BRPI0813843B1

BRPI0813843B1 - Contactor

Info

Publication number: BRPI0813843B1
Application number: BRPI0813843-5A
Authority: BR
Inventors: Nakayama Takashi
Original assignee: Jgc Corporation
Priority date: 2007-08-16
Filing date: 2008-08-13
Publication date: 2018-02-06
Also published as: CA2695181A1; EP2179785A1; KR20100041832A; AU2008287772B2; BRPI0813843A2; AU2008287772B8; KR101176277B1; EP2179785A4; AU2008287772A1; CN101784334A; CN101784334B; JP2010005604A; CA2695181C; US8240640B2; JP5410044B2; WO2009022753A1; US20110210457A1; EP2179785B1

Description

(54) Título: CONTACTOR (51) Int.CI.: B01J 10/00; B01D 3/24; B01D 53/18 (30) Prioridade Unionista: 10/07/2008 JP 2008-180562, 16/08/2007 JP 2007-212394, 29/05/2008 JP 2008-141520 (73) Titular(es): JGC CORPORATION (72) Inventor(es): TAKASHI NAKAYAMA

CONTACTOR

Campo Técnico

A presente invenção refere-se a um contactor para executar o contato gás-líquido, como por absorção, redução e destilação, o contato liquido-liquido, como por extração, e o contato gás-liquido-sólido, como por reação catalítica de um líquido, incluindo um corpo sólido, como pasta de cimento e um gás.

Fundamentos da Técnica

1.0 Em indústrias, como refinarias de petróleo, purificação de gás e petroquímica, há muitos processos adotados, como absorção, redução, destilação, extração e reação catalítica, em que a separação, purificação e conversão de uma substância específica é realizada, por exemplo, estabelecendo contato entre um gás e um líquido, ou contato entre dois tipos de líquido, para dar e receber de uma substância ou energia, que está progredindo entre esses fluidos, uma reação entre as substâncias e similares.

Por exemplo, contactores, como uma coluna de absorção, uma coluna de redução, ou uma coluna de extração, onde dois fluidos em diferentes estágios são contatados entre si na coluna para o processo da transferência de massa em uma interface entre os fluidos, e uma coluna de destilação, em que gradiente de temperatura é dado em uma direção de uma altura da coluna, e a separação e purificação de uma substância é realizada, utilizando-se equilíbrio de líquido-vapor, são equipamentos amplamente adotados nesses processos.

Geralmente, o contactor é dotado de um mecanismo para aumentar a eficiência da transferência de massa, por dispersão muito boa de dois fluidos entre si para estabelecer uma grande área de contato, e vários tipos de contactores são usados em correspondência com um fluido, que é tratado, ou um processo aplicado. A partir desse ponto de vista, entre os principais tipos de contactores gás-líquido, por exemplo, estão (1) uma coluna de pulverização ou um depurador a jato, no qual um líquido é alimentado na coluna em um estado de gotas de líquido, usando uma bomba de pressão e semelhantes, e as gotas de líquido são dispersas em uma fase gasosa, uma coluna de borbulhamento, em que as bolhas são dispersas numa fase gasosa, uma coluna de borbulhamento, onde as bolhas são dispersas na coluna preenchida com uma fase líquida, (2) uma coluna recheada, onde um líquido é escoado em um estado de película líquida sobre uma superfície de um objeto recheado, recheado na coluna para estabelecer uma grande interface de contato gás-líquido, (3) uma coluna de bandejas, em que as bandejas, fazendo com que um líquido fluindo para baixo na coluna resida temporariamente nelas, estão dispostas em um intervalo pré-determinado e as bolhas estão dispersas em uma fase líquida, residente sobre a bandeja, através de uma cápsula de borbulhamento ou um furo previsto em cada bandeja, e assim por diante.

Entre esse contactores gás-liquido, os tipos, como a coluna de pulverização e a coluna de 'borbulhamento, em que as gotas ou bolhas liquidas são dispersas na fase gasosa ou fase liquida, respectivamente, têm uma vantagem que um estado de dispersão do gás e do liquido é bom, comparado com o da coluna recheada e coisas do gênero, mas um período de tempo do contato gás-liquido é relativamente curto e o número de etapa teóricas em toda a coluna é equivalente a apenas uma ou duas. Portanto, a fim de obter uma alta eficiência de absorção ou eficiência de redução, por exemplo, na coluna de absorção ou na coluna de redução, uma constituição de equipamentos especiais, como fazer um equipamento de estágios múltiplos ligando uma pluralidade de contactores em série, e há um problema do ponto de vista da complicação do equipamento, ou do aumento dos custos.

Em contraste, na coluna recheada ou na coluna de bandejas, um número de etapas teóricas do contactor pode ser projetado de modo comparativamente livre, aumentando/ diminuindo a altura do objeto recheado ou o número real de bandejas. No entanto, considerando-se um mecanismo de contato gás-liquido, o contato com o gás e o líquido é realizado principalmente em uma superfície da película líquida ou sobre uma superfície de bolhas na fase líquida, e não pode ser dito que o líquido está em um estado bem disperso na fase gasosa, de modo que uma melhoria adicional foi estudada. Além disso, na coluna de bandejas, já que é adotado um mecanismo de contato, em que bolhas são dispersas na fase líquida, há um problema de que um fenômeno da formação de espuma, ou seja, a formação de espuma da fase líquida reduzindo a intensidade ou eficiência de processamento, estreitar um intervalo operacional (uma quantidade de um gás/ líquido alimentado ou uma proporção de alimentação, tipos de fluido processável) do contactor.

Aqui,	no	Documento	de	Patente	1, é	descrita	uma
tecnologia,	como	mostrado	na	figura	26A,	onde, em	um
contactor de	gás	-líquido	100	de um	tipo	de coluna	de

bandejas, o contato gás-líquido é executado, quando um líquido fluindo para baixo e um gás fluindo para acima na coluna são forçados a fluir paralelamente sobre uma superfície de uma bandeja 101 sem um furo. No entanto, um objeto da tecnologia atual é desenvolver um contactor compacto, que possa ser disposto em recinto fechado, por exemplo, e não seja impedido de melhorar ainda mais um estado de dispersão de um gás e um líquido.

No Documento de Patente 2, é descrita uma tecnologia, na qual, em uma coluna de reação catalítica de gás-líquido 110 de um tipo de coluna recheada, como mostrado na figura 26B, dividindo-se o interior da coluna de reação catalítica de gás-líquido 110 em uma pluralidade de células 111, em que um catalisador hidrofóbico é embalado, o arrasto de um fluxo de líquido, devido ao uso de um catalisador hidrofóbico, é impedido. Além disso, há uma tecnologia descrita, em que, como mostrado na figura

26C, formando uma superfície de parede de cada célula 111 dentro em uma ondulação de forma de onda em uma direção (sentido horizontal) atravessando uma direção (direção vertical) de um fluxo de líquido e um fluxo de gás, para formar o fluxo de líquido, dependendo da forma de onda, uma área de contato do fluxo de gás e do fluxo de líquido, é ampliada. A tecnologia atual tem uma constituição semelhante à de uma modalidade da presente invenção descrita mais adiante, em que o interior da coluna é dividido em uma pluralidade de células, mas, no mecanismo de contato gás-líquido, um gás e um líquido são forçados a estabelecer contato entre si sobre uma superfície do líquido fluindo para baixo da superfície de parede da célula 111, e nada é descrito sobre uma tecnologia para dispersar um líquido em uma fase gasosa.

Além disso, como um exemplo de contato liquidoliquido, o presente inventor desenvolveu um contactor de liquido-liquido 120, em que, como mostrado na figura 27, uma pluralidade de bandejas 121 são fornecidas no contactor de liquido-liquido 120, para fazer com que um líquido pesado (H), que flui para baixo, e um líquido leve (L), que flui para cima, entre em contato entre si, uma parte da bandeja 121 sendo cortada para estabelecer um caminho de fluxo 123 para o líquido pesado e o líquido leve, e um prato vertedor 122, estendendo-se verticalmente para baixo de uma parte final do lado do caminho de fluxo 123 de cada bandeja 121, é fornecido (Documento de Patente 3).Esse prato vertedor 122 é fornecido com uma abertura 124, e um líquido leve (L₃) , bloqueado pelo prato vertedor 122 e residindo temporariamente abaixo da bandeja 121, sai em um estado de jato em um sentido horizontal (Li) através da abertura 124, e se dispersa no líquido pesado (H) , tornando-se gotas de líquido (L₂) por uma tensão de cisalhamento do líquido pesado (H) que flui para baixo, em que ambos os líquidos podem ser efetivamente contactados entre si. Para tal tecnologia, o presente inventor também prossegue com o desenvolvimento de uma tecnologia para melhorar ainda mais um estado de dispersão dos líquidos leves e pesados no contactor de líquido-líquido.

[Documento de Patente 1]

Pedido de Patente Japonesa reivindicação 1, parágrafo 0010, fig. 1 [Documento de Patente 2]

Pedido de Patente Japonesa [Documento de Patente 3] parágrafos 0017 a 0019, parágrafo 0032,

2002-336657:

2000-254402:

fig parágrafos 0015 a 0020, fig. 1, fig. 4

Pedido de Patente Japonesa

N° .

Hei

7-80283:

Divulgação da Invenção

A presente invenção é feita sob tais circunstâncias, e seu objetivo é fornecer um contactor capaz de fazer com que os fluidos de duas fases entrem em contato entre si em um bom estado de dispersão, e que possam ser facilmente dispostos em cascata.

De acordo com a presente invenção, um contactor, no qual um fluido com fluxo ascendente de gás é alimentado por uma parte inferior de uma coluna, e um fluido com fluxo descendente de líquido é alimentado por uma parte superior da coluna, e o gás e o líquido são submetidos a contato em contracorrente inclui:

provisão de uma pluralidade de estágios de células, de forma que a célula do lado do estágio superior e a célula do lado do estágio inferior vizinhas entre si ao longo dos caminhos de fluxo do fluido com fluxo ascendente e do fluido com fluxo descendente estejam em estágios diferentes, a célula formando um espaço de contato em contracorrente do fluido com fluxo ascendente e do fluido com fluxo descendente;

separação da célula do lado do estágio superior e da célula do lado do estágio inferior por uma parede divisória; e provisão, na parede divisória dos respectivos estágios, de um furo de injeção de fluido com fluxo descendente em uma parte inferior da célula do lado do estágio superior, assim que o fluido com fluxo descendente, bloqueado pela parede divisória e residente, seja injetado na célula do lado do estágio inferior, e provisão de um orifício de entrada de fluido com fluxo ascendente em uma parte superior de uma região, em que o fluido com fluxo descendente reside, através do orifício de entrada de fluido com fluxo ascendente, o fluido com fluxo ascendente da célula do lado do estágio inferior fluindo para a célula do lado do estágio superior.

