بررسی تأثیر افزودن الکل و فعال کننده های سطحی بر روی هیدرودینامیک راکتور هوابالابر در شرایط سه فازی

جابرزاده, سعید; حقیقی اصل, علی; صفدری, سید جابر; رشیدی, عباس

بررسی تأثیر افزودن الکل و فعال کننده های سطحی بر روی هیدرودینامیک راکتور هوابالابر در شرایط سه فازی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

سعید جابرزاده ¹

علی حقیقی اصل ¹

سید جابر صفدری ²

عباس رشیدی ³

¹ سمنان، دانشگاه سمنان، دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، صندوق پستی 3513119111

² تهران، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، پژوهشکده چرخه سوخت، صندوق پستی 8486 ـ 11365

³ بابلسر، دانشگاه مازندران، دانشکده فنی و مهندسی، صندوق پستی 47415

چکیده

در این پژوهش اثر حضور اتانول و فعال‌کننده‌های سطحی آنیونی، کاتیونی و غیر یونی بر سرعت چرخش، زمان اختلاط و نگه‌ داشت گاز در یک راکتور هوابالابر حلقه داخلی لوله‌ای هم مرکز در شرایط سه فازی(آب و الکل ـ هوا ـ ذره‌های PVC) بررسی شد. در این آزمایش‌ها اثر تغییر سرعت گاز، سطح مایع و درصد جامد مورد بررسی قرار گرفت. راکتور هوابالابر از جنس شیشه و به ترتیب با ارتفاع و قطر لوله‌ داخلی و لوله‌ خارجی 173، 5 و 8 سانتی‌متر ساخته شد. در سامانه مایع ـ گاز ـ جامد با افزایش سرعت گاز، نگه‌داشت گاز در بالابر و سرعت مایع افزایش می‌یابد. نتیجه‌ها نشان داد که حضور الکل باعث کاهش کشش سطحی و افزایش نگه‌داشت گاز و کاهش سرعت مایع می‌شود، همچنین فعال‌ کننده‌های سطحی غیر یونی بیشترین تأثیر را نسبت به فعال‌ کننده‌‌های سطحی کاتیونی و آنیونی بر روی نگه‌ داشت گاز دارند. در این مقاله رابطه‌ هایی برای پیش‌بینی نگه‌ داشت گاز و سرعت مایع و زمان اختلاط ارایه شده‌اند

کلیدواژه‌ها

راکتور هوابالابر

پارامترهای هیدرودینامیکی

فعال کننده سطحی

الکل

سه فازی

موضوعات

[1] مهرنیا، محمدرضا؛ توفیقی، جعفر؛ بنکدارپور، بابک؛ اکبرنژاد، محمد مهدی، مطالعه هیدرودینامیک در راکتورهای ایرلیفت حاوی میکروامولسیون آب در نفت، فنی ومهندسی مدرس، 18: 9 تا 16 (1383).

[2] Merchuk J., Siegel M.H., Airlift Reactors in Chemical and Biological Technology, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 41:105-120 (1988).

[3] Peterson E., Margaritis A., Hydrodynamic and Mass Transfer Characteristics of Three-Phase Gas-Lift Bioreactor Systems, Critical Reviews in Biotechnol Journal, 21:233-249 (2001).

[4] Singh A., Van Hamme J.D., Ward O.P., Surfactants in Microbiology and Biotechnology: Part 2. Application Aspects, Biotechnology Advances Journal, 25:99-121(2007).

[5] Tzounakos A., Karamanev D.G., Margaritis A., Bergougnou M.A., Effect of Surfactants on the Free Rise of Single Gas Bubbles in Non-Newtonian Pseudoplastic Liquids, Industrial and Engineering Chemistry Research,43:5790-5795 (2004).

[6] Alves S.S., Orvalho S.P.,Vasconcelos J.M.T., Effect of Bubble Contamination on Rise Velocity and Mass Transfer, Chemical Engineering Science, 60:1-9 (2005).

[7] Vazquez G., Antorrena G., Navaza J.M., Influence of Surfactant Concentration and Chain Length on the Absorption of CO₂ by Aqueous Surfactant Solutions in the Presence and Absence of Induced Marangoni Effect, Industrial & Engineering Chemistry Research, 39:1088-1094 (2000).

[8] Fang X., Shen Y., Zhao J., Bao X., Qu Y., Status and Prospect of Lignocellulosic Bioethanol Production in China, Bioresource Technology. Bd., 101(13): 4814-4819 (2010).

[9] Mabee W.E., Saddler J.N., Bioethanol from Lignocellulosics: Status and Perspectives in Canada, Bioresource Technology, 101(13): 4806-4816 (2010).

[10] Moraveji M.K., Sajjadi B., Davarnejad R., Sharafoddin S., Influence of Buthanol Addition on Mass Transfer and Bubble Diameter in a Split-Cylinderical Airlift Reactor, Indian Journal of Chemical Technology, 18:227-283 (2011).

[11] Isaka K., Sumino T., Tsuneda S., Novel Nitritation Process Using Heat-Shocked Nitrifying Bacteria Entrapped in Gel Carrier, Process Biochemistry, 43:265-270 (2008).

[12] Moraveji M.K., Morovati Pasand M., Davarnejad R., Chisti Y., Effects of Surfactants on Hydrodynamic and Mass Transfer in a Split-Cylinder Airlift Reactor, The Canadian journal of Chemical Engineering, 90:93-99 (2012).

[13] Sivasubramaniana V., Naveen Prasad B.S., Effects of Superficial Gas Velocity and Fluid Property on the Hydrodynamic Performance of An Airlift Column with Alcohol Solution, International Journal of Engineering, Science and Technology, 1(1):245-253 (2009).

[14] Azher N.E., Gourich B., Soulami M., Bouzidi A., Barkaoui M., Ziyad M., Influence of Alcohol Addition on Gas Hold-Up, Liquid Circulation Velocity and Mass Transfer Coefficient in a Split-Rectangular Airlift Bioreactor, Biochemical Engineering Journal, 23:161–167 (2005).

[15] Sijacki I., Colovic R., Tokic M., Kojic P., Simple Correlations for Bubble Columns and Draft Tube Airlift Reactors With Dilute Alcohol Solutions, Acta Periodica Technologica, 40:1-220 (2009).

[16] Molina E., Contreras A., Chisti Y., Gas Holdup, Liquid Circulation and Mixing Behavior of Viscous Newtonian Media in A Split-Cylinder Airlift Bioreactor, Food and Bioproducts Processing, 77:27-32 (1999).

[17] Onken U., Weiland P., Hydrodynamics and Mass Transfer in An Airlift Loop Fermenter, European Journal of Applied Microbiology and Biotechnology, 10:31-40 (1980).

[18] Kelkar B.G., Godbole S.P., Honath M.F., Shah Y.T., Carr N.L., Deckwer W.D., Effect of Addition of Alcohol on Gas Holdup and Backmixing in Bubble Column, American Institute of Chemical Engineers Journal, 29:361–369 (1983).

[19] Weiland P., Influence of Draft Tube Diameter on Operation of Airlift Loop Reactors, German Chemical Engineering, 7:374–385 (1984).

[20] Kennard M., Janekeh M., Two- and Three-Phase Mixing in a Concentric Draft Tube Gaslift Fermentor, Biotechnology and Bioengineering, 38:1261–1270 (1991).

[21] Albijanic B., Havran V., Petrovic D.j., Duric M., Tekic M.N., Hydrodynamics and Mass Transfer in a Draft Tube Airlift Reactor With Dilute Alcohol Solutions, American Institute of Chemical Engineers, 53:267-273 (2007).