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Solid Suspension and Gas Dispersion in Mechanically Agitated Vessels

Rouzbeh Jafari

Ph.D. thesis (2010)

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Abstract

The successful design and operation of liquid-solid (LS) and gas-liquid-solid (GLS) mechanicallyagitated vessels require the accurate determination of the proper level of solid suspension that isessential for the process at hand. Engineers and scientists must define geometrical and operatingconditions for a specific medium (specified physical properties) in such a way that provides theoptimum level of solid suspension. This requires comprehensive knowledge about how the state ofsolid suspension may be affected by changing physical, operational, and geometrical parameters.Also, accurate empirical correlations or theoretical concepts are necessary to fulfill that objective.Failure to design the agitated vessel to achieve optimum conditions and maintain the system atthese conditions during operation may cause significant drawbacks concerning product quality(selectivity and yield) and cost.This research involves extensive experimental and theoretical work on solid suspension anddispersion in a liquid-solid mixing system. The system under study was a mechanically agitatedvessel. By using different measurement methods, i.e., Gamma Ray Densitometry, and Optical Fibre,attention-grabbing results have been obtained, which will help to improve the design and scale-upof liquid-solid mixing systems.A thorough literature survey on solid suspension in agitated tanks and comprehensive discussionswith industrial partners led us to focus on three major objectives to improve our knowledge ofdense liquid-solid mixing systems:1. To introduce a promising method for accurate characterizing just off-bottom suspensionspeed (Njs) in high concentration liquid-solid mixing system.

Résumé

La conception et l'opération réussies de cuves agitées mécaniquement liquide-solide (LS) ou gazliquide-solide (GLS) requièrent la détermination précise du niveau adéquat de suspension solide quiest essentiel pour le procédé. Les ingénieurs et les scientifiques doivent définir des conditionsgéométriques et opératoires pour un milieu spécifique (propriétés physiques spécifiques) afin defournir le niveau optimal de suspension solide. Ceci nécessite une connaissance approfondie decomment l'état de la suspension solide peut être influencé par des variations des paramètresphysiques, opératoires et géométriques. De même, des corrélations empiriques ou des conceptsthéoriques précis sont nécessaires pour atteindre cet objectif. Le fait de ne pas concevoir la cuveagitée pour atteindre les conditions optimales et pour maintenir le système dans ces conditionsdurant l'opération peut amener des inconvénients significatifs concernant la qualité du produit(sélectivité et rendement) et le coût.Cette étude implique un travail expérimental et théorique extensif sur la suspension et la dispersiondu solide dans un système de mélange liquide-solide. Le système étudié a été une cuve agitéemécaniquement. En utilisant différentes techniques de mesure, comme la densitométrie aux rayonsgamma et les fibres optiques, il a été possible d'obtenir des résultats très intéressants quipermettront d'améliorer la conception et la montée en échelle de systèmes de mélange liquidesolide.Une revue de la littérature approfondie à propos de la suspension de solide en cuves agitées et desdiscussions détaillées avec des partenaires industriels nous ont menés à nous concentrer sur troisobjectifs principaux pour améliorer la connaissance des systèmes de mélange liquide-solide denses :1. Introduire une méthode prometteuse pour la caractérisation fine de la vitesse de suspension(Njs) dans un système de mélange liquide-solide à haute concentration.
Department: Department of Chemical Engineering
Program: Génie chimique
Academic/Research Directors: Jamal Chaouki, Philippe A. Tanguy
PolyPublie URL: https://publications.polymtl.ca/450/
Institution: École Polytechnique de Montréal
Date Deposited: 25 Feb 2011 14:59
Last Modified: 08 Nov 2022 12:56
Cite in APA 7: Jafari, R. (2010). Solid Suspension and Gas Dispersion in Mechanically Agitated Vessels [Ph.D. thesis, École Polytechnique de Montréal]. PolyPublie. https://publications.polymtl.ca/450/

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