Collapsing bubble bed in a downcomer with the introduction of solvent

Kuan, Seng How; Kuan, Seng How

Thesis

Collapsing bubble bed in a downcomer with the introduction of solvent

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Creator

Kuan, Seng How

Contributors

James A Finch (Supervisor)

Abstract

French

Le premier objectif de la recherche consistait à faire usage d'une goulotte de façon à créer des bulles enrobées de solvant afin d'augmenter l'échelle de mesure pour l'extraction au solvant par air assisté (AASX). La goulotte assure un contact plus étroit entre la bulle et le solvant et celui est considéré comme avantageux pour l'enrobement des bulles du solvant et pour la cinétique d'extraction rapide. Lors des tests initiaux, l'effondrement du lit formé par les bulles dans la goulotte, était observé à l'introduction du solvant comme le démontre le bas niveau du gaz, la diminution du débit de l'air aspiré, et la formation des grandes bulles d'air. L'on a observé qu'en changeant de technique d'introduction du solvant, la composition du solvant, et en ajoutant du sel et du moussant, le problème restait entier. Puisque les conditions dans le lit des bulles dans la goulotte avoisinent celles de la mousse (niveau de gaz plus que 45%), les propriétés des gouttelettes de solvant étaient tenues pour responsables, les gouttelettes de solvant jouant le rôle d'agent démousseur. Ce faisant, la recherche s'est penchée sur ce phénomène. Le mécanisme est lié à l'action de formation de pont (entre les bulles) et/ou l'enrobement des bulles par des gouttelettes de solvant. Celles-ci déstabilisent le film entre les bulles. Plus d'investigations sur les effets des matériaux hydrophobique sur la stabilité du lit des bulles en comparant le solvant à deux solides hydrophobiques, le talc et le graphite, avaient révélé que les solides n'avaient pas produit l'effondrement, sinon favorisé la stabilité: Ceci suggère l'habileté du solvant à s'étaler, ce qui confère la propriété démoussante (effondrement du lit). En conséquence, un montage avait été fait pour visualiser la coalescence entre deux bulles de plus prés, lorsque celles-ci étaient exposées à la circulation des dispersions de solvant, solide et des mélanges solvant/solides. Les résultats ont montré que les conditions entrainant la coalescence s'accordaient bien avec celles qui engendraient l'effondrement du lit dans la goulotte. Le pont formé entre les bulles et le solvant avait été capté par vidéo alors que l'étalement ne l'était pas. En conclusion, la goulotte n'est pas indiquée pour l'extraction au solvant par air assisté (AASX). L'unité est utilisée dans la cellule de Jameson pour éliminer les gouttelettes de solvant dans les unités d'extraction. Le niveau de solvant est moins de 200 ppm et dans ce cas, l'effondrement est partiel et le phénomène n'est peut-être pas observé dans ces applications.

English

The original goal was to use a downcomer to create swarms of solvent-coated bubbles to scale-up the air-assisted solvent extraction (AASX) process. The downcomer provides a close-packed bubble bed considered attractive for solvent coating and fast extraction kinetics. During initial testing, the bubble bed was observed to collapse upon introduction of solvent, evident from decreasing gas holdup, decreasing aspirated air rate, and formation of air slugs. Neither changing solvent introduction technique, solvent composition nor addition of frother or salt alleviated the situation. In many cases collapse was complete (air rate became zero) at less than 900 ppm solvent. Thus, the focus shifted to address this phenomenon. Because conditions in the bubble bed approach those of foam (gas holdup over 45%), the de-foaming action of oil droplets was thought to be responsible, the solvent taking the role of de-foaming agent. The mechanism is related to oil droplets bridging and/or spreading to destabilize the inter-bubble film. Testing two hydrophobic solids, talc and graphite, showed that solids did not collapse the bed suggesting that the solvent's ability to spread gives the de-foaming (bed collapse) effect. A setup was established to view coalescence of two bubbles held in proximity when exposed to circulating dispersions of solvent, solid and solvent/solid. Conditions giving coalescence generally agreed with those yielding bed collapse, including the MIBC/talc system which resisted coalescence and bed collapse on introduction of solvent. Solvent bridging was captured on video although spreading was not observed. In conclusion the downcomer is not suited to AASX. The unit is used in Jameson Cells employed to remove solvent droplets in SX plants. The solvent levels appear to be less than 200 ppm where collapse is only partial and the phenomenon may not be noticed in those applications.

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