I reattori intensificati sono utilizzati in una varietà di processi chimici. Uno di questi reattori è il reattore a letto impaccato rotante (RPB) che utilizza elevate forze centrifughe per accelerare le reazioni chimiche tra i costituenti. Però, il reattore RPB ha una serie di problemi che influiscono sulla sua efficienza. Con questo in testa, per questo dottorato ricerca, Jasper Hacking ha progettato un nuovo reattore denominato ridistributore liquido rotante. La chiave del nuovo reattore è l'inclusione di anelli pieni di liquido nell'imballaggio, che aiutano ad affrontare diversi problemi associati ai tradizionali reattori RPB. Hacking ha difeso la sua tesi il 7 ottobre.

Il reattore a letto impaccato rotante (RPB) è un ottimo esempio di reattore in grado di migliorare l'efficienza, spese e sostenibilità dei processi chimici. Tuttavia, un problema centrale con il design circolare del reattore RPB è che non distribuisce uniformemente le sostanze chimiche liquide (che dipendono dal processo) nel reattore. Questo può portare a macchie secche, che possono influenzare negativamente l'efficienza delle reazioni chimiche nel reattore.

Un altro problema riguarda la spruzzatura dei prodotti chimici liquidi sul letto impaccato mediante un ugello. È stato dimostrato che tra il 70% e l'80% del trasferimento di massa avviene durante la spruzzatura, e non nell'imballaggio come sarebbe preferibile.

Nuovo design migliorato

In un nuovo design del reattore, dottorato di ricerca il ricercatore Jasper Hacking ha affrontato questi problemi assicurandosi che i flussi di liquidi che entrano nel reattore cadano per primi sull'imballaggio, e da lì vengono poi ridistribuiti in tutto il reattore. Questo porta ad un miglioramento dell'efficienza. Inoltre, l'assenza di un design dell'ugello per spruzzare l'imballaggio significa che i rotori possono essere impilati nel reattore, che a sua volta consente una maggiore intensificazione del processo e aiuta il processo a procedere in modo più efficiente.

In un reattore RPB tradizionale non ci sono molte opzioni per regolare l'impaccamento. Ogni baderna è progettata per un particolare processo chimico e fissata al rotore. Sfortunatamente, ciò significa che è necessario un imballaggio diverso per ogni nuovo reattore. Per il suo progetto di reattore, L'hacking prevedeva una sorta di cestino che può contenere diversi tipi di imballaggi. Di conseguenza, questo rende più facile cambiare l'imballaggio per l'uso con un nuovo processo chimico.

Trasferimento termico

Finalmente, la capacità di scambio termico del reattore RPB è limitata dall'incapacità del calore di muoversi all'interno dell'imballaggio. Tale inconveniente è dannoso per il reattore poiché le reazioni centrali avvengono nell'impaccamento e per queste reazioni è importante un efficace trasferimento di energia.

Il ridistributore liquido rotante di Hacking ha la capacità di trasferire calore nella guarnizione grazie alla combinazione di anelli all'interno della guarnizione e all'aggiunta di uno scambiatore di calore esterno.

I risultati presentati nella tesi di Hacking mostrano che questo nuovo reattore proof-of-principle offre una valida ed efficace alternativa al tradizionale reattore RPB. Però, prima che il reattore potesse essere utilizzato nei processi esistenti, ulteriori misure devono essere prese per quanto riguarda il design. Per esempio, sarebbe vantaggioso se il reattore potesse consentire una maggiore diffusione del liquido e una migliore ridistribuzione del liquido nel reattore. Ciò potrebbe essere ottenuto aumentando il raggio del reattore.