Simulation of fine particle formation by precipitation using computational fluid dynamics

Authors

  • Damien Piton,

    1. Department of Chemical Engineering, Iowa State University, 2114 Sweeney Hall, Ames, IA 50011–2230, USA
    Current affiliation:
    1. Clarient (France) S.A., Usine de Lamotte, 60350 Trosly Breuil, France
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  • Rodney O. Fox,

    Corresponding author
    1. Department of Chemical Engineering, Iowa State University, 2114 Sweeney Hall, Ames, IA 50011–2230, USA
    • Department of Chemical Engineering, Iowa State University, 2114 Sweeney Hall, Ames, IA 50011–2230, USA
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  • Bruno Marcant

    1. Rhodia Recherches, 52 rue de la Haie Coq, 93308 Aubervilliers Cedex, France
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Abstract

The 4-environment generalized micromixing (4-EGM) model is applied to describe turbulent mixing and precipitation of barium sulfate in a tubular reactor. The model is implemented in the commercial computational fluid dynamics (CFD) software Fluent. The CFD code is first used to solve for the hydrodynamic fields (velocity, turbulence kinetic energy, turbulent energy dissipation). The species concentrations and moments of the crystal size distribution (CSD) are then computed using user-defined transport equations. CFD simulations are performed for the tubular reactor used in an earlier experimental study of barium sulfate precipitation. The 4-EGM CFD results are shown to compare favourably to CFD results found using the presumed beta PDF model. The latter has previously been shown to yield good agreement with experimental data for the mean crystal size at the outlet of the tubular reactor.

Abstract

On a appliqué un modéle de micromélange généralisé à 4 environnements (4-EGM) afin de décrire le mélange turbulent et la précipitation du sulfate de baryum dans un réacteur tubulaire. Ce modéle a été implanté dans le logiciel de CFD commercial Fluent. Le programme de CFD est d'abord utilisé pour calculer les champs hydrodynamiques (vitesse, énergie cinétique de turbulence, dissipation d'énergie turbulente). Les concentrations d'espéces et les moments de la distribution de taille des cristaux (CSD) sont ensuite calculés par ordinateur à l'aide des équations de transport définies par l'usager. Des simulations de CFD sont réalisées pour le réacteur tubulaire utilisé dans une étude expérimentale antérieure de la précipitation du sulfate de baryum. On montre que les prédictions du 4-EGM se comparent favorablement à celles du modéle béta PDF. II a été montré antérieurement que ce dernier présentait un bon accord avec les donnés expérimentales pour la taille moyenne des cristaux à la sortie du récteur tubulaire.

Ancillary