Lecho fluidizado anular
La fluidización es un fenómeno por el cual las partículas sólidas se colocan bajo ciertas condiciones para hacer que se comporte como un fluido . Un lecho fluidizado es un sistema concebido para facilitar la fluidización. Los lechos fluidizados tienen una amplia gama de aplicaciones que incluyen, entre otras: asistencia con reacciones químicas , transferencia de calor , mezclado y secado . Un concepto reciente ideado y patentado por Outotec, "Un lecho fluidizado anular consiste en una gran boquilla central rodeada de un fluidizado estacionario". [1]
Un lecho fluidizado anular (AFB) general introduce gas a altas velocidades que ingresa al reactor desde la parte inferior de la boquilla central grande y se introduce gas fluidizado adicional a través de un anillo de boquilla anular. Como resultado, el gas y los sólidos se mezclan ampliamente en la parte densa del fondo de la cámara de mezcla y fluyen hacia arriba en el tubo ascendente. Tanto el gas como los sólidos abandonan el tubo ascendente y se separan en un ciclón dependiendo de las velocidades establecidas. El gas separado fluye a través de un filtro de mangas y los sólidos se mueven hacia abajo en el diluyente que se alimenta al fondo de la planta que repite el proceso nuevamente.
La sección inferior del tubo ascendente se estrecha para evitar que se acumulen sólidos en la sección inferior. En lugar de que las paredes del tubo ascendente sean lisas, generalmente se componen de superficies de paredes de agua de membrana, esta característica adicional influye en los patrones de flujo de sólidos en las proximidades, por lo tanto, influye en la mezcla y la mezcla de gas y sólido. Las salidas de la contrahuella se dividen en dos tipos; "Una vez a través de las salidas", que implica que las salidas se curven suavemente o se estrechen. [3] Esta salida permite una gran circulación neta y es óptima para un tiempo de residencia uniforme y corto, así como para catalizadores de rápida descomposición. La otra salida son las "salidas internas de reflujo", que es una salida abrupta que provoca que una cantidad sustancial de sólidos arrastrados se separe internamente del gas que llega a la parte superior del reactor. [3]El ciclón es una parte integral de un lecho fluidizado anular, las partículas de tamaño particular se separan variando la velocidad del gas de alimentación. [1] En consecuencia, a alta velocidad, el gas proporciona suficiente energía cinética para separar las partículas del lecho fluidizado. El gas de alimentación y las partículas pequeñas vuelan hacia un separador ciclónico y allí se separan el gas de alimentación y las partículas. A su vez, las partículas pueden devolverse o retirarse al lecho dependiendo del tamaño de la partícula. Los sólidos arrastrados se capturan y se envían de regreso a la base del tubo ascendente a través de un tubo vertical. [4] La gran boquilla central es el componente principal del lecho fluidizado anular y esto se diferencia de otros lechos fluidizados. La boquilla central está rodeada por un lecho fluidizado estacionario y“Debido a la fluidización moderada del gas primario del anillo, los sólidos se desbordan en el borde superior de la boquilla central” [1] que luego es transportado y mezclado en la cámara de mezcla por una corriente de gas secundario central de alta velocidad ascendente.
El lecho fluidizado anular es un nuevo tipo de lecho fluidizado que tiene un tipo específico de movimiento donde se mueve en forma radial. Hay relativamente poca mezcla axial de gases y hay movimiento radial. El perfil de flujo axial del lecho fluidizado anular se puede determinar mediante caídas de presión a lo largo de la altura de la planta, que se puede dividir en tres partes principales: el anillo, la parte inferior y la parte superior de la cámara de mezcla. Según la altura del lecho, mientras que el anillo tiene una porosidad cercana a la porosidad mínima de fluidización de los sólidos, cada región del lecho se caracteriza por diferentes gradientes de presión. Cuanto más cerca de la boquilla central, menor será el gradiente de presión y mayor será la caída de presión en la cámara de mezcla. Con gradiente de presión conocido (ΔP / ΔH), la concentración de sólidos se puede calcular utilizando la ecuación de Wirth que se muestra a continuación:
