ABSTRACT
I. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 568
II. Fluid Dynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 568
A. Dynamic and Static Holdup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 568
B. Preloading and Loading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 568
C. Flooding and Segregation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 568
D. Experimental Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 569
E. Correlations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 569
F. Cocurrent Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 574
III. Mathematical Modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 575
A. Average Solids and Slip Velocities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 575
B. Trickle Flow Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 575
C. Particle Flow Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 576
1. Dynamic Holdup Predictions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 578
2. Pressure Drop Predictions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 579
3. Cocurrent Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 580
D. Additional Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 581
IV. Flow Pattern and Contacting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 582
A. Exchange between the Dynamic and Static Flowing Solids . . . . . . . . . . . . . . . 582
B. Residence Time Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 583
1. Axial Dispersion in the Gas Phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 583
2. Axial Dispersion in the Flowing Solids Phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 583
V. Heat Transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585
A. Experimental Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585
B. Mathematical Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 586
VI. Mass Transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 587
A. Experimental Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 587
B. Mathematical Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 588
VII. Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 591
A. Heat Recuperation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 591
B. Adsorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 592
C. Multifunctional Reactors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 594
1. Chemical Reactors with Separation In Situ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 594
2. Chemical Reactors with Heat Supply or Removal In Situ . . . . . . . . . . . . . 596
VIII. Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 596
Nomenclature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 596
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 598
The idea of contacting gas and fine solids particles (flowing solids) inside a packed bed of other solids
was patented more than 50 years ago [1]. The first realization was in France for heat recovery, but
many other applications were under consideration in recent years. They include various separation
processes, as well as catalytic chemical reactors with separation in situ and integrated processes
with heterogeneous chemical reaction and simultaneous heat exchange in a bed of catalyst.
