Showing papers in "Canadian Journal of Chemical Engineering in 1994"

The role of gas phase momentum in determining gas holdup and hydrodynamic flow regimes in bubble column operations

Abstract: Experiments conducted in 0.15 m diameter bubble columns using water and non-aqueous liquids have shown that the gas velocity at which transition from the bubbly flow to the churn-turbulent flow regime occurs is a function of gas density. The transition velocity increased with increasing gas density. The direct effect of gas density on gas holdup in the bubbly flow regime is small with only a slight increase in holdup being observed at higher densities (ϵG α ρg0.04). In the churnturbulent region a much greater effect of gas density on gas holdup was observed. These differences were found to be a direct function of the differences in holdup values at the transition points. Gas holdup was found to be a function of the gas phase momentum. In the bubbly flow regime holdup was directly proportional to momentum while in the churn-turbulent regime holdup was proportional to momentum to the one third power. Reasons for this behaviour are discussed, as well as the implied effects on liquid mixing in bubble column slurry reactors. The effects of gas density may offer an explanation for some apparently anomalous published results. Des experiences menees dans des colonnes a bulles de 0,15 m de diametre avec de l'eau et des liquides non aqueux ont montre que la vitesse de gaz a laquelle se produit la transition entre le regime bouillonnant et le regime turbulent est une fonction de la masse volumique du gaz. La vitesse de transition augmente avec la masse volumique du gaz. L'effet direct de la masse volumique de gaz sur la retention de gaz dans le regime bouillonnant est faible, et seule une faible augmentation de la retention est observee a de fortes densites (ϵG α ρg0.04). Dans la zone turbulente, un effet beaucoup plus grand de la masse volumique du gaz sur retention de gaz a ete observe. Ces differences sont selon nos observations une fonction directe des differences dans les valeurs de retention aux points de transition, On a trouve que la retention de gaz etait une fonction du moment de phase gazeuse. Dans la zone bouillonnante, la retention se montre directement proportionnelle au moment, tandis que la retention en regime turbulent est proportionnelle au moment a la puissance en tiers. On explique les raisons de ce comportement ainsi que ses effets sur le melange liquide dans les reacteurs a boue a colonne bouillonnante. L'effet de la masse volumique au gaz pourait permettre d'expliquer certains resultats publies apparemment anormaux.

Particle velocity profiles and solid flow patterns in spouted beds

Abstract: A fibre optic probe system was used to measure the profiles of vertical particle velocities in the spout and the fountain of a half-column and a full-column spouted bed. In addition, a fibre optic image probe was employed to measure vertical particle velocity profiles in the annulus of the full-column. In the spout, radial profiles of vertical particle velocities were of near Gaussian distribution. Particle velocities along the spout axis in the half-column were 30% lower than in the full-column under identical operating conditions. In the half column, particle velocities adjacent to the front plate were approximately 24% lower than a few millimeters away. The fountain core expanded suddenly near the bed surface and then gradually contracted with height. The model of Grace and Mathur (1978) gave good predictions of fountain heights for the full-column. In the annulus region, there was a 28% difference between particle velocities adjacent to the column wall and those only 2 mm away. The integrated upward solids mass flow in the spout and the downward solids flow in the annulus matched well at different bed levels.

Measurements of voidage profiles in spouted beds

Abstract: A fibre optic probe has been used to measure voidage profiles in the fountain, spout and annulus of spouted beds. The voidage in most of the annulus was found to be somewhat higher than the loose-packed voidage and increased with increasing spouting gas flow rate, contrary to usual assumptions. There is a denser region in the annulus where the voidage was a little lower than the loose-packed bed voidage. In the core of the fountain, the voidage decreased with height for low spouting gas flow rate, consistent with the model of Grace and Mathur (1978); however, at higher gas flow rate, it first increased with height and then decreased towards the fountain top. The radial profiles of local voidage were roughly parabolic in the lower portion of the spout and blunt in the upper portion. On a utilise une sonde a fibres optiques pour mesurer les profils de vide dans la fontaine, le jet et l'espace annulaire des lits jaillissants. Dans la majorite des cas, le vide dans l'espace annulaire s'est avere plus eleve que dans les lits moins densement garnis et augmente avec le debit de gaz jaillissant, contrairement aux hypotheses habituelles. I1 existe une region plus dense dans l'espace annulaire ou le vide est Iegerement plus faible que dans les lits moins densement garnis. Dans le coeur de la fontaine, le vide diminue avec la hauteur pour un faible debit de gaz jaillissant, ce qui concorde avec le modele de Grace et Mathur (1978); cependant, a des debits de gaz eleves, le vide augmente dans un premier temps avec la hauteur puis diminue lorsqu'on arrive a I'extremite superieure de la fontaine. Les profils radiaux du vide local sont a peu pres paraboliques dans la partie inferieure du jet et plats dans la partie superieure.

