Dynamic Characteristics of External loop Air-Lift Reactor

외부 순환 공기리프트 반응기의 동특성

Hydrodynamics and mixing characteristics such as circulation time, mixing time, circulation velocity and axial dispersion coefficient were investigated using highly viscous pseudoplastic solutions of carboxymethyl cellulose(CMC) in an external circulation loop air-lift reactor with 13$\ell$ working volume. The superficial gas velocity was changed from 1.9 to 6.2cm/s and CMC concentration from 0 to 1.0wt%. The theoretical model based on the pressure balance is developed mathematically to predict liquid circulation velocity. Gas hold-up, circulation velocity and axial dispersion coefficient of liquid phase increased with increasing gas velocity and decreased slightly with increasing liquid viscosity. Mixing time and circulation time decreased with increasing gas velocity and increased with increasing liquid viscosity. Experimental data on liquid circulation velocity were in good agreement with the predicted values.

외부 순환식 공기리프트 반응기에서 기상유속과 액상의 점도를 변수로 하여 기체체류량과 액체의 순환시간, 혼합시간, 순환속도 및 축방향분산계수를 측정하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 기체체류량은 기체유속이 증가함에 따라 증가 하였으며, 점도가 증가함에 따라서는 약간 감소하는 경향을 보였다. 또 기체유속이 증가함에 따라 상승관에서는 기체체류량의 증가율이 감소한 반면 하강관에서는 증가하였다. 2. 기체유속이 증가함에 따라 순환시간 및 혼합시간은 초기에 급격히 짧아지다가 거의 일정한 값을 나타내었으며, 액체의 점도가 증가함에 따라 순환기산과 혼합시간은 모두 증가하였다. 3. 순환 액체의 속도는 기체의 속도에 따라 초기에 급격히 증가하나 기체속도가 약 5cm/sec이상이 되면 그 증가율이 매우 둔화되었으며, 점도가 증가함에 따라 약간 감소함을 알 수 있었다. 또한 압력수지식으로 예측한 이론값과 실험값은 낮은 기체유속 영역에서는 잘 일치하였으나 기체유속이 증가함에 따라 실험값이 이론값보다 작은 값을 나타내었다. 4. 기체유속이 증가함에 따라 Bodenstein number는 감소하였고, 축방향분산계수는 증가하였으며, 점도가 증가함에 따라 약간 감소하는 경향을 보였다. 본 실험범위에서 분산이 많이 일어나mixed folw에 근접함을 알 수 있었다.