De acordo com outra invenção, um contactor, no qual um fluido com fluxo ascendente sendo um líquido é alimentado por uma parte inferior numa coluna, e um fluido com fluxo descendente sendo um líquido é alimentado por uma parte superior da coluna, e os líquidos são submetidos a contato em contracorrente, inclui:

provisão de uma pluralidade de estágios de células, de uma forma que a célula do lado do estágio superior e a célula do lado do estágio inferior, vizinhas entre si ao longo de caminhos de fluxo do fluido com fluxo ascendente e do fluido com fluxo descendente, estejam em estágios diferentes, a célula formando um espaço de contato em contracorrente do fluido com fluxo ascendente e do fluido com fluxo descendente;

separação da célula do lado do estágio superior e da célula do lado do estágio inferior por uma parede divisória; e provisão, na parede divisória dos respectivos estágios, de um furo de injeção de fluido com fluxo descendente em uma parte inferior da célula do lado do estágio superior, assim que o fluido com fluxo descendente residente na célula do lado do estágio superior seja injetado, pelo seu potencial energético, para a célula do lado do estágio inferior, e provisão de um orifício de entrada de fluido com fluxo ascendente, em uma parte superior ao furo de injeção de fluido com fluxo descendente, através do orifício de entrada de fluido com fluxo ascendente, do fluido com fluxo ascendente da célula do lado do estágio inferior fluindo por sua flutuabilidade para a célula do lado do estágio superior.

Segundo ainda outra invenção, um contactor, no qual um fluido com fluxo ascendente sendo um líquido é alimentado por uma parte inferior em uma coluna, e um fluido com fluxo descendente sendo um líquido é alimentado por uma parte superior da coluna, e os líquidos são submetidos a contato em contracorrente, inclui:

provisão de uma pluralidade de estágios de células, de forma que a célula do lado do estágio superior e da célula do lado do estágio inferior, vizinhas entre si ao longo de caminhos de fluxo do fluido com fluxo ascendente e do fluido com fluxo descendente, estejam em estágios diferentes, a célula formando um espaço de contato em contracorrente do fluido com fluxo ascendente e do fluido com fluxo descendente;

separação da célula do lado do estágio superior e da célula do lado do estágio inferior por uma parede divisória; e provisão, na parede divisória dos respectivos estágios, de um furo de injeção de fluido com fluxo ascendente em uma parte superior da célula do lado do estágio inferior, assim que o fluido com fluxo ascendente, que reside na célula do lado do estágio inferior, seja injetado pela sua flutuabilidade para a célula do lado do estágio superior, e fornecimento, num lado mais baixo do que o furo de injeção de fluido com fluxo ascendente, de um orifício de entrada de fluido com fluxo descendente, através do qual o fluido com fluxo descendente da célula do lado do estágio superior flui, através de sua energia potencial, para a célula do lado do estágio inferior.

Em cada contactor acima descrito com o furo de injeção de fluido com fluxo descendente, ele pode ser constituído, de modo que a célula do lado do estágio superior e a célula do lado do estágio inferior fiquem em uma relação posicionai, em que partes delas fiquem empilhadas acima e abaixo entre si, e que o furo de injeção do fluido com fluxo descendente seja dotado de pelo menos uma superfície de um lado inferior e uma superfície de fundo da célula do lado do estágio superior, enquanto que, no contactor com o furo de injeção de fluido com fluxo ascendente, a célula do lado do estágio superior e a célula do lado do estágio inferior podem estar em uma relação posicionai, em que partes delas fiquem empilhadas acima e abaixo entre si, e o furo de injeção do fluido com fluxo ascendente pode ser dotado de pelo menos uma superfície de uma parte superior e uma superfície de topo da célula do lado do estágio inferior. É preferível que o furo de injeção do fluido com fluxo descendente, o furo de injeção do fluido com fluxo ascendente, um orifício de entrada de fluido com fluxo ascendente, ou um orifício de entrada de fluido com fluxo descendente, sejam constituídos de uma fenda, que se estende em uma direção lateral, ou num sentido longitudinal, ou seções de furo numeradas, dispostas no sentido lateral, ou no sentido longitudinal.

Além disso, no contactor, em que o gás é o fluido com fluxo ascendente e o líquido é o fluido com fluxo descendente, é possível dotar o furo de injeção de fluido com fluxo descendente com uma abertura e fechamento do primeiro obturador, em correspondência com uma quantidade de fluido com fluxo descendente bloqueada pela parede divisória, a fim de evitar que o fluido com fluxo ascendente, fluindo na célula do lado do estágio inferior, flua para dentro da célula do lado do estágio superior, através do orifício de injeção de fluido com fluxo descendente. Nesta ocasião, o primeiro obturador pode ser dotado em um lado de saída de fluxo do furo de injeção de fluido com fluxo descendente, de forma a ser fechado, por ser protendido por um primeiro meio de protensão, e pode ser constituido para ser aberto contra uma protensão do primeiro meio de protensão por uma pressão, ou seja, uma pressão hidráulica, do fluido com fluxo descendente residente na célula do lado do estágio superior.

Além disso, no contactor, em que o gás é o fluido com fluxo ascendente e o liquido é o fluido com fluxo descendente, no caso em que o furo de injeção de fluido com fluxo descendente é dotado em um lado da superfície da célula, o primeiro obturador pode ser constituído para se mover para cima e para baixo, entre uma posição para baixo para fechar o furo de injeção de fluido com fluxo descendente, e uma posição para cima para abrir o furo de injeção de fluido com fluxo descendente, e pode ser constituído para se mover para cima a partir da posição para baixo, pela flutuação do fluido com fluxo descendente residente na célula do lado do estágio superior. Além disso, nesta ocasião, no caso em que o furo de injeção de fluido com fluxo descendente é dotado em uma superfície de fundo da célula, o primeiro obturador pode ser constituído para fechar o furo de injeção de fluido com fluxo descendente da superfície de fundo na posição para baixo.

Além disso, o primeiro obturador subindo e descendo pela flutuação do fluido com fluxo descendente pode ter um compensador de flutuação saliente numa direção lateral em direção à célula do lado do estágio superior.

Além disso, no contactor, em que o gás é o fluido com fluxo ascendente e o líquido é o fluido com fluxo descendente, é possível que o orifício de entrada de fluido com fluxo ascendente seja dotado de um segundo obturador, abrindo e fechando uma parte do orifício de entrada de fluido com fluxo ascendente, em correspondência com uma pressão do fluido com fluxo ascendente fluindo da célula do lado do estágio inferior para dentro da célula do lado do estágio superior. Neste caso, pode ser considerada uma constituição, em que o segundo obturador é dotado em um lado de saída de fluxo do orifício de entrada de fluido com fluxo ascendente, de forma a ser fechado, por ser protendido por um segundo meio de protensão e ser aberto contra uma protensão do segundo meio de protensão, por uma pressão do fluido com fluxo ascendente, e assim por diante.

A superfície de fundo da célula pode ser inclinada, para ficar mais baixa na direção do furo de injeção previsto na célula, e isso é adequado para o caso do fluido com fluxo descendente ser uma pasta de cimento e similar, incluindo um material granulado.

Além disso, também é possível que uma pluralidade de linhas de células, em que as numerosas células são dispostas longitudinalmente em uma linha, a célula pertencente a cada linha de células e a célula da linha de células vizinha daquela linha de células estão dispostas para estarem em diferentes estágios, as linhas de células em questão são dispostas lateralmente ao longo de uma direção, e as respectivas células estão dispostas concentricamente lateralmente no contactor formado para ter uma forma cilíndrica.

Um contactor, de acordo com a presente invenção, tem vários estágios de células, que formam os espaços de contato em contracorrente de um fluido com fluxo ascendente (um gás ou um líquido) e de um fluido com fluxo descendente (um líquido), em cada uma dessas células, e o fluido com fluxo descendente injetado da célula do lado do estágio superior através de um furo de injeção e o fluido com fluxo ascendente escoado da célula do lado do estágio inferior por um orifício de entrada de fluxo estão sujeitos a contato em contracorrente, de modo que um bom estado de dispersão possa ser criado, em cada célula. Como resultado, num caso de um contactor de gás-líquido, por exemplo, é possível aumentar a eficiência de absorção de uma operação de absorção, ou eficiência redutora de uma operação de redução.

Além disso, uma vez que esses espaços de contato podem ser formados facilmente, apenas separando o interior de uma coluna por uma parede divisória, é possível facilmente produzir estágios múltiplos na coluna, para que se torne possível a construção de um contactor sofisticado a um baixo custo.

Breve Descrição dos Desenhos

A Fig. 1 é uma vista em corte longitudinal transversal, mostrando uma estrutura de um contactor integral de gás-liquido, de acordo com uma modalidade da invenção;

a Fig. 2 é uma vista explicativa, mostrando esquematicamente as direções, em que um gás e um líquido fluem no contactor de gás-liquido;

a Fig. 3A e a Fig. 3B são vistas explicativas, mostrando uma estrutura de um espaço em contato no contactor de gás-liquido;

a Fig. 4 é uma vista em perspectiva, mostrando uma estrutura do espaço de contato;

a Fig. 5 é uma vista em perspectiva para explicar uma ação do espaço de contato;

a Fig. 6 é uma vista da seção longitudinal em corte para explicar a ação do espaço de contato;

as Figs. 7A a 7C são vistas de superfície lateral, mostrando exemplos de modificação da entrada/ saída de um gás ou de um líquido alimentado para o espaço de contato;

a Fig. 8A e a Fig. 8B são vistas explicativas, mostrando um exemplo de modificação do espaço de contato;

as Figs. 9A a 9C são vistas explicativas, mostrando um segundo exemplo de modificação do espaço de contato;

as Figs. 10A a 10C são vistas explicativas, mostrando um terceiro exemplo de modificação do espaço de contato;

a	Fig,	. 11A e a Fig.	11B são vistas	explicativas,
mostrando	um	quarto exemplo	de modificação	do espaço de
contato;
a	Fig.	12A e a FIG. 12B são uma vista	frontal e uma

vista em corte longitudinal de uma célula com primeiro e segundo obturadores;

a Fig. 13A e a Fig. 13B são vistas explicativas, mostrando uma ação da célula com os primeiro e segundo obturadores;

a Fig. 14 é uma vista frontal de uma célula, de acordo com um primeiro exemplo de modificação do primeiro obturador;

a Fig. 15 é uma vista em corte longitudinal de uma célula, de acordo com o primeiro exemplo de modificação;

a Fig. 16A e a Fig. 16B são vistas explicativas, mostrando uma ação da célula, de acordo com o primeiro exemplo de modificação;

a Fig. 17A e a Fig. 17B são vistas em corte longitudinal de células, de acordo com os segundo e terceiro exemplos de modificação do primeiro obturador;

a Fig. 18A e a Fig. 18B são vistas explicativas, mostrando as ações das células, de acordo com os segundo e terceiro exemplos de modificação;

a Fig. 19 é uma vista em corte longitudinal, mostrando um exemplo aplicado de um interior do contactor de gás-líquido a uma coluna de destilação;

a Fig. 20 é uma vista em corte longitudinal para explicar uma ação de um contactor de liquido-liquido, de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção;

a Fig. 21 é uma vista em corte longitudinal, mostrando um exemplo constitucional de uma coluna de extração, para que o contactor de liquido-liquido, de acordo com a segunda modalidade acima descrita, é aplicado;

a Fig. 22 é uma vista em corte longitudinal, mostrando um exemplo de modificação da segunda modalidade acima descrita;

a	Fig.	23 é uma	vista	em corte	longitudinal,
mostrando	uma	constituição	de uma coluna	de destilação
utilizado	em um	experimento	em um	exemplo de	trabalho;
a	Fig.	24 é uma	vista	em corte	longitudinal,
mostrando	uma	constituição	de	uma coluna	de extração
liquido-liquido	utilizada em um	experimento de exemplo
comparativo em	outro exemplo	de trabalho;
a	Fig.	25 é uma	vista	em corte	longitudinal,

mostrando uma constituição da coluna de extração liquidoliquido utilizada no experimento em outro exemplo de trabalho acima descrito;

as Fig. 26A a 26C são vistas explicativas relacionadas a uma tecnologia convencional de um contactor de gás-líquido; e a Fig. 27 é uma vista explicativa relacionada a uma tecnologia convencional de um contactor de líquido-líquido.