The operating cost of electrocoagulation

Abstract: The electrocoagulation of kaolinite and bentonite suspensions was studied in a pilot electrocoagulation system at the Western Research Center of CANMET to assess the operating cost and efficiency of the process. Factors affecting the operating cost such as, the formation of passivation layers on electrode plates, flow velocity and concentration of sodium chloride in the suspension were examined. The operating costs investigated in this paper were the power cost of the electrocoagulation cell and the material cost due to the consumption of the aluminum electrode. Comparison was based on the settling properties of the treated product: turbidity, settling rate, and cake height. Higher concentration of sodium chloride resulted in greater amount of aluminum dissolved chemically and electrochemically into the suspension and thus a better clarity of the supernatant of the treated product. Increased flow velocity could reduce significantly the operating cost while improving both clarity of the supernatant and the compactness of the sludge volume. The passivation layers developed quickly with time during the electrocoagulation process and more energy became wasted on the layers.

Phase equilibrium data on carbon dioxide hydrate in the presence of electrolytes, water soluble polymers and montmorillonite

Abstract: Equilibrium formation conditions for carbon dioxide hydrate were measured in pure water and in aqueous polymer and electrolyte solutions. The solutions that were used include: polyethylene oxide, partially (10 and 90 percent) hydrolyzed polyacrylamide, sodium chloride and calcium chloride. Experiments with solutions containing both electrolyte and polymers were also performed. It was found that the electrolytes exhibited a substantial inhibiting effect whereas the polymers only slightly altered the equilibrium hydrate formation conditions. The measured equilibrium formation pressures were compared with the predictions from existing hydrate equilibria methods and were found to be in good agreement. The effect of montmorillonite was also studied and it was found that it did not affect the equilibrium hydrate formation conditions. A total of 101 experimental measurements are reported. Les conditions de formation des equilibres pour l'hydrate de gaz carbonique ont ete mesurees dans l'eau pure et dans des solutions aqueuses de polymeres et d'electrolytes. Les solutions utilisees sont: l'oxyde de polyethylene, le polyacrylamide partiellement hydrolyse (10 et 90 p. 100), le chlorure de sodium et le chlorure de calcium. Des experiences avec des solutions a base d'electrolytes et de polymeres ont egalement ete menees. Les electrolytes se sont averes avoir un effet d'inhibition important tandis que les polymeres n'ont que legerement altere les conditions de formation des hydrates a l'equilibre. Les pressions de formation des equilibres mesurees ont ete comparees aux predictions de methodes d'equilibre existantes pour les hydrates, et on a trouve un bon accord. On a egalement etudie l'effet de la montmorillonite qui ne semble pas influer sur les conditions de formation des hydrates a l'equilibre. Les resultats de 101 mesures experimentales sont presentes au total.

Neural network based objective flow regime identification in air-water two phase flow

Abstract: On a applique le reseau neuronal auto-structurant de Kohonen afin de determiner les regimes d'ecoulement dans l'ecoulement horizontal air-eau. Le reseau neuronal a ete eduque avec des caracteristiques stochastiques calculees a partir des signaux de pression absolue turbulente obtenus pour une vaste gamme de regimes d'ecoulement. La carte des caracteristiques nous a permis de classifier avec succes les echantillons en deux categories d'ecoulements distinctives qui sont consistants avec l'observation visuelle des regimes d'ecoulement

Diffusion in liquid-filled pores of activated carbon. I. Pore volume diffusion

Abstract: On a mesure les isothermes d'adsorption sur du charbon actif pour les six systemes suivants: benzaldehyde, phenol et chlorure de potassium dans l'eau; benzene, isopropylbenzene et phenol dans le cyclohexane. Les systemes isopropylbenzene et benzene dans du cyclohexane ou du chlorure de potassium dans l'eau se sont reveles legerement adsorbants, tandis que le benzaldehyde et le phenol dans l'eau sont hautement adsorbants. La vitesse de diffusion des solutes legerement adsorbants a ete interpretee en supposant que la diffusion intraparticulaire est due a la diffusion volumique des pores. Les resultats indiquent que le facteur de tortuosite pour le charbon actif est de 3,5. La diffusivite volumique effective des pores et le facteur de tortuosite ne sont pas influences par la concentration du solute, la taille moleculaire du solute et le diametre des particules. La resistance externe au transfert de matiere est negligeable lorsque la diffusion volumique des pores est controlee par le mecanisme de diffusion intraparticulaire

Two‐Stage pyrolysis model of PVC

Abstract: The pyrolysis of polyvinyl chloride (PVC) was examined with a thermal gravimetric analyzer (TGA). The experiments were carried out over the temperature range of 400-800 K at three heating rates of 1, 2, and 5.5 K/min and in a nitrogen atmosphere. The results indicate that the entire process of PVC pyrolysis under the experimental conditions of this investigation consists of two distinct pyrolysis stages, namely, the thermal dehydrochlorination and the breakdown of the intermediate products produced after the dehydrochlorination stage. The corresponding activation energy, pre-exponential factor, and reaction order were determined. A two-stage pyrolysis model, which is composed of four reactions including a number of independent, consecutive and competitive reactions with volatiles and solid products, was developed. This kinetic model gives good agreement with the experimental results. On a etudie la pyrolyse du chlorure de polyvinyle (PVC) a I'aide d'un analyseur thermogravimetrique (TGA). Les experiences ont ete menees pour une vaste gamme de temperatures de 400 a 800 K a trois taux de chauffage, soit 1, 2 et 5,5 K/min, en milieu azote. Les resultats indiquent que le processus de pyrolyse du PVC dans ies conditions experimentales de cette etude comprend deux etapes distinctes de pyrolyse, a savoir la deshydrochloruration thermique et la fracturation des produits intermediaires produits apres l'etape de deshydrochloruration. On a detennine l'energie d'activation, le facteur pre-exponentiel et l'ordre de reaction correspondants. Un modele de pyrolyse en deux etapes comportant quatre reactions dont plusieurs reactions independantes, consecutives et competitives avec des produits volatils et solides, a ete mis au point. Les predictions de ce modele cinetique concordent bien avec les resultats experimentaux.

