Wiskundig model verbetert efficiëntie reactor
29 mei 2007
Vinit Chilekar ontwikkelde in zijn promotieproject (promotie 20 juni)
aan de Technische Universiteit Eindhoven een wiskundig model voor het
ontwerpen van een zogenoemde slurrie-bellenkolom. Dat is een reactor
voor grootschalige chemische processen, waarin een gas, een vloeistof
en een vaste stof met elkaar in contact worden gebracht.
Het model, ontwikkeld in een STW-project, geeft een betrouwbare
voorspelling van de gas-vloeistofoverdracht in de reactor. Hiermee kan
een reactor optimaal ontworpen en de chemische reactie dus goedkoper
uitgevoerd worden. Bedrijven als Shell, DSM, Akzo Nobel en Sasol
gebruiken voor hun processen onder andere dit type reactor.
Goedkope en grootschalige chemie
Een slurrie-bellenkolom is uit technologisch en economisch oogpunt een
zeer aantrekkelijke reactor, omdat er op grote schaal (soms duizenden
liters) chemische reacties mee uitgevoerd kunnen worden. De reactor is
eveneens geschikt voor afvalwaterzuivering en voor de productie van
diesel uit koolmonoxide en waterstof. Deze reactoren hebben een
eenvoudige constructie en lage bedrijfskosten.
De promovendus zocht in het door STW gefinancierde project naar een
manier om de vele factoren die een reactie in een slurrie-bellenkolom
beïnvloeden in een wiskundig model te vangen. Voor een optimaal
ontwerp van een slurrie-bellenkolom is een betrouwbaar wiskundig model
nodig, dat goed beschrijft hoe de overdracht verloopt van het gas uit
de opstijgende gasbellen naar de vloeistoffase en van de vloeistoffase
naar het katalysatoroppervlak. Vooral de overdracht van het gas naar
de vloeistoffase bepaalt de snelheid van de reactie en daardoor de
noodzakelijke grootte van de reactor.
Toepassing bij bedrijven
Chilekar deed experimenten in verschillende slurrie-bellenkolommen met
diameters van 15 tot 60 cm. Hij varieerde onder andere de systeemdruk
om ondermeer de invloed van de gaseigenschappen te bepalen. Het bleek
dat de gas-vloeistofoverdracht voornamelijk bepaald wordt door de
hoeveelheid gas in de reactor en verder onafhankelijk is van de
systeemdruk en van de concentratie katalysatordeeltjes in de slurrie.
Uiteindelijk ontwikkelde hij het model dat nu geschikt is om door
bedrijven gebruikt te worden voor verbeteringen in het ontwerp van
slurrie-bellenkolommen.
..............................
Noot voor de redactie,
Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek