द्रवित बिस्तर रिएक्टर डिजाइन: आरेख, पैरामीटर, अनुप्रयोग, लाभ और नुकसान

इस लेख में, "फ्लुइडाइज़्ड बेड रिएक्टर डिज़ाइन" नाम का विषय और फ़्लूइडाइज़्ड बेड रिएक्टर डिज़ाइन से संबंधित तथ्य जैसे, डिज़ाइन, डायग्राम, पैरामीटर्स और एप्लिकेशन को संक्षेप में प्रस्तुत किया जाएगा।

फ्लुइडाइज्ड बेड रिएक्टर रिएक्टर डिवाइस का एक वर्गीकरण है जो मुख्य रूप से मल्टीफ़ेज़ रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक विस्तृत श्रृंखला को अंजाम देता है। द्रवित बेड रिएक्टर में एक तरल पदार्थ जो तरल या गैसीय अवस्था में रह सकता है, एक ठोस दानेदार सामग्री द्वारा उच्च गति से गुजरता है। प्रक्रिया द्रवीकरण के रूप में शर्तों।

औद्योगिक क्षेत्रों के विभिन्न अनुप्रयोगों में द्रवीकृत बेड रिएक्टर का उपयोग किया जाता है।

द्रवीकृत बिस्तर रिएक्टर आरेख:

द्रवीकृत-बिस्तर रिएक्टर ठोस अभिकारकों से संबंधित प्रतिक्रियाओं के लिए नियोजित सबसे लोकप्रिय रिएक्टर विन्यास हैं। एफबीआर में, एक द्रवीकरण माध्यम (गैस या तरल) ठोस अभिकारकों के बिस्तर के माध्यम से ठोस को निलंबित करने के लिए पर्याप्त उच्च वेगों पर पारित किया जाता है और इसे तरल पदार्थ की तरह व्यवहार करने का कारण बनता है।

द्रवीकृत बिस्तर रिएक्टर का आरेख नीचे दिया गया है,

• फ्लुइडाइज्ड बेड रिएक्टर रिएक्टर डिवाइस का एक वर्गीकरण है जो मुख्य रूप से मल्टी फेज रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक विस्तृत श्रृंखला को अंजाम देता है।
• द्रवित बेड रिएक्टर में एक तरल पदार्थ जो तरल या गैसीय अवस्था में रह सकता है, एक ठोस दानेदार सामग्री द्वारा उच्च गति से गुजरता है।
• द्रवीकरण के रूप में प्रक्रिया की शर्तें, द्रवित बिस्तर रिएक्टर के लिए मुख्य रूप से महत्वपूर्ण पक्ष को सूचित करती हैं।
•  औद्योगिक क्षेत्रों के विभिन्न अनुप्रयोगों में फ्लुइडाइज्ड बेड रिएक्टर का उपयोग किया जाता है।
• द्रवीकृत बिस्तर रिएक्टर का व्यापक रूप से व्यावसायिक पैमाने पर प्रयोगशाला में उपयोग किया जाता है।
• द्रवित बेड रिएक्टर के अंदर जब ठोस पदार्थ पर द्रव का वेग बढ़ जाता है तो बेड रिएक्टर उस अवधि तक बढ़ जाता है जहां द्रव बल ठोस पदार्थ के वजन को संतुलित करने के लिए उपयुक्त होता है। प्रक्रिया की अवधि को प्रारंभिक द्रवीकरण के रूप में पहचाना जाता है और द्रवीकरण के निम्नतम वेग पर हुआ।
• कोयला गैसीकरण में पहले द्रवीकृत बेड रिएक्टर का उपयोग किया जाता है।

द्रवित बिस्तर रिएक्टर डिजाइन पैरामीटर:

फ्लुइडाइज्ड बेड रिएक्टर पर निर्भर पैरामीटर नीचे सूचीबद्ध हैं,

• प्रतिक्रिया का परिवर्त
• जन परिवहन दर
• बुलबुला निवास समय

द्रवित बिस्तर रिएक्टर का यांत्रिक डिजाइन:

नेवियर-स्ट्रोक समीकरण की सहायता से एक ठोस कण के द्रवीकरण का व्यवहार व्युत्पन्न किया जा सकता है। द्रव के ऊपर की दिशा में प्रवाह के मामले में द्रवीकरण प्रकट होता है और ठोस कण को ​​जुटाने और खत्म करने के लिए उपयोग किया जाता है।

प्रोजेक्ट के निर्माण और डिजाइनिंग से पहले द्रवीकरण में उपयोग किए जाने वाले तीन प्रमुख समीकरण जो गोलाकार कण के टर्मिनल वेग के साथ-साथ कण के रेनॉल्ड्स संख्या के आधार पर द्रवीकरण वेग में शामिल होते हैं।

एक गोलीय कण का अंतिम वेग इस समीकरण द्वारा व्यक्त किया जा सकता है,

v_{मैक्स} = (πr²)* डी² एक्स (ρ_ठोस -_{तरल पदार्थ}) *जी / 18*μ_{तरल पदार्थ}

20 से कम रेनॉल्ड्स संख्या वाले कण का द्रवीकरण वेग इस समीकरण द्वारा व्यक्त किया जा सकता है,

V_मिनट = (πr²)* डी² एक्स (ρ_ठोस -_{तरल पदार्थ}) *जी*∈³*φ/150*μ_{तरल पदार्थ}*(1-∈)

1000 से अधिक रेनॉल्ड्स संख्या वाले कण का द्रवीकरण वेग इस समीकरण द्वारा व्यक्त किया जा सकता है,

कहा पे,

द्रव की प्रवाह दर को दर्शाया गया है

r = उस कण की त्रिज्या को दर्शाता है जो द्रव में प्रवाहित हो रहा है और मान 10 मिलीमीटर है

d = द्रव में प्रवाहित होने वाले कण का व्यास दर्शाता है और मान 0.15 मिलीमीटर . है

ρ_ठोस = द्रव में प्रवाहित होने वाले कण का घनत्व दर्शाता है और इसका मान 1.5 किलोग्राम प्रति घन मीटर है

ρ_{तरल पदार्थ} प्रवाहित द्रव के घनत्व को दर्शाया जाता है और इसका मान 1.2 किलोग्राम प्रति घन मीटर है

g गुरुत्वाकर्षण को दर्शाता है और मान 9.81 मीटर प्रति वर्ग सेकंड है।

μ प्रवाहित द्रव की चिपचिपाहट को दर्शाता है और मान 1.8 पास्कल सेकंड है।

उस गोलाकारता को दर्शाता है जो कण के द्रव में प्रवाहित हो रही है और मान 1.0 है।

द्रवीकृत बिस्तर रिएक्टर अनुप्रयोग:

अपशिष्ट जल की तैयारी में द्रवीकृत बिस्तर रिएक्टर का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

अपशिष्ट जल की तैयारी:-

• अपशिष्ट जल की तैयारी में द्रवीकृत बिस्तर रिएक्टर का उपयोग इस कारण से किया जाता है कि लागत को कम किया जा सकता है और अपशिष्ट जल के लिए लागत प्रभावी तैयारी के रूप में प्रतिनिधित्व किया जा सकता है जिसमें पुनरावर्ती प्रदूषक होते हैं (मिश्रण जो जैव ग्रेडेबल या गैर बायोडिग्रेडेबल धीमी प्रक्रिया में होता है जिसकी पहचान के रूप में की जाती है) , पुनर्गणना मिश्रण और सुविधा से समूह हैलोजेनेटेड हाइड्रोकार्बन जटिल पॉलिमर के लिए।)
• द्रवीकृत बिस्तर रिएक्टर का व्यापक रूप से अपशिष्ट जल की तैयारी में उपयोग किया जाता है, हालांकि बड़े पैमाने पर औद्योगिक क्षेत्र में द्रवित बिस्तर रिएक्टर का उपयोग उन्नत ऑक्सीकरण विधि और प्रयोगशाला में भी किया जाता है।
• फ्लुइडाइज्ड कैटेलिटिक क्रैकिंग में फ्लुइडाइज्ड बेड रिएक्टर का उपयोग किया जाता है जिसे 1940 के दशक में पेश किया गया था।
• आधुनिक पीढ़ी में अवायवीय द्रवीकृत बिस्तर रिएक्टर उच्च शक्ति प्राप्त करने के लिए अवायवीय मंच के रूप में उपयोग किया जाता है और उच्च ठोस अपशिष्ट धाराओं जैसे मकई इथेनॉल पतली स्थिरता और नगर पालिकाओं के कीचड़ के लिए भी उपयोग किया जाता है।

द्रवित बिस्तर रिएक्टर लाभ:

द्रवीकृत बिस्तर रिएक्टर के लाभ नीचे सूचीबद्ध हैं,

• कणों का मिश्रण समान रूप से होता है
• समान तापमान प्रवणता
• निरंतर अवस्था में भी रिएक्टर को चलाने की क्षमता