A study of solid behavior in spouted beds using 3‐D particle tracking

Abstract: A non-invasive γ-ray emission system, employing eight NaI detectors, has been developed to follow the motion of a single radioactive particle in a three-dimensional spouted bed reactor. The count-rates measured simultaneously by the detectors are converted into tracer coordinates (x, y, z) using a pre-established calibration model which accounts for every physical and geometrical aspects involved in the spouting facility. Typically four hundred thousands successive coordinates, obtained over 3.5 hours of particle tracking, are used for determining the average particle velocity field and other hydrodynamic quantities such as the cycle time distribution, the spout shape and the solid exchange distribution at the spout boundary, which could not be evaluated accurately using any available techniques. Une methodologie nucleaire non-intrusive, employant huit detecteurs a scintillation, a ete mise au point pour l'etude de la circulation du solide dans les lits a jet tridimensionnels par la poursuite d'une particule radioactive. Les comptages de photons mesures simultanement par les detecteurs sont convertis en coordonnees cartesiennes (x, y, z) avec un modele preetabli de calibration qui decrit les interactions des photons avec les detecteurs et le reacteur. Apres avoir accumule typiquement quatre cent mille coordonnees successives sur une periode de 3.5 heures, ces donnees sont utilisees pour quantifier une variete de proprietes hydrodynamiques du solide jusque la inaccessible non-intrusivement. Cet article presente les resultats preliminaires obtenus sur le champ moyen de vitesse du solide, les distributions des temps de circulation des particules et d'echange du solide a la paroi du jet et la morphologie du jet.

Estimating parameters in nonlinear rate equations

Abstract: Les equations de vitesse de reaction dont les coefficients ont une dependence de type Arrhenius sur la temperature necessitent des procedures non lineaires pour obtenir des estimations de parametres. Si les estimations sont importantes, les mesures de plausabilite le sont tout autant. Les mesures les plus simples, de la forme (estimation±limites), sont basees sur des approximations non lineaires, qui peuvent etre, et qui sont souvent, tres trompeuses. Mais les approximations ne sont pas necessaires car les techniques modernes de profil statistique peuvent produire des intervalles precis avec une grande efficacite. Le profil fournit egalement des renseignements interessants sur la situation d'estimation en revelant comment les modeles peuvent etre simplifies. Des strategies sont donnees pour la reformulation des modeles et la transformation des parametres afin de produire des modeles dont les estimations se comportent bien

Modelling the flow in a hydrocyclone

Abstract: A computational procedure is employed in the present work to predict the flow field in a hydrocyclone. Computations are carried out for turbulent flow under assumptions of axial symmetry. Turbulence closure has been affected with the help of the conventional k ϵ model that includes a new formulation of the turbulence dissipation equation. The existing formulation of the dissipation equation proved to be inadequate in predicting the true nature of the present flow field. Results of the procedure are discussed. The new model appears to predict correctly the behaviour of a conventional water-fed hydrocyclone in the absence of an air core. On utilise dans le present travail une procedure informatique pour predire le champ d'ecoulement dans un hydrocyclone. Les calculs sont realises pour l'ecoulement turbulent en supposant une symetrie axiale. On utilise comme modele de fermeture pour la turbulence un modele classique k ϵ qui contient une nouvelle formulation de l'equation de dissipation de la turbulence. La formulation existante de l'equation de dissipation s'est averee inadequate dans la prediction de la veritable nature du champ d'ecoulement present. On analyse les resultats de la procedure. Il apparait que le nouveau modele predit correctement le comportement d'un hydrocyclone classique alimente en eau en l'absence d'un noyau d'air.

Solubility of methane in glycols at elevated pressures

Abstract: Glycols are widely used for the dehydration of gas streams because they absorb water readily, are stable to relatively high temperatures, and have low vapor pressures. However, in high pressure operations, an appreciable amount of hydrocarbon gas dissolves in the glycol, representing a loss to the process. Measurements were made to provide data on the solubility of methane in ethylene glycol and diethylene glycol, and to correlate the results for use in process calculations. The apparatus and experimental technique used were similar to those described by Jou et al (1987). Results are presented for the solubility of methane in the two glycols in the temperature range 25-125[degree]C and at pressures up to ca 20 megapascals. The results were correlated by the Peng-Robinson (1976) equation of state, and interaction parameters were obtained for the methane-glycol systems. Henry's constants were derived for comparison with data from the literature. 12 refs., 2 figs., 5 tabs.

