[发明专利]用于将气体引入多种工艺流体中的设备和方法

说明书

用于将气体引入多种工艺流体中或引入经历了多级工艺的工艺流体中的一种反应器包括如下反应器：所述反应器被划分成在流体学上分离的多个反应室，每个反应室配备有用于相应工艺流体的进入管和排出管。在此，进气管被引导穿过所述反应室，所述进气管包括被安排在相应反应室中的引入区段，所述引入区段是由透气体的、但基本上不透液体的材料制成的。

本发明涉及一种用于将气体引入多种工艺流体中的设备，所述设备具有：反应器、和与气体供应源处于流体连接且通入所述反应器中的进气管、以及用于将来自所述进气管的气体引入位于所述反应器中的工艺流体中的引入装置。本发明还涉及一种对应的方法。

例如使用喷射器来将气体引入液体中，在所述喷射器中在喷嘴处将气体以高速引入液体中。由于将气体引入液体中，产生了紊流，所述紊流确保使所产生的气泡与周围的液体充分混合。

为了在气体与液体之间创造特别大的反应表面积，使用鼓泡系统(又称为“喷洒器”)。这种鼓泡系统例如包括呈纵向延伸的或弯曲的管的形式的、供液体流经的反应器。进气管通入所述管中，所述进气管在其伸入所述管内部的末端处配备有由多孔材料、例如烧结金属制成的气体分配器。在压力下被供应的气体流经所述烧结金属并且在其表面处的小开口处以多个小体积气泡的形式排出，所述小体积气泡可以细微地分布在液体中。例如在US 4 861 352A1中描述了一种这样的鼓泡系统。

上述引入系统已经在多种不同的用途中得到了证实。然而，所述引入系统仅有条件地适用于如下目的：即，将相同的气体引入不同的工艺流体中或引入相继经历了不同工艺阶段的工艺介质中，因为由此在设备方面需要相当琐碎的且高耗费的措施。

因此，本发明的目的在于创造一种用于将气体引入多种工艺流体中的设备和方法，其是构造简单的并且能够在所有相关工艺流体中实现可靠的气体引入。

所述目的通过一种具有专利权利要求1的特征的设备和一种具有专利权利要求9的特征的方法来实现。在从属权利要求中给出了本发明的有利设计。

此，“多种工艺流体”被理解为应将相同气体分别引入其中的多种液态物质。在此，例如是出自不同工艺并且相应地应以相同的气体进行处理的物质。然而，在本发明的意义上，“多种工艺流体”尤其还是来自在多个步骤中进行的工艺的液态中间产物，其中，相应地以相同的气体来处理所述中间产物。例如从EP 2 953 894A1已知一种用于制造硝酸的工艺，其中，在所述工艺的多个步骤中将一种气体(氧气)引入相继经历了多个工艺步骤的工艺介质中。在此，工艺介质是一种水性溶液，所述水性溶液包含相应不同浓度的NO_x和/或HNO₃在此，有待用所述气体相应地处理的中间产物也应被理解为“工艺流体”。

因此，根据本发明，一种开篇所述类型和用途的设备的特征在于，所述反应器被划分成在流体学上分离的多个反应室，每个反应室配备有用于相应工艺流体的进入管和排出管，并且所述引入装置包括被指派给各个反应室且被安排在相应反应室内的多个引入区段，所述引入区段是由透气体的、但基本上不透液体的材料制成的。

经由分开的进入管以独立于其他反应室的方式用工艺流体来供应所述反应室中的每一个。经由分开的排出管，所述工艺流体进而彼此独立地被抽出并且被供应给其相应工艺或工艺阶段；因此，所述工艺流体连续地流经所述反应室并且在反应室中被所述气体加载。为了导入气体，在根据本发明的设备中，使所述气体从进气管、经由引入区段同时流入在流体学上彼此分离的反应室中。在此，所述引入区段被形成的方式为使得位于反应室中的工艺流体不能流入进气管中、而可以经由所述进气管侵入其他反应室中。根据本发明，这是通过对所述引入区段使用透气体的、但基本上不透液体的材料来确保的。作为这样的材料，例如考虑烧结金属或相对细孔的多孔材料，其具有作为液体-气体过滤器起作用的特性。此外已经表明：由烧结金属体制成的引入区段能够实现将冷的气体引入所述液态介质中，甚至在等于或甚至小于液态介质的冻结温度的温度下引入气体，而这没有在显著程度上导致在所述烧结金属体的表面上形成冰。