Hydrodynamics of circulating fluidized bed risers: A review

Authors

  • F. Berruti,

    1. Department of Chemical and Petroleum Engineering, University of Calgary, 2500 University Dr. N.W. Calgary, Alberta, Canada T2N 1N4
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  • T. S. Pugsley,

    1. Department of Chemical and Petroleum Engineering, University of Calgary, 2500 University Dr. N.W. Calgary, Alberta, Canada T2N 1N4
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  • L. Godfroy,

    1. Department of Chemical Engineering, École Polytechnique de Montréal, C.P. 6079, Suce. A, Montréal, Québec, Canada H3C 3A7
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  • J. Chaouki,

    Corresponding author
    1. Department of Chemical Engineering, École Polytechnique de Montréal, C.P. 6079, Suce. A, Montréal, Québec, Canada H3C 3A7
    • Department of Chemical Engineering, École Polytechnique de Montréal, C.P. 6079, Suce. A, Montréal, Québec, Canada H3C 3A7
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  • G. S. Patience

    1. E. I. du Pont de Nemours & Co., Wilmington, DE, U.S.A. 19880–0262
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Abstract

Any vessel in which solids are transported upward by a gas stream and then recycled to the bottom may be classified as a Circulating Fluidized Bed (CFB). We describe possible CFB operating regimes in the context of this broad classification and highlight commercial processes that employ CFB technology and potential applications. Process design and development require a fundamental understanding of gas and solids hydrodynamics — solids hold-up, mixing and velocity distribution. We discuss techniques used to measure solids mass flux, which is a critical parameter for both design and control. In the last decade, significant research efforts have been devoted to new experimental techniques to measure both gas and solids spatial and temporal distribution. We list these techniques and detail the different modelling approaches that have emerged based on the new data. Characterization of the data is still incomplete and the available models require further refinement to reliably predict the effect of scale, operating conditions and particle characteristics on hydrodynamics.

Abstract

N'importe quel contenant dans lequel des particules sont emportées dans la direction ascendante par un courant gazeux puis recyclées par le bas peut ětre classé comme un Lit Fluidisé Circulant (LFC). Nous décrivons les régimes possibles des opérations dans ces LFC en tenant compte de cette définition étendue et les procédés industriels existants et potentiels qui utilisent cette technologie des LFC.

La conception et le développement des procédés exigent une compréhension fondamentale des hydrodynamics du gaz et des particules — rétention de solides, degré de mélange et distribution des vitesses. Nous discutons les différentes techniques utilisées pour mesurer le taux de circulation de solide qui est un paramètre critique pour aussi bien le design que le contrǒle. Durant le dernières années, un effort significatif de recherche a été consenti au développement de nouvelles techniques expérimentales pour mesurer les distributions temporelle et spatiale des différentes caractéristiques du gaz et du solide. Nous reportons ces techniques et nous détaillons le différentes approches de modélisation qui ont été introduites en se basant sur ces nouvelles données.

La caractérisation de ces données est encore incomplète et les modèles existants doivent ětre encore raffinés afin de prédire adéquatement les effets d'échelle, des conditions opératoires et des caractéristiques des particules sur l'hydrodynamique.

Ancillary