Reactivation of partially‐sulphated limestone particles from a cfb combustor by hydration

Abstract: Spent limestone samples from the bed and baghouse of a 22 MWe circulating fluidized bed (CFB) boiler were hydrated and then sulphated in a thermogravimetric analyzer under conditions similar to those found in CFB combustors (850°C, 0.3% SO2, 9% O2, 9% CO2 and 81.7% N2). Hydration using water gave faster rates and higher levels of conversion of the residual CaO to Ca (OH)2 than immersion in pure steam at 150 and 200°C. The particles expanded during hydration and their internal volume increased from 0.1 cm3/g Ca before hydration to nearly 0.6 cm3/g Ca after dehydration. Hydration rejuvenated the reactivity of the bed material but not that of the baghouse particles. The conversion of Ca to CaSO4, in the treated bed particles increased from 32% to over 80% during re-sulphation. Des echantillons de calcaire Uses venant du lit et de l'enveloppe d'une chaudiere a lit fluidise circulant de 22 MWe ont ete hydrates puis sulfates dans un dispositif d'analyse thermogravimetrique dans des conditions similaires a celles des combusteurs a lit fluidise circulant (85O°C, 0,3% de SO2, 9% de O2, 9% de CO2 et 81,7% de N2). L'hydratation par l'eau donne des vitesses plus grandes et des niveaux plus eleves de conversion de CaO residuel en Ca (OH)2 que l'immersion dans de la vapeur pure a 150 et 200°C. Les particules se dilatent pendant l'hydratation et leur volume interne passe de 0, l cm3/g de Ca avant l'hydratation a presque 0,6 cm3/g de Ca apres l'hydratation. L'hydratation rajeunit la reactivite du materiau du lit mais non celle des particules de l'enveloppe. La conversion du Ca en CaSO4 dans les particules traitees du lit augmente de 32% a plus de 80% lors de la resulfatation.

Entry and exit flows of casson fluids

Abstract: Entry and exit flows through abrupt contractions are studied numerically for Casson fluids exhibiting a yield stress. The Casson constitutive equation recommended for describing blood flow is used with an appropriate modification proposed by Papanastasiou, which applies everywhere in the flow field in both yielded and practically unyielded regions. The emphasis is on determining the extent and shape of unyielded/yielded regions along with the swelling ratio of the free stream for planar and axisymmetric contraction flows for the whole range of Casson numbers. The results for pressure are used to determine the excess pressure losses that give rise to entrance, exit, and the total end correction. On etudie numeriquement les ecoulements d'entree et de sortie dans des contractions abruptes pour des fluides de Casson presentant une contrainte seuil. L'equation constitutive de Casson recommandee pour decrire l'ecoulement sanguin est utilisee avec une modification appropriee par Papanastasiou, qui s'applique partout dans le champ d'ecoulement, dans les regions cisaillees comme dans les regions non cisaillees. On s'attache surtout a determiner l'etendue et la forme des regions cisaillees/non cisaillees ainsi que le rapport de gonflement du courant libre pour des ecoulements dans des contractions planaires et axisymetriques pour toute la gamme de nombre de Casson. Les resultats pour la pression servent a determiner l'exces de perte de charge associe aux effets d'entree, de sortie et aux effets de bout combines.

Use of mixed surfactants to improve the transient interfacial tension behaviour of heavy oil/alkaline systems

Abstract: The objective of this study was to identify suitable combinations of additives to aqueous alkaline formulations for the potential recovery of Saskatchewan heavy crude oil A previously developed strategy was applied to screen various additive combinations consisting of three commercial petroleum sulfonate surfactants and two commercial lignosulfonate surfactants The selection of the additives was based on a large number of physical and interfacial property measurements in conjunction with phase stability tests at different temperatures The resulting ternary formulations, labelled here as Mixed-Surfactant-Enhanced Alkaline (MSEA) systems, were very successful in reversing the trend of increasing interfacial tension with time that characterizes additive-free alkaline/crude oil systems This success came at the expense of initial IFT values that were considerably higher than those exhibited by the corresponding additive-free alkaline solutions However, at higher temperatures (65 °C), these ternary MSEA formulations were capable of generating very low IFT values against the crude oil (in the range of 5 × 10−2 to 10−1 mN/m), which suggests that they could be suitable candidates for commercial exploitation of heavy oil recovery processes Cette etude a pour objectif de determiner des combinaisons adequates d'additifs pour des formulations alcalines aqueuses en vue de la recuperation potentielle d'huile lourde de Saskatchewan On a utilise une strategie mise au point anterieurement pour filtrer diverses combinaisons d'additifs constituees de surfactants commerciaux, dont trois au sulfonate de petrole et deux au lignosulfonate La selection des additifs a ete effectuee a partir d'un grand nombre de mesures des proprietes physiques et interfaciales conjointement a des tests de stabilite des phases a differentes temperatures Les formulations ternaires qui en resultent, designees ici sous le nom de systemes alcalins melanges enrichis en surfactants (MSEA), ont permis facilement de renverser l'augmentation de la tension interfaciale dans le temps, une tendance qui caracterise les systemes sans additifs alcalins-huile lourde Ce succes a ete obtenu au depens des valeurs initiates de la tension interfaciale qui etaient considerablement plus grandes que celles des solutions alcalines avec additifs correspondantes Toutefois, a des temperatures elevees (65°C), ces formulations ternaires MSEA ont ete capables de creer de tres faibles valeurs de tension interfaciale par rapport a l'huile lourde (comprises entre 5 × 10−2 et 10−1 mN/m), ce qui suggere qu'elles pourraient etre utilisees pour l'exploitation commerciale des procedes de recuperation de l'huile lourde

A rheological evaluation of linear and branched controlled-rheology polypropylenes

Abstract: Commodity linear and branched polypropylene resins have been modified by means of peroxide initiated chemical degradation in a reactive extrusion process. Data collected from molar mass and linear viscoelastic property measurements have been used to evaluate the L“crossover modulus” and “modulus separation” rheological polydispersity measures and a theoretical justification is provided for the modulus separation index. In the past, these empirical methods have been used successfully to relate molar mass characteristics to rheological properties. Results obtained in this study confirm the validity of the modulus separation index for linear polymers and suggest that it should be used carefully in the analysis of data from branched polymers. Linear viscoelastic data are used to estimate the terminal relaxation time spectra of both the linear and branched materials and a new correlation between modulus separation and relaxation time polydispersity is given. Des resines de commodite de polypropylene 1ineaires EC ramifiees ont ete rnodifiees par degradation chimique au peroxyde dans un procede d'extrusion reactive. Des donnees venant de mesures des proprietes viscoelastiques lineaires et de masse molaire ont ete utilisees pour evaluer les mesures rheologiques de polydispersite de “module de croisement”' et de “separation des modules”, et une justification theorique est donnee pour l'indice de separation des modules. Dans le passe, ces methodes empiriques ont ete utilisees avec succes pour relier les caracteristiques de masse molaire aux proprietes rheologiques. Les resultats obtenus dans cette etude confirment la validite de l'indice de separation des modules pour les polymeres lineaires et suggerent qu'on devrait les utiliser avec prudence dans l'analyse des donnees de polymeres ramifies. On utilise des donnees viscoelastiques Iineaires pour estimer le spectre de temps de relaxation terminal des rnateriaux 1ineaires et rarnifies, et on donne une nouvelle correlation entre la separation des modules et la polydispersite de temps de relaxation.

Importance of using the correct impeller boundary conditions for CFD simulations of stirred tanks

Abstract: On a utilise deux jeux de conditions aux limites determinees experimentalement pour l'agitateur afin de simuler l'ecoulement induit par une turbine a pales inclinees dans un reservoir a chicanes cylindrique. L'utilisation de ces deux jeux de conditions aux limites dans les simulations effectuees avec deux valeurs du degagement par rapport au fond du reservoir, permet de conclure que l'on ne peut predire correctement l'ecoulement induit par la turbine a pales inclinees sans tenir compte de l'emplacement de la turbine. Une bonne prediction des champs de vitesse dans le reservoir necessite la determination correcte des conditions aux limites de la vitesse. De meme, une bonne prediction de la distribution d'energie en regime turbulent necessite la determination correcte des conditions aux limites en regime turbulent. Le lien est quasi inexistant entre les champs de vitesse et les champs de turbulence. Le taux de dissipation d'energie cinetique en regime turbulent atteint son maximum pres de la turbine dans les deux geometries. Dans cette region, le taux moyen de dissipation est cinq fois et demie plus grand que le taux moyen de dissipation dans le reservoir

Drag on non-spherical particles in non-newtonian fluids

Abstract: Extensive experimental results on the free fall of a range of non-spherical particles such as square bars, cylinders, spheres and crushed rock chips in Newtonian, inelastic, viscoelastic and Boger fluids are presented. It is demonstrated that the use of a volume equivalent sphere diameter in addition to a shape factor provides an adequate approximation for the non-sphericity of particles used in this study. The applicability of two rheological models, namely, the power-law and the Carreau viscosity model has been examined in representing the drag coefficient results. Appropriate predictive expressions of the drag coefficient as a function of the particle Reynolds number and the Deborah number, encompassing wide ranges of rheological and kinematic conditions, are presented. On presente une grande quantite de resultats experimentaux sur la chute libre de particules non spheriques telles que des barres, des cylindres, des spheres et des debris de pierre dans des fluides de Boger, newtoniens, non elastiques et viscoelastiques. On demontre que le fait d'utiliser un diametre de sphere equivalent au volume en plus d'un facteur de forme donne une approximation convenable de la non-sphericite des particules utilisees dans cette etude. L'applicabilite de deux modeles rheologiques, soit le modele de loi de puissance et le modele de Carreau, a ete examinee pour la representation des resultats de coefficient de trainee. On presente des expressions de prediction adequates pour le coefficient de trainee en fonction du nombre de Reynolds et du nombre de Deborah des particules, et ce pour une vaste gamme de conditions rheologiques et cinematiques.

Purification of wet process phosphoric acid by solvent extraction liquid-liquid equilibrium at 25 and 40°C of the system water-phosphoric acid-methylisobutylketone

Abstract: Solubility and liquid-liquid phase equilibrium data are presented for the ternary system water-phosphoric acid-methyl isobutyl ketone at 25 and 40°C. Binodal curves, tie lines and distribution curves have been determined. Hand's method has been used to correlate tie lines and to calculate coordinates of plait points. The heterogeneous region at 40°C appeared to be slightly broader than that at 25°C, and the slopes of tie lines somewhat higher: the solubility of this system increases with decreasing temperature. The distribution curves indicated that methyl isobutyl ketone was an effective extractant for concentrated phosphoric acid solutions only.

Simultaneous hydrolysis and fermentation of pulp mill primary clarifier sludge

Abstract: Bioconversion of sludge from the primary clarifier of a sulphite pulping operation to ethanol offers a number of advantages over conventional disposal options. The amount of material which must be disposed of is reduced while, at the same time, salable and environmentally friendly fuel-ethanol is produced. In this study, primary clarifier sludge (PCS) was shown to be hydrolysed to produce fermentable sugars at a rate proportional to enzyme loading. Initial (1 hour) hydrolysis rates as high as 12.6 g reducing sugar/L · h were observed at an initial enzyme loading of 10 filter paper units (FPU)/g. Hydrolysis was inhibited by spent sulphite liquor (SSL), an inhibition which could be completely overcome by fermenting the SSL to remove sugars. Surfactants were found to only marginally improve the production of sugars. To reduce the deleterious effects of end product inhibition, single stage simultaneous hydrolysis and fermentation (SHF) was carried out using cellulase enzymes and Saccharomyces cerevisiae. La bioconversion en ethanol des boues du clarificateur primaire d'une usine de pâte au sulfite presente plusieurs avantages par rapport aux methodes d'elimination des dechets traditionnelles. La quantite de matiere a eliminer est reduite en měme temps qu'on produit de l'ethanol commercialisable de facon ecologique. Dans cette etude, des boues de clarificateur primaire (PCS) sont hydrolysees pour produire des sucres fermentables a un taux proportionnel au chargement en enzymes. Des taux initiaux d'hydrolyse (1 heure) aussi eleves que 12,6 g de sucre reducteur/L · h ont ete observes a un chargement initial en enzymes de 10 unites de papier filtre (FPU)/g. L'hydrolyse est inhibee par de la liqueur de sulfite usee (SSL), inhibition qui peut ětre completement surmontee en faisant fermenter la SSL pour retirer les sucres. On a trouve que les tensioactifs n'amelioraient que marginalement la production des sucres. Afin de reduire les effets nuisibles de l'inhibition du produit final, on a effectue l'hydrolyse et la fermentation simultanee (SHF) unietagee en utilisant des enzymes de cellulase et Saccharomyces cerevisiae.

Gas evolution from the aquathermolysis of heavy oils

Abstract: Aquathermolysis experiments were performed on core samples taken from three large bitumen and heavy oil deposits found in Alberta, to investigate gas evolution over the temperature range 360 to 420°C. Experiments conducted on Athabasca included runs with an initially pre-oxidized oil sample and runs with a change in core mineralogy. Pre-oxidizing the oil was found to substantially increase the amount of carbon monoxide and molecular hydrogen generated. Core mineralogy played an important role in the generation of carbon dioxide, and the amount of hydrogen sulphide produced was dependent on oil composition, mineralogy and time. Although substantial amounts of gaseous products are produced by simple thermolysis reactions (i.e., without water present), the main thermal recovery methods, steam injection and in-situ combustion, bring the oil phase and its host rock into direct contact with water. As water has been shown to take part in thermal cracking reactions, these experiments provide usful data for the estimation of produced gas composition during thermal recovery projects. On a mene des experiences d'aquathermolyse sur des echantillons de carottes issus de trois depots importants de bitumes et d'huiles lourdes d'Alberta afin d'etudier l'evolution du gaz pour des temperatures comprises entre 360 et 420°C. Les experiences avec les echantillons d'Athabasca comportaient des essais avec un echantillon d'huile prkoxydee ainsi que des essais avec un changement dans la mineralogie des carottes. On a trouve que la preoxydation de l'huile augmentait de facon substantielle la quantite de gaz carbonique et d'hydrogene moleculaire produite. La minkralogie des carottes joue un role important dans la production du gaz carbonique, et la quantite de sulfure d'hydrogene produite depend de la composition de I'huile, de la minkralogie et de la duree des essais. Bien que des quantites importantes de produits gazeux soient produites par de simples reactions de thermolyse (c.a.d. sans eau), les principales methodes de recuperation thermique, soient l'injection de vapeur d'eau et la combustion in-situ, arnknent la phase huileuse et la roche hate en contact direct avec l'eau. Ayant ete demontre que l'eau intervenait dans les reactions de craquage thermique, ces expkriences fournissent des donnkes utiles pour l'estimation de la composition du gaz produit lors des travaux de recuperation thermique.

Solvent effects on liquefaction: Solubilization profiles of a canadian prototype wood, populus deltoides, in the presence of different solvents

Abstract: Populus deltoides was treated with straight chain alcohols from methanol to n-hexanol, mono and triethanolamine, water, ethyleneglycol, acetone, cyclohexane and lactic acid. A batch reactor was used in all the runs and the temperature range used was from 100 to 320°C. A reaction ordinate concept was used to evaluate the treatment severities. The results of these experiments showed a significant influence of the solvent on the extent of liquefaction of wood as well as on the holocellulose and lignin contents of the residues. An attempt to relate the liquefaction profiles to the solubility parameters of the solvents is discussed. Le bois Populus deltoides a ete traite dans un reacteur batch en presence de differents solvants dans une gamme de temperature variant entre 100 et 300°C. Les solvants utilises etaient une serie d'alcools (methanol au n-hexanol), le mono et le triethanol amine, l'eau, l'ethyleneglycol, l'acetone, le cyclohexane et l'acide lactique. La severite du traitement a ete evaluee par l'intermediaire d'un facteur de severite. Ces essais ont permis de prouver que le solvant exercait une influence sur la conversion du bois de meme que sur la teneur en holocellulose et en lignine des residus lignocellulosiques. On a etabli egalement des correlations entre les profils de solubilisation et les parametres de solubilite.

The influence of solid properties on the just-suspended agitation requirements of pitched-blade and high-efficiency impellers

Abstract: Extensive experimental data indicates that the particle property dependence of the just-suspended agitation speed of pitched-blade turbines and high-efficiency impellers can be described with reasonable accuracy using a Zwietering power-law correlation. However, there are indications that the effect of particle size is divided into two regimes, one for particle sizes less than 1000 μm and one for larger particles. Comparison of the two impeller types indicates that the pitched-blade turbine requires somewhat higher power inputs and substantially higher torque levels to produce the same level of agitation as the high-efficiency impeller. Une grande quantite de donnees experimentales indiquent que la relation entre les proprietes des particules et la vitesse d'agitation en regime de suspension limite de turbines a pales inclinees et d'agitateurs a haut rendement peut ětre decrite avec une precision raisonnable par la correlation de Zwietering (loi de puissance). Toutefois, il semblerait que l'effet de la taille des particles peut ětre decrit par deux regimes, l'un pour les particules inferieures a 1000 μm et l'autre pour les particules plus grandes. La comparaison entre les deux types d'agitateurs indique que la turbine a pales inclinees necessite une demande energetique et un niveau de couple plus grands pour produire le měme taux d'agitation que l'agitateur a haut rendement.

Effect of electrode geometry and charge on the production of polymer microbeads by electrostatics

Abstract: Experimental parameters which are critical for producing small diameter (i.e. 100-300 μm) polymer microbeads, using electrostatic droplet generation, were investigated with three types of electrodes; a parallel plate, a positively charged needle and a grounded needle with alginate as the polymer. Electrode spacing was a critical factor controlling microbead size, but only for the parallel plate set-up. While the applied potential affected droplet size in all three set-ups, the smallest droplet size was produced with the positively charged needle. In some experiments needle oscillation was observed resulting in even smaller microbeads (i.e. < 100 μm). Calculated microbead diameters agreed well with experimental values. Des parametres experimentaux critiques pour la production de microbilles de polymere de petits diametres (p.ex. 100-300 μm), par la generation de gouttelettes electrostatiques, ont ete etudies avec trois types d'electrodes: un plateau parallele, une aiguille chargee positivement et une aiguille mise a la terre avec de I'alginate come polymere. L'espacement des electrodes est un facteur critique regulateur de la taille des microbilles, mais uniquement pour le montage a plateaux paralleles. Alors que le potentiel applique influence la taille des gouttelettes dans les trois montages, la taille la plus petite a ete obtenue avec I'aiguille chargee positivement. Dans certaines exeriences, on a observe une oscillation de l'aiguille qui a entraine la formation de microbilles encore plus petites (< 100 μm). Les diameres de microbilles calcules montrent un bon accord avec les valeurs experimentales.

Effect of H2O2 addition mode on enzymatic removal of phenol from wastewater in the presence of polyethylene glycol

Abstract: The effect of batch and semi-batch additions of the stoichiometric amount of H2O2 on enzymatic removal of phenol has been studied over the phenol concentration range of 1-10 mmol/L. It is found that the ratio between the maximum H2O2 concentration during the reaction and the initial horseradish peroxidase concentration ((H2O2)max/(HRP)o) controls the rate of phenol removal by horseradish peroxidase in the presence of the additive, polyethylene glycol. An optimum range of this ratio is determined to be between 10 and 25 μmol/U. Empirical models are proposed to predict the values of (H2O2)max/(HRP)o required to treat given phenol concentrations under different modes for adding H2O2. On a etudie dans la gamme de concentration en phenol de 1 a 10 mmol/L l'effet de l'ajout en mode continu ou semi-continu de la quantite stochiometrique de H2O2 sur le retrait enzymatique du phenol. On constate que le rapport entre la concentration maximale en H2O2 lors de la reaction et la concentration initiale en peroxidase de raifort ((H2O2)max/(HRP)0) controle la vitesse de retrait du phenol par le peroxidase de raifort en presence de l'adjuvant, le polyethylene glycol. On a trouve que l'intervalle optimal pour ce rapport se situe entre 10 et 25 μmol/U. Des modeles empiriques sont proposes pour predire les valeurs de (H2O2)max/(HRP)o requises pour traiter des concentrations de phenol donnees dans des conditions d'ajout de H2O2 differentes.

