BR112018069946B1 - Contato - Google Patents

Abstract

Um dispositivo compreende uma estrutura (100.0) para a alimentação de um primeiro fluido, sendo que, a estrutura (100.0) apresenta ainda uma superfície de limitação para a condução de um segundo fluido, sendo que, na superfície de limitação da estrutura, o primeiro fluido pode ser posto em contato com o segundo fluido. Na superfície de limitação da estrutura (100.0) é disposto pelo menos um disjuntor (120.0) para interromper o fluxo do segundo fluido.

Description

Campo da técnica

[0001] A invenção se refere a um dispositivo, particularmente, um contato para efetuar o contato de pelo menos dois fluxos de fluido, que compreende uma estrutura para a alimentação de um primeiro fluido, sendo que, a estrutura apresenta ainda uma zona de contato, sendo que, a zona de contato é disposta para alimentar um segundo fluido e, sendo que, na zona de contato, o primeiro fluido pode ser posto em contato com o segundo fluido. Além disso, a invenção se refere a uma disposição que compreende pelo menos um dispositivo, assim como, um processo para a produção de um contato entre um primeiro e um segundo fluido.

Estado da técnica

[0002] Na tecnologia do processo, em diferentes etapas do processo, diferentes fluxos são colocados em contato um com o outro. Por meio do contato preciso dos fluxos, é permitida uma troca de material e energia entre os fluxos de fluido ou reações químicas. Por fluxos de fluido pode se tratar em dois líquidos não misturáveis ou um fluido gasoso e um líquido. São aplicadas diferentes técnicas para o contato. Por um lado, um fluxo de fluido pode ser dispersado ou pulverizado em outros para criar uma superfície maior entre os fluidos. Tipicamente, ambos os fluido são novamente separados em uma etapa posterior. Além disso, os dois fluidos podem ser conduzidos em um fluxo paralelo por meio de um recipiente, em cujo interior da superfície maior é disponibilizado para o contato dos fluxos de fluido. Exemplos para tais equipamentos são colunas de corpo de enchimento ou colunas com pacotes estruturados. São particularmente eficientes processos, nos quais os fluxos de fluido a serem postos em contato são conduzidos no fluxo contrário. Exemplos para tais equipamentos são colunas de placa, colunas de corpo de enchimento, colunas com pacotes estruturados, evaporador por película descendente, evaporador por película fina e outros. Para alguns processos, também podem ser usados contatos de fluxo cruzado. Em contos de fluxo cruzado, ambos os fluxos de fluido não fluem no mesmo sentido, como no fluxo paralelo, e nem sentidos opostos, como no fluxo contrário, mas se cruzam e realizam uma troca de substância durante o cruzamento. Exemplos são os evaporadores por película descendente de fluxo cruzado ou lavadores de gás, nos quais um líquido flui para baixo como película acionada pela gravidade sobre a superfície de corpos de enchimento ou componentes estruturados, enquanto um fluxo de vapor ou de gás flui em um sentido que diverge do sentido do fluxo do líquido através da estrutura e nesse local é posto em contato com a película.

[0003] P ara uma decomposição em grande escala foi demonstrado, por razões de custo, realizar o contato por fluxo contrário ou cruzado puramente com o auxílio da gravidade. Nesse caso, resulta uma limitação da vazão alcançado, visto que os fluidos que entram em contato se transferem mutuamente. No contato do fluxo contrário, portanto, a partir de uma determinada vazão, as forças entre os fluxos de fluido são maiores que a gravidade, que devem empurrar para baixo as fases mais pesadas de ambos, no equipamento. Tão logo as forças entre as fases forem maiores que a gravidade, ocorre um transbordamento. A fase mais pesada não pode mais fluir para baixo, através do equipamento, a partir do ponto de transbordamento, mas, é arrastada pela fase mais leve para cima. No fluxo cruzado, a película de líquido é transferido com o fluxo de fluido que a atravessa. No contato por fluxo cruzado o processo pode ser controlado de forma menos satisfatória pela transferência do líquido e a captura da fase do líquido excedente na película, respectivamente, a separação de ambos os fluxos é enfraquecida.

[0004] Uma classe de tal processo de contato fluido- fluido é a destilação. Aqui é criada, de forma tipicamente precisa, uma troca de substâncias entre um líquido e um fluxo de gás no fluxo contrário. Na destilação em pacotes estruturados demonstrou-se que tipicamente, existe um limite natural em uma queda de pressão do fluxo de gás de aproximadamente 10 - 12 mbar /m. Pontos de processo com maiores quedas de pressão no fluxo de gás direcionada para cima frequentemente não são possíveis, portanto, visto que a coluna então normalmente transborda.

[0005] Os contatos atuais têm a desvantagem de que os mesmos, devido à tendência para transbordar, permitem apenas uma conversão de substâncias limitada.

Representação da invenção

[0006] O objetivo da invenção é desenvolver um dispositivo que pertence à área técnica mencionada anteriormente, com o qual dois fluidos podem ser postos em contato, em que seja minimizado um risco de transbordamento respectivamente à transferência do fluido. Isso particularmente de tal modo que possa ser alcançada uma troca intensiva de substâncias entre os fluidos a serem preparados em taxas de fluxo muito elevadas de ambos os fluidos e o equipamento para a troca de substâncias possa ser construído de forma mais compacta.

[0007] A solução do objetivo é definida pelas características da reivindicação 1. De acordo com a invenção, pelo menos um contato disjuntor é disposto na zona de contato para a interrupção de uma corrente do segundo fluido.

[0008] O dispositivo é aplicado, com isso, para produzir, em um processo, um contato entre o primeiro fluido e um segundo fluido.

[0009] P referencialmente, a velocidade do fluxo do segundo fluido é selecionada de tal modo que não haja um transbordo. A formação do disjuntor na zona de contato da estrutura tem o efeito, dentre outros, de que o fenômeno de transbordamento pode ser evitado no fluxo contrário respectivamente à transferência do líquido na película no fluxo cruzado. Particularmente, em ambos os casos, o primeiro fluido é conduzido na estrutura para a alimentação do primeiro fluido, em poros e/ou capilaridades especiais da estrutura, de tal modo que o mesmo lubrifique a estrutura para a alimentação do primeiro fluido. O segundo fluido corre ao longo da zona de contato, particularmente, pelas das áreas do dispositivo, que se encontram fora da estrutura para a alimentação do primeiro fluido e particularmente não apresentam quaisquer poros e/ou capilaridades especiais da estrutura, de tal modo que a estrutura para a alimentação do primeiro fluido seja muito pouco ou nem mesmo seja lubrificada. Com isso, é obtido um dispositivo particularmente eficiente para o contato de um primeiro fluido com um segundo fluido. Particularmente, com o dispositivo de acordo com a invenção, um primeiro fluido pode ser posto em contato com um segundo fluido de tal modo, sem que se chegue a uma dispersão do primeiro fluido no segundo fluido ou vice-versa. Com isso, é alcançado ainda um contato particularmente mais intenso entre o primeiro fluido e segundo fluido na superfície limite.

[0010] Em variações, a velocidade do fluxo pode ser selecionada de tal modo que um risco de transbordamento pode ser simplesmente evitado.

[0011] A estrutura pode ser formada basicamente de forma aleatória. A única exigência na estrutura consiste em que um fluido possa ser conduzido de uma primeira extremidade da estrutura para uma segunda extremidade da estrutura. O primeiro fluido precisa ser conduzido, nesse caso, não obrigatoriamente em linha reta, mas também pode ser conduzido ao longo de uma via aleatória que atravesse a estrutura.

[0012] A zona de contato é particularmente uma área de uma superfície, uma superfície de revestimento e/ou uma superfície de limitação da estrutura para a alimentação do primeiro fluido. A zona de contato é definida, particularmente, essencialmente pela geometria da estrutura para a alimentação do primeiro fluido, particularmente pela geometria da limitação exterior e/ou de uma superfície de revestimento da estrutura para a alimentação do primeiro fluido. A zona de contato se encontra particularmente fora da estrutura para a alimentação do primeiro fluido e não apresenta, particularmente, quaisquer poros e/ou capilaridades. A zona de contato é formada de tal modo que o primeiro fluido, que flui dentro da estrutura para a alimentação do primeiro fluido, possa entrar em contato, na zona de contato, com o segundo fluido, que flui fora da estrutura para a alimentação do primeiro fluido.

