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Emulsion Phase (emulsion + phase)

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Selected Abstracts

The Effect of Bed Temperature on Mass Transfer between the Bubble and Emulsion Phases in a Fluidized Bed

THE CANADIAN JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING, Issue 5 2003
Wenyuan Wu
Abstract The rate of interphase mass transfer between the bubble and emulsion phases of a bubbling fluidized bed is of primary importance in all models for fluidized bed reactors. Many experimental studies have been reported, however, all these investigations have been carried out in fluidized beds operated at room temperature. In this work, the effect of the bed temperature on the interphase mass transfer is reported. Single bubbles containing argon , used as a tracer , were injected into an incipiently fluidized bed maintained at the required temperature. The change in argon concentration in the bubble was measured using a suction probe connected to a mass spectrometer. The effects of bed particle type and size, bubble size, and bed temperature on the mass transfer coefficient were examined experimentally. The interphase mass transfer coefficient was found to decrease with the increase in bed temperature and bubble size, and increase slightly with increase in particle size. Experimental data obtained in this study were compared with some frequently used correlations for estimation of the mass transfer coefficient. Le taux de transfert de matière interphasique entre les phases à bulles et à émulsion d'un lit fluidisé bullant est de première importance dans tous les modèles de réacteurs à lits fluidisés. Beaucoup d'études expérimentales ont été présentées; toutefois, toutes ces recherches ont été menées dans des lits fluidisés fonctionnant à la température ambiante. Dans ce travail, on décrit l'effet de la température du lit sur le taux de transfert de matière. Des bulles simples contenant de l'argon – utilisé comme traceur – ont été injectées dans un lit fluidisé naissant maintenu à la température requise. Le changement de concentration d'argon dans la bulle est mesuré à l'aide d'une sonde de succion reliée à un spectromètre de masse. Les effets du type et de la taille des particules de lit, de la taille des bulles et de la température de lit sur le coefficient de transfert de matière sont examinés de façon expérimentale. On a trouvé que le coefficient de transfert de matière interphasique diminuait avec l'augmentation de la température du lit et de la taille des bulles, et augmentait légèrement avec l'augmentation de la taille des particules. Les données expérimentales obtenues dans cette étude sont comparées avec quelques corrélations fréquemment utilisées pour l'estimation du coefficient de transfert de matière. [source]

Analysis of fluidization quality of a fluidized bed with staged gas feed for reactions involving gas-volume reduction

AICHE JOURNAL, Issue 9 2010
Takami Kai
Abstract A significant defluidization occurs when carrying out reactions involving a decrease in gas volume in a fluidized catalyst bed. The cause of this phenomenon is a decrease in the gas velocity in the emulsion phase below the minimum fluidization velocity. Fluidization quality is improved by a staged gas feed when hydrogenation of CO2 is carried out. To evaluate the experimental results, two parameters are introduced; gas-volume reduction rate and gas-volume ratio. Fluidization quality and defluidization zone are indicated as a map using these parameters. The vertical distributions of these parameters are calculated using a reactor model to obtain operating lines. The calculation shows that fluidization quality can be improved by operating the reactor by avoiding the operating lines of the defluidization zone in the map. For this purpose, it is required to control the gas-volume ratio at a level near unity and maintain the gas-volume reduction rate below 0.01/s. © 2010 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2010 [source]

