The measurement of transport coefficients in gas-solid heterogeneous reactions

Scott, Donald S.; Lee, Wey; Papa, José

doi:10.1016/0009-2509(74)80023-0

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“…This is problematic for quick reactions, where the reaction rate is faster than the mass transfer flux that arrives from the bulk liquid or gas to the catalytic sites in the particle [9]. An elegant way to circumvent these difficulties was suggested by Scott et al [13] and later by Hippolito group [9,12,13]: large spherical porous pellets are in reactor tube stacked in a column on each other. Such a configuration was called single-pellet-string reactor (SPSR) [13].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…An elegant way to circumvent these difficulties was suggested by Scott et al [13] and later by Hippolito group [9,12,13]: large spherical porous pellets are in reactor tube stacked in a column on each other. Such a configuration was called single-pellet-string reactor (SPSR) [13]. In this geometry, the reactor diameter is close to the particle one (tube diameter/particle diameter \1.2) and the ratio between a reactor length and its diameter is very large [13].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Advantage of the single pellet string reactor for testing real-size industrial pellets of potassium-doped CoMnAl catalyst for the decomposition of N2O

Klyushina

Pacultová

Obalová

2015

Reac Kinet Mech Cat

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Two tubular laboratory reactors, the single pellet string reactor (i.d. = 0.55 cm) and the fixed bed reactor (i.d. = 5 cm) were compared on the basis of laboratory experiments of N 2 O catalytic decomposition and measurements of residence time distribution curves. K/Co 4 MnAlO x mixed oxide in the form of cylinders (5.1 mm 9 5.1 mm) was used as a catalyst. The influence of external diffusion, deviation from plug flow and influence of axial dispersion on N 2 O conversion obtained in both reactors were discussed. The influence of macroscopic phenomena on the rate of catalytic reaction was significantly lower in the single pellet string reactor, which predetermined it as a suitable laboratory reactor for testing of real-size industrial catalysts. Experimentally obtained results were confirmed by mathematical modeling.Keywords Single pellet string reactor Á Fixed bed reactor Á External diffusion Á Axial dispersion Á Peclet number Á RTD List of symbolsKnudsen diffusivity (m 2 s -1 ) D ij Binary diffusion coefficient of molecular diffusivity (m 2 s -1 )

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Section: Introductionmentioning

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Section: Introductionmentioning

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Advantage of the single pellet string reactor for testing real-size industrial pellets of potassium-doped CoMnAl catalyst for the decomposition of N2O

Klyushina

Pacultová

Obalová

2015

Reac Kinet Mech Cat

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“…(15) and (16) [26][27][28]. Apparently, the behaviour of strings of particles is analogous to that of large packed beds.…”

Section: Data Reduction According To the Axially Dispersed Plug Flow mentioning

confidence: 93%

Measurements of mass transfer between particles and gas in packed tubes at very low tube to particle diameter ratios

Tsotsas

Schlünder

1990

Wärme- und Stoffübertragung

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“…The single pellet string reactor has been used by several authors to measure the intraparticle diffusion coefficients [9,10] and the tortuosity coefficients [11,12] in solid catalysts. The intrinsic kinetic parameters for steam reforming of n-heptane [13] and for olefin hydrogenation [14] were also measured in this type of reactor.…”

Section: Single Pellet String Reactormentioning

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Single Pellet String Reactor for Intensification of Catalyst Testing in Gas/Liquid/Solid Configuration

Hipolito

Rolland

Boyer

et al. 2010

Oil Gas Sci. Technol. – Rev. IFP Energies nouvelles

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Résumé -Réacteur catalytique de type "filaire" pour l'intensification de tests catalytiques en configuration gaz/liquide/solide -L'optimisation du catalyseur est une étape clé pour l'optimisation d'un procédé catalytique du point de vue des rendements, de l'efficacité énergétique et de la sélectivité des réactions. La stratégie de développement d'un catalyseur comprend des tests effectués sur des réacteurs pilotes avec des charges réelles ou modèles. Cette étape a fait l'objet de nombreuses études ces dernières décennies portant sur le dimensionnement des réacteurs, l'amélioration des outils d'analyses et les procédures opératoires. La plupart des études ont pour but de déterminer l'activité catalytique de catalyseur sous forme de grain dans des conditions isothermes de façon à pouvoir déterminer les paramètres cinétiques de la réaction. Avec l'optimisation des catalyseurs, les flux de transfert de matières externes aux grains peuvent devenir l'étape limitante, dans les réacteurs de laboratoire standard, par rapport aux flux de réaction. Ce problème est particulièrement critique pour les réactions rapides et très exothermiques. Une nouvelle géométrie de réacteur est proposée pour intensifier les transferts de matières autour des grains de catalyseur et accélérer les vitesses superficielles des fluides : le "réacteur filaire". Pour caractériser cette nouvelle géométrie de réacteur, une étude hydrodynamique a été menée avec un réacteur filaire horizontal de section carrée de 4,0 × 4,0 mm 2 rempli de particules sphériques de diamètre compris entre 2 et 4 mm et simulant des grains de catalyseur. Les régimes d'écoulement ont été étudiés à partir d'analyses d'images, des mesures de perte de pression et de distribution de temps de séjour qui ont été effectuées en écoulement monophasique liquide et diphasique gaz/liquide. Deux principaux régimes d'écoulements ont été observés: un régime de "bulles isolées" et un régime de type "stratifié". Les rétentions liquides sont toujours supérieures à 60 %, ce qui indique en complément d'observations visuelles que le catalyseur est toujours correctement irrigué par l'écoulement liquide. En écoulement diphasique gaz/liquide, l'écoulement est de type piston puisque les nombres de Peclet sont toujours supérieurs à 40. La perte de pression est principalement contrôlée par les forces de frottement liquide/solide et les valeurs de perte de pression restent très faibles en conditions de tests catalytiques (< 0,1 bar). Les caractéristiques hydrodynamiques indiquent donc que ce réacteur est approprié pour des tests catalytiques. Enfin, ce type de réacteur a été mis en oeuvre en conditions de réactions catalytiques pour effectuer des tests d'un catalyseur commercial pour une réaction d'hydrogénation de l'allène. Le réacteur a permis d'effectuer des tests en conditions isothermes avec une très faible quantité de catalyseur (inférieure à 2 cc) et d'accéder aux performances catalytiques pour des temps de contact très courts impossible à atteindre avec des réacteurs à lits fixes conventionnels ...

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The measurement of transport coefficients in gas-solid heterogeneous reactions

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Advantage of the single pellet string reactor for testing real-size industrial pellets of potassium-doped CoMnAl catalyst for the decomposition of N2O

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Single Pellet String Reactor for Intensification of Catalyst Testing in Gas/Liquid/Solid Configuration

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