[0013] Na zona de contato, pela utilização do dispositivo de acordo com a invenção, se forma uma superfície de limitação entre o primeiro fluido e o segundo fluido. Nesse caso, se trata, em outras palavras, de uma superfície separadora de fases entre ambos os fluidos. Portanto, a superfície de limitação não deve ser entendida obrigatoriamente como uma superfície reconhecível geometricamente na estrutura para a alimentação do primeiro fluido. Particularmente, a superfície de limitação não é obrigatoriamente idêntica à superfície, à superfície de revestimento e/ou à superfície de limitação der estrutura para a alimentação do primeiro fluido. Conforme o fluidos utilizado, a superfície de limitação entre os fluidos pode variar e se encontrar, por exemplo, acima da superfície, da superfície de revestimento e/ou da superfície de limitação da estrutura para a alimentação do primeiro fluido. A forma e posição da superfície de limitação depende particularmente dos fluidos utilizados, do estado do fluxo e/ou das distribuições de pressão no fluxo de ambos os fluidos. Através de fenômenos ondulatórios e/ou quando líquido flui mais para dentro do que para fora de uma área da estrutura por um determinado tempo, a forma e a posição da superfície de limitação também pode ser modificar dinamicamente com o tempo. Especialmente, trata-se por superfície de limitação uma superfície curvada e/ou arqueada, que é interrompida e/ou limitada particularmente por pelo menos um disjuntor.

[0014] Basicamente, o primeiro fluido e/ou o segundo fluido pode existir como substância líquida qualquer, particularmente, como líquido, vapor, aerossol, espuma etc. Isso mediante o pré-requisito que ambos os fluidos não são misturáveis entre si de forma homogênea. Por uma “mistura homogênea" é prontamente entendido uma mistura entre dois fluidos, que são misturados em planos moleculares e se encontram em uma fase, ou seja, não são reconhecíveis oticamente como mistura.

[0015] Preferencialmente, por primeiro fluido de trata de um líquido, particularmente, em uma aplicação do dispositivo em uma extração. Particularmente, por uma destilação ou uma lavagem pode ser tratar de um primeiro fluido, mas também de um gás.

[0016] Por segundo fluido se trata, preferencialmente, de um gás. Em variações pode ser tratar, também, contudo, de um líquido. O primeiro e o segundo fluido não existem, contudo, ao mesmo tempo, como gás.

[0017] Por disjuntor se trata, preferencialmente, por um elemento, que pode influenciar o fluxo do segundo fluido. Pelo termo “interromper o fluxo” se entende, geralmente, uma mudança do comportamento do fluxo. Essa mudança pode compreender como frenagem da velocidade do fluxo, um desvio do fluxo de fluido e semelhantes.

[0018] Enumerações com o termo “e/ou” devem ser interpretadas basicamente partindo do princípio de que pode ser selecionado um subconjunto não vazio da característica enumerada.

[0019] De forma particularmente preferida, no processo, o sentido do fluxo do segundo fluido é modificado localmente, particularmente, invertido localmente, de forma precisa, através de pelo menos um disjuntor. Particularmente, nesse caso, é criado pelo menos um vértice local definido no segundo fluido. Com isso, de forma particularmente local, um contato de fluxo paralelo pode ser alcançado entre o primeiro fluido e o segundo fluido.

[0020] Em variações, o dispositivo também pode ser operado de tal modo que não haja um redemoinho. Ao invés disso, o dispositivo pode ser operado, por exemplo, de tal modo que ocorra somente uma frenagem do segundo fluido.

[0021] P referencialmente, a estrutura, a zona de contato e/ou a superfície de limitação são formadas de tal modo que, nos respectivos fluidos, seja obtida uma boa mistura. Com isso, é obtido que sempre fluido fresco esteja disponível na área de contato.

[0022] P referencialmente, o disjuntor compreende pelo menos duas tiras, sendo que o segundo fluido pode fluir particularmente para um segundo sentido, que cruza o sentido da tira. Pelo termo tiras entende-se essencialmente um elemento prismático. De forma preferida se trata de uma forma retangular, particularmente, uma forma retangular alongada. Em uma modalidade preferida, a tira é formada em uma só peça com a estrutura, o dispositivo pode ser composto, contudo, em variações, também a partir de tiras e da estrutura. Além disso, as tiras podem ser formadas, por exemplo, e forma prismática, com uma seção transversal não retangular. Particularmente, a tira também pode apresentar uma seção transversal triangular.

[0023] Em variações, o interruptor de fluxo também pode ser formado de outro modo. Por exemplo, o interruptor de fluxo pode ser formado de forma ondulada, em ziguezague, sinuosa ou semelhante a esses. São conhecidas ao versado na técnica, outras modalidades possíveis de um interruptor de fluxo.

[0024] O fenômeno do transbordamento no fluxo contrário respectivamente à transferência no fluxo cruzado é evitado, com isso, preferencialmente, por um sistema de tiras, que são dispostas ao longo da superfície de limitação entre os dois sentidos de fluxo do primeiro fluido e do segundo fluido. As tiras são alinhadas preferencialmente de forma aproximadamente vertical ao sentido do movimento do segundo fluido, que não lubrifica essencialmente, de forma preferida, a estrutura. Demonstrou-se na prática que a tira compreende, de forma particularmente preferida, com o sentido do segundo fluido, um ângulo na faixa de 70° a 90°. Em modalidades preferidas, o ângulo também pode ser inferior a 70°.

[0025] Preferencialmente, uma proporção de uma distância entre duas tiras adjacentes e altura da tira se encontra em uma faixa de 1 a 10, de forma particularmente preferida, entre 3 e 7. Isso significa que a distância entre duas tiras adjacentes é particularmente de 1 a 10 vezes maior, de forma particularmente preferida, de 3 a 7 maior que a altura das próprias tiras. Pôde ser demonstrado, com experimentos, que, em distâncias muito pequenas entre duas tiras adjacentes, tipicamente o contato entre o primeiro fluido e o segundo fluido não pode ser assegurado de forma suficiente. Por outro lado, em distâncias maiores, o efeito das tiras pode cair para muito baixo mesmo como interruptor de fluxo, com o qual ocorre novamente um transbordamento. A faixa mencionada anteriormente de uma faixa entre 1 e 10 e , de forma particularmente preferida, entre 3 e 7 depende, contudo, também dos próprios fluidos, assim como, da própria disposição do tamanho do dispositivo, das velocidades de fluxo, dos fluxos volumétricos, etc. Portanto, é claro ao versado na técnica que o fator também podem se encontrar superior à 10 ou inferior à 1.

[0026] Através de um dimensionamento adequado da altura das tiras, assim como, das distâncias entre as tiras adjacentes, o fluxo entre as tiras pode ser ajustado de forma precisa. Demonstrou-se em inúmeros experimentos, de forma surpreendente, que, através da seleção adequada dessas dimensões, particularmente, a proporção mencionada anteriormente entre a altura da tira e a distância da tira, a troca de substâncias entre o primeiro fluido e o segundo fluido pode ser elevada em relação à situação sem tiras, embora a velocidade entre as fases na superfície de limitação é tipicamente reduzida.

[0027] Através desse princípio, podem ser criadas estruturas, em cujo interior, ambos os fluxos de fluido do primeiro fluido e do segundo fluido formam superfícies de separação de fase específicas muito grandes na zona de contato e que, apesar disso, podem ser atravessadas com velocidades muito elevadas. Particularmente nas aplicações de fluxo contrário, desse modo, as velocidades de ambos os fluidos a serem postos em contato podem ser significativamente elevadas e por isso, podem ser construídos dispositivos significativamente mais compactos. Desse modo, por exemplo, em colunas de destilação, a capacidade máxima de uma estrutura pode ser elevada em torno de um fator 5 ou superior, ao mesmo tempo, em desempenho de troca excelente entre as fases. Embora em tal operação possa ser observada perda de pressão, significativamente mais elevada que 10-12 mbar /m, que formam o limite no estado da técnica, não ocorre qualquer transbordamento. Através de um dimensionamento adequado da estrutura também pode ser ajustado, ao mesmo tempo, a vazão do primeiro fluido em faixas mais amplas. Com isso, ao contrário do estado da técnica e em seleção adequada de parâmetros, pode ser obtido um saldo no desempenho de sistemas de troca de substância, como colunas de destilação, colunas de extração, lavadores de gás etc.

[0028] P referencialmente, a estrutura é fornecida de tal modo e os disjuntores dispostos de tal modo que o primeiro fluido pode fluir em um primeiro sentido, que cruza o disjuntor. Com isso, é obtido que o primeiro fluido particularmente não corra particularmente paralelo ao sentido do disjunto respectivamente ao sentido da tira. Dessa maneira, com o primeiro fluido, pode ser alcançado um bom contato do segundo fluido, visto que, com isso, o primeiro fluido não é parcialmente conduzido posterior ao disjuntor respectivamente às tiras.

[0029] Em variações, a estrutura pode ser fornecida de tal modo que o primeiro fluido conduzido paralelo às tiras não seja conduzido atrás das tiras. Isso pode ser obtido com canais, capilaridades e similares adequados. Além disso, em uma modalidade, pode ser previsto um fluxo cruzado, sendo que, o primeiro fluido é conduzido de forma retangular e o segundo fluido paralelo às tiras.