Hydrodynamic characteristics of gas,solid fluidization at high temperature

THE CANADIAN JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING, Issue 1 2010
Shabnam Sanaei
Abstract Effect of temperature on the hydrodynamics of bubbling gas,solid fluidized beds was investigated in this work. Experiments were carried out at different temperatures ranged of 25,600°C and different superficial gas velocities in the range of 0.17,0.78,m/s with sand particles. The time-position trajectory of particles was obtained by the radioactive particle tracking technique at elevated temperature. These data were used for determination of some hydrodynamic parameters (mean velocity of upward and downward-moving particles, jump frequency, cycle frequency, and axial/radial diffusivities) which are representative to solids mixing through the bed. It was shown that solids mixing and diffusivity of particles increases by increasing temperature up to around 300°C. However, these parameters decrease by further increasing the temperature to higher than 300°C. This could be attributed to the properties of bubble and emulsion phases. Results of this study indicated that the bubbles grow up to a maximum diameter by increasing the temperature up to 300°C, after which the bubbles become smaller. The results showed that due to the wall effect, there is no significant change in the mean velocity of downward-moving clusters. In order to explain these trends, surface tension of emulsion between the rising bubble and the emulsion phase was introduced and evaluated in the bubbling fluidized bed. The results showed that surface tension between bubble and emulsion is increased by increasing temperature up to 300°C, however, after that it acts in oppositely. L'effet de la température sur l'hydrodynamique de lits fluidisés de gaz-solide bouillonnants a fait l'objet de l'étude de cet ouvrage. Des expériences ont été faites à différentes températures se situant entre 25 et 600°C et différentes vélocités de gaz superficiels sur une plage de 0,17 à 0,78,m/s avec particules de sable. La trajectoire temps-position des particules a été obtenue à l'aide d'une technique de repérage par particules radioactives à haute température. Ces données ont été utilisées pour déterminer certains des paramètres hydrodynamiques (vélocité moyenne des particules ascendantes et descendantes, la fréquence de sauts bonds, la fréquence de cycles et les diffusivités axiales et radiales), lesquels sont représentatifs de solides se mélangeant dans le lit. Il a été démontré que le mélange de solides et la diffusivité des particules augmentent en haussant la température à environ 300°C. Cependant, ces paramètres diminuent en accroissant davantage la température au-delà de 300°C. Cela pourrait être attribué aux propriétés des phases de bouillonnement et d'émulsion. Les résultats de cette étude indiquent que les bulles croissent pour atteindre un diamètre maximum en augmentant la température jusqu'à 300°C. Au-delà de cette température, les bulles deviennent plus petites. Les résultats démontrent qu'en raison de l'effet de paroi, il n'y a pas de changement significatif à la vélocité moyenne des grappes descendantes. Afin d'expliquer ces tendances, la tension de surface de l'émulsion entre la bulle ascendante et la phase émulsion a été introduite et évaluée dans le lit fluidisé bouillonnant. Les résultats ont démontré que la tension de surface entre la bulle et l'émulsion augmente en haussant à température jusqu'à 300°C; cependant, après cette température, elle agit inversement. [source]

Determination of Intrinsic Minimum Bubbling Velocity in Fine Powder Aerations Based on Experimentally Measured Elastic Deformation Coefficients

THE CANADIAN JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING, Issue 3 2005
Wiratni Wiratni
Abstract It is found that the minimum bubbling velocity of aerated fine powder can be defined by experimentally measuring incremental elastic deformation coefficient (Y). The value of Y starts changing at a certain degree of powder expansion. The sudden change of Y indicates the initiation of the fractures in the homogeneously aerated expanded (HAE) emulsion phase. The intrinsic minimum gas velocity (Umb*), which causes this fracture initiation, can be significantly smaller than the so-called minimum bubbling velocity (Umb) defined by the classical concepts. On a trouvé que la vitesse d'ébullition minimum de fine poudre aérée peut se définir en mesurant expérimentalement le coefficient de déformation élastique incrémentiel (Y). La valeur de Y commence à changer à un certain degré d'expansion de la poudre. Le changement soudain de Y indique le départ de fractures dans la phase d'émulsion expansée et aérée de manière homogène (HAE). La vitesse de gaz minimum intrinsèque (Umb*), qui cause ce début de fractures, peut être significativement plus petite que la prétendue vitesse d'ébullition minimum (Umb) définie par les concepts traditionnels. [source]

Hydrodynamic characteristics of gas,solid fluidization at high temperature

THE CANADIAN JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING, Issue 1 2010
Shabnam Sanaei
Abstract Effect of temperature on the hydrodynamics of bubbling gas,solid fluidized beds was investigated in this work. Experiments were carried out at different temperatures ranged of 25,600°C and different superficial gas velocities in the range of 0.17,0.78,m/s with sand particles. The time-position trajectory of particles was obtained by the radioactive particle tracking technique at elevated temperature. These data were used for determination of some hydrodynamic parameters (mean velocity of upward and downward-moving particles, jump frequency, cycle frequency, and axial/radial diffusivities) which are representative to solids mixing through the bed. It was shown that solids mixing and diffusivity of particles increases by increasing temperature up to around 300°C. However, these parameters decrease by further increasing the temperature to higher than 300°C. This could be attributed to the properties of bubble and emulsion phases. Results of this study indicated that the bubbles grow up to a maximum diameter by increasing the temperature up to 300°C, after which the bubbles become smaller. The results showed that due to the wall effect, there is no significant change in the mean velocity of downward-moving clusters. In order to explain these trends, surface tension of emulsion between the rising bubble and the emulsion phase was introduced and evaluated in the bubbling fluidized bed. The results showed that surface tension between bubble and emulsion is increased by increasing temperature up to 300°C, however, after that it acts in oppositely. L'effet de la température sur l'hydrodynamique de lits fluidisés de gaz-solide bouillonnants a fait l'objet de l'étude de cet ouvrage. Des expériences ont été faites à différentes températures se situant entre 25 et 600°C et différentes vélocités de gaz superficiels sur une plage de 0,17 à 0,78,m/s avec particules de sable. La trajectoire temps-position des particules a été obtenue à l'aide d'une technique de repérage par particules radioactives à haute température. Ces données ont été utilisées pour déterminer certains des paramètres hydrodynamiques (vélocité moyenne des particules ascendantes et descendantes, la fréquence de sauts bonds, la fréquence de cycles et les diffusivités axiales et radiales), lesquels sont représentatifs de solides se mélangeant dans le lit. Il a été démontré que le mélange de solides et la diffusivité des particules augmentent en haussant la température à environ 300°C. Cependant, ces paramètres diminuent en accroissant davantage la température au-delà de 300°C. Cela pourrait être attribué aux propriétés des phases de bouillonnement et d'émulsion. Les résultats de cette étude indiquent que les bulles croissent pour atteindre un diamètre maximum en augmentant la température jusqu'à 300°C. Au-delà de cette température, les bulles deviennent plus petites. Les résultats démontrent qu'en raison de l'effet de paroi, il n'y a pas de changement significatif à la vélocité moyenne des grappes descendantes. Afin d'expliquer ces tendances, la tension de surface de l'émulsion entre la bulle ascendante et la phase émulsion a été introduite et évaluée dans le lit fluidisé bouillonnant. Les résultats ont démontré que la tension de surface entre la bulle et l'émulsion augmente en haussant à température jusqu'à 300°C; cependant, après cette température, elle agit inversement. [source]

