Aineen- ja lämmönsiirron vaikutuksia reaktorisuunnitteluun

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology | Diplomityö
Date
2007
Major/Subject
Kemian laitetekniikka
Mcode
Kem-42
Degree programme
Language
fi
Pages
75
Series
Abstract
Tässä diplomityössä tarkastellaan aineen- ja lämmönsiirron vaikutuksia reaktorisuunnitteluun. Työn kirjallisuusosassa esitettiin reaktorin lämmönhallintajärjestelmiä ja lämmönsiirron vaikutusta reaktorin lämpötilanhallintaan. Lisäksi tarkasteltiin aineensiirtoa sekä sen vaikutusta reaktion etenemiseen. Kirjallisuusosassa tarkasteltiin myös muutamia reaktorityyppejä ja niiden käyttöä. Kaksi- ja kolmifaasireaktorit poikkeavat toisistaan merkittävästi aineen- ja lämmönsiirron osalta. Tässä työssä tarkasteltiin tarkemmin kaasufaasireaktoreita ja triklekerrosreaktoreita. Noiden kahden reaktorityypin suurimpana erona on nestefaasin läsnäolo reaktorissa. Nestefaasi vaikuttaa voimakkaasti aineen- ja lämmönsiirtoon. Nestefaasi parantaa reaktorin lämmönsiirtoa. Neste jäähdyttää katalyyttipartikkeleita ja sen kierrätys on taloudellisesti edullisempaa kuin kaasufaasin kierrätys. Toisaalta kolmas faasi lisää rajapintoja, joiden läpi aineen on siirryttävä ja samalla aineensiirtovastukset kasvavat ja reaktio hidastuu. Työn kokeellisessa osassa simuloitiin kaasufaasi- ja triklekerrosreaktoreita Flowbat simulointiohjelmalla. Jotta reaktorit olisivat vertailukelpoisia, pidettiin paine ja lämpötila samana. Ero reaktoreiden välille luotiin lisäämällä kaasufaasireaktoriin kevyempää kaasua, jolloin muiden aineiden suhteelliset osapaineet alenivat ja kaikki aineet saatiin kaasufaasiin. Aineen- ja lämmönsiirron vaikutuksia kartoitettiin simulointien avulla. Simuloinneissa konversio pidettiin vakiona ja reaktorien tarvitsemaa katalyyttimäärää tutkittiin. Simuloiduissa tapauksissa kaasufaasireaktori näyttäisi toimivan hieman pienemmällä katalyyttimäärällä kuin triklekerrosreaktori. Simulointien perusteella voidaan todeta, että kaasufaasi- ja triklekerrosreaktorit poikkeavat toisistaan useiden ominaisuuksien osalta ja siksi reaktoreiden paremmuus on tapauskohtaista. Johtuen käytetyistä oletuksista yksikäsitteisen paremmuuden päätteleminen on mahdotonta.
Description
Supervisor
Aittamaa, Juhani
Thesis advisor
Koskinen, Jukka
Pyhälahti, Antti
Eilos, Isto
Keywords
Other note
Citation