A diverse approach for the solution of the isothermal multiphase flash problem. Application to vapor-liquid-liquid systems

Abstract: The paper presents a novel approach for the solution of the isothermal multiphase flash problem with particular application to systems exhibiting liquid-liquid-vapor equilibria. The approach includes a rigorous method for thermodynamic stability analysis as a first step and an efficient phase identification procedure. The stability analysis, exercised only once, uses a modification of the Gibbs tangent plane criterion. The identification procedure implements the results of the stability test in a sequence of liquid-liquid and liquid-vapor calculations only till the phase configuration with a minimum Gibbs energy is determined. The efficiency and reliability of the proposed new method is illustrated by solving three typical problems encountered in enhanced oil recovery, natural gas processing and petrochemical industry.

Optimal periodic forcing of nonlinear chemical processes for performance improvements

Abstract: Des fonctionnements periodiques en regime instationnaire peuvent ameliorer la performance optimale en regime permanent des procedes chimiques non lineaires. Pour examiner si le fonctionnement periodique optimal est adequat et obtenir les fonctions de forcage optimales soumises aux contraintes de controle et de regime, il est suggere de convertir les problemes sous une forme qui soit adaptee a la programmation non lineaire avec contrainte. La methode d'optimisation numerique adoptee fait appel a la technique de parametrisation de controle et permet de cette facon de traiter le probleme des forcages d'entree multiples et d'obtenir des fonctions ou des parametres de forcage optimaux tout en etant soumise aux contraintes generales. De plus, la methode fournit des donnees permettant de determiner dans quelle mesure on peut ameliorer la performance des procedes par le controle periodique optimal

The maximum spoutable bed heights of fine particles spouted with air

Abstract: The maximum spoutable bed heights of systems of fine glass spheres spouted with air are studied in flat based semi circular columns of 80 and 152.4 mm diameters using particles with average diameters ranging from 0.3 to 1.3 mm. New correlations are proposed to predict the maximum spoutable bed heights of air spouted fine particle systems. It is concluded that the influence of the column diameter on the maximum spoutable bed height is significantly decreased compared to coarse particle systems and that it further varies with particle size within the fine particle spouting regime. Data reported in the literature agree with the proposed correlations. La hauteur de lits jaillissants maximale pour des systemes de spheres de verre fines propulsees par l'air ont ete etudiees dans des colonnes semi-circulaires posees a plat de 80 et 152,4 mm de diametre avec des particules de diametres moyens compris entre 0,3 et 1,3 mm. On propose de nouvelles correlations pour predire la hauteur de lits jaillissants maximale pour des systemes de particules fines propulsees par l'air. Nos observations permettent de conclure que l'influence du diametre de la colonne sur la hauteur de lit maximale diminue considerablement comparativement aux systemes de particules grossieres, et qu'en outre cette influence varie avec la taille des particules en regime de jaillissement de particules fines. Les donnees de la litterature scientifique concordent avec les correlations proposees.

Non‐newtonian liquid flow through globe and gate valves

Abstract: Publisher Summary Newtonian fluids exhibit a direct proportionality between shear stress and shear rate in the laminar flow region. Non-Newtonian fluids exhibit non linear shear stress-shear rate dependence. A majority of the non-Newtonian fluids are to be found as pseudoplastic in nature, such as rubber solutions, adhesives, polymer solutions, or melts. It displays, on arithmetic coordinates, the concave downward flow curve relationship; on logarithmic coordinates these materials exhibit flow curves having slopes between zero and unity. In the turbulent flow drag reduction phenomena is observed and is due to two different mechanisms. One affects the logarithmic portion of the velocity profile and the other the thickness of the viscous sub-layer. The first type is associated with the action of gravity on a cross-flow density gradient due to either temperature gradient or by varying concentration of suspended particles. The thickening of the viscous sub-layer is obtained in aqueous flows by addition of small quantities of certain long-chain molecules, and these substances act by increasing the size of the smallest, dissipative, turbulent eddies.

Multicomponent ion-exchange column dynamics

Abstract: Des equations de modele simples considerant differents mecanismes de controle de vitesse sont formulees pour des procedes d'echange d'ions multicomposants en lit fixe. On a mis au point des methodes numeriques exactes et efficaces afin de resoudre ces equations pour le controle de la phase liquide, de la phase solide ou des deux phases combinees. Les algorithmes sont applicables a l'echange d'ions et a l'adsorption de liquide, et on montre qu'ils peuvent etre etendus a une forme generale d'isothermes. La precision de l'algorithme numerique est demontree par le fait qu'on approche etroitement les solutions d'equilibre limites asymptotiques lorsqu'on augmente le parametre de longueur adimensionnel, quel que soit le mecanisme de controle de vitesse. On presente les exemples numeriques pour des applications d'echanges d'ions. Ces exemples incluent les problemes d'elution et de purification multicomposants. On a examine egalement la resistance au transfert de matiere. d'autres exemples examinent la validite de l'hypothese de reduction du modele et la comparaison de la theorie des equilibres avec les resultats obtenus au moyen du present modele de vitesse de transfert de matiere limite