Fluidized Bed Reactor (FBR) [

1
Fluidized Bed Reactor (FBR) Moving Bed
Reactor

• MK Reaktor Kimia (Reaktor Heterogen)
• Oleh Noprizal Chai

2
Sejarah Awal Pemanfaatan FBR Skala Komersial

• 1920 ? Gasifikasi Batu Bara
• (Menghasilkan CO dan H2)
• 1940 ? Catalytic Cracking fraksi minyak bumi
  (Katalis terdeaktivasi dengan cepat akibat adanya
  pelapisan kokas di permukaan katalis).
• - Dengan FBCR membutuhkan operasi yang
• periodik untuk regenerasi katalis.
• - Dengan FBR operasi bisa berlangsung kontinyu.
• (Pendorong utama berkembangnya FBR)

3
Fluid Catalytic Cracking (FCC)
4
Fluid Catalytic Cracking (FCC)
5
Beberapa Aplikasi FBR di Industri (Ranade)
6
Aplikasi Proses Fluidisasi Lainnya (Non Reaksi)

• Pengeringan Padatan
• Perpindahan Panas
• Proses Pelapisan

7
Jenis Jenis MBR yang Umum (Missen)
8
Jenis Jenis FBR yang Umum (Missen)

• Fluidized Bed Reactor ? Bubbling Bed
• - Sintesis Maleat Anhidrat dari Ptalat Anhidrat
• - Kalsinasi Bijih Sulfida
• Fast Fluidized Bed Reactor
• - Coal Combustion
• - Fischer-Tropsch Synthesis
• Pneumatic Transport / Transport Riser
• - Coal Combustion
• - Fluid Catalytic Cracking

9
Bubbling FBR(Ranade)
10
Turbulent FBR(Ranade)
11
Circulating FBR(Ranade)
12
Riser Reactor(Ranade)
13
Downer Reactor(Ranade)
14
Spouted Bed Reactor(Nauman Ranade)
15
Pengaruh Gas Velocity thd Fenomena Aliran (Nauman)
16
Jenis Aliran Gas-Padatan (Ranade)
17
Klasifikasi Partikel (Geldart)
18
Pengaruh Gas Velocity thd Fenomena Aliran (Ranade)
19
Jenis Aliran f (u, dp)
20
Keuntungan menggunakan FBR

• Mode Operasi
• - Kedua fase (gas dan padatan) dapat
  dioperasikan
• secara kontinyu.
• Thermal Control
• - Suhu operasi lebih seragam (derajat turbulensi
• tinggi) sehingga mudah dikontrol.
• - Menghindari terjadinya hot spot pada reaksi
  yang
• sangat eksotermis.
• Unjuk Kerja thd Reaksi Kimia
• - Ukuran padatan lebih kecil shg tahanan difusi
  pori
• dalam padatan lebih kecil.

21
Kerugian menggunakan FBR

• Mekanikal
• - Dapat menyebabkan erosi peralatan akibat
  gesekan dg
• partikel.
• - Membutuhkan alat tambahan (siklon).
• - Biaya operasi dan perawatan lebih tinggi.
• Mekanika Fluida
• - Membutuhkan energi yg besar krn pressure
  drop-nya besar.
• - Pola kontak yang kompleks menyebabkan operasi
  fluidisasi
• sulit di scaleup.
• Unjuk Kerja
• - Ada efek bypassing shg kontak pdtan-gas tdk
  efisien.
• - Gelembung yg berukuran besar cenderung
  menghindari
• kontak dg pdtan.

22
Pengaruh Gas Velocity thd Pressure Drop (Missen)
23
Keterangan Gambar

• A B ? us lt umf ? Fixed Bed
• B ? us umf ? mulai terjadi fluidisasi
  (incipient fluidization)
• B C ? us gt umf ? Fluidisasi
• C D ? padatan mulai terbawa aliran fluida
  (Transport Bed dg Gradient konsentrasi dlm
  vessel)
• D - ? us gt ut ? Transport Bed (Konsentrasi di
  vessel seragam, porositas 1 (Dilute Phase))

24
Minimum Bubbling Velocity
25
Operational Velocity Region in Moving Bed Reactor
26
Model Hidrodinamika

• Model 1 Fase
• - Didekati dengan Plug Flow atau Mixed Flow
• Model 2 Fase (Two Region-Model)
• Model 3 Fase
• - Bubble Model
• - Bubble Growth Model

27
Referensi

• Gibilaro, L.G., 2001, Fluidization-dynamics.
• Levenspiel, O., 1999, Chemical Reaction
  Engineering.
• Missen, R.W., et al, 1999, Chemical Reaction
  Engineering and Kinetics.
• Nauman, E.B., 2002, Chemical Reactor Design,
  Optimization and Scaleup.
• Ranade, V., 2002, Computational Modeling for
  Chemical Reactor Engineering.
• Sadeghbeigi, R., 2000, Fluid Catalytic Cracking
  Handbook, 2ed.