कणों का मिश्रण समान रूप से होता है:-

ठोस सामग्री में आंतरिक तरल पदार्थ की तरह व्यवहार करने के लिए द्रवित बिस्तर को पैक किए गए बिस्तरों में मिश्रण के लिए बुरा अनुभव नहीं मिल सका। द्रवित बिस्तर में पूर्ण और महीन मिश्रण एक समान उत्पाद बनाने की अनुमति देता है जो रिएक्टर के अन्य डिजाइनों में इतनी आसानी से प्राप्त करना आसान नहीं है। अक्षीय और रेडियल एकाग्रता ग्रेडियेंट की कटौती बेहतर तरल ठोस संपर्क के लिए भी समायोजित होती है, जो गुणवत्ता और प्रतिक्रिया दक्षता के लिए आवश्यक है।

एकसमान तापमान प्रवणता:-

बहुत सी रासायनिक अभिक्रियाओं के लिए ऊष्मा को जोड़ने या ऊष्मा को हटाने की आवश्यकता होती है। रिएक्शन बेड के नीचे स्थानीय हॉट स्पॉट या कोल्ड स्पॉट, हर मोड़ पर पैक्ड बेड, फ्लूइडाइज्ड बेड जैसे फ्लुइडाइज्ड बेड रिएक्टर में टाला जाता है।

रिएक्टर के एक अन्य वर्गीकरण में, मुख्य रूप से हॉटस्पॉट में स्थानीय तापमान का अंतर उत्पाद के क्षरण के परिणामस्वरूप हो सकता है।

इस विशेष कारण के लिए द्रवित बिस्तर रिएक्टर एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया के लिए उपयुक्त है। प्रेक्षकों ने यह भी देखा है कि बिस्तर से सतह तक गर्मी का हस्तांतरण द्रवित बिस्तर रिएक्टर के लिए गुणांक अधिक है।

निरंतर अवस्था में भी रिएक्टर को चलाने की क्षमता:-

इन रिएक्टरों का द्रवीकृत बिस्तर चरित्र उत्पाद को लगातार उठाने और प्रतिक्रिया पोत में नए अभिकारकों को स्थापित करने की दक्षता के लिए समायोजित करना है।

एक सतत विधि स्थिति की क्रियाएं निर्माताओं को बैच विधियों में स्टार्टअप स्थितियों के उन्मूलन के कारण कई उत्पादों का अधिक कुशलता से उत्पादन करने की अनुमति देती हैं।

द्रवित बिस्तर रिएक्टर नुकसान:

द्रवित बिस्तर रिएक्टर के नुकसान नीचे सूचीबद्ध हैं,

• रिएक्टर पोत का आकार बढ़ जाता है
• दबाव ड्रॉप और पम्पिंग की जरूरत है
• कण प्रवेश
• दबाव हानि परिदृश्य

रिएक्टर पोत का आकार बढ़ जाता है:-

फ्लुइडाइज्ड बेड रिएक्टर में रिएक्टर में सामग्री का विस्तार होता है इस कारण से पैक किए गए बेड रिएक्टर की तुलना में बड़े आकार के रिएक्टर पोत की आवश्यकता होती है। बड़े पैमाने पर रिएक्टर पोत का आकार अधिक प्रारंभिक लागत खर्च करने की आवश्यकता है। द्रवीकृत बिस्तर रिएक्टर बहुत महंगा हो गया।

प्रेशर ड्रॉप और पम्पिंग की जरूरत है:-

ठोस अवस्था में रहने वाली सामग्री को तोड़ने के लिए द्रव की आवश्यकता के लिए द्रवीकृत बेड रिएक्टर के रिएक्टर में एक उच्च द्रव वेग मौजूद होता है।

इस विशेष कारण से, अधिक पम्पिंग शक्ति की आवश्यकता होती है और उच्च ऊर्जा लागत की भी आवश्यकता होती है। इसके साथ में दबाव में गिरावट गहरे बिस्तरों के साथ जुड़ा हुआ है इसलिए पम्पिंग की अतिरिक्त शक्ति की भी आवश्यकता होती है।

कण प्रवेश:-

रिएक्टर की इस शैली में मौजूद उच्च गैस वेग के परिणामस्वरूप अक्सर महीन कण बन जाते हैं प्रविष्ट द्रव में। इन कैप्चर किए गए कणों को रिएक्टर से तरल पदार्थ के साथ बाहर ले जाया जाता है, जहां उन्हें अलग किया जाना चाहिए।

