Monte‐Carlo Simulation of Soot Particle Size Distributions in Turbulent Natural Gas/Air Flames

Abstract

Rieselbettreaktoren unterliegen einerseits inharenten Limitierungen bei Gasloslichkeit und Gasphasenstoffubertragung an den Katalysator sowie andererseits verminderter Katalysatorausnutzung bis zur Ausbildung von Hotspots infolge inhomogener Phasenverteilungen und Benetzung. Zur Prozessintensivierung wurde u. a. die periodische Betriebsweise vorgeschlagen, wodurch der Benetzungsgrad periodisch variiert werden kann und der Zugang der Gasphase an den Katalysator verbessert wird. In Reaktoren im industriellen Masstab sind jedoch nur geringe Effekte zu erwarten, da die aufgepragte Periodizitat mit der Reaktorlange abnimmt. Beim neuen Reaktorkonzept (Abb.) fuhrt die Neigung zu einer Phasensegregation und damit jeweils zu einem direkten Zugang beider fluider Phasen an den Katalysator. Die zusatzlich aufgepragte Rotation bewirkt eine periodische Beund Entnetzung des Katalysators, wobei neben der Periodizitat auch die Verweilzeit eingestellt werden kann. Zur Bewertung des neuen Reaktorkonzepts wurden hydrodynamische Untersuchungen bei unterschiedlichen Neigungswinkeln und Reaktordrehzahlen sowie bei verschiedenen Durchsatzen durchgefuhrt. Mittels kompakter Gamma-Tomographie wurde die Zweiphasenstromung hinsichtlich der Stromungsform charakterisiert. Neben dem neuen Reaktorkonzept werden die eingesetzte bildgebende Messtechnik vorgestellt und die Ergebnisse zusammengefasst.