Studio, dimensionamento ed ottimizzazione virtuale di sistemi reagenti a letto fluido

I sistemi reagenti a letto fluido sono oggi oggetto di sempre maggiore studio e ricerca in quanto consentono di avere ottimi rendimenti in molti processi industriali in differenti settori: petrolchimico, farmaceutico, chimico etc.

Essendo una tecnologia relativamente recente, gli studi sul processo e sui fenomeni chimico-fisici sono sempre di maggiore interesse.

Le problematiche che si riscontrano nell’affrontare gli studi di questi reattori sono di diversa natura:

La dimensione. Grandi dimensioni implicano anche grandi costi di realizzazione. Non solo, i reattori a letto fluido sono più grandi dei reattori a letto fisso, quindi il loro costo è più elevato e così sono più elevate le attese in termini di efficienza del reattore.

Il costo legato alle dimensioni è un aspetto che rende praticamente impossibile realizzare dei “reattori prototipo” a solo scopo di studio, come avviene per componenti meccanici di piccole dimensioni come pompe o valvole. Per gli studi scientifici ci si basa quindi su reattori “pilota” opportunamente scalati.

• I reattori pilota si rendono necessari per capire il comportamento del fluido all’interno del reattore. Resta però il problema di una “scalatura” adeguata per questi reattori. Scalare le dimensioni geometriche non è infatti sufficiente per replicare poi fenomeni non lineari e non stazionari che si verificano nel reattore a causa dei complessi processi fisico-chimici e termici in atto. Spesso si è verificato che i reattori pilota non rappresentassero correttamente il comportamento del reattore vero.  Dall’altro lato sui reattori reali non è facile poter avere dati sperimentali con i quali confrontarsi, sia per la difficoltà di avere misure ripetibili, sia perché il reattore, quando in esercizio, non si presta a misurazioni scientifiche.

• I reattori a letto fisso sono spesso presi da linea guida anche per i reattori a letto fluido, ma la fisica in gioco nei due processi è spesso diversa e i problemi che si riscontrano sono anch’essi diversi. La fluidizzazione delle particelle più piccole (fines) che vengono trasportate dal fluido, le perdite di carico dell’intero sistema, la potenza necessaria per fluidizzare il letto, l’erosione dei componenti dovuta allo spostamento delle particelle, i fenomeni indotti da perdite di pressione o di velocità, sono tutte problematiche specifiche di un impianto a letto fluido e che sono sempre più argomento di studio.

E quindi che fare? Come si può studiare un letto fluido se queste sono le difficoltà che si incontrano?

Anche in questa situazione la simulazione virtuale è un ausilio non indifferente: Barracuda VR è uno strumento nato proprio per la simulazione di questi reattori a letto fluido, che consente di modellare a dimensione vera l’intero reattore fluido, consente di capire cosa succede all’interno del reattore stesso, consente di verificare le zone di agglomerazione delle particelle, consente di studiare il comportamento delle particelle più piccole…..insomma è “la manna” per il progettista di letti fluidi.

Non ci credete: verificate con mano!


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