Melhor Modo de Realizar a Invenção

Como uma modalidade, de acordo com a presente invenção, um contactor de gás-líquido 1 realizando o contato gás-líquido, como absorção ou redução, é tomado como um exemplo, e sua estrutura é descrita, usando as

Figs. 1 a 4. A Fig. 1 e a Fig. 2 são vistas em corte longitudinal, mostrando esquematicamente uma estrutura global do contactor de gás-líquido 1, de acordo com a presente modalidade, enquanto que a fig. 3A, fig. 3B e fig.

4 são vistas explicativas para uma	estrutura interna	da
mesma.
0	contactor de	gás-líquido	1	constituído de	um
recipiente	cilíndrico	feito, por		exemplo, de	aço
inoxidável	, desempenha	uma função	de	submeter um	gás

(fluido com fluxo ascendente) fluindo para cima nesse contactor de gás-líquido e um líquido (um fluido com fluxo descendente) fluindo para baixo no contactor de gás-líquido para contatar um com o outro em contracorrente. Como mostrado na figura 1, uma porção superior de coluna do contactor de gás-líquido é dotada de uma seção de alimentação líquida 11 para alimentar um líquido para o interior do contactor de gás-líquido 1, e uma seção de descarga de gás 14 para descarregar um gás, enquanto que a parte inferior da coluna é dotada de uma seção de descarga de líquido 12, para descarregar o líquido, e uma seção de alimentação de gás 13 para alimentar o gás.

Como mostrado na figura 1, em uma região de contato gás-líquido, entre a seção de alimentação líquida 11 e a seção de alimentação de gás 13 no contactor de gás-líquido

1, é prevista uma parede vertical 10 estendendo-se verticalmente em uma posição diametral de um círculo desenhado por uma superfície periférica interna do contactor de gás-líquido 1, de forma a dividir um corpo principal do contactor de gás-líquido 1 em duas partes, direita e esquerda da figura 1.

Em uma região do lado esquerdo 20 do contactor de gás-líquido 1 dividida pela parede vertical 10, é prevista uma pluralidade de paredes horizontais 21, com um intervalo de igualdade, pelo qual um espaço da região do lado esquerdo 20 é dividido em uma pluralidade de espaços num sentido longitudinal. Por outro lado, em uma região do lado direito 30, dividida pela parede vertical 10, é prevista uma pluralidade de paredes horizontais 31, com um intervalo igual em estágios diferentes, em relação às paredes horizontais 21, em que um espaço da região do lado direito é dividido em uma pluralidade de espaços no sentido longitudinal. Deve ser observado que a parede horizontal 31 da região do lado direito 30 está posicionada em um nível de altura do meio das paredes horizontais 21, longitudinalmente vizinha na região do lado esquerdo 20.

Portanto, quando um espaço cercado pelas duas paredes horizontais 21, 21 (31, 31) longitudinalmente vizinhas entre si, uma parede de coluna 15 do contactor de gás-líquido 1 e a parede vertical 10, é chamado de célula, são formadas, no contactor de gás líquido 1, duas linhas de célula, em cada uma das quais essas células são longitudinalmente dispostas em uma pluralidade de estágios, e as células pertencentes a uma das linhas de célula são dispostas para estarem em estágios diferentes, em relação às células pertencentes às outras linhas de célula. Deve ser observado que, na descrição que se segue, os números de referência 22, 32, respectivamente, são atribuídos à célula da região do lado esquerdo 20 e à célula da região do lado direito 30.

Essas células 22, 32 constituem os espaços de contato em contracorrente do gás e do líquido, que fluem no contactor de gás-líquido 1. As respectivas células 22, 32 no contactor de gás-líquido têm constituições semelhantes entre si e, a seguir, a célula 32 mostrada numa linha tracejada na figura 1, por exemplo, é tomada como um exemplo para a explicação. A Fig. 3A é uma vista em planta (vista da superfície A-A da figura 1) da parede horizontal de um lado da superfície de fundo da célula 32, enquanto que a fig. 3B é uma vista da superfície lateral (vista da superfície B-B da figura 3A) da parede vertical 10 da célula 32. A Fig. 4 é uma vista em perspectiva, mostrando uma estrutura interna da célula 32 do contactor de gás21 líquido 1.

Como mostrado na figura 3B, na parede vertical 10, nas posições imediatamente abaixo das respectivas paredes horizontais 21, 31, são formadas aberturas para fluxo de gás 51 feitas de fendas, que se estendem em uma direção horizontal, enquanto que, nas posições imediatamente acima das respectivas paredes horizontais 21, 31, na parede vertical 10, são formadas aberturas para fluxo de líquido

52, que se estendem na direção horizontal, e feitas, por exemplo, por três ranhuras de pneu. As superfícies inferiores das respectivas paredes horizontais 21, 31 e as bordas periféricas superiores das fendas das aberturas para fluxo de gás 51 são comuns, enquanto uma posição de altura da fenda inferior das fenda de três camadas constituindo a abertura para fluxo de líquido 52, foi concebida para se tornar inferior a uma superfície líquida de uma poça de líquido, em um momento que uma operação do contactor de gás-líquido 1 assume um estado estacionário, como será descrito abaixo.

Pela constituição acima, como mostrado na vista em' perspectiva da fig. 4, por exemplo, quando a parede

vertical	10	é vista	de uma	determinada	célula 32, a
abertura	para	fluxo de	gás 51	e a abertura	para fluxo de
líquido	52	de um	lado	da metade	superior são,

respectivamente, equivalentes a um orifício do fluxo de saída de gás, a partir do qual o gás sendo o fluido com fluxo ascendente flui para fora da célula 22, em um lado do estágio na diagonal superior (estágio anterior) e equivalente a um orifício de entrada do fluxo de líquido, para que o líquido sendo o fluido com fluxo descendente é escoado a partir da célula 22 no lado do estágio na diagonal superior. Da mesma forma, a abertura para fluxo de gás 51 e a abertura para fluxo de líquido 52 em um lado da metade inferior são, respectivamente, equivalentes a um orifício de entrada do fluxo de gás, a partir do qual o gás é escoado da célula 22, em um lado do estágio na diagonal inferior (próximo estágio) e a um orifício de saída do fluxo de líquido, a partir do qual o líquido flui para fora até a célula 22 no lado do estágio na diagonal inferior.

Em outras palavras, o orifício de saída do fluxo de líquido previsto para a célula 22 no lado do estágio na diagonal superior da célula 32, mostrado na figura 4, é equivalente ao orifício de entrada do fluxo de líquido da célula 32, enquanto que o orifício de saída do fluxo de gás previsto para o lado do estágio na diagonal inferior da célula 22 é equivalente ao orifício de entrada do fluxo de gás da célula 32. Como dito acima, pelas aberturas para fluxo de gás 51 e as aberturas para fluxo de líquido 52 previstas nas respectivas células 22, 32, um caminho de fluxo, em que um gás flui para cima, e um caminho de fluxo, em que um líquido flui para baixo, são formados no contactor de gás-líquido 1, como mostrado na figura 2. Deve ser observado, que uma seta ilustrada por uma linha tracejada na figura 2 indica um fluxo de gás 17, enquanto que uma seta ilustrada por uma linha cheia indica um fluxo de liquido 16.

Aqui, a abertura para fluxo de liquido 52 é constituída de um estreito caminho de fluxo em forma de fenda, como acima descrito, em que essa abertura para fluxo de liquido 52 funciona como um resistor, quando o liquido tendo fluido para dentro da célula 32 sai para a célula 22 do lado do estágio na diagonal inferior, como mostrado na figura 4. Como resultado, os espaços dos lados inferiores nas respectivas células 22, 32 se tornam secções de residência 53, bloqueando e retendo o liquido que flui nas células 22, 32 pela parede vertical 10, e do liquido que flui nas células 22, 32 é enviado para as células 32, 22 do lado do estágio inferior, através da abertura para fluxo de liquido 52, após a formação de uma poça de liquido na seção de residência 53. Uma profundidade (profundidade de um liquido) da poça de liquido, que reside na seção de residência 53, é determinada pela quantidade de fluxo do liquido alimentado por uma seção de alimentação liquida 11, e quanto maior for a quantidade de fluxo, maior é a profundidade, enquanto que quanto menor for a quantidade de fluxo, menor é a profundidade de liquido.

Com base na constituição acima descrita, uma ação do contactor de gás-liquido 1, de acordo com a presente modalidade, será descrita com referência à fig. 5 e à fig.

6. A fig. 5 é uma vista em perspectiva para explicar um mecanismo de contato gás-liquido do fluxo de gás 17 e do fluxo de líquido 16 na célula 32 mostrado na figura 4, enquanto que a fig. 6 é uma vista em corte longitudinal, mostrando esquematicamente um estado de contato gás-liquido com o contactor de gás-liquido 1.

O líquido alimentado para o contactor de gásliquido 1 pela seção de alimentação líquida 11 mostrada na figura 1 flui para baixo na coluna por gravidade, passando através das respectivas células 22, 32, e atinge a célula do lado do estágio na diagonal superior da célula 32 mostrada na figura 5. Aqui, como já descrito, o líquido alimentado à célula 22 do lado de estágio superior reside na secção de residência 53, sendo bloqueado pela parede vertical 10, e forma a poça de líquido. Quando a poça de líquido é formada na secção de residência 53, uma energia potencial do líquido, nessa poça de líquido, é convertida numa energia cinética, na abertura para fluxo de líquido

52, e se torna uma força para empurrar o líquido para a célula 32 do lado do lado do estágio inferior. Como resultado, quando visto da célula 32, do lado do estágio inferior, o líquido tendo residido na secção de residência ou na célula 22, do lado de estágio superior, é injetado como fluxo de líquido laminar 16 através da abertura para fluxo de líquido em forma de fenda 52, como mostrado na figura 5. Como pode ser conhecido de tais ações, a abertura para fluxo de líquido em forma de fenda 52 desempenha uma função como um furo de injeção, injetando o líquido bloqueado pela parede vertical 10 e residente na secção de residência 53 para a célula 32 do lado do estágio inferior.