The Effect of Bed Temperature on Mass Transfer between the Bubble and Emulsion Phases in a Fluidized Bed

THE CANADIAN JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING, Issue 5 2003
Wenyuan Wu
Abstract The rate of interphase mass transfer between the bubble and emulsion phases of a bubbling fluidized bed is of primary importance in all models for fluidized bed reactors. Many experimental studies have been reported, however, all these investigations have been carried out in fluidized beds operated at room temperature. In this work, the effect of the bed temperature on the interphase mass transfer is reported. Single bubbles containing argon , used as a tracer , were injected into an incipiently fluidized bed maintained at the required temperature. The change in argon concentration in the bubble was measured using a suction probe connected to a mass spectrometer. The effects of bed particle type and size, bubble size, and bed temperature on the mass transfer coefficient were examined experimentally. The interphase mass transfer coefficient was found to decrease with the increase in bed temperature and bubble size, and increase slightly with increase in particle size. Experimental data obtained in this study were compared with some frequently used correlations for estimation of the mass transfer coefficient. Le taux de transfert de matière interphasique entre les phases à bulles et à émulsion d'un lit fluidisé bullant est de première importance dans tous les modèles de réacteurs à lits fluidisés. Beaucoup d'études expérimentales ont été présentées; toutefois, toutes ces recherches ont été menées dans des lits fluidisés fonctionnant à la température ambiante. Dans ce travail, on décrit l'effet de la température du lit sur le taux de transfert de matière. Des bulles simples contenant de l'argon – utilisé comme traceur – ont été injectées dans un lit fluidisé naissant maintenu à la température requise. Le changement de concentration d'argon dans la bulle est mesuré à l'aide d'une sonde de succion reliée à un spectromètre de masse. Les effets du type et de la taille des particules de lit, de la taille des bulles et de la température de lit sur le coefficient de transfert de matière sont examinés de façon expérimentale. On a trouvé que le coefficient de transfert de matière interphasique diminuait avec l'augmentation de la température du lit et de la taille des bulles, et augmentait légèrement avec l'augmentation de la taille des particules. Les données expérimentales obtenues dans cette étude sont comparées avec quelques corrélations fréquemment utilisées pour l'estimation du coefficient de transfert de matière. [source]

Reactor Modeling of Gas-Phase Polymerization of Ethylene

CHEMICAL ENGINEERING & TECHNOLOGY (CET), Issue 11 2004
A. Kiashemshaki
Abstract A model is developed for evaluating the performance of industrial-scale gas-phase polyethylene production reactors. This model is able to predict the properties of the produced polymer for both linear low-density and high-density polyethylene grades. A pseudo-homogeneous state was assumed in the fluidized bed reactor based on negligible heat and mass transfer resistances between the bubble and emulsion phases. The nonideal flow pattern in the fluidized bed reactor was described by the tanks-in-series model based on the information obtained in the literature. The kinetic model used in this work allows to predict the properties of the produced polymer. The presented model was compared with the actual data in terms of melt index and density and it was shown that there is a good agreement between the actual and calculated properties of the polymer. New correlations were developed to predict the melt index and density of polyethylene based on the operating conditions of the reactor and composition of the reactants in feed. [source]