Neste artigo, o tópico denominado “Projeto de reator de leito fluidizado” e fatos relacionados ao projeto de reator de leito fluidizado, como Projeto, Diagrama, Parâmetros e Aplicações, serão resumidos.
O reator de leito fluidizado é uma classificação de dispositivo de reator que realiza principalmente uma ampla gama de reações químicas multifásicas. No reator de leito fluidizado uma substância fluida que pode ficar no estado líquido ou gasoso é atravessada em alta velocidade por um material granular sólido. Os termos do procedimento como fluidização.
Em várias aplicações de campos industriais, o reator de leito fluidizado é usado.
Diagrama do reator de leito fluidizado:
Reatores de leito fluidizado são as configurações de reatores mais populares empregadas para reações envolvendo reagentes sólidos. No FBR, um meio de fluidização (gás ou líquido) é passado através do leito de reagentes sólidos em velocidades altas o suficiente para suspender o sólido e fazer com que ele se comporte como um fluido.
O diagrama do reator de leito fluidizado é dado abaixo,
- O reator de leito fluidizado é uma classificação de dispositivo de reator que realiza principalmente uma ampla gama de reações químicas multifásicas.
- No reator de leito fluidizado uma substância fluida que pode ficar no estado líquido ou gasoso é atravessada em alta velocidade por um material granular sólido.
- Os termos do procedimento como fluidização, notam principalmente importantes favores ao reator de leito fluidizado.
- Em várias aplicações de campos industriais, o reator de leito fluidizado é usado.
- O reator de leito fluidizado é amplamente utilizado em escala comercial a laboratorial.
- Dentro do reator de leito fluidizado, quando a velocidade do fluido sobre a substância do sólido aumenta, o reator de leito vai até um período em que a força do fluido é adequada para equilibrar o peso da substância sólida. O período do processo é identificado como fluidização incipiente e ocorreu na menor velocidade de fluidização.
- Na gaseificação do carvão, o reator de leito fluidizado é usado primeiro.
Crédito de imagem - Wikipedia
Parâmetros de projeto do reator de leito fluidizado:
Os parâmetros que dependem do reator de leito fluidizado estão listados abaixo,
- Taxa de reação
- Taxa de transporte de massa
- Tempo de residência da bolha
Projeto mecânico de reator de leito fluidizado:
Com a ajuda da equação de Navier – Stroke pode-se derivar o comportamento da fluidização de uma partícula sólida. A fluidização ocorre quando o fluido escoa no sentido ascendente e é utilizado para mobilizar e eliminar partículas sólidas.
Três equações-chave usadas na fluidização antes de construir e projetar o projeto que está incluído na velocidade terminal da partícula esférica, bem como na velocidade de fluidização com base no número de Reynolds da partícula.
A velocidade terminal de uma partícula esférica pode ser expressa por esta equação,
vmax = (πr2)*d2 x (ρsólido –ρfluido) *g / 18*μfluido
A velocidade de fluidização de uma partícula com um número de Reynolds menor que 20 pode ser expressa por esta equação,
Vminutos = (πr2)*d2 x (ρsólido –ρfluido) *g*∈3*φ/150*μfluido*(1-∈)
A velocidade de fluidização de uma partícula com um número de Reynolds superior a 1000 pode ser expressa por esta equação,
Onde,
é denotada a taxa de fluxo do fluido
r = é denotado o raio da partícula que está fluindo no fluido e o valor é 10 milímetros
d = é denotado o diâmetro da partícula que está fluindo no fluido e o valor é 0.15 milímetros
ρsólido = é denotada a densidade das partículas que estão fluindo no fluido e o valor é de 1.5 quilograma por metro cúbico
ρfluido é denotada a densidade do fluido que flui e o valor é de 1.2 quilograma por metro cúbico
g é denotado a Gravidade e o valor é 9.81 metros por segundo quadrado.
μ é denotado a viscosidade do fluido que flui e o valor é 1.8 Pascal segundo.
φ é denotada a esfericidade que está fluindo no fluido da partícula e o valor é 1.0.
Aplicações de reator de leito fluidizado:
Na preparação de águas residuais Reator de leito fluidizado amplamente utilizado.
Preparação de águas residuais:-
- Na preparação de águas residuais, o reator de leito fluidizado é usado por este motivo, o custo pode ser minimizado e representar uma preparação econômica para as águas residuais que contêm poluentes recalcitrantes (a mistura que é biogradável ou não biodegradável em um processo lento identificado como , mistura recalcitrante e grupo de fácil hidrocarbonetos halogenados a polímeros complicados.)
- O reator de leito fluidizado é amplamente utilizado na preparação de águas residuais, embora no campo industrial de grande escala o reator de leito fluidizado seja usado para o método de oxidação avançada e também em laboratório.
- No craqueamento catalítico fluidizado, é usado o reator de leito fluidizado, introduzido na década de 1940.
- Reator anaeróbio de leito fluidizado de geração moderna utilizado como plataforma anaeróbia para atingir alta resistência e também para os fluxos de resíduos sólidos como etanol de milho vinhaça fina e lodo dos municípios.
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Vantagens do reator de leito fluidizado:
As vantagens do reator de leito fluidizado estão listadas abaixo,
- A mistura das partículas é uniformemente
- Gradiente de temperatura uniforme
- Capacidade de realizar o reator mesmo no estado contínuo
A mistura das partículas é uniformemente: -
Por se comportar como fluido intrínseco no material sólido o leito fluidizado não poderia ter má experiência para a mistura nos leitos empacotados. A mistura completa e fina no leito fluidizado permite fazer um produto uniforme que não é tão fácil de conseguir nos outros projetos do reator. A dedução dos gradientes de concentração axiais e radiais acomoda até mesmo um melhor contato sólido do fluido, o que é necessário para a qualidade e eficiência da reação.