[0030] No contato do fluxo contrário as tiras podem ser dispostas ligeiramente horizontais. No fluxo cruzado, as tiras podem ser dispostas de forma ligeiramente verticais, visto que o segundo fluido, que quase ou mesmo não lubrifica a estrutura, flui no fluxo cruzado, tipicamente de forma horizontal. No dimensionamento adequado das tiras, a velocidade entre as fases na superfície de contato pode ser significativamente reduzida, de tal modo que possa ser amplamente evitada uma transferência.

[0031] Além disso, em uma modalidade, as tiras podem ser dimensionadas de tal modo que se formem vértices definidos entre as mesmas. Através disso, a velocidade do fluxo pode ser reduzida do segundo fluido, respectivamente, o sentido do fluxo é girado para um outro sentido. Em tiras, que são alinhadas precisamente verticais ao sentido do fluxo do segundo fluido, em circunstâncias, o sentido do fluxo pode ser invertido, até mesmo completamente, ao longo da superfície de contato através do vértice. Assim, em um contato de fluxo contrário, exatamente no local onde as duas fases estão em contato direto, pode ser criado um contato do fluxo paralelo local. Isso é particularmente vantajoso, visto que, em um contato de fluxo paralelo não ocorre, tipicamente, qualquer transbordamento.

[0032] Preferencialmente, o primeiro sentido implica, com o sentido da tira, um ângulo de 60° a 90°, particularmente, um ângulo de 75° a 90°, preferencialmente, um ângulo de 80° a 90°. Com isso, é obtido um contato particularmente ideal de ambos os fluidos.

[0033] De forma alternativa, o ângulo também pode se encontrar em uma outra faixa, particularmente, inferior à 60°.

[0034] Em uma modalidade preferida do processo, a estrutura é lubrificada pelo primeiro fluido, enquanto que, particularmente, o segundo fluido lubrifica pouco ou não lubrifica a superfície da estrutura.

[0035] Em variações, a vazão de ambos os fluidos também pode ser ajustada através de uma seleção concreta da estrutura, por exemplo, por um tamanho de poro da estrutura dependendo da viscosidade do fluido. Além disso, ao invés da seleção da capacidade de lubrificação dos fluidos respectivamente de forma adicional a essa seleção nas tiras, pode ser prevista uma distância, um colar e/ou uma estruturação de superfície.

[0036] A alimentação dos fluidos através da estrutura e da zona de contato pode ser controlada ainda pela seleção da capacidade de lubrificação das tiras. De forma particularmente preferida, para isso, as tiras compreendem uma área proximal à estrutura, que apresenta uma primeira capacidade de lubrificação, assim como, uma faixa distal à área da estrutura, que apresenta uma segunda capacidade de lubrificação diferente da primeira capacidade de lubrificação. Através de uma tal montagem das tiras pode ser evitado que o primeiro fluido chegue na área externa das tira e a partir desse local seja transferido ao segundo fluido. Com isso, o processo também pode ser realizado com o primeiro e segundo fluidos, que apresentam uma capacidade de lubrificação, respectivamente, polaridade, semelhante ou igual.

[0037] Em uma modalidade, a estrutura pode consistir em um material hidrofílico, particularmente, de cerâmica hidrofílica, por exemplo, óxido de alumínio, óxido de zircônio e óxido de titânio e com isso, pode ser muito bem lubrificada para substâncias polares. As tiras podem consistir, em uma seção interna, ou seja, no sentido da estrutura, do mesmo modo, em material hidrofílico, particularmente, em cerâmica hidrofílica, por exemplo, óxido de alumínio, óxido de zircônio e/ou óxido de titânio, e, externamente, a partir de material hidrofóbico, particularmente, um material cerâmico, que contenha terras raras. Dióxido de cério, por exemplo, é particularmente adequado como material hidrofóbico. Também outros materiais adequados, respectivamente, revestimentos, são conhecidos ao versado na técnica. Por cerâmica hidrofílica entendemos, particularmente, uma cerâmica que apresenta, em relação à água, um ângulo de contato de < 10°. Como hidrofóbico, são considerados ângulos de contato > 85°.

[0038] Também aqui, ao invés de ou adicionalmente à seleção da capacidade de lubrificação das faixas das tiras, podem ser previstas nas tiras, uma distância, um colar e/ou uma estruturação de superfície.

[0039] Preferencialmente, a estrutura compreende uma ou mais das seguintes características: a) um tecido; b) um material de poros abertos, particularmente, uma espuma; c) capilaridades; d) estrutura de degraus.

[0040] De forma particularmente preferida, a estrutura apresenta capilaridades. A estrutura pode apresentar, para isso, uma estrutura de degraus, compreender um tecido, um material de poro aberto ou uma espuma etc. Particularmente, a estrutura de degraus demonstrou ser particularmente vantajosa.

[0041] Em variações, a estrutura também pode apresentar, contudo, respectivamente características adicionais.

[0042] Um diâmetro médio de capilaridade, de espaços vazios na estrutura de degraus e/ou de poros é, vantajosamente, de 50 micrômetros até 5 milímetros, particularmente, de 100 micrômetros até 2 milímetros, especialmente, de 200 micrômetros até 1 milímetros. O diâmetro é medido, nesse caso, especialmente, de forma vertical à um sentido longitudinal da respectiva estrutura.

[0043] As tiras podem ser bem lubrificadas, de forma preferida, no lado das capilaridades da estrutura através do primeiro fluido e também podem ser lubrificadas, preferencialmente, em operação. Com isso, a diferença de pressão pode ser comparada através das forças de capilaridade. No lado oposto que não toca a capilaridade, as tiras são concretizadas de forma vantajosa, de tal modo que as mesmas podem ser lubrificadas de forma muito ruim ou mesmo não serem lubrificadas pelo primeiro fluido. Isso pode ser obtido pelo fato de que, sobre a superfície das tiras é criada nessa área uma estrutura de superfície adequada, as superfícies das tiras são revestidas de forma adequada, nessa área ou em que, as tiras, nessa área, são formadas por um material, que pode ser lubrificado de forma ruim, pelo primeiro fluido. Devido às medições tipicamente menores das estruturas aqui descritas e de sua estrutura tridimensional do mesmo modo tipicamente mais complexa, a seleção de material para as tiras demonstrou ser particularmente vantajosa.

[0044] C aso o primeiro fluido não corra paralelo às tiras, o mesmo precisa poder passar através, sob as tiras. Isso pode ser alcançado de diferentes modos. Por exemplo, podem ser formadas capilaridades que atravessam embaixo das tiras. Nesse caso, as capilaridades podem ser dimensionadas de forma vantajosa de tal modo que, através das forças de capilaridade, as diferenças de pressão entre a faixa anterior a uma tira e a faixa posterior a uma tira possam ser comparadas. Contudo, ao mesmo tempo, as capilaridades também não devem ser medidas muito pequenas, visto que, em capilaridades muito pequenas, devido à fricção, a velocidade do fluido pode ser muito pequena. As capilaridades são ajustadas, portanto, de forma preferida, a ambos os fluidos, assim como, aos outros parâmetros do processo do dispositivo, como por exemplo, temperatura, velocidade de fluxo, fluxo volumétrico, etc.

[0045] A estrutura de capilaridade, que conduz o líquido, pode ser concretizada como uma sequência paralela de planos dispostos, que são unidos entre si por nervuras. Contudo, a mesma também pode ser concretizada de forma monolítica como favo com diferentes formas alveolares (triangulares, retangulares, quadrados, sextavados). As tiras podem ser alinhadas de forma precisa, verticalmente ao sentido do fluxo do segundo fluido. Especialmente na versão com o corpo que consiste em vários plano dispostos de forma paralela, as tiras, contudo, também podem ser dispostas com um ângulo pequeno em relação ao sentido do fluxo do segundo fluido. Através disso, no fluxo do segundo fluido, é induzido um movimento de circulação, que provoca uma mistura adicional do segundo fluido.

[0046] As capilaridades, nas quais flui o primeiro fluido, podem ser realizadas, de forma vantajosa, através de nervuras em forma de degraus que se cruzam, como as mesmas são descritas no documento de patente EP2897783. Através disso, pode ser assegurado que o líquido seja misturado, de forma intensiva, na capilaridade da estrutura durante a troca de substância e, por meio disso, a troca de substância seja intensificada. Contudo, as capilaridades podem ser dispostas de forma aleatória e podem ser formada, por exemplo, por estruturas de espuma de poros abertos, que são obtidas comercialmente a partir de materiais sintéticos, metais ou cerâmicas. Também são possíveis outras configurações da estrutura de capilaridade, por exemplo, por meio de tecido ou outros materiais porosos.