Por outro lado, o gás alimentado no contactor de gás-líquido 1 da seção de alimentação de gás 13 flui para cima no contactor de gás-líquido 1 por uma pressão de compressão do gás ou uma força de empuxo agindo sobre o gás ao passar através das respectivas células 22, 32, atinge a célula 22 do lado do estágio na diagonal inferior da célula

32, mostrado na figura 5, e é enviado para a célula 32, através da abertura para fluxo de gás 51. Tal como já descrito, uma vez que a abertura para fluxo de gás 51 é constituída sob a forma de fenda, o gás torna-se o fluxo rápido laminar de gás 17 e é introduzido a partir da abertura para fluxo de gás 51, quando visto do lado da célula 32, como mostrado na fig. 5.

Aqui, como já descrito, uma vez que a abertura para fluxo de gás 51 da célula 32 é fornecida na posição imediatamente abaixo da abertura para fluxo de líquido 52, o fluxo de gás 17 cruza com o fluxo de líquido 16, antes de se expandir no espaço da célula 32 e reduzir a sua velocidade, e flui de forma a ampliar o fluxo de líquido de abaixo. Como resultado, uma força de cisalhamento por interseção com o fluxo de ar 17 age sobre o fluxo de líquido 16, e o fluxo de líquido 16 se transforma em gotas de líquido e se dispersa no espaço da célula 32, como mostrado na figura 6. Desta forma, pela abertura para fluxo de líquido 52 e a abertura para fluxo de gás 51 sendo dispostas acima e abaixo entre si, a célula 32 funciona como o espaço, em que o fluxo de líquido 16 e o fluxo de gás 17 são submetidos a contato em contracorrente.

Além disso, visto que o rápido fluxo de gás 17 imediatamente após fluir para fora da abertura para fluxo de gás 51 provoca a redução de pressão em torno do fluxo de gás 17, também é possível atingir uma ação de promoção da injeção do fluxo de líquido 16 por absorção do líquido, ao passar pelas proximidades da abertura para fluxo de líquido

52.

Transferência de massa é feita entre as superfícies das gotas de líquido dispersas dentro da célula 32 e do gás circundante, e a transferência de massa ocorre do gás para o líquido, no caso de uma coluna de absorção, ou do líquido para o gás, no caso de uma coluna de redução. Por outro lado, visto que uma área de seção transversal horizontal do espaço no interior da célula 32 é maior do que uma área de abertura da abertura para fluxo de gás 51, o fluxo de gás de 17 flui para cima na célula 32, com sua velocidade sendo gradualmente diminuída após a interseção com o fluxo de líquido 16. Quando o fluxo de gás 17 desacelera, a força do fluxo de gás 17 ampliando as gotas de líquido é enfraquecida, de modo que as gotas líquidas começam a se depositar na secção de residência 53, e o gás e o líquido são separados. Por outro lado, mesmo em um caso que o fluxo de gás 17 tem sua velocidade diminuída, é possível separar o líquido em gotas suficientemente no contato em contracorrente, na qual gotas diminutas de líquido são acompanhadas pelo fluxo de gás, através da instalação de um desembaçador na abertura para fluxo de gás 51.

Quando atingir a parede horizontal 31 em um lado da superfície superior, o gás fluindo para cima na célula 32 é enviado para a célula 22 do lado do estágio na diagonal superior, através da abertura para fluxo de gás 51 prevista na parede vertical 10. Por outro lado, as gotas de líquido, tendo se decantado na secção de residência 53, formam uma poça na secção de residência 53, uma concentração uniforme é feita aqui, e, posteriormente, as gotas de líquidos são enviadas para a célula 22 do lado do estágio na diagonal inferior, através da abertura para fluxo de líquido 52.

Dessa forma, nas respectivas células 22, 32 no contactor de gás-líquido 1, é executada por várias vezes uma operação de contato gás-líquido, convertendo o líquido em gotas e dispersando-as no gás, e uma operação de separação de gás e do líquido, após o contato gás-líquido, e seu envio para as células 22, 32 de um lado a jusante ao longo dos respectivos caminhos de fluxo, segundo o qual a absorção ou redução entre o gás e o líquido se processa.

Quando o líquido atinge o fundo da coluna, o líquido termina o contato com o gás, e é descarregado para a seção de descarga de liquido 12. Da mesma forma, como para o gás, depois que o gás chega ao topo da coluna, o gás termina o contato com o líquido, e é descarregado para a seção de descarga de gás 14.

De acordo com o contactor de gás-líquido 1, conforme a presente modalidade acima descrita, o seguinte efeito pode ser obtido. O interior do contactor de gáslíquido 1 realizando o contato gás-líquido é dividido na pluralidade de células 22, 32 formando os espaços de contato em contracorrente do gás e do líquido, e o líquido residente na secção de residência de 53 das respectivas células 22, 32 é injetado para as células 22, 32 do lado do estágio inferior, através da abertura para fluxo de líquido

52, desempenhando uma função como furo de injeção, ou é enviado para a células 22, 32 do lado de estágio superior, usando a força, com que o gás flui para cima nas células

22, 23. Portanto, os respectivos fluidos podem ser descarregados para as células vizinhas 22, 32 sem o uso de um meio especial de pressurização. Nas respectivas células

22, 32, o fluxo de líquido 16 e o fluxo de gás 17, que são injetados de modo laminar, por exemplo, estão sujeitos a contato em contracorrente, e as gotas de líquido são dispersas na fase gasosa, de modo que um bom estado de dispersão pode ser criado. Como resultado, a HETS (Altura

Equivalente a um Estágio Teórico) torna-se baixa, contribuindo para a melhoria da eficiência de absorção, eficiência de redução, ou similar.

Além disso, em adição ao fato de que a HETS é baixa, como já descrito, uma vez que o gás e o líquido fluem para cima/ para baixo com suas formas sinuosas na coluna, ao passar através da pluralidade de células 22, 32 no contactor de gás-líquido 1, de acordo com a modalidade atual, a altura do contactor de gás-líquido 1 pode ainda ser tornada compacta, em comparação com uma coluna de bandejas convencional e similar, em que o gás e o líquido fluem linearmente para acima/ para abaixo, com tempos de residência do gás e do líquido nas colunas sendo os mesmos.

Além disso, visto que as gotas de líquido formadas nas respectivas células 22, 32 são grandes, comparadas com as de uma coluna de pulverização e similares, a separação do gás e do líquido é fácil, mesmo quando o fluxo do gás for rápido, e é possível produzir um grande rendimento por unidade de área transversal, ou produzir um pequeno diâmetro de coluna com o mesmo rendimento.

Ao contrário da coluna de bandejas, em que um gás se encontra disperso em uma fase líquida residente sobre uma bandeja para executar o contato gás-líquido, já que as células 22, 32, de acordo com a modalidade atual, não são estruturadas para fazer com que um fluxo de gás passe por uma fase líquida, a ocorrência da formação de espuma (espumação da fase líquida) pode ser evitada ou restringida. Devido a uma diferença desse mecanismo de contato daquela da coluna de bandejas, uma perda de pressão do fluxo de gás torna-se pequena, de modo que uma força motriz necessária para enviar o gás para o contactor de gás-líquido 1 torna-se pequena, contribuindo também para economia de energia.

Uma vez que essas células 22, 32 podem ser facilmente formadas por separação do interior do contactor de gás-líquido 1 pela parede vertical 10 e as paredes horizontais 21, 31, é possível aumentar com facilidade o número de bandejas, de modo que é possível construir um sofisticado contactor de gás-líquido 1, a um custo baixo.

Ao proporcionar a abertura para fluxo de líquido 52 e a abertura para fluxo de gás 51 em forma de fendas, o fluxo de líquido 16 e o fluxo de gás 17 podem ser feitos de forma laminar, para se cruzar entre si nas células 22, 32, para que um maior força de cisalhamento seja aplicada ao líquido pelo fluxo de gás 17, e o fluxo de líquido 16 seja facilmente disperso para produzir menores gotas líquidas, atingindo um bom estado de dispersão. Deve ser observado que os formatos da abertura para fluxo de líquido 52, da abertura para fluxo de gás 51 e similares não estão limitados aos formatos mostrados na figura 3B, e é possível que, por exemplo, a abertura para fluxo de líquido 52 seja feita, mediante disposição de inúmeras novas fendas mais curtas, como mostrado na figura 7A, ou que numerosas aberturas para fluxo de líquido 52 de seções de furo circular sejam dispostas, como mostrado na figura 7B.Também é possível, que a abertura para fluxo de líquido 52 seja prevista em um estado de uma pluralidade de fendas longas, dispostas em uma direção vertical, como mostrado na figura 7C, e ainda que a fenda de abertura para fluxo de gás 51 seja dividida, e numerosas fendas sejam dispostas em uma direção lateral, por exemplo. Além disso, é possível que as inúmeras aberturas para fluxo de gás 51 das seções de furo sejam dispostas na direção lateral, semelhante à abertura para fluxo de líquido 52 mostrada na figura 7B, a ilustração sendo omitida.

Na modalidade explicada usando-se a Fig. 1 à Fig.

6, é estruturado que o interior do contactor de gás-líquido está verticalmente dividido em duas linhas, e as células vizinhas são dispostas em estágios diferentes, mas o número de linhas de células, ou os formatos das respectivas células 22, 32 no contactor de gás-líquido 1, não se limitam à presente modalidade. É possível, como mostrado na figura 8A e fig. 8B, por exemplo, que um círculo desenhado por uma superfície circunferencial interna do contactor de gás-líquido 1 esteja verticalmente dividido em três, para que três linhas de células sejam dispostas lateralmente ao longo de uma direção, e as células 22, 32, 42 das linhas de células em questão sejam dispostas em diferentes estágios, a partir dos estágios das células vizinhas 22, 32, 42.

Além disso, a célula não se limita àquela, cuja seção transversal X-Z é retangular, como mostrado na figura ou na fig. 8A. Por exemplo, como mostrado na figura 9A à figura 9C, pode ser constituído, que partes das células 22, e 42 de lados do estágio superior, e das células 22, 32 e 42 dos lados do estágio inferior sejam empilhadas acima e abaixo de si, para que um volume de uma secção de residência 53 se torne grande. Em contraste com o acima exposto, pode ser constituído que as respectivas células

22, 32, 42 na fig. 9A sejam feitas de cabeça para baixo, para que um volume de uma secção de residência 53 se torne pequeno.

Quando for constituído, que as partes das células

22, 32, 42 dos lados estágio superior e dos lados do estágio inferior são empilhadas acima e abaixo de si, a disposição das aberturas para fluxo de líquido 52 não se limita a estar em uma parede vertical de 10, como acima exemplificado, mas é possível constituir que as aberturas para fluxo de líquido 52 sejam previstas em paredes horizontais 21, 31 dos lados da superfície inferior das células 22, 32, como mostrado na figura 9A e fig. 9C. Além disso, na figura 10A à figura 10C, é mostrado um exemplo de um contactor de gás-liquido 1 tendo uma estrutura, onde o interior do contactor de gás-liquido 1 é concentricamente dividido em uma direção vertical, e as linhas de células cilíndricas estão dispostas concentricamente lateralmente, e esse tipo de contactor de gás-liquido 1 também está incluído na presente invenção. Deve ser observado que um numeral de referência 18 nos desenhos indica uma viga de apoio das células 22, 32 de um lado interno.

