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Abstract

The paper covers an experimental and theoretical investigation of the dispersed phase holdup and drop size distribution for gas-liquid and liquid-liquid counter-current flow in reciprocating plate columns provided with plates having small hole size and free area. The response of the reciprocating plate column is similar to that of liquid-pulsed columns exhibiting mixer-settler and emulsion regions. The dispersed phase holdup depends on the dispersed phase flow rate, the vibrating speed of the plate stack, the plate geometry and the number of plates: it was found to be minimum at the transition between the mixer-settler and emulsion regions.

The dispersed phase holdup is modeled incorporating apparent interstitial liquid velocity and the slip velocity to account for the non-descriptive flow pattern between the phases.

The drop size distribution is satisfactorily represented on a Rosin–Rammler Chart. Sauter mean diameter, calculated from the distributions, indicated an advantage in the drop size-power consumption relation when plates having small hole size and free area are used.

Equipment used for fluid-fluid contacting is often broadly classified as either stagewise or differential contactors. The classification is further sub-divided as gravity, mechanically-agitated and pulse-agitated, depending on the method adopted for interdispersing the phases. Pulse-agitation involves the use of either reciprocating perforated plates moving vertically up and down the column, or pulsing a phase hydraulically keeping the internal structure of the column stationary.

The literature on reciprocating plate columns (RPC) primarily is concerned with the study of liquid-liquid systems using perforated plates having large hole size and free area. This paper presents the dispersed phase holdup and drop size distributions for gas-liquid and liquid-liquid systems in reciprocating plate columns with small perforation diameter and free area for the plate.

On a fait une étude expérimentale et théorique de la rétention en phase dispersée et de la distribution des dimensions des gouttes, dans le cas d'écoulements gaz-liquide et liquide-liquide à contre-courant dans des colonnes à plateaux à mouvement alternatif, avec des orifices de faibles dimensions et une faible section libre. La réponse des colonnes à plateaux à mouvement alternatif ressemble à celle des colonnes pulsées en phase liquide qui présentent des régions de mélange-décantation ainsi que des zones d'émulsion. La rétention en phase dispersée dépend du débit de cette phase, de la vitesse de vibration de la pile de plateaux, de la forme des plateaux et de leur nombre; on a trouvé que la rétention était minimale au point de transition entre la région de mélange-décantation et celle de l'émulsion.

On a modelisé la rétention de la phase dispersée en introduisant al vitesse apparente du liquide interstitiel et la vitesse de glissement pour expliquer les trajectoires de la circulation entre les phases. Le diagramme de Rosin et Rommler a permis de représenter de manière satisfaisante la distribution des dimensions des gouttes. Le diamètre moyen de Sauter (calculé à partir des distributions) a indiqué qu'il y avait un avantage concernant la relation entre les dimenions des gouttes et la consommation d'énergie, lorsqu'on employait des plateaux ayant des orifices de faibles dimensions et de faible section libre.

L'équipement qu'on emploie pour le contact fluide-fluide peut ětre classé en deux grandes catégories: les contacteurs multiétagés et les contacteurs différentiels; cette classification est encore sous-divisée en contacteurs par gravité, à agitation mécanique et à agitation pulsée, selon la méthode adoptée pour disperser les phases. L'agitation pulsée implique l'emploi de plateaux perforés qui se déplacent verticalement avec un mouvement alternatif dans une colonne; on peut aussi pulser une phase par un moyen hydraulique, tout en conservant stationnaire la structure interne de la colonne.