Tools and Techniques for Diagnosing and Solving Operating Problems in Fluidized Bed Systems
Outils et techniques pour diagnostiquer et résoudre les problèmes des réacteurs en lit fluidisé
Particulate Solid Research Inc.
Corresponding author: tmkpsri@ix. netcom. com
Two-phase, gas-solid processes are extremely difficult to operate. Fluidized-bed reactor systems and fluidized-solids recycle systems are two of the more complex two-phase systems and, therefore, offer special challenges in getting them to operate well and keeping them operating. A study has shown that plants processing solids operate at only about 68% of design capacity in the first year of operation, whereas the industry standard for plants that do not process solids is about 90 to 95%. During the past two decades, various tools and techniques have been developed to assist in minimizing startup and operating problems in plants that react and/or transport solids. These are very helpful tools, and if applied correctly can be used with much success to solve problems. When plant downtime can mean a multi-million dollar loss, solving (and preventing) problems in order to keep the units operating becomes extremely important. Two of the tools that can be used to diagnose and troubleshoot problems in commercial, hot units are cold models and pilot plants. Cold models (models operated at ambient temperature) can often be used to simulate and solve problems occurring in the hot unit. They are popular because they can be constructed of clear plastic to allow visual observation of the flow system. They are also relatively inexpensive and can be constructed in a relatively short time. Pilot plants that were used for scaling up a process can also be used for solving problems. This is more the case if the problems are of a chemical nature or if operation at exact process conditions is required. Using pilot plants judiciously can lead to significant improvements in the operation of the process.
Résumé
Les procédés de réaction à deux phases, gaz-solide, sont extrêmement difficiles à exploiter. Les systèmes de réacteur et de recyclage à lit fluidisé comptent parmi les systèmes à deux phases les plus complexes, et offrent de ce fait un défi spécifique si l'on veut en obtenir une exploitation correcte et les maintenir en exploitation continue. Une étude a montré que les unités traitant des solides ne fonctionnent qu'à 64 % de leur capacité nominale dans leur première année d'exploitation, alors que la norme industrielle, pour les unités qui n'en traitent pas, est d'environ 90 à 95 %. Durant les deux dernières décennies, divers outils et techniques ont été développés pour aider à minimiser les problèmes posés au démarrage et à l'exploitation des unités où entrent en jeu une réaction et/ou un transport de solides. Ces méthodes, utilisées d'une manière adaptée, constituent des outils très utiles pour trouver une solution aux problèmes posés. La perte financière produite par un arrêt d'unité, perte qui peut atteindre plusieurs millions de dollars, montre l'importance que représente la résolution (et la prévention) de ces problèmes de maintien des unités en exploitation. Parmi ces outils, l'on peut utiliser les maquettes froides et les unités pilotes pour diagnostiquer et rechercher les problèmes rencontrés dans l'exploitation des unités industrielles à chaud. On peut dans de nombreux cas se servir des maquettes froides (fonctionnant dans des conditions de température et de pression ambiantes) pour simuler et résoudre des problèmes survenant dans l'unité à chaud. Ces maquettes sont appréciées car elles peuvent être construites en plastique transparent, permettant ainsi d'observer le régime d'écoulement. Toutefois, elles sont relativement coûteuses et assez longues à construire. Il est également possible d'utiliser les unités pilotes du procédé, surtout dans le cas où les problèmes rencontrés sont de nature chimique, ou bien s'il est nécessaire de simuler les conditions exactes du procédé. Une utilisation judicieuse des unités pilotes peut apporter de nettes améliorations à l'exploitation du procédé. Des exemples décrivant la manière dont ces outils peuvent être utilisés pour simuler et résoudre ces problèmes sont ici décrits et explicités.
© IFP, 2000