Zu den Nachteilen von Wirbelschichten gehören:
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Mangel an aktuellem Wissen: Wirbelschichten beinhalten komplexe Massen- und Wärmeströme, die sich nur schwer vorhersagen und berechnen lassen. Dieses mangelnde Verständnis macht den Einsatz von Pilotanlagen für neue Prozesse erforderlich, und selbst dann kann die Maßstabsvergrößerung von Pilotversuchen schwierig sein und das Verhalten von Betrieben im Vollmaßstab nicht genau widerspiegeln.
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Erosion der internen Komponenten: Das flüssigkeitsähnliche Verhalten der Feststoffpartikel im Bett führt zu Verschleiß am Reaktorbehälter und an den Rohren. Dies erfordert eine kostspielige Wartung und Instandhaltung, die im Laufe der Zeit zu erheblichen Betriebskosten führen kann.
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Druckverlust-Szenarien: Ein plötzlicher Verlust des Fluidisierungsdrucks kann zu einer Verkleinerung der Bettfläche führen, was den Neustart erschwert und möglicherweise zu Durchbruchsreaktionen führt, insbesondere bei exothermen Prozessen, bei denen die Wärmeübertragung entscheidend ist.
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Vergrößerte Reaktorbehältergröße: Die Expansion des Bettmaterials erfordert im Vergleich zu Festbettreaktoren größere Reaktorbehälter. Dies führt zu einem erheblichen Anstieg der Investitionskosten.
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Pumpenanforderungen und Druckabfall: Um die für die Suspendierung der Feststoffe erforderliche Strömungsgeschwindigkeit zu erreichen, ist eine höhere Pumpenleistung erforderlich, was zu höheren Energiekosten führt. Außerdem erfordert der Druckabfall bei tiefen Betten eine noch höhere Pumpenleistung.
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Partikeleintrag: Hohe Gasgeschwindigkeiten in Wirbelschichten können dazu führen, dass feine Partikel in der Flüssigkeit mitgerissen werden und aus dem Reaktor entfernt werden. Dies erfordert zusätzliche, oft komplexe und teure Abscheidungsprozesse, um diese Partikel zurückzugewinnen.
Diese Nachteile machen deutlich, wie schwierig es ist, Wirbelschichten zu betreiben und zu warten, obwohl sie Vorteile in Bezug auf eine gleichmäßige Durchmischung und Temperaturkontrolle bieten. Jeder dieser Punkte muss bei der Konstruktion und dem Betrieb von Wirbelschichtreaktoren sorgfältig berücksichtigt werden, um mögliche negative Auswirkungen auf die Prozesseffizienz und die Kosten zu minimieren.
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