[0047] De forma preferida, a estrutura é formada de modo alveolar, sendo que o disjuntor se projeta radialmente para dentro do favo. De forma particularmente preferida, vários dispositivos combinados apresentam uma superfície de limitação comum, que formam um canal poligonal para a condução do segundo fluido. A estrutura alveolar é composta de forma particularmente simples e, com isso, também pode ser produzida de forma econômica.

[0048] Em variações, podem ser previstas outras formas aleatórias da estrutura (ver abaixo).

[0049] De forma preferida, os favos apresentam uma seção transversal da forma de um polígono regular, particularmente, de um triângulo, retângulo ou hexágono. Essas modalidades têm a vantagem de que dispositivos individuais podem ser montados como monólitos de forma particularmente simples para disposições com vários monólitos.

[0050] Em variações, também podem ser previstas outras seções transversais.

[0051] De forma particularmente preferida, a estrutura compreende elementos de nervura em forma de degraus. O uso de nervuras em forma de degrau é particularmente vantajoso em uma montagem em camadas da estrutura, visto que, com isso, uma camada pode ser formada para uma escada. Além disso, a forma em degraus tem a vantagem de que o primeiro fluido é misturado em sei, em caso de transbordamento.

[0052] Em variações, a estrutura pode compreender também, ao invés de elementos de nervura em forma de degraus, rampas lisas.

[0053] P referencialmente, a estrutura compreende vários elementos de nervura em forma de degraus dispostos cruzados. Com isso, obtém-se que o primeiro fluido precisa atravessar, na estrutura, uma pluralidade de troca de sentidos, pelo que, novamente, a mistura pode ser aprimorada.

[0054] Também aqui podem ser previstos como variação rampas lisas dispostas cruzadas.

[0055] Particularmente na modalidade com as capilaridades, nas quais flui o primeiro fluido, podem ser realizadas, de forma vantajosa, através de nervuras em forma de degraus que se cruzam, como as mesmas são descritas no documento de patente EP 2 897 783 A 1. Através disso, pode ser assegurado que o líquido seja misturado, de forma intensiva, na capilaridade da estrutura durante a troca de substância e, por meio disso, a troca de substância seja intensificada.

[0056] Em variações, as capilaridades podem ser dispostas, contudo, de forma aleatória e podem ser formadas, por exemplo, por estruturas de espuma de poros abertos, que são obtidas a partir de materiais sintéticos, metais ou cerâmicas. Também são possíveis outras configurações da estrutura de capilaridade, por exemplo, por meio de tecido ou outros materiais porosos.

[0057] Uma disposição compreende, preferencialmente, um dispositivo que compreende uma estrutura e um disjuntor, sendo que, em uma primeira extremidade do dispositivo, é disposto um distribuidor para a distribuição do primeiro fluido na estrutura e em uma segunda extremidade que se opõe à primeira, um coletor para a coleta do primeiro fluido da estrutura. Com isso, a estrutura é quase alternada na conexão de fluido entre o distribuidor e o coletor, de tal modo que a estrutura pode ser alimentada de especialmente simples. O distribuidor e o coletor podem apresentar, respectivamente, uma ou várias alimentações, respectivamente, derivações para o primeiro fluido. De forma particularmente preferida, o distribuidor e o coletor apresentam, contudo, de forma precisa, uma alimentação, respectivamente, derivação.

[0058] Em variações, também é possível dispensar um distribuidor e/ou um coletor. Nesse caso, a estrutura pode ser atingida, por exemplo, na primeira extremidade, diretamente com o primeiro fluido. Além disso, podem ser conectados vários dispositivos, de tal modo que o primeiro fluido possa ser conduzido através das estruturas dos vários dispositivos (ver abaixo) e sendo que, um dispositivo de uma primeira extremidade, apresenta um distribuidor e um dispositivo de uma segunda extremidade, um coletor. Conforme a formação dos dispositivos, o coletor e o distribuidor também não precisam necessariamente se confrontar em relação ao sentido do fluxo do primeiro fluido. Finalmente, o distribuidor e o coletor também podem ser parte integral do dispositivo e, particularmente, com isso, serem unidos em uma só peça.

[0059] Para que o primeiro fluido, particularmente, nos contatos de fluxo contrário de alto potência, possa ser conduzido de forma segura e distribuído de modo uniforme e, na extremidade inferior, também possa ser novamente conduzido a partir da estrutura, na extremidade superior da estrutura, preferencialmente, é colocado um distribuidor coordenado sobre a estrutura para a distribuição do primeiro fluido na estrutura, particularmente, para a distribuição de um líquido. Na extremidade oposta da estrutura é colocado, preferencialmente, pelo menos um coletor de líquido correspondente.

[0060] Esse distribuidor, particularmente, por exemplo, um distribuidor de líquido e o coletor, particularmente, o coletor de líquido, podem ser gerados, por exemplo, com o mesmo processo de produção já mencionado anteriormente, para montagem em camadas de estruturas, com as quais o dispositivo também pode ser produzido. Ainda, o distribuidor e o coletor também podem ser formados, respectivamente, produzidos, particularmente, em uma só peça com a estrutura do contato.

[0061] Caso o fluido respectivamente distribua o líquido uniformemente na estrutura, há tipicamente apenas pouco ou mesmo nenhum risco de que possam formar más distribuições do fluido, respectivamente, líquido (fluxos de massa desiguais pela seção transversal do fluxo). Ao contrário dos contatos do fluxo contrário, como pacotes estruturados ou colunas de corpo de enchimento, não é necessária, por isso, quase nenhuma ou nenhuma nova distribuição periódica do fluido, respectivamente, do líquido. Também através disso, em comparação aos contatos, que correspondem aos do estado da técnica, em geral, é possível reduzir significativamente o volume instalado.

[0062] P referencialmente, dois dispositivos são dispostos de tal modo que a primeira extremidade do primeiro dispositivo seja unida a uma segunda extremidade de um segundo dispositivo, de tal modo que o primeiro fluido da estrutura do primeiro dispositivo possa ser conduzido na estrutura do segundo dispositivo. Vários tais disposições podem ainda ser alternadas de forma paralela e/ou em série, pelo que a potência dos contatos pode ser ampliada. Com isso, vários tais dispositivos podem ser instalados de forma modular e contatos de diferentes tamanhos.

[0063] Em variações, os dispositivos também podem ser dispostos, por exemplo, de forma exclusivamente paralela.

[0064] Um processo para a produção de um dispositivo descrito acima compreende uma montagem por meio de um processo aditivo. Com isso, os dispositivos podem ser montados de forma particularmente simples. Preferencialmente, a montagem ocorre diretamente por modelos de dados por meio de um processo químico ou físico. Uma pluralidade de métodos são familiares ao versado na técnica.

[0065] P referencialmente, a montagem do dispositivo ocorre em camadas, que são sobrepostas de forma contínua. Com isso, o dispositivo pode ser produzido em grandes quantidades de forma econômica. Além disso, podem ser obtidas, com isso, diferentes geometrias particularmente simples da estrutura e das tiras. Tais processos também são conhecidos como processo de impressão em 3D e podem ser executados, basicamente, com quase qualquer material.

[0066] Com a montagem em camadas de corpos, como o dispositivo descrito anteriormente, podem ser realizados dispositivos muito pequenos. As alturas da tiras podem estar, por exemplo, entre 50 até quase 100 micrômetros. As dimensões das capilaridades são especificadas tipicamente pela vazão de líquido desejada e pela viscosidade do líquido. As mesmas podem variar na faixa de cerca de 100 micrômetros até vários milímetros. Para o processamento de líquidos de baixa viscosidade, contatos de fluxo contrário assim estruturados podem ser realizados com superfícies de contato específicas superiores a 1000 m2/ m3.

[0067] Em variações, pode ser dispensada a montagem em camadas. Assim, podem ser produzidos, por exemplo, elementos individuais do dispositivo e podem ser unidos posteriormente, em uma outra etapa do processo. Para isso, outras variantes são conhecidas ao versado na técnica.

[0068] Preferencialmente, após a aplicação de uma camada, é realizado um processo de compactação. Nessa etapa, a camada pode ser endurecida, por exemplo. Uma camada endurecida pode formar uma junção com uma camada já endurecida sob circunstâncias já consistentes através de um processo de compactação.

[0069] Dependendo do material, também é possível dispensar o processo de compactação. Além disso, pode ser previsto um processo de compactação também respectivamente após a aplicação de mais de uma camada.

