître. Une augmentation supplémentaire de la vitesse du gaz entraîne un transport pneumatique, dans lequel le lit disparaît complètement et les particules sont uniformément espacées dans le fluide. Au cours de ce processus, les réactifs réagissent en raison de la présence des granulés de catalyseur, formant des produits qui sont éliminés en continu.

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Les réacteurs à lit fluidisé sont généralement très grands. Ils doivent être conçus pour que le débit du fluide soit suffisant pour mettre en suspension les particules de catalyseur. Les particules ont généralement une taille comprise entre 10 et 300 microns.

Lors de la conception d’un réacteur à lit fluidisé, la durée de vie du catalyseur doit également être prise en compte. La plupart des réacteurs à lit fluidisé, comme celui présenté ici, ont un compartiment séparé pour régénérer le catalyseur.

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Exemples d’utilisation

Les réacteurs à lit fluidisé sont couramment utilisés dans les procédés de craquage catalytique. Ils sont également utilisés dans l’oxydation du naphtalène en anhydride phtalique, le grillage des minerais sulfurés, la cokéfaction des résidus pétroliers et la calcination du calcaire. Ils sont souvent utilisés lorsqu’il y a un besoin de grandes quantités d’entrée ou de sortie de chaleur, ou lorsque des températures étroitement contrôlées sont requises.

Les réacteurs à lit fluidisé ci-dessous sont utilisés au Jet Propulsion Laboratory de la NASA pour l’élimination du perchlorate et du solvant chloré des eaux souterraines. Le système peut éliminer le perchlorate de jusqu’à 350 gallons d’eau souterraine par minute.

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