[发明专利]使气体与液体相接触的装置及方法

说明书

本发明涉及一种使气体与液体相接触的装置。本发明还涉及一种使气体与液体相接触的方法。

已知的这种装置来自EP0956121。该专利文件描述了如何在设备中通过将液体与设置有设置了突出沟道的气体流量开口的板移动至相反方向，例如，通过使液体沿着板的表面流动，该板出于此目的是倾斜的，而使气体与液体相接触。这种流动产生文丘里效应，导致气体流量开口的下游定向开口中的负压。以这种方式经由这些开口被吸入液体的气泡相对于周围的液体基本上不具有超压。作为结果，它们并不扩大，并且并不朝着液流的表面快速逃脱，而是在液流中作为细长的气泡被携带相对较长的路径。除了所导致的强烈的气-液接触之外，这种方法提供了气体可在相对轻微的超压下被供给至气体流量开口的优势。

然而，上述设备的传质和整体性能被发现并不令人满意，尤其是在处理“困难”的液体时，例如泡沫液体和/或具有相对较高的粘度或内聚力或相对较高的固体浓度的液体。

通过研究发现，液流沿着相对较长的路径在设置有气体流量开口的板上流过，在该较长的路径的下游部分中，与其上游部分相比出现了相当低的传质。

这显示出，当处理所述液体时，良好的文丘里效应的理想的条件，例如液体的膜状流的均匀的厚度、速度和影响，在板上经过了相对较短的路径之后已经受到干扰。在本领域的应用以及进一步的研究中发现，在斜板上经过相对较短的路径之后，当液体的膜状流紧缩并且相对板的纵轴变得更厚从而导致在所述增厚两侧的液膜变得更薄时，液体的膜状流所需的均匀厚度中断。在液膜中的薄点形成处，该膜可能被完全破坏（“打破”），其结果是流经气体流量通道的气体的一部分可不与液体相接触而流经装置。这个问题在液体具有更高的黏度和/或内聚力时更大程度地出现。

在下游部分中的较低的传质的另一个原因被发现存在于经过气体流量开口的相当小的气体流速中，由在此位置的较弱的文丘里效应以及作为结果的在这些被下游定向的开口内的较低的负压产生。研究发现，流体在相对板较短地延伸后已经变得对气泡饱和。由于这种气体饱和的流体并不具有对于足够的文丘里效应的理想的影响，因此，在板的更下游的部分的气体流量大大小于更上游的部分的气体流量。适当的文丘里效应的理想的液流速度，在其流过板从而由于文丘里效应导致动能损失的过程中受到不利的影响。该动能的损失，与该流体的影响和质量的减少相结合，导致文丘里效应以及作为结果的流经气体流量开口的气流，在相对较长的斜板的更下游的部分大大小于更上游的部分。这些影响被发现减少了设备的气体流量和传质。为了能够处理上述“困难”的液体以及拓宽应用的领域，这个问题需要被解决。

上述在板的更上游的部分所出现的文丘里效应的减小以及发生在那里的液膜的气泡饱和的进一步的效果，是被以低压供给的气体，而不是，或只有一部分是被吸入流体的气体，并且作为结果形成了在该流体下部局部抬升该流体的气体层。这种液流的抬升还导致流经气体流量开口的气体的一部分不与液体相接触而经过设备。这种影响还在具有高固体含量的液体以及具有强内聚力的相对较粘的液体时很大程度地出现。

在US3830706中，描述了一种通过使液体流过设置有孔的斜板，并且遇到挡板而在板的宽度之上再次重新分配液体的膜的方法。挡板被如此设置以至于它们与板一同形成狭缝。液膜可能经由狭缝在板的宽度之上被重新分配。虽然膜的均匀性可能通过这种方法被恢复，但是挡板致使流体失去了对于良好的文丘里效应以及最佳的气-液接触的理想的速度和湍流。因此，在挡板与板之间的狭缝状的间隙的使用并未提供良好的文丘里效应，并因此未能改善传质。

如EP0956121所述，细长的气泡被形成于相对较长的路径之上，该气泡被掺杂在液流中。因此，很大一部分气体只在到达液体收集容器时从液体逃脱，该液体收集容器位于根据本现有技术的设备的底侧上的斜板的下游端。根据液体的组成，这导致了泡沫层的形成，其构建自该容器，以致气体流量开口被泡沫覆盖。这种发泡也是不利的，因为被供应至装置的气体流与堆积在液体收集容器中的泡沫的表面以及其中的液体相接触，以致该气体变湿。这导致可能存在于液体中的固体将沉淀和堆积在设置有气体流量开口的板的朝下的一面上，以致这些开口堵塞。很明显，这将对传质产生不利的影响。

本发明的目的是消除出现在根据现有技术的设备中的不利效果，并且通过这样做来提升传质性能。

这里所发现的方法和装置通过以下方式实现所述目的：在沿着设置有气体流量通道的板经过了其路径的相对较短的部分之后，对膜状液流反复地再分配、加速和脱气。