Characterization of the local flow pattern in a circulating high-pressure fluidized bed

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Zur Erhöhung des Umsatzes und der Selektivität heterogen katalysierter Reaktionen wird der Einsatz hochbeladener Riser-Reaktoren vorgeschlagen. Die Modellierung bzw. Auslegung derartiger Reaktoren erfordert die Kenntnis der lokalen Strömungszustände. In einer Hochdruckanlage soll bei statischen Drücken bis zu 50 bar der Strömungszustand hochbeladener Riser-Reaktoren untersucht werden. Aufgrund des hohen statische Druckes hat der Riserdruckverlust einen vemachlässigbaren Einfluss auf die Gasexpansion. Beschleunigungseffekte durch die Gasexpansion können weitgehend vermieden und damit Daten für die Modellierung der hochkonzentrierten, inkompressiblen Gas-Feststoff-Strömung bereit gestellt werden. In einem weiteren Schritt ist es dann möglich, den Einfluss der Gasexpansion auf den Strömungszustand in einem Riser-Reaktor zu ermitteln. Weiterhin ist die Gasdichte bei industriellen Anwendungen typischerweise größer als die bei üblichen Labormessungen vorliegende Luftdichte bei nahezu Atmosphärendruck. Der Einfluss der Gasdichte auf den Strömungszustand soll durch Variation des statischen Druckes im Hochdruck-Riser untersucht werden. Bisherige Untersuchungen haben gezeigt, dass höhere Gasdichten und größere Feststoffkonzentrationen eine Homogenisierung der Gas-Feststoff-Strömung nach sich ziehen und insbesondere die bekannte Feststoffrückströmung in Wandnähe vermindert wird. Dies hat einen positiven Einfluss auf das Verweilzeitverhalten solcher Reaktoren. Unter Zuhilfenahme von lokal messenden kapazitiven Sonden sollen die lokalen Strömungszustände im druckaufgeladenen hochbelasteten Riser erfasst werden.