The axial gas mixing characteristics have been determined in a riser of circulating fluidized bed (0.03m × 6.5m and 0.05m × 7.5m) using Fluid Cracking Catalyst (FCC) particles $(d_p = 71 \mu m, p_s = 1969 kg/m^3)$.
The gas residence time in the riser increases with increasing gas velocity and solid circulation rate. The variance of gas residence time increases with decreasing gas velocity and increasing solid circulation rate having higher solid hold-ups. The P$\acute{e}$clet number (Pe) exhibits a maximum value with increasing gas velocity and solid circulation rate. The maximum Peclet number exhibits at a gas velocity of 2.94m/s and a solid circulation rate of $60 kg/m^2 s$ in a 0.03m -ID riser and a gas velocity of 3.7m/s and of a solid circulation rate of $80 kg/m^2 s$ in a 0.05m - ID riser.
The axial gas mixing coefficient (Dz) increases with decreasing gas velocity and increasing solid circulation rate. The axial gas mixing characteristics in the dense bottom and upper dilute regions of the riser have been determined. The gas velocity at which the axial dispersion coefficient in the upper diluted region exhibits a maximum value is defined as the transition velocity between the fast fluidization and pneumatic transport region. The axial dispersion coefficient increases with increasing the column diameter.
P$\acute{e}$clet number has been correlated using the dispersion model with a closed-pipe boundary condition as a function on Froud number (Fr), Archimedes number (Ar) and a dimensionless group $(G_s/P_g U_t)$ as :
$Pe = 4.422 Fr^{0.853} (\frac{G_s}{P_su_t})^{-0.342} Ar^{0.112}$
The relationship between the axial gas dispersion coefficient and the reaction conversion/selectivity of the products has been determined. Naphtha conversion decreases with increasing the axial dispersion coefficient. Selectivity of ethylene and propylene exhibits a maximum value at a axial dispersion of $0.27 m^2 /s$. Meantime, the maximum selectivity of hydrocarbon exhibits at the lowest solid circulation rate.
유동접촉분해 촉매를 이용한 순환유동층 반응기에서의 축방향 기체혼합실험이 수행되었다.
기체 체류시간의 경우 기체유속이 감소함에 따라, 고체순환속도가 증가함에 따라 증가하는 경향이 나타났다. 기체 체류시간 분포는 기체 유속과 고체순환속도가 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었는데, 고체 순환속도가 충분히 높아질 경우 그 증가하는 정도가 완화되는 현상이 나타났다. 또한 고체 체류량과 비교하였을 때 직선형태의 증가를 보였다. Pe 수의 경우 기체유속과 고체체류시간이 증가함에 따라 증가하는 경향을 보였으며, 기체유속 2.94 m/s와 고체순환속도 $79.6 kg/m^2 s$ 에서 최고점을 보인 후 다시 감소하는 경향이 나타났다.
축 방향 기체혼합계수는 기체유속이 감소하고 고체순환속도가 증가함에 따라 증가하였다. 축 방향 혼합계수를 하부 농후상과 상부 희박상에 대해서 측정하여 희박상 유동과 고속 유동층 영역을 나누어 특성을 고찰하였다. 또한 축 방향 혼합계수의 경우 상승관 직경의 증가에 따라 증가하였으며 이러한 특성을 바탕으로 타 실험자들의 연구결과와 함께 상관식을 제시하였다.
축 방향 혼합특성을 이용하여 실질적으로 반응에 미치는 영향을 고찰하였으며 축 방향 혼합이 가장 적게 나타났을 때 올레핀 생산이 증대되었다.
