Periodic Operation of Three — Phase Catalytic Reactors

Authors

  • Peter L. Silveston,

    Corresponding author
    1. Department of Chemical Engineering, University of Waterloo, Waterloo, Ontario, Canada N2L 3G1
    • Department of Chemical Engineering, University of Waterloo, Waterloo, Ontario, Canada N2L 3G1
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  • Jiri Hanika

    1. Department of Chemical Technology, Prague Institute of Chemical Technology, Prague, Czech Republic
    Current affiliation:
    1. Czech Academy of Science, Prague, Czech Republic
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Abstract

Periodic operation of three phase reactors has been explored for more than two decades. This type of forcing changes selectivity and can increase either conversion or throughput. Experiments and simulation demonstrate periodic flow interruption or variation enhances reaction rates for concurrent trickle beds provided reactants are in the gas phase or can be volatilized under bed operating conditions. Temperature excursions in trickle beds can be controlled by either flow variation or switching the feed between an inert and a reactant. Several approaches to increasing rate through faster mass transfer using flow pulsing have been studied. Pulsing flow can be induced by low amplitude modulation. Periodic switching of flow direction in airlift reactors increases gas hold up and thereby the mass transfer rate. Periodic operation of three phase reactors, thus, appears to be a fertile area for engineering research.

Abstract

Le fonctionnement périodique des réacteurs triphasiques est exploré depuis plus de deux décennies. Ce type de fonctionnement forcé change la sélectivité et peut augmenter soit la conversion ou le débit. Des expériences et une simulation démontrent que l'interruption ou la variation de l'écoulement périodique accroît les vitesses de réaction pour les lits ruisselants à courants parallèles si les réactifs sont dans la phase gazeuse ou s'ils peuvent se volatiliser dans les conditions opératoires du lit. Les excursions de températures dans les lits ruisselants peuvent être contrôlées soit en variant l'écoulement soit en faisant passer l'alimentation d'un inerte à un réactif. Plusieurs méthodes pour accroître la cinétique par un transfert de matière plus rapide en utilisant un mode d'écoulement pulsé ont été étudiées. L'écoulement pulsé peut être provoqué par une modulation de faible amplitude. Le changement périodique de la direction de l'écoulement dans les réacteurs à air ascendant augmente la rétention de gaz et donc la vitesse du transfert de matière. Ainsi, le fonctionnement périodique des réacteurs triphasiques semble un terrain fertile pour la recherche en ingénierie.

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