A two-phase model for variable-density fluidized bed reactors with generalized nonlinear kinetics

Authors

  • Zahra M. Tafreshi,

    1. Reactor Engineering & Technology Group, School of Chemical Engineering and Industrial Chemistry, University of New South Wales, Sydney, NSW, Australia 2052
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  • Kingsley Opoku-Gyamfi,

    1. Reactor Engineering & Technology Group, School of Chemical Engineering and Industrial Chemistry, University of New South Wales, Sydney, NSW, Australia 2052
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  • Adesoji A. Adesina

    Corresponding author
    1. Reactor Engineering & Technology Group, School of Chemical Engineering and Industrial Chemistry, University of New South Wales, Sydney, NSW, Australia 2052
    • Reactor Engineering & Technology Group, School of Chemical Engineering and Industrial Chemistry, University of New South Wales, Sydney, NSW, Australia 2052
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Abstract

A model based on the classical two-phase concept is developed for the simulation of variable-density reaction with generalized nonlinear kinetics in a bubbling fluidized bed. The influence of reaction density parameter on the fluidodynamics and performance of the reactor for four general types of reactions was explored. The results show that the expansion factor has a significant effect on both fluidodynamic characteristics and reaction conversion. In all types of reactions, higher values of hydro-dynamic variables were obtained when ϵ ≥ 0. Reaction conversion, however, dropped as the expansion factor increased. This trend was more pronounced for reaction orders higher than unity. This suggests that bubbling fluidized operations are probably not optimal and applicable for certain types of reactions. Comparative analysis between reaction type and implications for optimum fluidized bed reactor are discussed.

Abstract

On a mis au point un modèle basé sur le concept classique à deux phases pour la simulation de la réaction à densité variable avec les cinétiques non linéaires généralisées dans un lit fluidisé bouillonnant. L'influence du paramètre de densité de réaction sur la dynamique des fluides et la performance du réacteur a été étudiée pour quatre types généraux de réaction. Les résultats montrent que le facteur d'expansion a un effet significatif sur les caractéristiques de dynamique des fluides et la conversion de la réaction. Dans tous les types de réactions, de grandes valeurs de variables hydrodynamiques ont été obtenues pour ϵ ≥ 0. Cependant, la conversion de la réaction chute lorsque le facteur d'expansion augmente. Cette tendance est plus prononcée pour des ordres de réaction supérieurs à l'unite. Cela suppose que les opérations en lit fluidisé bouillonnant ne sont probablement pas optimales ni applicables à certains types de réaction. L'analyse comparative entre le type de réaction et les implications pour un réacteur à lit fluidisé bouillonnant est examinée.

Ancillary