Un reactor de columna de burbujas es un aparato que se utiliza para generar y controlar reacciones químicas gas-líquido . Consiste en una columna cilíndrica dispuesta verticalmente llena de líquido, en el fondo de la cual se inserta el gas. [1]
Principio
La introducción de gas tiene lugar en la parte inferior de la columna y provoca una corriente turbulenta para permitir un intercambio de gas óptimo. Existen numerosas formas de construcción. La mezcla se realiza mediante burbujeo de gas y requiere menos energía que la agitación mecánica. El líquido puede estar en flujo paralelo o en contracorriente.
Los reactores de columna de burbujas se caracterizan por un alto contenido de líquido y una superficie límite de fase moderada. La columna de burbujas es particularmente útil en reacciones en las que la reacción gas-líquido es lenta en relación con la velocidad de absorción . Este es el caso de las reacciones gas-líquido con un número de Hatta Ha <0,3.
Los reactores de columna de burbujas se utilizan en varios tipos de reacciones químicas como la oxidación húmeda o como biorreactores de algas . Dado que el diseño computarizado de columnas de burbujas está restringido a unos pocos procesos parciales, la experiencia en la elección de un tipo de columna en particular todavía juega un papel importante.
Literatura
Los reactores de columna de burbujas pertenecen a la clase general de reactores multifásicos que constan de tres categorías principales, a saber, el reactor de lecho percolador (lecho fijo o empacado), el reactor de lecho fluidizado y el reactor de columna de burbujas. Las columnas de burbujas son los dispositivos en los que el gas, en forma de burbujas, entra en contacto con el líquido. El propósito puede ser simplemente mezclar las dos fases o las sustancias se transfieren de una fase a otra, es decir, cuando los reactivos gaseosos se disuelven en líquido o cuando los productos reactivos líquidos se eliminan. La columna de burbujas en la que el gas se alimenta a la columna en la parte inferior y se eleva en el líquido que se escapa por la superficie superior; el gas se consume en mayor o menor medida dependiendo de la intensidad de la transferencia de masa y la reacción química.
Los BCR se están volviendo más competitivos debido a sus ventajas inherentes y se utilizan en numerosas aplicaciones industriales. Las ventajas son; mejor control de la temperatura; menor caída de presión; y excelentes tasas de transferencia de calor por unidad de volumen del reactor. Las ventajas adicionales incluyen; valores más altos de áreas interfaciales efectivas; requiere poco mantenimiento debido a su construcción simple; y relativamente baratos de construir y operar y requieren menos espacio en el piso. [2] La hidrodinámica de cualquier SBCR tiene un efecto significativo en su análisis de ampliación. En los SBCR, la fase gaseosa que se mueve hacia arriba transfiere impulso a la fase de lechada que está estancada o se mueve más lentamente que el gas. Por lo tanto, la hidrodinámica de los SBCR está controlada principalmente por el flujo de gas. Se ha informado que las condiciones de operación y el diseño, así como la geometría de la columna, afectan fuertemente la hidrodinámica de los SBCR. [3] [4]
Referencias
- ^ Shimizu, K .; Takada, S .; Minekawa, K .; Kawase, Y. (julio de 2000). "Modelo fenomenológico para reactores de columna de burbujas: predicción de retenciones de gas y coeficientes volumétricos de transferencia de masa" . Revista de Ingeniería Química . 78 (1): 21-28. doi : 10.1016 / S1385-8947 (99) 00165-5 .
- ^ Abdulrahman, MW (diciembre de 2015). "Estudios experimentales de transferencia de calor por contacto directo en una columna de lechada de burbujas a alta temperatura de gas de un sistema de helio-agua-alúmina". Ingeniería Térmica Aplicada . 91 : 515-524. doi : 10.1016 / j.applthermaleng.2015.08.050 . ISSN 1359-4311 .
- ^ Abdulrahman, MW (junio de 2016). "Estudios experimentales de la velocidad de transición en una columna de lechada de burbujas a alta temperatura de gas de un sistema helio-agua-alúmina". Ciencia Experimental Térmica y de Fluidos . 74 : 404–410. doi : 10.1016 / j.expthermflusci.2016.01.006 . ISSN 0894-1777 .
- ^ Abdulrahman, MW (mayo de 2016). "Estudios experimentales de retención de gas en una columna de burbujas de suspensión a alta temperatura de gas de un sistema de helio-agua-alúmina". Investigación y Diseño en Ingeniería Química . 109 : 486–494. doi : 10.1016 / j.cherd.2016.02.032 . ISSN 0263-8762 .
- Fuentes
- Abdulrahman, MW (mayo de 2016). "Estudios experimentales de retención de gas en una columna de burbujas de suspensión a alta temperatura de gas de un sistema de helio-agua-alúmina" . Investigación y Diseño en Ingeniería Química . 109 : 486–494. doi : 10.1016 / j.cherd.2016.02.032 .