[0070] De forma preferida, uma camada é aplicada por meio de um gabarito. O gabarito pode ser configurado de tal modo que o mesmo possa ser posicionado como superfície plana por uma placa de pressão. Cavidades no gabarito tipicamente definem a forma da camada. Um gabarito ou uma ferramenta de molde podem definir uma pluralidade de formas idênticas ou diversas para camadas. Particularmente, também podem ser utilizados gabaritos para camadas iguais, que se diferenciam somente na posição do plano (rotação, deslocamento, espelhamento). Com o processo, podem ser criadas camadas de forma rápida e automática. Através disso, o processo se adequa de forma particularmente positiva para produção em massa. Em uma modalidade preferida, a ferramenta de molde é uma peneira, particularmente, uma peneira para impressão serigráfica técnica.

[0071] Em variações, também é possível dispensar o gabarito. Por exemplo, os intervalos podem ser preenchidos com um material de enchimento removível. Contanto que o material da camada apresente uma estabilidade própria suficientemente maior, também é possível dispensar o preenchimento dos intervalos.

[0072] Preferencialmente, uma massa plasticamente moldável é moldada com o gabarito, para fornecer uma camada. Suspensões são particularmente adequadas. Essas podem apresentar pó de granulação fina como componente principal. São adequados, dentre outros, metais, ligas metálicas, assim como, cerâmicas e cerâmicas de vidro. Para a formação de uma substância plasticamente moldável, podem ser adicionados, particularmente, aglutinantes orgânicos, por exemplo CMC (carboximetilcelulose), poliolefinas, reforçadores (farinha de milho, farinha de trigo etc.). De forma alternativa, podem ser utilizados como aglutinantes orgânicos, diferentes tipos de foto polímeros. Há um grande número de diferentes foto polímeros. De forma preferida, são utilizados como aglutinantes, monômeros acrílicos, como, por exemplo, dentre outros hexano-1,6-diol- hidracrilato, trimetilenocarboxilato, poli (etileno glicol) hidracrilato, que foram transferidos com pequenas quantidade de foto iniciadores, como, dentre outros, por exemplo, 0.5% 2,2-dimetoxanato-2- alilacetofenona. Esses monômeros podem ser misturados com diferentes oligômeros de poli acrilato, conforme exigido.

[0073] Caso a massa moldável for prevista para uma etapa de sinterização, o que é o caso, por exemplo, em cerâmicas, metais ou vidro, a mesma contém, preferencialmente, um teor elevado em massa de volume do pó de sinterização, particularmente de > 35 por cento em volume, ainda mais particularmente, > 50 por cento em volume.

[0074] Em uma modalidade preferida, as massas moldadas plasticamente apresentam aditivos adicionais, que podem ser utilizados, para modificar as propriedades reológicas da massa, por exemplo, agentes de dispersão. Tais adições são conhecidas ao versado na técnica e podem ser ajustadas por ele às condições necessárias à situação (Jornal of Engineering, Volume 2013 (2013), Article ID 930832).

[0075] Em uma outra modalidade, a massa plasticamente moldável compreende componentes de material sintético puro. Esses podem apresentar monômeros e/ou oligômeros que são posteriormente polimerizados. Tais massas plasticamente moldáveis também podem conter aditivos adicionais para o ajuste às propriedades reológicas, assim como, solventes, pigmentos, catalisadores ou biocidas.

[0076] Em uma modalidade particular, a massa plasticamente moldável pode conter pó de uma substância de base como suspensão, selecionada a partir do grupo que consiste em: Metais, ligas metálicas, cerâmicas, compósitos metalocerâmicas, vidro, plásticos e / ou compósitos plásticos com reforço de fibras ou partículas metálicas ou cerâmicas. Também são possíveis misturas desses materiais.

[0077] Preferencialmente, uma estrutura é aplicada em um interruptor de fluxo. De forma particularmente preferida, o interruptor de fluxo compreende várias camadas aplicadas. O interruptor de fluxo pode ser aplicado, nesse caso, ou separado ou em uma só peça com a estrutura. Em um processo preferido, o interruptor de fluxo pode ser aplicado com diferentes materiais, que se diferenciam na capacidade de lubrificação. Com isso, uma primeira área da escora, que apresenta uma primeira capacidade de lubrificação e a estrutura voltada para a mesma, pode ser aplicada com um material em uma ou várias camadas, enquanto uma ou várias camadas subsequentes são aplicadas a partir de um segundo material, que apresenta uma capacidade de lubrificação que se difere da primeira.

[0078] De forma alternativa, a estrutura pode ser montada somente em camadas, enquanto os interruptores de fluxo são unidos com a estrutura.

[0079] Preferencialmente, o dispositivo é fixado por um processo de compactação, particularmente, por aquecimento ou sinterização. Caso um material de sinterização do grupo descrito acima seja utilizado como massa plasticamente moldável, como, por exemplo, metais, ligas metálicas, cerâmicas, vidro ou compósitos destas matérias, então, o processo de forma particularmente preferida compreende um tratamento térmico das camadas aplicadas para sinterização, que é realizado após a conclusão do processo de moldagem das camadas aplicadas.

[0080] Em uma modalidade preferida, o contato é sinterizado a temperaturas entre 500 e 2500 °C, preferencialmente, entre 600 e 1700 °C.

[0081] Em variações, também é possível dispensar o processo de compactação, contanto que se permita o material utilizado. Ademais, o processo de compactação também pode ocorrer por dispersão de uma polimerização ou similar. Outras técnicas são conhecidas ao versado na técnica.

[0082] Particularmente, o processo para a produção do dispositivo ocorre preferencialmente após um processo de acordo com o pedido de patente internacional NR. PCT /CH 2014/000177.

[0083] P referencialmente, o dispositivo é desenvolvido de tal modo que o mesmo possa ser limpo. De forma particularmente preferida, o dispositivo é montado a partir de cerâmica, de tal modo que o dispositivo possa ser purificado por aquecimento, particularmente, cauterização.

[0084] De forma alternativa, o dispositivo também pode ser previsto para uso descartável, particularmente, quando o dispositivo é contaminado, por exemplo, quimicamente, durante o uso ou quando não haja mais resíduos removíveis.

[0085] Através da combinação de velocidades de fluido possivelmente muito elevadas e vazões de ambos os fluxos de fluido, assim como, de superfícies possivelmente muito grandes entre as fases, resulta um dispositivo, respectivamente, disposição, na qual pode ser realizada um processo de troca de substâncias com volume muito pequeno. Especialmente em instalações químicas que são instaladas sobre plataformas flutuantes, como, por exemplo plataformas FLNG (Floating Liquefied Natural As), o volume instalado é de grande importância e de custo elevado, de tal modo que o presente dispositivo descrito é especialmente preferível, respectivamente, a disposição para plataformas FLNG. Contudo, também de forma geral é possível realizar instalações econômicas através do processo descrito nesse pedido. O contato de fluido contrário e cruzado ( o dispositivo, respectivamente, a disposição) pode ser formado menor, em relação ao volume do processo necessário, em torno de fatores, do que os equipamentos, que correspondem ao estado da técnica.

[0086] A partir da descrição detalhada a seguir e da totalidade das reivindicações, resultam outras modalidades vantajosas e combinações de reivindicações da invenção.

Breve descrição dos desenhos

[0087] Os desenhos utilizados para esclarecimento dos exemplos de modalidade mostram: Figura 1 uma representação esquemática de uma funcionalidade de um contato; Figura 2 uma representação esquemática de uma primeira modalidade, formada como contato do fluxo contrário; Figura 3a uma representação esquemática de uma segunda modalidade, formada como contato do fluxo contrário; Figura 3b uma representação esquemática de uma terceira modalidade, formada como contato do fluxo contrário; Figura 4 uma representação esquemática de uma modalidade, com estrutura formada como degrau; Figura 5a uma representação esquemática de uma quinta modalidade, formada como contato do fluxo cruzado; Figura 5b uma representação esquemática de uma sexta modalidade, formada como contato do fluxo cruzado; Figura 6 uma representação esquemática de uma sétima modalidade, formada como permutador de calor; Figura 7 uma representação esquemática de uma oitava modalidade, formada como contato do fluxo contrário com tiras Figura 8 uma representação modalidade de um seção transversal Figura 9 uma representação modalidade de um seção transversal quadrangular; Figura 10 uma representação esquemática de uma terceira modalidade de um monólito, com canais com seção transversal hexagonal; Figura 11a uma representação esquemática de um contato montado a partir de várias estruturas de monólitos, que compreende um distribuidor de líquido e um coletor de líquido; Figura 11b uma seção do contato de acordo com a Figura 11a com foco no distribuidor de líquido; Figura 11c uma seção do contato de acordo com a Figura 11a com foco no coletor de líquido; Figura 12 de forma esquemática, a produção, em camadas, de um contato; e Figura 13 uma representação esquemática de uma modalidade particularmente preferida de um monólito da Figura 10 com estrutura formada em formato de degrau para a alimentação do primeiro fluido.

[0088] B asicamente, são previstos nas Figuras, peças iguais com os mesmos números de referência.

Modos de realização da invenção

[0089] A Figura 1 mostra uma representação esquemática de uma funcionalidade de um contato 100.0. O contato 100.0 consiste essencialmente em uma estrutura 110.0 para guiar um primeiro fluido e disjuntor na forma de várias tiras dispostas paralelas 120.0. As tiras 120.0 são unidas à estrutura 110.0 Na área de uma superfície externa da estrutura 110.0 se encontra a zona de contato 104.0, que é projetada para a condução de um segundo fluido e para o contato do primeiro fluido com o segundo fluido. A estrutura 110.0 pode ser formada de diferentes maneiras, como esclarecido a seguir nos inúmeros exemplos. A estrutura 110.0 pode consistir, particularmente, de paredes, capilaridades, poros, tecidos, que podem ser bem utilizadas, preferencialmente, pelo primeiro fluido.

[0090] As tiras 120.0 apresentam, respectivamente, uma área voltada para a estrutura, que pode ser bem utilizada pelo primeiro fluido. Além disso, as tiras 120.0 apresentam respectivamente uma área afastada da estrutura, que pode ser utilizada pelo primeiro fluido apenas de forma muito fraca. Com isso, o primeiro fluido deve ser mantido afastado da área, na qual o segundo fluido flui com maior velocidade no sentido contrário, visto que o primeiro fluido poderia ser transferido, nesse local, pelo segundo fluido. Ao invés de diferentes capacidades de lubrificação, também podem ser previstas outras propriedades das tiras, particularmente, sua forma, arestas de corte e similares.

[0091] Em operação, respectivamente, um fluido, particularmente, um líquido, é conduzido em um primeiro sentido 101.0, através da estrutura. O segundo fluido, particularmente, do mesmo modo, um líquido ou também um gás, um vapor etc., é conduzido ao longo da superfície de limitação de fase 104.1 formada na zona de contato 104.0 pelas diversas tiras 120.0, em um segundo sentido 102.0. A limitação de fase ou superfície de limitação 104.1 formada, desse modo, entre ambos os fluidos é ilustrada na Figura 1, através de uma linha pontilhada e apresenta, como representado, por exemplo, uma forma curvada. Na ilustração de acordo com a Figura 1, os sentidos 101.0 e 102.0 estão opostos, o que corresponde a um fluxo contrário. Nos exemplos a seguir, são mostrados outros sentidos de fluxo possíveis de ambos os fluidos, voltados um ao outro. Nas áreas entre as tiras 120.0, o segundo fluido entra em contato com o primeiro fluido. Ambos os fluidos podem trocar energia ou substância nessa área. No presente caso, a distância entre as tiras adjacentes e as alturas das tiras apresenta uma proporção de aproximadamente 5:2. O segundo fluido apresenta, portanto, entre as tiras 120.0, uma velocidade de fluxo significativamente reduzida. Através do redemoinho, o segundo fluido apresenta, entre as tiras 120.0, além disso, em comparação ao sentido do fluxo fora das tiras 120.0, um sentido do fluxo fortemente modificado. Com isso é obtido, novamente entre as tiras 120.0, em caso ideal, de forma local, um contato de fluxo paralelo na superfície livre entre o primeiro e o segundo fluido, com o que, finalmente, pode ser evitado um transbordamento.

[0092] A Figura 2 mostra uma representação esquemática de uma primeira modalidade de um contato 100.1, formado como contato do fluxo contrário. O contato 100.1 consiste essencialmente em uma estrutura 110.1 e disjuntores na forma de várias tiras dispostas paralelas 120.1. A estrutura existente 110.1 é formada essencialmente plana e consiste em um tecido ou uma espuma de poros abertos, pela qual pode passar o primeiro fluido no sentido 101.1. As tiras 120.1 são unidas em distâncias regulares com a estrutura 110.1. Uma proporção entre as distâncias das tiras e das alturas das tira é de aproximadamente 5:1. A estrutura 110.1 apresenta tiras 120.1 em ambos os lados, sendo que, dois pares de tiras 120.1 se confrontam em relação à estrutura 110.1. O segundo fluido flui no sentido 102.1 essencialmente contrário ao primeiro fluido. O segundo fluido e conduzido em ambos os lados da estrutura 100.2 pelas nervuras, de tal modo que, em ambos os lados, seja obtido um contato entre os dois fluidos.

[0093] A Figura 3a mostra uma representação esquemática de uma segunda modalidade, de um contato 100.2 formado como contato de fluxo contrário. O contato 100.2 consiste essencialmente em uma estrutura 110.2 e disjuntores na forma de várias tiras dispostas paralelas 120.2. A estrutura 110.2 é formada novamente essencialmente plana e compreende uma sequência de nervuras dispostas paralelas 111.2, entre as quais são formadas capilaridades abertas em ambos os lados. As tiras 120.2 são unidas à estrutura 110.2 As tiras 120.2 são dispostas respectivamente retangulares às nervuras 111.2. A estrutura 100.2 apresenta tiras 120.2, novamente em ambos os lados, que se confrontam em pares em relação à estrutura 100.2. Uma proporção entre as distâncias das tiras e das alturas das tira é de aproximadamente 6:1. O primeiro fluido flui no sentido 101.2 entre as nervuras 111.2, através da estrutura 110.2, enquanto o segundo fluido, é conduzido retangular às tiras 120.2 e, com isso, paralelo às nervuras 111.2. O segundo fluido e conduzido em ambos os lados da estrutura 100.2 pelas nervuras, de tal modo que, em ambos os lados, seja obtido um contato entre os dois fluidos.

[0094] A Figura 3b mostra uma representação esquemática de uma terceira modalidade de um contato 100.3, formado como contato do fluxo contrário. O contato 100.3 consiste essencialmente em uma estrutura 110.3 e disjuntores na forma de várias tiras dispostas paralelas 120.3. Diferentemente do contato 100.2, a presente estrutura 110.3 apresenta capilaridades abertas em apenas um lado, que são formadas por nervuras 111.3. Enquanto um primeiro lado da estrutura 100.3 é unida de forma análoga à estrutura 100.2 com tiras 120.3, o segundo lado oposto da estrutura 100.3 é unido com uma placa 112.3. Uma proporção entre as distâncias das tiras e das alturas das tira é de aproximadamente 5:1. O segundo fluido, com isso, é conduzido exclusivamente pelo primeiro lado no sentido 102.3.

[0095] A Figura 4 mostra uma representação esquemática de uma quarta modalidade de um contato 100.4, com a estrutura formada em formato de degrau. O contato 100.4 consiste essencialmente em uma estrutura 110.4 e disjuntores na forma de várias tiras dispostas paralelas 120.4. A estrutura 110.4 compreende uma pluralidade de elementos oblongos, em formato de degrau 113.4. Esses são montados em camadas. Em uma primeira camada, os elementos 113.4 são dispostos paralelos um ao outro, em distâncias uniformes, de tal modo que os degraus dos elementos 113.4 estejam voltados um para o outro. A segunda camada é montada de forma idêntica. As duas camadas são dispostas, agora, de tal modo que os lados do degrau entrem em contato um com o outro e os elementos 113.4 da primeira camada sejam orientados aproximadamente retangular aos elementos 113.4 da segunda camada. Uma distância entre dois elementos adjacentes 113.4 de uma camada é de aproximadamente um terço da distância entre duas tiras adjacentes 120.4. As tiras 120.4 são dispostas, novamente, em ambos os lados, na estrutura 110.4, sendo que respectivamente duas tiras 120.4se confrontam em relação à estrutura 110.4. Os elementos 113.4 formam, com as tiras 120.4, respectivamente, um ângulo de aproximadamente 45°. Uma proporção entre as distâncias das tiras e das alturas das tira é de aproximadamente 7: 1. O primeiro fluido é conduzido em ambos os planos da estrutura no plano 10 1.4. O primeiro fluido é conduzido em um plano aproximadamente em um ângulo de 45° em relação às tiras e conduzido em um outro plano aproximadamente em um ângulo de -45°, respectivamente 315°. No centro, o primeiro fluido mesmo assim, no sentido oposto ao segundo fluido. Com isso, trata-se por contato 100.4, um contato de fluxo contrário.

