Hydrodynamics in rectangular air-lift reactors: Scale-up and the scale-up and the influence of gas-liquid separator design

Authors


Abstract

Experiments were conducted on air-lift reactors with different liquid volumes, aspect ratios, and gas-liquid separator configurations, with constant downcomer to riser cross-sectional area ratio and riser/downcomer height. Reactor performance was highly dependent on the gas-liquid separator design. By changing the latter, the mode of operation could be changed from that of a concentric tube reactor (with gas recirculation) to an external loop reactor (without gas recirculation). Liquid velocity and overall gas hold-up data were correlated to the power per liquid volume and “Disengagement Ratio”, a geometric parameter describing the separator's configuration. During scale-up, similar gas hold-ups and liquid velocities were found in laboratory and pilot reactors. A modified air-lift reactor with an enlarged channel for a gas-liquid separator also was studied.

Abstract

Des expériences ont été menées dans des réacteurs à l'air avec des volumes liquides, des élancements et des configurations du séparateur gaz-liquide différents, avec un rapport constant du trop-plein sur la surface transversale de la colonne montante et de la hauteur de la colonne montante sur celle du trop-plein. La performance du réacteur dépend fortement de la conception du séparateur gaz-liquide. En modifiant sa conception, au lieu d'un réacteur à tube concent-rique (avec recirculation du gaz), on peut avoir comme mode de fonctionnement un réacteur a boucle multiple (sans recirculation du gaz). Les données sur la vitesse du liquide et de rétention globale du gaz ont été corrélées à l'énergie par volume de liquide et au “rapport du désengagement”, paramètre géométrique décrivant la configuration du séparateur. Lors de la mise à l'échelle, des rétentions de gaz et des vitesses du liquide semblables ont été trouvées en laboratoire et avec les réacteurs pilotes. On a également étudié un réacteur à l'air modifié avec un canal élargi pour un séparateur gaz-liquide.

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