A CFD mixing analysis of discrete lateral injection reactors

Industrially many processes are lead in discontinuous reactors (batch or semibatch). These reactors allow to use the same plant units to produce a great number of different commodities. Disadvantages of these plants are related to the variability of different production batches and to security issues, caused by transitory conduction of equipment with a huge hold-up of dangerous components. Both these problems could be avoided converting discontinuous processes into continuous ones. Continuous reactors are CSTR (continuously stirred tank reactor) of PFR (plug flow reactor). Because of security factors, related to better thermal profile control, PFR reactors are preferable respect to CSTR. The aim of this thesis is to project a tubular reactor equipped with Sulzer SMX static mixers which is able to reproduce reasonably a plug flow behavior.

Globalmente a livello industriale molti processi vengono condotti in reattori discontinui (batch o semi-batch). Questi reattori permettono di utilizzare le stesse unità di impianto per la produzion di un gran numero d prodotti diversi. Gli svantaggi di questi impianti sono dovuti alla variabilità dei diversi lotti di produzione e alle problematiche di sicurezza dovute alla conduzione in transitorio di apparecchiature con un elevato hold-up di composti potenzialmente pericolosi. Entrambe queste problematiche potrebbero essere risolte trasformando processi condotti in modo discontinuo, in processi nei quali vengono utilizzati mini-reattori continui. I reattori continui possono essere CSTR (continuously stirred tank reactor) o PFR (plug flow reactor). Per motivi di sicurezza, legati al miglior controllo del profilo termico, i reattori PFR sono preferibili. L’obiettivo di questa tesi è quello di progettare, utilizzando il software ANSYS Fluent, un reattore tubulare equipaggiato con static mixer della tipologia Sulzer SMX, che riproduca ragionevolmente il comportamento di un reattore plug flow.