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Tesi etd-01152007-172019


Thesis type
Tesi di laurea specialistica
Author
Brogi, Roberto
email address
Robe.brogi@gmail.com
URN
etd-01152007-172019
Title
Fluidodinamica in riempimenti catalitici strutturati
Struttura
INGEGNERIA
Corso di studi
INGEGNERIA CHIMICA
Commissione
Relatore Prof. Brunazzi, Elisabetta
Relatore Prof. Brambilla, Alessandro
Parole chiave
  • riempimenti strutturati
  • katapak
Data inizio appello
21/02/2007;
Consultabilità
parziale
Data di rilascio
21/02/2047
Riassunto analitico
Negli ultimi anni l’interesse accademico e industriale si sta rivolgendo alla Process Intensification ovvero allo studio di tecnologie che consentano di combinare più operazioni unitarie in un unico dispositivo. Tale integrazione è volta alla realizzazione di processi più efficienti e meno dispendiosi dal punto di vista energetico, permettendo un sostanziale risparmio in termini di costi d’impianto e di esercizio.<br>Questa tesi si inserisce in tale ambito e in particolare ha come scopo la caratterizzazione fluidodinamica del Katapak-SP 11 (Sulzer Chemtech), un riempimento catalitico strutturato di ultima generazione per la distillazione reattiva, che è stata concepita per beneficiare dell’interazione tra le reazioni di equilibrio e la separazione dei prodotti per massimizzare la conversione dei reagenti e aumentare la selettività dei prodotti.<br>E’ stata condotta una campagna sperimentale volta a determinare le caratteristiche fluidodinamiche del riempimento in esame.<br>Le prove sono state effettuate all’interno del Dipartimento di Ingegneria Chimica, Chimica Industriale e Scienza dei Materiali dell’Università di Pisa utilizzando due colonne, rispettivamente di 50 e 100 mm di diametro.<br>Sono state effettuate prove di valutazione delle perdite di carico, di hold-up statico e dinamico e si possono effettuare le seguenti conclusioni.<br>Si è valutato l’aumento delle perdite di carico a secco in conseguenza del diverso grado di bagnamento della garza dei catalist bag.<br>Si è riscontrato un effetto del diametro per le perdite di carico a umido in conseguenza delle cadute di pressione concentrate (a bassi carichi di liquido) e della velocità effettiva del gas (a carichi di liquido più elevati).<br>Si è valutato l’incremento delle perdite di carico all’aumentare della viscosità.<br>Si è verificata la dipendenza lineare delle perdite di carico dalla portata di liquido sotto al punto di loading del gas e si è ottenuto un buon accordo anche per viscosità elevate.<br>L’insorgere del flooding segue la retta di Wallis ma l’inclinazione di tale retta dipende dalla viscosità.<br>Per la valutazione dell’hold up statico si ritiene necessario effettuare ulteriori prove in quanto i nostri risultati sono dipendenti dalla complessa dinamica di drenaggio del riempimento.<br>Le misure dell’hold-up dinamico hanno mostrato che tale grandezza aumenta con la viscosità ma per viscosità maggiori di 5 cP si ha una minore dipendenza dal carico di liquido.<br>Si è riscontrato un buon accordo tra i valori di hold-up negli open channel misurati e valutati con la relazione di Spiegel anche per viscosità maggiori di 1 cP.<br>Infine, sulla base dei dati sperimentali di perdite di carico e hold-up del liquido, si è proposto un modello fluidodinamico meccanicistico a canali che sfrutta delle relazioni presenti in letteratura opportunamente modificate per tenere conto della particolare geometria del riempimento Katapak-SP 11. Il parametro fondamentale di tale modello è l’hold-up di liquido; si è infatti evinto che una sua corretta valutazione permette di interpretare correttamente la fluidodinamica dl Katapak-SP.<br>Tra gli sviluppi futuri di questo lavoro di tesi si ritiene opportuna un’ indagine sull’effetto della tensione superficiale sulla fluidodinamica dei riempimenti Katapak-SP mediante l’impiego di soluzioni contenenti tensioattivo.<br>Si ritiene inoltre necessario un approfondimento sull’effetto della viscosità in quanto ci è concluso che, per le ridotte dimensioni delle colonne impiegate, locali condizioni di maldistribuzione dei flussi possono limitare l’accuratezza dei risultati sperimentali.<br>Tali indagini consentiranno quindi di perfezionare l’efficacia del modello predittivo proposto.
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