Posteriormente, na figura 11A e Fig. 11B, é exemplificado um contactor de gás-liquido 1 usado para uma coluna de absorção ou uma coluna de redução, em que a pasta de cimento, incluindo uma impureza granular sólida em um líquido, é tratada, e para uma coluna de uma reação catalítica, na qual a pasta de cimento, incluindo um catalisador e um gás, são contatados entre si para gerar uma reação. Quando a pasta de cimento é processada no contactor de gás-liquido 1, há uma possibilidade de que um material granulado na pasta de cimento seja decantado e acumulado sobre as paredes horizontais 21, 31 para perturbar o fluxo da pasta de cimento escorrendo para baixo em uma coluna. Assim, no contactor de gás-liquido 1 mostrado na figura 11A e Fig. 11B, as paredes horizontais

21, 31 são inclinadas, e um declive torna-se menor em direção a uma abertura para fluxo de gás 51, pelo qual o material granulado na pasta de cimento pode ser descarregado para as células a jusante 22, 32 sem se acumular sobre as paredes horizontais 21, 31. Deve ser observado que os objetos a serem processados, para que tal contactor de gás-liquido 1 possa ser aplicado, não estão limitados à pasta de cimento incluindo o material granulado, mas o contactor de gás-líquido 1 pode ser aplicado para contato sólido-gás de um material granulado (um corpo sólido) escorrendo para baixo no contactor de gás-líquido 1 e um gás, bem como ao contato sólido-líquido de um material granulado (um corpo sólido) escorrendo para baixo no contactor de gás-líquido 1 e um líquido.

No contactor de gás-líquido 1, de acordo com a modalidade atual, como explicado usando a fig. 5 e a fig.

6, por exemplo, o fluxo de líquido 16 injetado na abertura para fluxo de líquido 52 a partir da poça de líquido tendo sido formada na secção de residência 53, e o fluxo de gás fluindo para cima através da abertura para fluxo de gás

51, são feitos para se cruzam entre si, de modo que o fluxo de líquido 16 seja ampliado e a força de cisalhamento seja aplicada ao fluxo de líquido de 16 para dispersar as gotas de líquido nas respectivas células 22, 32, pelo qual um bom estado de dispersão de gás-líquido é criado. Aqui, quando o contactor de gás-líquido 1 é operado em uma baixa taxa de transferência e assim por diante, por exemplo, pode haver um caso em que a velocidade do fluxo de gás 17, que sai da abertura para fluxo de gás 51, desacelera para enfraquecer a força para ampliar o fluxo de líquido 16, bem como a força de cisalhamento, resultando na deterioração do estado de dispersão gás-líquido.

Na fig. 6, um estado é ilustrado em que o líquido é injetado em todas as fendas que constituem a abertura para fluxo de liquido 52, mas na operação de baixo volume de produção ou similar, uma profundidade de líquido da poça de líquido pode ser algumas vezes menor do que a posição da fenda fornecida no lado do estágio superior. Neste caso, o líquido não é injetado pela fenda fornecida em uma posição mais alta que a poça de líquido e a célula 32 do lado do estágio inferior e a célula 22 do lado do estágio.superior se convertem em um estado de serem ligadas através dessa fenda. Como resultado, parte do gás fluindo para cima na célula 32 do lado do estágio inferior pode fluir para dentro da célula 22 do lado de estágio superior através da fenda de ligação, para reduzir a velocidade de fluxo do fluxo de gás 17 passando pela abertura para fluxo de gás

51, e agravar o estado de dispersão gás-líquido.

As células 22, 32 mostradas na figura 12A e Fig.

12B possuem um mecanismo para impedir essa deterioração do estado de dispersão gás-líquido na operação de baixa transferência ou similar. A Fig. 12A é uma vista frontal de uma parede vertical 10 da célula 22 mostrada na figura 13A, por exemplo, a parede vertical 10 sendo vista a partir da célula 32 de um lado a jusante, enquanto que a fig. 12B é uma vista em corte longitudinal da célula 22 vista de uma superfície Cl-Cl mostrado na figura 12A. Nos exemplos mostrados na figura 12A à figura 18B a seguir, existem casos descritos de que as respectivas células 22, 32 possuem uma abertura para fluxo de líquido 52 constituída de três fendas no total, ou seja, duas fendas previstas em uma parede vertical 10 e uma fenda prevista nas paredes horizontais 21, 31.

No exemplo mostrado na figura 12A e Fig. 12B, a célula 22 tem um primeiro obturador para impedir a célula de assumir um estado de ser conectada com a célula vizinha 32, no caso em que uma profundidade de uma poça de líquido se torne menor do que uma posição, onde a fenda da abertura para fluxo de líquido 52 é fornecida. No presente exemplo, o primeiro obturador é fornecido num lado do estágio superior da abertura para fluxo de líquido 52 (fendas), fornecido como dois estágios das fendas superior e inferior na parede vertical 10. O primeiro obturador tem uma placa de obturador 71 de uma forma retangular ligeiramente maior que a fenda, por exemplo, e um eixo pivotante 711, saliente horizontalmente à direita e à esquerda, é fornecido numa porção terminal superior da placa de obturador 71.

A placa de obturador 71 é disposta, como mostrado na figura 12B, de um lado de saída da abertura para fluxo de líquido 52 (fenda) visto a partir da célula 22, na qual a poça de líquido é formada, isto é, em uma superfície da parede vertical 10 na célula 32 do lado a jusante, para que o fluxo de líquido 16 flua para fora. Na superfície da parede vertical 10 é fixada uma seção receptora de eixo 712 de formato anular, por exemplo, e fazendo com que o eixo pivotante 711 acima descrito penetre na seção receptora de eixo 712, a placa de obturador é disposta em um estado de ficar pendente do eixo pivotante 711.

Como já foi dito, a placa de obturador 71 é formada para ter um tamanho ligeiramente maior do que a fenda constituindo a abertura para fluxo de liquido 52, e mesmo se uma força for aplicada a partir de uma direção da célula mostrada na figura 12B, a placa de obturador 71 está bloqueada, pela parede vertical 10, num estado de cobertura da fenda. Por outro lado, se uma força for aplicada a partir de uma direção da célula 22 mostrada na figura 12B, a chapa do obturador 71 é pivotada para dentro da célula 32 do lado do estágio inferior em correspondência com a força aplicada, para que a fenda coberta possa ser liberada.

Aqui, também é possível fornecer um meio de protensão, uma mola espiral, por exemplo, protendida numa direção para fechar a placa de obturador 71, por exemplo, isto é, numa direção para pressionar a placa de obturador 71 sobre uma superfície da parede vertical 10, em combinação com o eixo pivotante 721 para ajustar uma quantidade do fluxo de líquido 16 em um momento que a placa de obturador 71 começa a se abrir.

Em seguida, a constituição de um segundo obturador previsto para uma abertura para fluxo de gás 51 será descrita. O segundo obturador tem, à semelhança do primeiro obturador acima citado, uma placa de obturador 72 de forma retangular longa, um eixo pivotante 721, previsto numa porção terminal superior da placa de obturador 72 e saliente horizontalmente à direita e à esquerda, e uma seção receptora de eixo 722 a ser penetrada pelo eixo pivotante 721. Aqui, no presente exemplo, uma placa de disparador 72 do segundo obturador é formada para ter uma largura um pouco maior que a abertura para fluxo de gás 51 formada em forma de fenda e uma altura de cerca da metade da altura da abertura para fluxo de gás 51. A seção receptora de eixo 722 é disposta no lado da célula 22, em cujo interior um fluxo de gás 17 flui para fora, de forma que, por exemplo, uma posição em que o eixo pivotante 721 é esticado, é quase a metade da altura da abertura fluxo de gás 51, e o eixo pivotante 721 é feito para penetrar na seção receptora de eixo 722, onde o placa de obturador 72 é disposto num estado para ficar pendente do eixo pivotante

721.

Como resultado, a placa de obturador 72 se fica em um estado, em que a placa de obturador 72 cobre uma parte da abertura para fluxo de gás 51, por exemplo, a metade inferior da abertura para fluxo de gás 51, e mesmo se uma pequena força não suficiente para levantar a placa de obturador 72 for aplicada a partir de uma orientação da célula 32 mostrada na figura 12B, a placa de obturador 72 dificilmente passa do estado de fechamento da parte da abertura para fluxo de gás 51. No entanto, quando a força aplicada a partir da orientação da célula 32 se tornar ainda maior, a placa de obturador 72 é pivotada em direção ao interior da célula 22, ficando centrada sobre o eixo pivotante 721, de modo que a abertura para fluxo de gás 51 tendo sido coberta é gradualmente liberada. Aqui, também é possível usar um meio de protensão, uma mola espiral, por exemplo, protendida numa direção para fechar a placa de obturador 72, por exemplo, isto é, numa direção para pressionar a placa de obturador 72 sobre a superfície de parede da vertical parede 10, em combinação com o eixo pivotante 721, para ajustar uma quantidade de fluxo do fluxo de gás 17, no momento em que a placa de obturador 72 começa a se abrir.

Uma ação do primeiro obturador dos dois obturadores acima descritos será explicada. Como mostrado na figura

13A, no caso da taxa de transferência do contactor de gáslíquido 1 ser baixa, e um nível de líquido (valores líquidos de fluido com fluxo descendente) da poça de líquido, que se formou na secção de residência 53 das respectivas células 22, 32, não atingir a fenda do lado do estágio superior, que constitui a abertura para fluxo de líquido 52, a força, para fazer a placa de obturador 71 do primeiro obturador pivotar, não funciona. Assim, a placa de obturador 71 cobre a fenda em um estado de ficar pendente do eixo pivotante 711 e em um estado que a placa de obturador 71 é pressionada sobre uma superfície da parede vertical 10 por uma diferença de pressão entre, por exemplo, o interior da célula 32 do lado do estágio inferior e o interior da célula 22 do lado do estágio superior, ou entre o interior da célula 22 do lado do estágio inferior e o interior da célula 32 do lado do estágio superior.

Em decorrência disso, o gás fluindo para cima nas células 32, 22 do lado do estágio inferior pode ser impedido de fluir para dentro das células 22, 32 do lado do estágio superior através dessa fenda, de forma que uma velocidade de fluxo de gás 17 passando pela abertura para fluxo de gás 51 não seja diminuída. Por outro lado, quando o rendimento do contactor de gás - líquido 1 aumenta e o nível de liquido da poça líquida atinge a fenda do lado do estágio superior, a força, para fazer com que a placa de obturador 71 pivote, é aplicada e, como mostrado na fig.

13B, a fenda tendo sido coberta é liberada, a fim de que o fluxo de líquido 16 possa ser injetado em correspondência com o nível de líquido (quantidade de líquido) da poça líquida.

Em seguida, será explicada uma operação do segundo obturador, no estado do baixo rendimento mostrado na fig.

13A, visto que uma quantidade do gás fluindo para cima nas respectivas células 22, 32 é pequena, a força operando sobre a placa de obturador 72 é pequena, de forma que a placa de obturador 72 se move com dificuldade e mantém a cobertura da metade inferior da abertura para fluxo de gás

51. Em decorrência disso, uma área de abertura da abertura para fluxo de gás 51 se torna pequena, e assim é possível impedir a redução da velocidade de fluxo do fluxo de gás 17 pela abertura para fluxo 51, mesmo no caso da quantidade do gás fluindo para cima nas respectivas células 22, 32 ser pequena.

