Transcript Pengantar Fluidized Bed Reactor

Fluidized Bed Reactor (FBR)
[& Moving Bed Reactor]
MK : Reaktor Kimia (Reaktor Heterogen)
Oleh : Noprizal Chai
Sejarah Awal Pemanfaatan
FBR Skala Komersial


1920  Gasifikasi Batu Bara
(Menghasilkan CO dan H2)
1940  Catalytic Cracking fraksi minyak bumi
(Katalis terdeaktivasi dengan cepat akibat adanya
pelapisan kokas di permukaan katalis).
- Dengan FBCR membutuhkan operasi yang
periodik untuk regenerasi katalis.
- Dengan FBR operasi bisa berlangsung kontinyu.
(Pendorong utama berkembangnya FBR)
Fluid Catalytic
Cracking (FCC)
Fluid Catalytic
Cracking (FCC)
Beberapa Aplikasi FBR
di Industri (Ranade)
Aplikasi Proses Fluidisasi
Lainnya (Non – Reaksi)



Pengeringan Padatan
Perpindahan Panas
Proses Pelapisan
Jenis – Jenis MBR yang Umum
(Missen)
Jenis – Jenis FBR yang Umum
(Missen)



Fluidized Bed Reactor  Bubbling Bed
- Sintesis Maleat Anhidrat dari Ptalat Anhidrat
- Kalsinasi Bijih Sulfida
Fast Fluidized Bed Reactor
- Coal Combustion
- Fischer-Tropsch Synthesis
Pneumatic Transport / Transport Riser
- Coal Combustion
- Fluid Catalytic Cracking
Bubbling FBR
(Ranade)
Turbulent FBR
(Ranade)
Circulating FBR
(Ranade)
Riser Reactor
(Ranade)
Downer Reactor
(Ranade)
Spouted Bed Reactor
(Nauman & Ranade)
Pengaruh Gas Velocity thd
Fenomena Aliran (Nauman)
Jenis Aliran Gas-Padatan
(Ranade)
Klasifikasi Partikel (Geldart)
Pengaruh Gas Velocity thd
Fenomena Aliran (Ranade)
Jenis Aliran
= f (u, dp)
Keuntungan menggunakan FBR



Mode Operasi
- Kedua fase (gas dan padatan) dapat dioperasikan
secara kontinyu.
Thermal Control
- Suhu operasi lebih seragam (derajat turbulensi
tinggi) sehingga mudah dikontrol.
- Menghindari terjadinya hot spot pada reaksi yang
sangat eksotermis.
Unjuk Kerja thd Reaksi Kimia
- Ukuran padatan lebih kecil shg tahanan difusi pori
dalam padatan lebih kecil.
Kerugian menggunakan FBR



Mekanikal
- Dapat menyebabkan erosi peralatan akibat gesekan dg
partikel.
- Membutuhkan alat tambahan (siklon).
- Biaya operasi dan perawatan lebih tinggi.
Mekanika Fluida
- Membutuhkan energi yg besar krn pressure drop-nya besar.
- Pola kontak yang kompleks menyebabkan operasi fluidisasi
sulit di scaleup.
Unjuk Kerja
- Ada efek ‘bypassing’ shg kontak pdtan-gas tdk efisien.
- Gelembung yg berukuran besar cenderung menghindari
kontak dg pdtan.
Pengaruh Gas Velocity thd
Pressure Drop (Missen)
Keterangan Gambar





A–B
 us < umf
 Fixed Bed
B
 us = umf
 mulai terjadi
fluidisasi (incipient fluidization)
B–C
 us > umf
 Fluidisasi
C–D
 padatan mulai terbawa aliran
fluida (Transport Bed dg Gradient konsentrasi
dlm vessel)
D us >= ut
 Transport Bed
(Konsentrasi di vessel seragam, porositas ~ 1
(Dilute Phase))
Minimum
Bubbling
Velocity
 G G  S g 

d p *  d p 
2



1
3
u*  0.04d p *
0.9
umb
  G  S g 

 u * 
2


G



1
3
Operational Velocity Region
in Moving Bed Reactor
Moving Bed
Region
Fixed
Bed
Region
Fluidized Bed
Region
Transport Bed
Region
Uo ~ 30 – 50 Umf
Umb ~ 1 – 20 Umf
Ut ~ 15 – 92 Umf
Us = 0
Us = Umf
Model Hidrodinamika



Model 1 Fase
- Didekati dengan Plug Flow atau Mixed Flow
Model 2 Fase (Two Region-Model)
Model 3 Fase
- Bubble Model
- Bubble Growth Model
Referensi






Gibilaro, L.G., 2001, Fluidization-dynamics.
Levenspiel, O., 1999, Chemical Reaction
Engineering.
Missen, R.W., et al, 1999, Chemical Reaction
Engineering and Kinetics.
Nauman, E.B., 2002, Chemical Reactor Design,
Optimization and Scaleup.
Ranade, V., 2002, Computational Modeling for
Chemical Reactor Engineering.
Sadeghbeigi, R., 2000, Fluid Catalytic Cracking
Handbook, 2ed.