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Keywords:

  • void fraction;
  • drift flux;
  • slip factor;
  • CFB;
  • hydrodynamic modelling

Abstract

Solids inventory is a critical parameter for catalytic reactors: it impacts the geometrical configuration of the reactor, compressor/blower requirements, and the overall economics of the process. Although significant advances have been made for characterizing the hydrodynamic regimes in gas–solid fluidization, empirical relationships for predicting the solids inventory in risers are largely in the developmental stages. Empirical models are either based on the slip velocity, slip factor or the Richardson–Zaki bed expansion relationship. We propose the drift flux model, commonly for gas–liquid hydrodynamic modelling. The drift flux model accounts for radial variations in the axial velocity profile and void fraction with a distribution parameter, C0, and the relative velocity between the phases with the drift velocity, U2j:

equation image

In high density risers, the distribution parameter varies between 1.03 and 1.12. The drift velocity is a function of the product of the particle terminal velocity and varies with solids hold-up.

L'inventaire des solides est un paramètre critique pour les réacteurs catalytiques: il a une influence sur la configuration géométrique du réacteur, les besoins du compresseur/soufflante et les aspects économiques du procédé. Bien que des avancées significatives aient été réalisées dans la caractérisation des régimes hydrodynamiques en fluidisation gaz-solide, les relations empiriques pour prédire l'inventaire des solides dans les colonnes montantes en sont encore largement à un stade de développement. Les modèles empiriques reposent soit sur la vitesse de glissement, le facteur de glissement ou la relation d'expansion de lit de Richardson–Zaki. Nous proposons le modèle de flux de dérive qui est commun pour la modélisation hydrodynamique gaz-liquide. Le flux de dérive tient compte des variations radiales du profil de vitesse axiale et de fraction de vide avec un paramètre de distribution, C0, et de la vitesse relative entre les phases avec la vitesse de dérive, Vgj:

equation image

Dans les colonnes montantes de grande densité, le paramètre de distribution varie entre 1,03 et 1,12. La vitesse de dérive est une fonction du produit de la vitesse terminale des particules et varie avec la rétention de solides.