Scaling of bubbling fluidized bed reactors

Esta tesis presenta un modelo matemático novedoso para la activación de carbón con CO2, vapor y una mezcla de CO2 / vapor. La principal contribución de este modelo es que el CO2 y el vapor reaccionan con distintos sitios activos, lo que se considera atribuyendo un efecto de estructura de carbón únic...

Full description

Autores:: Macías Naranjo, Robert José

Tipo de recurso:: Doctoral thesis

Fecha de publicación:: 2020

Institución:: Universidad Nacional de Colombia

Repositorio:: Universidad Nacional de Colombia

Idioma:: eng

Description
Summary:	Esta tesis presenta un modelo matemático novedoso para la activación de carbón con CO2, vapor y una mezcla de CO2 / vapor. La principal contribución de este modelo es que el CO2 y el vapor reaccionan con distintos sitios activos, lo que se considera atribuyendo un efecto de estructura de carbón único a cada agente gasificante; la reacción CO2-carbón aumenta la longitud de los poros, mientras que la reacción vapor-carbón aumenta el radio de los poros. Además, en este trabajo se propone un nuevo modelo basado en el balance de población para un reactor de lecho fluidizado burbujeante. Este modelo considera dos fases continuas: burbuja y emulsión. La evolución de la distribución del tamaño de las burbujas se modeló utilizando un balance de población, considerando tanto el movimiento axial como el radial. Este submodelo implica una nueva forma matemática para la frecuencia de agregación, que predice la migración de burbujas desde la pared del reactor hacia el centro del reactor. Además, las partículas que reaccionan fueron consideradas como una fase lagrangiana, que intercambia masa con la fase emulsión. Para cada partícula, también se consideró la variación de la distribución del tamaño de poro. El modelo presentado aquí predijo con precisión los datos experimentales para la gasificación de biochar en un reactor de lecho fluidizado burbujeante a escala de laboratorio. Finalmente, se presenta una nueva estrategia para el escalado de reactores de gasificación de lecho fluidizado burbujeante. Esta estrategia se basa en la distribución del tamaño de las burbujas, el fenómeno de coalescencia de las burbujas y la reactividad química, lo que permite deducir un número adimensional Φ que debe permanecer constante a diferentes escalas para garantizar el régimen de fluidización y los rendimientos. La estrategia propuesta se valida a partir de simulaciones computacionales realizadas en diferentes condiciones de operación. Adicionalmente, se determinaron límites para la validez de esta estrategia de escalado, lo que concuerda con lo reportado en la literatura. (Tomado de la fuente)

Scaling of bubbling fluidized bed reactors

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