रिएक्टर के डिजाइन और कार्य के आधार पर इसे संबोधित करना एक बहुत ही कठिन और महंगी समस्या हो सकती है। यह अक्सर अन्य एंट्रेंस कम करने वाली तकनीकों के साथ भी एक समस्या बनी रह सकती है।

दबाव हानि परिदृश्य:-

यदि द्रवीकरण का दबाव अचानक कम हो जाता है, क्योंकि बिस्तर की सतह का क्षेत्र अचानक कम होना शुरू हो सकता है। यह या तो एक असुविधा हो सकती है जैसे बिस्तर को फिर से शुरू करना मुश्किल हो सकता है, या इसके अधिक गंभीर प्रभाव हो सकते हैं, जैसे कि भगोड़ा प्रतिक्रियाएं।

द्रवित बिस्तर रिएक्टर के अन्य नुकसान हैं,

• वर्तमान समझ की कमी
• आंतरिक घटकों का क्षरण

द्रवित बिस्तर रिएक्टर कार्य सिद्धांत:

द्रवीकरण का उद्देश्य ठोस कणों को तरल या गैस के प्रवाह में ऊपर की दिशा में तैरते रहना है। ठंड में, द्रवीकरण की प्रक्रिया तब होती है जब कणों के समान आकार और आकार कम तापमान वाली हवा की ऊपर की ओर प्रवाहित होते हैं।

द्रवित बिस्तर रिएक्टर का कार्य सिद्धांत नीचे वर्णित है,

• द्रवीकृत बेड रिएक्टर मुख्य रूप से सह-धारा के प्रवाह में कार्य कर रहा है।
• सामान्य तौर पर द्रवीकृत बिस्तर रिएक्टर में तीन अलग-अलग प्रकार के कणों का उपयोग किया जाता है,
• एक। अक्रिय कोर जिसमें सेल अटैचमेंट की मदद से बायोमास बनाया जाता है।
• बी। सेल समुच्चय।
• सी। झरझरा कण, जिसमें आमतौर पर जैव उत्प्रेरक भिगोया जाता है।
• ठोस परतें उत्प्रेरक सामग्री को संदर्भित करती हैं जिसमें झरझरा प्लेट द्वारा अपनाए गए द्रवित बिस्तर रिएक्टर में रासायनिक रिएक्टरों की प्रतिक्रिया होती है जिसे वितरक के रूप में पहचाना जाता है।
• अगले चरण में वितरक द्वारा द्रव को मजबूर किया जाता है जिससे ठोस उत्प्रेरक सामग्री ऊपर जा सकती है।
• द्रवित बेड रिएक्टर के अंदर जब ठोस पदार्थ पर द्रव का वेग बढ़ जाता है तो बेड रिएक्टर उस अवधि तक बढ़ जाता है जहां द्रव बल ठोस पदार्थ के वजन को संतुलित करने के लिए उपयुक्त होता है। प्रक्रिया की अवधि को प्रारंभिक द्रवीकरण के रूप में पहचाना जाता है और द्रवीकरण के निम्नतम वेग पर हुआ।
• जब सबसे कम वेग पास हो जाता है तो रिएक्टर बेड का आयतन पानी के उबलते कटोरे या उत्तेजित टैंक की तुलना में अधिक फैल जाता है और मुड़ जाता है। रिएक्टर को अब द्रवीकृत बिस्तर में रखा गया है।
• एक बिस्तर जो स्थिर एंजाइमों से भरा होता है, द्वितीयक द्रव भाप के त्वरित प्रवाह या परत के ऊपर की दिशा के प्रवाह या तरल के साथ मिश्रण के साथ द्रवित होता है।
• संचालन की स्थिति और ठोस चरण की विशेषताओं के आधार पर द्रवित बिस्तर रिएक्टर में प्रवाह व्यवस्था की एक विस्तृत श्रृंखला देखी जा सकती है।

निष्कर्ष:

द्रवीकृत बिस्तर रिएक्टर का उपयोग सामग्री प्रसंस्करण औद्योगिक क्षेत्रों की एक विस्तृत श्रृंखला में किया जाता है जहां कणों और द्रव्यमान के बीच अच्छी मात्रा में गर्मी और द्रव्यमान हस्तांतरण की आवश्यकता होती है। फ्लुइडाइज्ड बेड रिएक्टर में गर्म गैस से ऊर्जा प्रदान की जाती है, जो कि बेड को भी द्रवित करती है।