Como mostrado na fig. 13B, quando o rendimento do contactor de gás - líquido 1 aumenta, a quantidade do gás fluindo para cima nas respectivas células 22, 32 também aumenta, levando a uma maior aplicação de pressão pelo gás, pelo qual a placa de obturador 72 é articulada para liberar a abertura para fluxo de gás 51 tendo estado coberta, de forma que a área de abertura, através da qual o fluxo de gás passa, se torne grande. Como resultado, é possível formar um fluxo de gás 17 mantendo uma velocidade de fluxo necessária, sem aumentar amplamente uma perda de pressão comparada a um estado, no qual a área de abertura é mantida pequena.

Pela provisão desse primeiro obturador e segundo obturador, mesmo no caso em que o rendimento do contactor de gás-liquido 1 for baixo, é possível restringir a desaceleração da velocidade de fluxo do fluxo de gás 17 passando pela abertura para fluxo de gás 51 e mantendo a força para ampliar o fluxo de líquido 16 injetado a partir da abertura para fluxo de líquido 52 e a força de cisalhamento de trabalho sobre o fluxo de líquido 16, para que o bom estado de dispersão do gás e do líquido possa ser mantido.

Aqui, a constituição do primeiro obturador não se limita ao tipo pivotante mostrado na figura 12A e Fig. 12B.

Por exemplo, como mostrado na figura 14 a fig. 15, é possível constituir uma placa de obturador 73 com, por exemplo, um membro oco de aço inoxidável e similar, a placa de obturador 73 deslocando-se para cima e para baixo ao longo de uma parede vertical 10, por recepção da flutuabilidade de uma poça líquida residente nas respectivas células 22 , 32, em que uma abertura para fluxo de líquido 52 (fenda) é aberta e fechada. No desenho, um numeral de referência 732 indica um membro guia orientador de uma direção de movimento da placa de obturador 73, enquanto um numeral de referência 731 indica um cursor interposto entre a placa de obturador 73 e o membro guia

732 e se deslocando no membro guia 732.

No presente exemplo, a placa de obturador 73 é constituída para ser capaz de abrir e fechar as duas fendas (abertura para fluxo de líquido 52) existentes em dois estágios das fendas superior e inferior na parede vertical

10. No caso em que uma operação de baixo volume de produção é realizada no contactor de gás-liquido 1, como mostrado na figura 16A, por exemplo, um nível de líquido da poça liquida é baixo, a placa de obturador 73 mal se move para cima a partir de uma posição para baixo, e as fendas (abertura para fluxo de líquido 52) previstas na parede vertical 10 estão num estado de serem fechadas, um fluxo de líquido 16 sendo injetado somente a partir de uma fenda (abertura para fluxo de líquido 52) prevista numa parede horizontal 21.

Quando o rendimento do contactor de gás-líquido 1 aumenta e o nível de líquido da poça líquida numa secção de residência 53 começa a subir, a placa de obturador 73, tendo recebido a flutuação da poça líquida, se move para uma posição acima, para que a fenda (abertura para fluxo de líquido 52) de um lado do estágio inferior da parede vertical 10 se abra e comece a injeção do fluxo de líquido

16. Quando o rendimento aumenta ainda mais, a fenda (abertura para fluxo de líquido 52) de um lado do estágio superior também se abre, de modo que o fluxo de líquido 16 seja injetado de todas as fendas, como mostrado na figura

16B.

Aqui, a constituição da placa de obturador 73 subindo e descendo pela flutuação da poça de líquido não se limita ao formato plano mostrado nas figuras 14 a 16B, mas também é possível prever, como mostrado na figura 17A, por exemplo, uma placa saliente 74 projetando-se ao longo da parede horizontal 21 em uma porção de borda inferior de uma placa de obturador 73a, de modo que um corte transversal da placa inteira 73a tenha um formato em L. Neste caso, como mostrado nas figuras 18A e 18B, fendas (aberturas para fluxo de líquido 52) previstas nas paredes horizontais 21, também podem ser abertas e fechadas, em correspondência com um nível de líquido de um poça de líquido.

Como mostrado na figura 17B, também é possível prever um compensador de flutuabilidade 75 saliente em uma direção lateral para dentro de uma célula de 22 de um lado do estágio superior, a uma posição de altura predeterminada de uma placa de obturação 73b, de modo que um corte transversal da placa inteira 73b possua um formato em T. Ao fornecer a compensador de flutuabilidade 75, torna-se possivel alterar a flutuabilidade de trabalho sobre a placa de obturação 73b, em correspondência com um nível de líquido de um poça de líquido, como mostrado nas figuras

18A e 18B, por exemplo. Como resultado, alterando a posição da altura, em que o compensador de flutuabilidade 75 está previsto, por exemplo, é possível ajustar o nível do líquido de uma poça de líquido na seção de residência 53, em um momento que as respectivas fendas (abertura para fluxo de líquido 52) são abertas e fechadas. Deve ser observado que as placas do obturador 73, 73a, 73b movendose para cima e para baixo, por recepção da flutuabilidade da poça, não se limitam a ser constituídas de o elemento oco, mas podem ser constituídas de um elemento de plástico, por exemplo, cujo peso específico é mais leve do que o de um líquido processado em um contactor de gás-líquido 1.

Diferentes variações de constituições das células

22, 32, 42 acima descritas podem ser determinadas a partir de uma perspectiva global, considerando, por exemplo, uma taxa de transferência do contactor de gás-líquido 1, um tempo de residência de um gás ou de um líquido nas respectivas células 22, 32, 42, a eficiência de absorção ou redução, facilidade de fluxo de um gás ou de um líquido a ser tratado, facilidade de manutenção ou construção, e assim por diante.

Além disso, o contactor de gás-líquido 1, de acordo com a presente invenção, também pode ser aplicado a uma coluna de destilação para separação e refino de um líquido, por exemplo, como mostrado na figura 19. Um contactor de gás-líquido 1 mostrado na figura 19 é dotado de uma seção de alimentação líquida 11, alimentando, por exemplo, um líquido aquecido antecipadamente em um estágio intermediário do contactor de gás-líquido 1, e um gradiente de temperatura é fornecido entre um lado superior da coluna e um lado inferior da coluna para aproximação de um equilíbrio líquido-vapor, em correspondência com as temperaturas nas respectivas células 22, 32, no qual um componente leve é descarregado por uma seção de descarga de gás 14 na parte superior da coluna, e um componente pesado é descarregado de um seção de descarga de líquido 12, na parte inferior da coluna. Deve ser observado que um numeral de referência 61 na figura 19 indica um condensador para condensar um gás descarregado da seção de descarga de gás

14, enquanto um numeral de referência 62 indica um reaquecedor para reaquecer um líquido descarregado a partir da seção descarrega de líquido 12.

Acima, são descritos a modalidade e seus exemplos de modificação relacionados ao contactor de gás-líquido 1, no qual o gás e o líquido são contatados entre si, mas combinações de fluidos, que podem ser tratadas pelo contactor, de acordo com a presente invenção, não são limitadas aos mesmos. Como uma segunda modalidade, a presente invenção pode ser aplicada a um contactor de liquido-liquido la para realizar, por exemplo, a extração e semelhante, pelo contato liquido-liquido de um líquido leve (um fluido com fluxo ascendente), que flui para cima em uma coluna, e um líquido pesado (fluido um fluxo descendente), que flui para baixo na coluna, por exemplo.

A Fig. 20 é um vista em corte longitudinal, mostrando esquematicamente um estado do interior do contactor líquido - líquido IA, de acordo com a segunda modalidade, e os mesmos números de referência, como na figura 6, são dados aos componentes, cujas constituições são semelhantes às da primeira modalidade. Na modalidade atual, a constituição completa do contactor de liquidoliquido la é semelhante à constituição do contactor de gáslíquido 1, por exemplo, mostrado na figura 1, exceto que um numeral de referência 11 indica uma seção de alimentação de líquido pesado, um numeral de referência 12 indica uma seção de descarga de líquido, um numeral de referência 13 indica uma seção de alimentação de líquido leve, e um numeral de referência 14 indica uma seção que descarrega líquido leve, a ilustração sendo omitida. As constituições das respectivas células 22, 32 são semelhantes àquelas mostrados na figura 4, e a ilustração é omitida, mas as constituições são diferentes daquelas das células 22, 32, de acordo com a primeira modalidade, em que um numeral de referência 51 indica uma abertura para líquido leve e um número de referência 52 indica uma abertura para líquido pesado.

No contactor de líquido - líquido la, de acordo com a segunda modalidade, o líquido pesado residente nas células 22, 32 dos lados do estágio superior é injetado, por sua energia potencial num formato laminar, para as células 22, 32 dos lados do estágio inferior, através de aberturas para líquido pesado (furos de injeção) 52, que são previstas em forma de fenda. Por outro lado, a partir das células 22, 32 dos lados do estágio inferior, o líquido leve flui para dentro das células 22, 32 dos lados do estágio superior em fluxos laminares, enquanto que flui para cima por flutuabilidade, através das aberturas para líquido leve em forma de fenda 51 previstas imediatamente abaixo das aberturas para líquido pesado 52.

O contactor de líquido - líquido la mostrado na figura 20 é constituído, de modo que o líquido pesado se torne uma fase dispersa e o líquido leve se torne uma fase contínua, e uma velocidade de fluxo do líquido leve aumenta rapidamente na abertura para líquido leve 51, prevista num lado inferior próximo à abertura para líquido pesado 52, e o líquido leve flui para dentro das células 22, 32 dos lados do estágio superior em um estado que a velocidade do fluxo é máxima e, posteriormente, a velocidade do fluxo do líquido leve diminui rapidamente, por estar afastado da abertura para líquido leve 51. Quando o líquido pesado, injetado em formato laminar através de uma pluralidade de aberturas para líquidos pesados 52 previstas no sentido longitudinal, atinge uma região, em que o líquido leve flui, o fluxo laminar do líquido pesado é deformado e amplificado, para assumir um formato de placa corrugada, como mostrado na figura 20, uma área de uma interface líquido-líquido é tornada maior, e o fluxo laminar do líquido pesado finalmente se transforma em numerosas gotas de líquido. Além disso, as gotas de líquido geradas na abertura para líquido pesado 52 do lado superior fluem para baixo e colidem com a lâmina do líquido pesado, gerada nas aberturas para líquido pesado 52 do estágio inferior por um estágio até o estágio mais baixo, ou colidem com as gotas de líquido decompostas e geradas a partir dessas, e a seguir as gotas de líquido coalescem, se dispersar, ou se decompõem. Quanto maior for o número e/ou a área das aberturas para líquido pesado 52, que são abertas nas respectivas células 22, 32, maior a frequência de coalescência e decomposição das gotas de líquido. Em um processo, onde as gotas de líquidos são geradas, uma área de uma interface líquido-líquido entre o líquido pesado e o líquido leve ao redor torna-se muito grande, e as gotas de líquido após a geração repetirem a coalescência, dispersão e decomposição, a transferência de massa progride, e a extração de um material específico, pode ser realizada de forma eficaz, por exemplo. Além disso, as numerosas gotas de líquidos gerados são similares em tamanho e diâmetro de gota e, assim, pequenas gotas de líquido são difíceis de serem geradas, de modo que a inundação é difícil de ocorrer, por exemplo. Deve ser observado que é uma coisa natural que as variações explicadas usando as figs. 8 a fig. 11 também possam ser aplicadas ao contactor de líquido

- líquido la.

