L'introduzione del reattore di idrogenazione

La reazione del reattore di idrogenazione del catalizzatore prevede solitamente un impasto liquido trifase: l'olio liquido, il catalizzatore solido in fase impasto liquido e le bolle di idrogeno come fase gassosa. Poiché esistono numerosi confini di fase, il trasferimento di massa, e in particolare la dispersione dell'idrogeno, è un fattore molto importante. Il sistema di miscelazione impiegato nel reattore influenza notevolmente il coefficiente di trasferimento di massa del trasferimento gas-liquido.

Le tipologie di sistemi di miscelazione attualmente in uso possono essere suddivise in due grandi tipologie:

• Vasi agitati

• Reattori di circuito (esterni).

Vasi agitati

Di solito si tratta di batch “senza uscita"(cioè senza ricircolo esterno dell'idrogeno).

In passato venivano spesso utilizzati reattori a ricircolo in cui l'idrogeno veniva riciclato esternamente al reattore. Questo tipo non è più ampiamente utilizzato.

Le principali differenze tra i reattori agitati senza uscita riguardano solitamente il tipo di girante utilizzata e il modo in cui viene migliorato il trascinamento dell'idrogeno dallo spazio di testa.

Le tipologie principali possono essere classificate come segue:

Girante turbina a pale piatte (Rushton):

Questo è il tipo più comune di girante in uso. Di solito ha 6 lame, anche se questo numero può variare: sono imbullonate a un disco su un albero rotante. Genera schemi di flusso radiali. Lo spruzzatore di idrogeno è molto spesso a forma di anello appena sotto la girante. Questa è probabilmente la girante più comune nei reattori per olio commestibile (soprattutto quelli più vecchi) ma non è affatto quella ideale per la dispersione dell'idrogeno nell'olio.

Girante CD-6/BT-6 (Chemineer):

Si tratta di un miglioramento rispetto alla girante precedente con coefficienti di trasferimento di massa più elevati e una minore probabilità di cavitazione. Di seguito sono riportate alcune informazioni sul CD-6 e sul BT-6 dal sito web di Chemineer.

Girante assiale (Lightnin):

Mentre le due giranti precedenti hanno schemi di miscelazione radiali, uno schema di miscelazione assiale è dato dalle giranti di pompaggio A315 (verso il basso) e A340 (verso l'alto) di Lightnin. I produttori affermano che ciò garantisce una migliore induzione dell'idrogeno dallo spazio di testa e una migliore dispersione dell'idrogeno nella metà inferiore del reattore.

Trasporto dell'idrogeno tramite pozzo (Ekato):

Questa tecnologia disperde l'idrogeno aspirandolo dallo spazio di testa e facendolo passare attraverso l'albero. L'idrogeno viene quindi nuovamente disperso nel liquido sotto la superficie del liquido. Questa tecnologia è adatta per l'installazione in un reattore esistente.

Reattore a gas avanzato (Praxair):

Questo potrebbe essere considerato un tipo di “loop"reattore, sebbene il circuito dell'idrogeno sia all'interno del reattore. Una girante a vite elicoidale con pompaggio verso il basso all'interno di un tubo con manicotto aspira l'idrogeno dallo spazio di testa e lo forza sul fondo del reattore da dove ricircola verso l'alto sull'altro lato del tubo. Fornisce un'elevata velocità di trasferimento di massa dell'idrogeno al petrolio.

Reattori ad anello

Queste tecnologie implicano la circolazione esterna di idrogeno e/oolio non reagito. Anche il riscaldamento/raffreddamento della sospensione olio-catalizzatore viene effettuato esternamente.

Reattore ad anello BUSS:

Il reattore mescola l'impasto liquido catalizzatore di olio e l'idrogeno in un regime ad alto taglio in un getto di miscelazione Venturi. L'impasto liquido catalizzatore-olio viene fatto circolare attraverso uno scambiatore di calore esterno e forzato attraverso un miscelatore Venturi nella parte superiore del reattore. L'effetto di aspirazione qui attira idrogeno fresco.

Questo tipo di reattore è vantaggioso quando si verificano pressioni, temperature e velocità di reazione elevate. Fornisce un coefficiente di trasferimento di massa più elevato e il fatto che non ci siano serpentine di riscaldamento nel reattore è un vantaggio.

Gli svantaggi di questo sistema sono i costi operativi e di capitale più elevati (più energia - 5kW/m _ viene utilizzata per disperdere l'idrogeno nel liquido rispetto ai recipienti agitati tradizionali dove il fabbisogno energetico è tipicamente di 2 - 3 kW/m°)

Altri tipi di reattori: Esistono anche reattori continui a letto fisso e in fase semiliquida utilizzati nell'industria dell'olio commestibile. Tuttavia, i reattori continui diventano realmente utilizzabili solo quando vi è una grande produzione di un singolo prodotto.