Errors caused by tracer solubility in the measurement of gas phase axial dispersion

Authors

  • S. Joseph,

    Corresponding author
    1. Chemical/Petroleum Engineering Department, University of Pittsburgh, Pittsburgh, Pennsylvania 15261
    • Chemical/Petroleum Engineering Department, University of Pittsburgh, Pittsburgh, Pennsylvania 15261
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  • Y. T. Shah

    1. Chemical/Petroleum Engineering Department, University of Pittsburgh, Pittsburgh, Pennsylvania 15261
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Abstract

Gas phase dispersion studies in bubble columns have been previously analyzed with the axial dispersion model neglecting the solubility of the tracer gas. In the present study, the effect of the solubility of the tracer gas on the accuracy of dispersion measurements is examined using the axial dispersion model with interphase transfer. Expressions for the first and second moments have been derived assuming the liquid phase to be well mixed. These moments are found to be functions of the Stanton number, Peclet number, Henry's constant, ratios of gas to liquid holdups and velocities. It is found that neglecting the interphase transfer can lead to significant deviations from the expected moments, and thus to errors in the Peclet number, even for a relatively insoluble gas like helium in water.

Abstract

Les études sur la dispersion de la phase gazeuse dans les colonnes à bulles ont été jusqu'à présent effectuées à l'aide d'un modèle de dispersion axiale négligeant la solubilité du traceur gazeux. Dans ce travail, l'effet de la solubilité du traceur gazeux sur la précision des mesures de dispersion est étudié au moyen d'un modèle de dispersion axiale avec transfert entre les phases. Les expressions du premier et du deuxième moments ont été établies en considérant que la phase liquide est bien mélangée. On a trouvé que ces moments étaient fonction du nombre de Stanton, du nombre de Peclet, de la constante d'Henry, des rapports de rétentions des gaz à celle des liquides et des vitesse de circulation. Le fait de négliger le transfert entre les phases peut entraǐner des écarts importants par rapport aux moments prévus et causer ainsi des erreurs dans le nombre de Peclet, měme pour un gaz relativement insoluble, comme l'hélium dans l'eau.

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