[0096] A Figura 5a mostra uma representação esquemática de uma quinta modalidade de um contato 100.5, novamente formada como contato do fluxo cruzado. O contato 100.5 consiste essencialmente em uma estrutura 110.5 e disjuntores na forma de várias tiras dispostas paralelas 120.5. A estrutura 110.5 é formada de modo idêntico à estrutura 110.3, sendo que, são dispostas várias nervuras paralelas 111.5 em uma parede posterior 112.5. Em oposição ao contato 100.3, no presente, contudo, são dispostas tiras 120.5 respectivamente paralelas à e sobre uma nervura 111.5. Na presente invenção, para cada terceira nervura 111.5 é fornecida uma tira 120.5. Evidentemente que, ao versado na técnica, está claro que para cada segunda, quarta, quinta nervura 111.5 também poderiam ser fornecidas tiras 120.5. Uma proporção entre as distâncias das tiras e das alturas das tira é de aproximadamente 7: 1. Enquanto o primeiro fluido é conduzido entre as nervuras 111.5 no sentido 101.5, o segundo fluido é conduzido no sentido 102.5 tanto retangular às tiras 120.5 quanto retangular também ao sentido 10 1.5.

[0097] A Figura 5b mostra uma representação esquemática de uma sexta modalidade de um contato 100.6, formado como contato do fluxo cruzado. O contato 100.6 consiste essencialmente em uma estrutura 110.6 e disjuntores na forma de várias tiras dispostas paralelas 120.6. Na presente invenção, a estrutura 110.6 apresenta somente a placa 112.6, de acordo, por exemplo, com o contato 100.5. A placa 112.6 pode estar disponível como tecido ou placa plana. As tiras 120.6 são dispostas paralelas uma à outra sobre a placa 112.6. Uma proporção entre as distâncias das tiras e das alturas das tira é de aproximadamente 6:1. O primeiro fluido é conduzido, no presente, como uma película sobre a placa 112.6 entre as tiras 120.6, no sentido 101.6. O segundo fluido é conduzido de forma retangular às tiras 120.6 e retangular ao sentido 101.6, a saber, no sentido 102.6.

[0098] A Figura 6 mostra uma representação esquemática de uma sétima modalidade, formada como permutador de calor que compreende dois contatos 100.3 de acordo com a Figura 3b. Essencialmente, se trata, nesse caso, de uma outra possibilidade de aplicação para um contato de acordo com a Figura 3b. Os dois contatos são dispostos de tal modo que as duas placas 112.7 definem um intervalo, por meio do qual pode fluir um meio permutador de calor.

[0099] A Figura 7 mostra uma representação esquemática de uma oitava modalidade de um contato 100.8, formada como contato do fluxo contrário com tiras anguladas. O contato 100.8 consiste essencialmente em uma estrutura 110.8 e disjuntores na forma de várias tiras dispostas paralelas 120.8. A estrutura 110.8 compreende uma placa 112.8 com tiras dispostas paralelas à mesma, que são inclinadas em relação a um sentido de fluxo 101.8 do primeiro fluido em torno de um ângulo de aproximadamente 5 até 10°. A estrutura 100.8 apresenta ainda uma segunda placa 112.8 com tiras 120.8 dispostas de forma idêntica. As duas placas 112.8 se confrontam com as tiras 120.8 voltadas, de tal modo que um sentido das tiras 120.8 de uma placa 112.8 se cruza no sentido das tiras 120.8 da segunda placa 112.8. As tiras 120.8 da primeira e da segunda placa 112.8 são separadas uma da outra e formam, com isso, um espaço de fluxo para o segundo fluido. O segundo fluido flui no sentido 102.8 e, com isso, oposto ao sentido 101.8 do primeiro fluido. Através da orientação das tiras 120.8, no fluxo do segundo fluido é induzido um movimento de rotação em torno de um eixo no sentido 102.8, com o qual uma mistura pode ser intensificada no segundo fluido.

[0100] Os contatos executados acima podem ser compostos agora de forma modular, de tal modo que é obtida uma estrutura monolítica maior. Seguem três exemplos de um monólito formado a partir de uma pluralidade de contatos de acordo com a descrição acima.

[0101] A Figura 8 mostra uma representação esquemática de uma primeira modalidade de um monólito 100.9, com canais com seção transversal triangular. O monólito 100.9 consiste essencialmente em uma estrutura 110.9 e disjuntores na forma de várias tiras dispostas paralelas 120.9. A estrutura consiste, no presente, em um material de poros abertos, que apresenta, em um sentido do fluxo 101.9 do primeiro fluido, uma pluralidade de canais paralelos, através dos quais o segundo fluido é conduzido no fluxo contrário ao primeiro fluido. No presente, os canais apresentam uma seção transversal triangular. Dentro dos canais, retangular ao sentido do fluxo 10 1.9, são dispostas tiras 120.9 circulares e que se projetam para dentro, em distâncias regulares.

[0102] A Figura 9 mostra uma representação esquemática de uma segunda modalidade de um monólito 100.10, com canais com seção transversal quadrangular. O monólito 100.10 é instalado essencialmente idêntico ao monólito 100.9, sendo que, contudo, os canais apresentam uma seção transversal hexagonal e, com isso, são formadas em forma alveolar. Dentro dos canais, retangular ao sentido do fluxo 10 1.10, novamente são dispostas tiras 120.10 circulares e que se projetam para dentro, em distâncias regulares.

[0103] A Figura 10 mostra uma representação esquemática de uma terceira modalidade de um monólito 100. 11, com canais com seção transversal hexagonal. O monólito 100.11 é instalado essencialmente idêntico ao monólito 100.9, sendo que, contudo, os canais apresentam uma seção transversal quadrada. Dentro dos canais, retangular ao sentido do fluxo 10 1.11, novamente são dispostas tiras 120.11 circulares e que se projetam para dentro, em distâncias regulares.

[0104] É claro ao versado na técnica que os canais dos monólitos também podem apresentar superfícies de seção transversal moldadas, por exemplo, pentagonais, arredondadas, retangulares, em forma de ranhura, etc.

[0105] A Figura 11a mostra uma representação esquemática de um monólito 100.12 de acordo com uma das Figuras 8 até 10 ou 13, que compreende um distribuidor de líquido 130. 12 e um coletor de líquido 140. 12. O distribuidor de líquido 130.12 é unido de tal modo a uma extremidade do monólito 100.12 que um primeiro fluido que flui no sentido 101.12 na entrada do distribuidor de líquido 130.12 chega na estrutura do monólito 100.12 e pode fluir por meio desse. Na extremidade oposta do monólito é disposto, no presente, um coletor de líquido 140.12 instalado de forma idêntica ao distribuidor de líquido 130.12, de tal modo que o primeiro fluido possa ser novamente coletado após a saída da estrutura do monólito 100.12 e possa ser drenado por uma tubulação de saída. Tanto o distribuidor de líquido 130.12 quanto o coletor de líquido 140.12 apresentam uma pluralidade de aberturas, que permanecem em comunicação com os canais do monólito 100. 12 descritos acima, de tal modo que o segundo fluido chega nos canais através do distribuidor de líquido 130.12 e pode ser novamente drenado a partir dos canais, pelo coletor de líquido 140.12.

[0106] A Figura 11b mostra uma seção do contato 100.12 de acordo com a Figura 11a com foco no distribuidor de líquido 130.12.

[0107] A Figura 11c mostra uma seção do contato 100.12 de acordo com a Figura 11a com foco no coletor de líquido 140.12.

[0108] Em uma modalidade preferida, a estrutura pode consistir em óxido de alumínio e, com isso, pode bem lubrificada, enquanto que a tira compreende internamente, ou seja, no sentido da estrutura, óxido de alumínio e, externamente, dióxido de cério, sendo que, esse último, pode ser lubrificado de forma ruim. São conhecidos ao versado na técnica, materiais adequados, respectivamente, revestimentos, com o qual, pode ser produzido um contato.

[0109] A Figura 12 mostra, por fim, uma representação esquemática de uma montagem em camada, de um contato 1. O contato 1 tem dois elementos de degrau 2a, 2b. O primeiro elemento de degrau 2a corre da direita inferior para esquerda superior, enquanto que o segundo elemento de degrau 2b corre da esquerda inferior para a direita superior e é disposto no plano posterior ao primeiro elemento de degrau 2a. O sentido geral do fluxo T corre de baixo para cima. A divisão inferior/superior foi selecionada de forma discricionária, serve apenas para o esclarecimento da Figura e não permanece em um conjunto funcional ao contato 1. O sentido geral do fluxo T especifica que um fluido, que atravessa o contato 1, no presente exemplo, na extremidade inferior à extremidade de entrada 10 do contato 1, tem um primeiro contato com o contato 1 e, na extremidade superior do contato 1, na extremidade de saída 11, o deixa novamente. Os elementos de degrau 2a, 2b são formados por uma pluralidade de camadas 2, 2', 2", 2"', 2"", 2""' que conferem aos elementos de degrau 2a, 2b uma estrutura geral, em formato de degrau. Nesse caso, uma primeira camada 2 é parcialmente sobreposta por uma segunda camada 2', que é novamente parcialmente sobreposta por uma terceira camada 2". O nível de sobreposição, ou seja, por exemplo, a porção de superfície de um degrau da primeira camada 2 unido por junção de material à porção de superfície da segunda camada 2', é constante em todo o contato 1, do presente exemplo. As camadas individuais 2, 2', 2", 2"', 2"", 2""' formam, assim, tanto os degraus do primeiro elemento de degrau 2a, assim como, do segundo elemento de degrau 2b. No presente exemplo, caso o nível de sobreposição esteja aproximadamente em 50 %, ou seja 50 % da superfície de uma camada que permanece vertical ao sentido do fluxo principal, se encontra em contato por junção de material com uma camada adjacente. No presente exemplo, além disso, a espessura da camada, ou seja, as superfícies que se encontram paralelas ao sentido de fluxo principal, correspondem às superfícies que permanecem livres, não sobrepostas pela camada subsequente. As porções superficiais sobrepostas de uma camada formam uma superfície de compósito 5. A superfície de compósito 5 é unida por junção de material ao contato 1 acabado.