Por outro lado, em um sistema de extração tendo uma grande tensão interfacial, ou um sistema de extração, cujo líquido pesado e líquido leve possuem alta viscosidade, um diâmetro de uma gota de líquido gerada pode ser algumas vezes grande até certo ponto, e a extração pode não ser realizada de forma eficaz. Assim, como mostrado na figura

21, um gerador de pulsação 19 está ligado a uma seção estática inferior, sendo uma seção inferior de coluna de uma coluna de extração ld, por exemplo, feita do contactor de líquido - líquido la, de acordo com a presente modalidade, ou uma pulsação gerada através do envio de um pulso de ar é usada, segundo o qual a gota de líquido gerada é tornada pequena e a extração pode ser realizada de forma mais eficaz. Deve-se notar que, na figura 21, um numeral de referência 11a indica uma seção de alimentação de líquido pesado, um numeral de referência 12a indica uma seção de descarga de líquido pesado, um numeral de referência 13a indica uma seção de alimentação de líquido leve, e um numeral de referência 14a indica uma seção de descarga de líquido leve.

Por outro lado, no caso que um líquido leve ser uma fase dispersa e um líquido pesado ser uma fase contínua, existe uma diferença do contactor de líquido-líquido la explicado na figura 22, em que a célula 32 mostrada na figura 4 é feita de cabeça para baixo, o número de referência 51 na fig. 4 é equivalente a uma abertura para líquido pesado (indicada como uma abertura para líquido pesado 51a), e o numeral de referência 52 é equivalente a uma abertura para líquido leve (indicada como uma abertura para líquido leve 52a) , como em um contactor de líquido líquido lb mostrado na fig. 20.

No contactor de líquido-líquido lb, um líquido leve residente nas células 22, 32 dos lados do estágio inferior é injetado no formato laminar por sua flutuabilidade para dentro das células 22, 32 dos lados estágio superior através da abertura para líquido leve (orifício de injeção)

52a fornecida em forma de fenda. Por outro lado, a partir das células 22, 32 dos lados do estágio superior, um líquido pesado flui para dentro das células 22, 32 dos lados do estágio inferior em fluxo laminar, enquanto que fluindo para baixo por uma energia potencial através de uma abertura para líquido pesado em forma de fenda 51a, prevista imediatamente acima da abertura para líquido leve

52a.

Como resultado, quando o líquido leve, injetado na forma laminar através de aberturas para líquido leve 52a, escoa para dentro de uma região, na qual o líquido pesado flui em formato laminar, em um estado, no qual uma velocidade de fluxo é máxima a partir da abertura para líquido pesado 51a prevista em um lado superior das proximidades de uma abertura para líquido leve 52a, o fluxo laminar do líquido leve é deformado e ampliado para ser em forma de placa corrugada, como mostrado na figura 22, uma interface líquido-líquido é tornada grande e o fluxo de formato laminar do líquido leve é finalmente dividido, para se transformar em numerosas gotas de líquido. Além disso, as gotas de líquido geradas na abertura para líquido leve

52a de um lado inferior entre as aberturas para líquido leve 52a seqüencialmente previstas em um sentido longitudinal fluem para cima e colidem com a lâmina do líquido leve, gerada nas aberturas para líquido leve da 52a do estágio superior por um estágio para o estágio mais elevado, ou colidem com gotas de líquido decompostas e geradas pela lâmina do líquido leve, e então as gotas de líquido coalescem, se dispersam, ou decompõem. Quanto maior for o número e/ou a área das aberturas para líquido leve

52a, que se abrem nas respectivas células 22, 32, maior será a freqüência de coalescência e decomposição das gotas de líquido. Como resultado, à semelhança do referido contactor de líquido-líquido la explicado usando a fig. 20, uma área de uma interface líquido-líquido entre o líquido pesado e o líquido leve ao redor torna-se muito grande e as gotas de líquidos, após a geração, repetem a coalescência, dispersão e decomposição, e assim a transferência de massa avança, e não apenas uma extração eficaz é possível, mas também as inúmeras gotas de líquido geradas são similares em tamanho e diâmetro de gota, e pequenas gotas de líquido são difíceis de serem geradas, de modo que a inundação é difícil de ocorrer, por exemplo. Deve ser observado que também no contactor de líquido-líquido lb, é possível inclinar as paredes horizontais 21, 31, por exemplo, para serem mais elevadas em direção à abertura para líquido leve

52a, para facilitar a descarga do líquido leve, e também é possível fazer as células 22, 32 dos lados do estágio superior e as células 22, 32 dos lados estágio inferior empilhados acima e abaixo de si, e para fornecer aberturas para líquido leve 52a também nas paredes horizontais 21, 31 de um lado da superfície de topo. Por outro lado, em um sistema de extração tendo uma grande tensão interfacial ou um sistema de extração, cujo líquido pesado e líquido leve possuem alta viscosidade, um diâmetro de uma gota de líquido gerada pode ser algumas vezes grande até certo ponto, e a extração pode não ser realizados de forma eficaz. Assim, à semelhança do exemplo da figura 22 acima citado, um gerador de pulsação 19, por exemplo, está ligado a uma seção estática inferior, sendo uma seção de fundo da coluna de uma coluna de extração feita do contactor de líquido-líquido lb, de acordo com a presente modalidade, por exemplo, ou uma pulsação gerada pelo envio de um pulso de ar é usada de forma combinada, segundo a qual a gota de líquido gerada é feita de maneira menor, e a extração pode ser realizada de forma mais eficaz.

Como acima descrito, na segunda modalidade mostrada na figura 20 e fig. 22, é possível fazer o líquido pesado (ou o líquido leve), sendo a fase dispersa, e o líquido leve (ou o líquido pesado) sendo a fase contínua, que são injetados em formato laminar, se cruzam uns com os outros vigorosamente, em comparação com um contactor de líquidolíquido 120 descrito nos Fundamentos da Tecnologia usando a fig. 27, e assim é possível aumentar a área interfacial líquido-líquido em um tempo de geração da gota de líquido, para aumentar a frequência de coalescência e decomposição das gotas de líquido após a geração, e para aumentar uma taxa de transferência de massa, de modo que a eficiência de extração possa ser melhorada. Além disso, visto que o líquido pesado (ou o líquido leve) é injetado no formato laminar, ao contrário da injeção convencional de um formato de pilar de líquido, o tamanho da gota de líquido gerada e o diâmetro da gota se tornam mais uniformes, e a geração de uma pequena gota de líquido pode ser contida, de modo que uma velocidade de inundação, por exemplo, possa ser melhorada.

De acordo com o acima, nos contactores 1, la descritos nas primeira e segunda modalidades, é exemplificado um deles, onde o interior da coluna cilíndrica é dividido por paredes divisórias constituídas da parede vertical 10 e das paredes horizontais 21, 31, 41 para formar uma pluralidade de células 22, 32, 42, mas o contactor incluído na presente invenção não se limita àquele, no qual as células vizinhas 22, 32, 42 compartilham a parede divisória, como nos exemplos acima. Por exemplo, a presente invenção inclui um contactor, em que as células

22, 32, 42 com formas cúbicas são criadas individualmente e as aberturas para fluxo de líquido 52 e as aberturas para fluxo de gás 51 das células vizinhas 22, 32, 42 são ligadas entre si por tubos, respectivamente, para estarem em estágios diferentes.

[Exemplo de Trabalho] (Experimento 1)

Um contactor de gás-líquido, tendo quase a mesma constituição do contactor mostrado nas figuras 8A e 8B, foi fabricado e um estado de contato gás-líquido foi verificado.

A. Método Experimental

Como um corpo principal do contactor de gás-líquido

1, é utilizado um tubo cilíndrico transparente de cloreto de polivinila, que tem um diâmetro de coluna de 210 mm e uma altura de 1.200 mm, e as células 22, 32, 42 são formadas com divisórias (uma parede vertical 10, paredes horizontais 21, 31) de aço inoxidável (SUS304) . As alturas das respectivas células 22,32, 42 são de 200 mm, e o interior do tubo cilíndrico é dividido, de modo que três linhas de células de cinco estágios empilhados sejam dispostas em uma direção lateral. As superfícies laterais das respectivas células 22, 32, 42 têm quase a mesma constituição, que aquela mostrada na figura 3B, uma altura num sentido longitudinal de uma fenda de uma abertura para fluxo de líquido 52 sendo de 3 mm, e uma altura no sentido longitudinal de uma fenda de uma abertura para fluxo de gás sendo de 10 mm.

No contactor de gás líquido-líquido acima descrito, água é alimentada por uma seção de alimentação de líquido e ar é alimentado por uma seção de alimentação de gás 13 e, em seguida, a água e o ar são submetidos a contato em contracorrente.

(Exemplo de Trabalho 1) . Ar é alimentado a uma velocidade superficial de 0,5 m/s, e uma velocidade superficial da água é variada para ser de 0,5 cm/s, 1,0 cm /s e 1,5 cm/s.

(Exemplo de Trabalho 2) . Com uma velocidade superficial do ar sendo de 1,0 m/s, uma velocidade superficial da água é variada sob a mesma condição daquela do Exemplo de Trabalho 1.

(Exemplo de Trabalho 3) . Com uma velocidade superficial do ar sendo de 1,5 m/s, uma velocidade superficial da água é variada sob a mesma condição, como no

Exemplo de Trabalho 1.

(Exemplo de Trabalho 4) . Com uma velocidade superficial do ar sendo de 1,0 m/s, uma baixa concentração (0,5% em peso) da solução aquosa de etanol, sendo uma solução aquosa espumante, é alimentada, em vez de água, e uma velocidade superficial é variada para ser de 0,5 cm/s,

1,0 cm/s e 1,5 cm/s.

(Exemplo de Trabalho 5) . Com uma velocidade superficial do ar sendo de 1,0 m/s, uma pequena quantidade do agente ativo de superfície TRITON X-100 é misturada em água (5 mg/L) para usar uma solução aquosa espumante, em vez de água, e uma velocidade superficial é variada para ser de 0,5 cm/s, 1,0 cm/s e 1,5 cm/s.

B. Resultados Experimentais

Segundo os resultados da observação visual de um estado de gás - líquido, confirma-se que, sob qualquer condição do (Exemplo de Trabalho 1) ao (Exemplo de Trabalho

3), a água se transforma em gotas de líquido e é dispersa nas respectivas células 22, 32, sendo posteriormente separada de uma fase gasosa para formar uma poça de líquido em uma seção de residência 53. É também confirmado, que nenhuma espumação ocorre no (Exemplo de Trabalho 4) e no (Exemplo de Trabalho 5) . Quando um gás é disperso numa solução aquosa de baixa concentração de etanol ou numa pequena quantidade de solução aquosa incluindo uma pequena quantidade de agente ativo de superfície, uma camada de espuma é gerada em uma seção superior do líquido, ocorrendo formação de espuma no contato gás-líquido numa coluna de bandejas, causando um problema de capacidade de processamento reduzida. No entanto, quando as gotas de líquido estão dispersas no gás, como no presente exemplo, a formação de espuma pode ser evitada e nenhuma camada de espumação é gerada, de modo que um efeito pode ser obtido de que a redução da capacidade de processamento por espumação é impedida.

