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Trickle-Bed Reactors: Tracer Study of Liquid Hold-Up and Wetting Efficiency at High Temperature and Pressure

Department of Chemical Engineering and Applied Chemistry, University of Toronto, Toronto, Ontario M5S 1A4
The Canadian Journal of Chemical Engineering (Impact Factor: 1.31). 08/1991; 69(4):1016 - 1020. DOI: 10.1002/cjce.5450690426

ABSTRACT Liquid holdup and wetting efficiency were measured by means of stimulus-response (pulse-tracer) experiments in a trickle-bed reactor, packed with a commercial hydrodemetallization catalyst, and operated at 10 MPa and 330–370°C, with a superficial liquid velocity of 1.4 to 8.3 × 10−4 m/s. The total liquid holdup was obtained from the first moments, and the external wetting efficiency from the second moments, of the response curves. The dynamic holdup obtained from the total holdup lies within the range described by existing correlations, but wetting efficiency is significantly lower than literature data obtained at ambient conditions.
On a mesuré la rétention du liquide et l'efficacité du mouillage par des expériences stimulus-réponse (traceur-impulsion) dans un réacteur à lit ruisselant, garni avec un catalyseur commercial d'hydrodémétalisation, et fonctionnant à 10 MPa et à 330–370°C, avec une vitesse liquide superficielle de 1,4 à 8,3 × 10−4 m/s. On a obtenu la rétention liquide totale des premiers moments de la courbe des réponses et l'efficacité du mouillage externe des deuxièmes moments. La rétention dynamique obtenue à partir de la rétention totale se situe dans la gamme couverte par les corrélations existantes, mais l'efficacité du mouillage est nettement inférieure aux données publiées aux conditions ambiantes.

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    ABSTRACT: De nombreux facteurs poussent à la réduction des vitesses superficielles de liquide dans les réacteurs catalytiques à lit fixe fonctionnant à co-courant descendant en régime ruisselant. Ces nouvelles conditions hydrodynamiques peuvent entraîner un mouillage partiel des grains de catalyseur. L’objectif de cette étude est d’observer et de quantifier le phénomène de mouillage et les vitesses de liquide à la surface du solide. Les mesures de taux de mouillage, par traitement d’images, et de champ de vitesse, par traitement PIV (Vélocimétrie par Image de Particules), ont été réalisées sur une maquette « bi-dimensionnelle » modèle composée de billes de 6 mm de diamètre. Les résultats montrent que l’affinité liquide-solide tient un rôle important dans la caractérisation des écoulements en réacteurs triphasiques à lit fixe, résultat peu mis en valeur dans la littérature.
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    ABSTRACT: The solubility of hydrogen in a white mineral oil has been measured at pressures of 1.48 to 10.44 MPa at each of four temperatures (573, 603, 623, 643 K), in conjunction with a study of hydrodesulphurization in a trickle-bed reactor. The solubility varies from a hydrogen mole fraction of 0.056 at the lowest [T, P] to 0.262 at the highest. The solubility increases with increasing pressure and temperature. It can be represented by an equation suggested by using Krichevsky-Ilinskaya and van't Hoff expressions.La solubilité de l'hydrogène dans une huile minérale blanche a été mesurée à des pressions allant de 1,48 à 10,44 MPa à chacune des quatre températures (573, 603, 623 et 643 K), en parallèle avec une étude de l'hydrodésulfurisation dans un réacteur à lit ruisselant. La solubilité varie d'une fraction molaire d'hydrogène de 0,056 pour le plus bas [T, P] a 0,262 pour le plus élevé. La solubilité augmente avec l'augmentation de la pression et de la température. Elle peut e'tre représentée par une équation combinant les expressions de Krichevsky-Ilinskaya et de van't Hoff.
    The Canadian Journal of Chemical Engineering 08/1992; 70(4):822-824. DOI:10.1002/cjce.5450700431 · 1.31 Impact Factor
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    ABSTRACT: The effect of pressure on the frictional two-phase pressure drop and the gas holdup in a flooded fixed bed reactor with cocurrent upflow of gas and liquid is presented. It has been found that pressure and gas molecular weight influence the pressure drop only via gas density. An increase of gas density results in an increase of two-phase pressure drop and gas holdup at given fluid superficial velocities. Two extrapolation tools for the estimation of pressure drops in pressurized flooded beds exclusively from experiments conducted in nearly atmospheric conditions are proposed. A new two-phase pressure drop correlation based upon more than 1800 measurements (including our data and that from the literature) carried out within broad ranges of gas densities, liquid properties, particle sizes, and column diameters is developed.
    Industrial & Engineering Chemistry Research 03/1994; 33(3). DOI:10.1021/ie00027a008 · 2.24 Impact Factor
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