Reactor performance and stability in an alternating reaction-reheat paraffin dehydrogenation system

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Abstract

The classical fixed bed C3–C4 paraffin dehydrogenation process is a cyclic operation in which the reactor alternates between reaction and reheat cycles. During the reheat cycle, the necessary energy for the dehydrogenation reaction is stored in the fixed bed by passing hot air through it. In this established technology, both the hydrocarbon reactant and the reheat hot air are fed into the fixed bed from the same end (top) of the reactor. This is termed parallel flow (cocurrent) operation. An alternative feeding fixed bed has the hydrocarbon reactant and the reheat air entering from the opposite ends of the reactor. This is termed reverse flow (countercurrent) operation. This alternate creates an ideal temperature profile for an equilibrium limited endothermic reaction (rising temperature profile along the reactor). The transient flow behavior of both parallel and reverse flow reactors has been modelled and the dynamics of temperature profile development for both concepts have been analyzed. Based upon the model predictions, the characteristics as well as the reactor stability of the both concepts have been discussed.

Abstract

Le procédé classique de déshydrogénation des paraffines C3–C4 en lit fixe est un procédé cyclique dans lequel le réacteur alterne entre le mode réactif et les cycles de réchauffement. Durant le cycle de réchauffement, l'énergie nécessaire pour la réaction de déshydrogénation est emmagasinée dans le lit fixe par de l'air chaud circulant dans le lit. Dans cette technologie qui est bien établie, le réactif d'hydrocarbure et l'air chaud entre dans le lit fixe par la měme extrémité (supérieure) du réacteur. On parle alors d'écoulement parallèle (cocourant). Une autre méthode d'alimentation du lit consiste à entrer le réactif d'hydrocarbure et l'air de réchauffement par les extrémités opposées du lit. II s'agit d'un l'écoulement inverse (à contre-courant). Cette manière de procéder donne un profil de température idéal pour une réaction endothermique limitée à l'équilibre (profil de température augmentant le long du réacteur). On a modélise le comportement en écoulement transitoire des réacteurs à écoulement parallèle et inverse et analysé la dynamique du développement du profil de température pour les deux concepts. Les caractéristiques et la stabilité du réacteur pour les deux concepts sont analysées à partir des prédictions du modèle.

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