[0110] No exemplo da camada 2"" dos elementos de degrau 2a, 2b esclarecidos, isso significa que, ambos os degraus, que se encontram na camada 2"" ou dilatação superficial dos eixos de dilatação X, Y, formam uma camada conjunta. Entre os degraus dos elementos de degrau 2a, 2b, na camada 2"" se encontram entalhes 12. Os elementos de degrau 2a, 2b mostrados de forma exemplificativa correm de forma oposta e se cruzam em um ângulo de 90°, observado a partir de um respectivo eixo médio imaginário que atravessa todas as arestas dos degraus de um elemento de degrau 2a, 2b.

[0111] A Figura 13 mostra uma representação esquemática de um outro contatos ou de um outro monólito 100.13. O outro monólito 100.13 representa uma modalidade particularmente preferida do monólito 100.11 representado na Figura 10, de forma geral. Os canais, nos quais é conduzido o segundo fluido, apresentam, do mesmo modo, uma seção transversal quadrada. Dentro dos canais, novamente, essencialmente retangular ao sentido do fluxo 10 1.13 do primeiro fluido ou no sentido do fluxo do segundo fluido 102.13, são dispostas tiras 120.13 circulares e que se projetam para dentro, em distâncias regulares. No monólito 100.13, a estrutura 110.13 para a alimentação do primeiro fluido é formada como estrutura de degrau, de forma análoga modalidade, mostrada na Figura 4. É criada, nesse caso, a estrutura de monólito 100.13, na qual são unidas entre si, uma rede de várias unidades de subestruturas em formato de degrau, que permanecem retangulares uma à outra, respectivamente, na área das tiras circulares 120.13, pelos elementos de conexão 114.13 quadrados e dispostos nos sentidos do fluxo 101.13 ou 102.13 em distâncias regulares. As arestas mais curtas dos elementos de conexão 114.13 coincidem, nesse caso, com as arestas das tiras 120.13 circulares.

[0112] As modalidades descritas acima devem ser entendidas, contudo, apenas como exemplos ilustrativos que podem ser variados como desejado dentro do escopo da invenção.

[0113] O contato 1 mostrado na Figura 1, também pode ser produzido, por exemplo, como múltiplo, sendo que, um contato 1 maior pode ser produzido com mais elementos de degrau 2a, 2b. Um tal elemento pode ser repetido aleatoriamente, por exemplo, como intervalo A, também em outra orientação de base, para, desse modo, criar um contato 1 maior.

[0114] As espessuras de camada das camadas 2, 2', 2", 2"', 2"", 2""’ mostradas de forma exemplificativa na Figura 1 podem variar entre 30 em e 10 mm. O presente exemplo tem espessuras de camadas das camadas 2, 2', 2", 2"', 2"", 2""' de 500 em.

[0115] Na Figura 2, o tecido ou a espuma de poros abertos também pode ser formado como sistema de capilaridade, por exemplo, na forma de nervuras em forma de degrau, como as mesmas são mostradas na Figura 4. Do mesmo modo, o material de poros abertos com estrutura aleatória das Figuras 8, 9 e 10 pode ser substituído por uma estrutura disposta com capilaridades e/ou nervuras dispostas uniformemente, em forma de degrau.

[0116] Em resumo, é possível determinar que é desenvolvido um dispositivo de acordo com a invenção, com o qual dois fluidos podem ser postos em contato de forma eficiente e, com isso, pode ser reduzido um risco de transbordamento.

Claims (15)

1. Coluna de destilação, coluna de extração ou lavador de gás caracterizada pelo fato de que compreende um contato para colocar em contato pelo menos dois fluxos de fluido, que compreende uma estrutura (100.0) com poros e/ou capilares tendo um diâmetro médio de 200 μm a 1 mm para a alimentação de um primeiro fluido, sendo que, a estrutura (100.0) apresenta ainda uma zona de contato que não compreende poros e/ou capilares com um diâmetro médio de 200 μm a 1 mm, sendo que, a zona de contato é disposta para a condução de um segundo fluido e sendo que na zona de contato, o primeiro fluido pode ser posto em contato com o segundo fluido, em que, na zona de contato (100.0), pelo menos um disjuntor (120.0) é disposto para interromper um fluxo do segundo fluido, em que o disjuntor (120.0) compreende pelo menos duas tiras (120.0), em que a razão da distância entre duas tiras vizinhas (120.0) e a altura das tiras (120.0) está em uma faixa de 1 a 10, em que um distribuidor para distribuir o primeiro fluido na estrutura é fornecido em uma primeira extremidade do contato e um coletor para coletar o primeiro fluido da estrutura é fornecido na segunda extremidade oposta à primeira extremidade.

2. Coluna de destilação, coluna de extração ou lavador de gás, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o segundo fluido pode fluir, particularmente, para um segundo sentido, que cruza o sentido da tira.

3. Coluna de destilação, coluna de extração ou lavador de gás, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a estrutura (100.0) é desenvolvida de tal modo e o disjuntor (120.0) é disposto de tal modo que o primeiro fluido pode fluir em um primeiro sentido, que cruza uma unidade do disjuntor.

4. Coluna de destilação, coluna de extração ou lavador de gás, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o primeiro sentido forma, com o sentido da tira, um ângulo de 60° até 90°, particularmente, um ângulo de 75° até 90°, preferencialmente, um ângulo de 80° até 90°.

5. Coluna de destilação, coluna de extração ou lavador de gás, de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a razão da distância entre duas tiras vizinhas (120,0) e a altura das tiras (120,0) está na faixa de 3 a 7.

6. Coluna de destilação, coluna de extração ou lavador de gás, de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que a estrutura (100.0) compreende uma ou mais das seguintes características: e) um tecido; f) um material de poro aberto, particularmente, uma espuma; g) capilaridade; h) estrutura de degraus.

7. Coluna de destilação, coluna de extração ou lavador de gás, de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada(o) pelo fato de que a estrutura (100.0) é formada em formato alveolar, sendo que, o disjuntor (120.0) se projeta radialmente para dentro do favo.

8. Coluna de destilação, coluna de extração ou lavador de gás, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que os favos apresentam uma seção transversal da forma de um polígono regular, particularmente, de um triângulo, retângulo ou hexágono.

9. Coluna de destilação, coluna de extração ou lavador de gás, de acordo com uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que a estrutura (100.0) compreende elementos de degrau.

10. Coluna de destilação, coluna de extração ou lavador de gás, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que a estrutura (100.0) compreende vários elementos de degrau dispostos cruzados.

11. Coluna de destilação, coluna de extração ou lavador de gás, conforme definido em uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que, a tira (120,0) compreende uma região (122,0) proximal à estrutura, que tem uma primeira capacidade de lubrificação, e em que a tira (120,0) tem uma região (121,0) distal à estrutura, que tem uma segunda capacidade de lubrificação que é diferente da primeira capacidade de lubrificação.

12. Coluna de destilação, coluna de extração ou lavador de gás, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que são dispostos dois contatos, de tal modo que a primeira extremidade do primeiro contato seja unida a uma segunda extremidade de um segundo contato, de tal modo que o primeiro fluido possa ser conduzido na estrutura do segundo contato pela estrutura do primeiro contato.

13. Processo, caracterizado pelo fato de que é para a produção de um contato entre um primeiro fluido e um segundo fluido, mediante aplicação de uma coluna de destilação, coluna de extração ou lavador de gás, conforme definido em uma das reivindicações 1 a 10.

14. Processo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o segundo fluido é agitado pelo disjuntor (120.0), com o qual um contato simultâneo do primeiro fluido e do segundo fluido é obtido particularmente de forma local.

15. Processo, de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizado pelo fato de que a velocidade de fluxo do segundo fluido é selecionada de tal modo que não haja um transbordamento.

Images