Liquid Drying by Solid Desiccant Materials: Experimental Study and Design Method
Séchage de liquides par des solides déliquescents : étude expérimentale et méthode de dimensionnement
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Institut français du pétrole, IFP, BP 3, 69390 Vernaison – France
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Newton's, ZA Le Camp, 850 ch. du Mitan, 84300 Cavaillon – France (http://www.newton-s.com)
Corresponding authors: frederic.augier@ifp.fr christophe.boyer@ifp.fr mvassieu@newton-s.com
The use of consumable solid desiccant materials for organic liquid dehydration is very current in refinery or chemistry processes, especially when the water concentration is very low (<1000 ppm). In spite of its common use, the kinetics of liquid drying by solid desiccants is not well known, and scale-up of industrial drying processes using such materials is always problematic. In this study, the kinetics of drying of two organic liquids, dipropylene-glycol (DPG) and toluene, with some classical “type-1” desiccant materials is analysed. The experiments were done on three different scales, by using different appropriate apparatus: a laboratory stirred reactor, a small pilot and a semi-industrial pilot. The results show that dehydration kinetics is driven by a strong mass transfer limitation. Based on these results, a simple model is developed in order to design industrial drying columns from pilot data. This model is able to predict the time evolution of the water content at the outlet of the column, and the resulting simulations are in good agreement with experiments.
Résumé
L'utilisation de solides déliquescents consommables pour le séchage de liquides organiques est très courante dans les procédés de raffinage ou de l'industrie chimique, notamment lorsque les teneurs en eau à éliminer sont faibles (<1000 ppm). Malgré leur utilisation fréquente, la cinétique de séchage de liquides par ces solides déliquescents n'est pas bien connue, et le dimensionnement des procédés de séchage utilisant ces matériaux est toujours problématique. Dans cette étude, est analysée la cinétique de séchage de deux liquides organiques, le di-propylène glycol et le toluène, par des solides déliquescents classiques de type-1. Des expérimentations sont réalisées à trois échelles différentes, en utilisant différentes mises en œuvre opératoires : un réacteur batch agité, un pilote de petite taille et un pilote semi-industriel. Les résultats obtenus à ces différentes échelles mettent en évidence une forte limitation au transfert de matière. Sur la base de ces résultats, un modèle simple est développé pour le dimensionnement de colonnes de séchage à partir de données obtenues sur le petit pilote. Le modèle est capable de prédire l'évolution des performances de séchage avec le temps et reproduit avec une bonne précision des essais réalisés sur le pilote semi-industriel.
© IFP, 2008