Gradiente de temperatura uniforme:-
Muita gama de reação química necessária adição de calor ou remoção de calor. Pontos quentes locais ou pontos frios abaixo do leito de reação, a cada volta uma dificuldade são os leitos compactados, são evitados em um leito fluidizado como um reator de leito fluidizado.
Em outra classificação de reator, a diferença da temperatura local principalmente no hotspot pode resultar da degradação do produto.
Por esta razão particular, o reator de leito fluidizado é apropriado para reações exotérmicas. Observadores também observam que o leito para a superfície transferência de calor coeficiente para o reator de leito fluidizado é maior.
Capacidade de realizar o reator mesmo no estado contínuo:-
O caráter de leito fluidizado desses reatores é acomodar a eficiência de coletar continuamente o produto e estabelecer novos reagentes no recipiente de reação.
As ações de uma situação de método contínuo levam os fabricantes a produzir vários produtos com mais eficiência devido à eliminação de situações de inicialização em métodos de lote.
Desvantagens do reator de leito fluidizado:
As desvantagens do reator de leito fluidizado estão listadas abaixo,
- O tamanho do vaso do reator aumenta
- Queda de pressão e bombeamento é necessário
- Arrastamento de partículas
- Cenários de perda de pressão
O tamanho do vaso do reator aumenta: -
No reator de leito fluidizado, os materiais são expandidos no reator por esta razão, é necessário um vaso de reator de tamanho grande do que para um reator de leito empacotado. O tamanho do vaso do reator significa grande necessidade de gastar mais custo inicial. O reator de leito fluidizado tornou-se muito caro.
A queda de pressão e o bombeamento são necessários: -
A necessidade do fluido quebrar o material que permanece no estado sólido requer que uma maior velocidade do fluido esteja presente no reator do reator de leito fluidizado.
Por esse motivo específico, é necessária mais potência de bombeamento e também custos de energia mais altos. Além disso, o queda de pressão é anexado com os leitos profundos, portanto, também requer potência adicional do bombeamento.
Arrasto de partículas:-
As altas velocidades do gás presentes neste tipo de reator muitas vezes resultam em partículas finas se tornando arrastado no fluido. Essas partículas capturadas são então levadas para fora do reator com o fluido, onde devem ser separadas.
Isso pode ser um problema muito difícil e caro de resolver, dependendo do projeto e da função do reator. Isso pode continuar a ser um problema mesmo com outras tecnologias de redução de arrastamento.
Cenários de perda de pressão:-
Se a pressão de fluidização for repentinamente perdida, porque a área da superfície do leito pode começar a diminuir repentinamente. Isso pode ser um inconveniente, como dificultar o reinício da cama, ou pode ter implicações mais sérias, como reações descontroladas.
As outras desvantagens do reator de leito fluidizado são,
- Falta de entendimento atual
- Erosão de componentes internos
Princípio de funcionamento do reator de leito fluidizado:
O objetivo da fluidização é manter as partículas sólidas flutuando no sentido ascendente em um fluxo de líquido ou gás. No congelamento, o processo de fluidização ocorre quando partículas de mesmo tamanho e formato são submetidas a uma corrente ascendente de ar de baixa temperatura.
O princípio de funcionamento do reator de leito fluidizado é descrito abaixo,
- O reator de leito fluidizado está trabalhando principalmente no fluxo de co-corrente.
- Em geral, no reator de leito fluidizado são utilizados três tipos diferentes de partículas,
- uma. Núcleo inerte no qual a biomassa é criada com a ajuda da fixação celular.
- b. Agregados celulares.
- c. Partículas porosas, nas quais geralmente o biocatalisador é embebido.
- As camadas sólidas referem-se ao material catalítico no qual os reatores químicos são reagidos no reator de leito fluidizado adotado pela placa porosa que denominamos distribuidor.
- Na etapa seguinte, o fluido é forçado pelo distribuidor, assim o material catalítico sólido pode subir.
- Dentro do reator de leito fluidizado, quando a velocidade do fluido sobre a substância do sólido aumenta, o reator de leito vai até um período em que a força do fluido é adequada para equilibrar o peso da substância sólida. O período do processo é identificado como fluidização incipiente e ocorreu na menor velocidade de fluidização.
- Quando a velocidade mais baixa passa, o volume do leito do reator é espalhado e torcido mais do que uma tigela de água fervente ou um tanque agitado. O reator é agora colocado no leito fluidizado.
- Um leito que é preenchido com as enzimas imobilizadas é fluidizado com o fluxo rápido do vapor de fluido secundário ou fluxo de camada em direção ascendente ou mistura com um líquido.
- Dependendo da condição de operação e das características da fase sólida, uma ampla gama de regimes de escoamento pode ser notada no reator de leito fluidizado.
Conclusão:
O reator de leito fluidizado é usado em uma ampla gama de campos industriais de processamento de materiais onde é necessária uma boa quantidade de transferência de calor e massa entre as partículas e a massa. A energia é fornecida no reator de leito fluidizado a partir do gás quente que também fluidiza o leito.
Olá .. eu sou Indrani Banerjee. Concluí meu bacharelado em engenharia mecânica. Sou uma pessoa entusiasmada e positiva em relação a todos os aspectos da vida. Gosto de ler livros e ouvir música.