(Experimento 2)

Da mesma forma que na constituição da figura 9, aberturas para fluxo de líquido 52 são fornecidas numa parede vertical 10 e nas paredes horizontais 21, 31, e uma abertura para fluxo de gás 51 é fornecida numa posição imediatamente abaixo da abertura para fluxo de líquido 52 do lado da parede vertical 10, e as células 22, 32 de duas linhas foram fabricados (Fig. 23) para serem incorporadas a uma coluna de destilação existente para realizar um teste de destilação e um teste de redução.

A. Método Experimental

A coluna de destilação tem um diâmetro interno de coluna de 198 mm e uma altura de 3.300 mm, e as células 22,

32, em duas linhas de sete estágios (quatorze estágios no total) estão instaladas. As respectivas células 22, 32 têm uma altura de 400 mm, a abertura para fluxo de gás 51 possui uma largura de 20 mm, e as aberturas para fluxo de líquido 52 são duas linhas de fendas com 3 mm de largura na parede horizontal e três linhas de fendas com 3 mm de largura na parede vertical. A coluna de destilação tem um reaquecedor 62 em uma seção inferior da coluna e um condensador 61 em uma seção superior da coluna.

Primeiro, o ensaio de destilação é realizado sob uma condição de refluxo total, utilizando uma solução mista de etilbenzeno e clorobenzeno.

Em seguida, uma mistura de etilbenzeno e clorobenzeno é alimentada na parte superior da coluna de destilação, com a taxa de alimentação e a temperatura do reaquecedor 62 sendo alteradas, o teste de redução é realizado sem refluxo. Em ambos os experimentos, o vapor a partir do topo da coluna é introduzido no condensador 61, para manter a pressão em uma pressão atmosférica.

(Exemplo de Trabalho 6)

Depois de uma solução mista de etilbenzeno e clorobenzeno (uma fração em peso de etilbenzeno é de 0,50 e uma fração em peso de clorobenzeno é 0,50) ser preparada numa parte inferior da coluna de destilação, parte dela é enviada para o reaquecedor 62, e com um líquido de saída do reaquecedor sendo retornado à parte inferior da coluna, uma temperatura de um líquido inferior da coluna é elevada a uma temperatura predeterminada. O vapor, que sai do topo da coluna, é introduzido no condensador 61, e após ser resfriado e liquefeito, todo o líquido destilado é retornado para o topo da coluna. A pressão do condensador é mantida à pressão atmosférica, e após as respectivas temperaturas de líquido em uma saída de reaquecedor, a parte inferior da coluna e o topo da coluna, e a vazão de refluxo se tornarem constantes, são recolhidas amostras de líquido das partes superior e inferior da coluna, e analisadas por um cromatografia a gás. Os resultados medidos do líquido nas partes superior e inferior da coluna, quando se atinge um estado de equilíbrio, são mostrados na Tabela 1.

(Exemplo de Trabalho 7)

Uma solução mista de etilbenzeno e clorobenzeno (uma fração molar de etilbenzeno é de 0,379 e uma fração molar de clorobenzeno é de 0,621) é continuamente

alimentada a uma	parte superior de uma	coluna de redução,	e
5 a totalidade de	um líquido destilado é descarregada	a
partir do topo	da coluna, e um	líquido inferior	é
descarregado a	partir do fundo da	coluna. Depois	de

alcançar um estado de equilíbrio, as amostras são tiradas de um líquido das partes superior e inferior da coluna e analisadas por cromatografia a gás. Um resultado medido é mostrado na Tabela 2.

(Exemplo de Trabalho 8)

Uma quantidade de material (uma fração molar de etilbenzeno é de 0,426 e uma fração molar de clorobenzeno é de 0,574) alimentada à coluna de redução é aumentada com relação àquela do Exemplo de Trabalho 7 em cerca de 17%, e uma operação é executada pelo mesmo método, para obter

(Tabela 1)

Item de medição, Resultados da operação	Exemplo de Trabalho 6
Vazão de Massa	Refluxo	kg/h	261
Temperatura	Entrada de refluxo	°C	99,7
	Topo da coluna	°C	133,0
	Fundo da coluna	°C	136, 5
	Saída do reaquecedor	°C	137,4
Composição	Topo da coluna
	Clorobenzeno	fr. mol.	0, 655
	Etilbenzeno	fr. mol.	0,345
	Fundo da
	coluna
	Clorobenzeno	fr. mol.	0,456
	Etilbenzeno	fr. mol.	0,544
Número teórico de estágios		—	6, 9
Eficiência total da célula		O o	49

(Tabela 2)

Item de medição,	Exemplo de trabalho 7	Exemplo de trabalho 8
Resultados	de operação
Vazão de massa		Refluxo	kg/h	0	0
		Alimentação	kg/h	260	305
		Destilado	kg/h	253	238
		Retorno	kg/h	7	67
Temperatura		Entrada de alimentação	°C	100,9	99,7
		Topo da coluna	°C	133,2	133,4
		Fundo da coluna	°C	135, 6	136, 0
		Saída do reaquecedor	°C	136, 4	136, 6
Composição		Alimentação
		Clorobenzeno	fr. mol.	0, 621	0,574
		Etilbenzeno	fr. mol.	0,379	0,426
		Topo da coluna Clorobenzeno	fr. mol.	0, 627	0,599
		Etilbenzeno	fr. mol.	0,373	0, 401
		Fundo da

	coluna Clorobenzeno Etilbenzeno	fr. mol. fr. mol.	0,440 0,560	0, 489 0,511
Número teórico de estágios		—	7	9
Eficiência total da célula		o. Ό	50	64

B. Resultados Experimentais

De acordo com os resultados experimentais mostrados na (Tabela 1), no ensaio de destilação em refluxo total no (Exemplo de Trabalho 6) , uma vez que a concentração de clorobenzeno com baixo ponto de ebulição (132° C) é alta na parte superior da coluna, e uma concentração de etilbenzeno com alto ponto de ebulição (136,22° C) é alta na secção inferior da coluna, em comparação com uma composição em um tempo de preparação, verifica-se que a destilação fracionada de ambos os componentes é realizada na coluna de destilação. Quando uma temperatura de saída do reaquecedor é de 137,4° C, e uma quantidade de refluxo do condensador 61 é de 261 kg/h, um número teórico de estágios calculado com base nas respectivas composições medidas no topo e fundo da coluna (fração molar (fr. mol) ) é de 6,9 estágios e a eficiência global das células é de 49%.

Além disso, de acordo com os resultados experimentais mostrados na (Tabela 2), no (Exemplo de

Trabalho 7) e no (Exemplo de Trabalho 8), uma concentração de clorobenzeno com baixo ponto de ebulição em um destilado a partir do topo da coluna é alta, e uma concentração de etilbenzeno com alto ponto de ebulição é alta num líquido descarregado a partir do fundo da coluna em relação a uma composição de alimentação da solução mista, e verifica-se que a redução de um componente leve é feita na coluna de destilação.

Em um teste de redução do (Exemplo de Trabalho 7), quando a temperatura de saída do reaquecedor 62 é mantida a

136,4° Cea taxa de alimentação carregada na coluna de redução é de 260 kg/h, uma quantidade de destilado é de 253 kg/h, e um quantidade de retorno é de 7 kg/h, e a eficiência global das células é de 50%. Em um teste de redução do (Exemplo de Trabalho 8), em que uma taxa de transferência é ainda maior, quando uma temperatura de saída do reaquecedor 62 é mantida a 136, 6° C e a taxa de alimentação carregada na coluna de redução é de 305 kg/h, uma quantidade de destilado é de 238 kg/h, e um montante de retorno é de 67 kg/h, e a eficiência global das células é de 64%. Quando uma taxa de transferência for elevada e as quantidades de residência líquida nas respectivas células são aumentadas, a eficiência de contato é melhorada.

(Experimento 3)

No seguinte exemplo comparativo e exemplo de trabalho a seguir, é realizada uma operação de extração líquido-líquido de ácido acético de uma solução aquosa de ácido acético (doravante referida como um material) tendo uma concentração de 29% em peso em cada caso, por um solvente misto (a seguir chamado de solvente) de acetato de etila a 80% em vol. + ciclohexano a 20% em vol.

(Exemplo Comparativo 1)

Como um aparelho de extração, uma coluna de extração líquido- líquido do tipo vertedor 120 (Documento de Patente 3) tendo uma estrutura mostrada na figura 24 é usada. A coluna de extração líquido-líquido 120 tem um diâmetro interno de 208 mm, e com uma relação da área de abertura do caminho de fluxo líquido 123 (área de passagem do fluxo de líquido/ área de seção transversal da coluna) de uma bandeja 121 sendo de 32%, são estão dispostos 25

estágios	de bandejas do tipo	vertedor	121 com	quatro
aberturas	124 de retângulos de	25 mm x	2 0 mm,	como	um
caminho	de fluxo de líquido	da fase	dispersa,	em	um

intervalo entre bandejas de 100 mm.

A alimentação é de líquido pesado e o solvente é de líquido leve, e com o líquido pesado sendo a fase dispersa, e a relação de solvente (relação em peso do solvente/ alimentação) sendo selecionada para ter 2/1, o contato em contracorrente de líquido-líquido é realizado a uma temperatura de cerca de 20° C sob uma pressão atmosférica.

Quando a taxa de alimentação carregada é de 218 kg/h, e o solvente (concentração de ácido acético a 0%) é de 436 kg/h, o refinado tem vazão de 131 kg/h, e uma concentração de ácido acético de 2,3% em peso. Um cálculo de equilíbrio líquido-líquido é realizado para obter uma altura equivalente a um estágio teórico (adiante designado

HETS), e HETS é igual a 0,64m.

Quando a alimentação e o solvente são aumentados e, a 335 kg/h para a alimentação e a 670 kg/h para o solvente, ocorre uma inundação.

(Exemplo de Trabalho 9)

Um experimento é realizado, utilizando-se um aparelho de extração com células (um contactor de líquidolíquido lc) , de acordo com uma modalidade da presente invenção, que tem uma estrutura mostrada na figura 25, como um aparelho de extração. As células 22, 32 e 42 de três linhas de doze bandejas são dispostas na coluna com um diâmetro interior de 208 mm, e uma altura das respectivas células 22, 32, 42 é de 200 mm, as fendas de uma abertura para líquido pesado 52 têm uma largura de 5 mm e dispostas em duas linhas, e uma largura de uma abertura para líquido leve 51 é de 20 mm. As condições exceto as taxas de alimentação e de solventes são as mesmas que no exemplo comparativo 1.

Quando a alimentação é de 218 kg/h, e o solvente (concentração de ácido acético a 0%) é de 436 kg/h, o refinado tem vazão de 132 kg/h, e concentração de ácido acético de 1,5% em peso. Um cálculo de equilíbrio líquidolíquido é realizado para se obter HETS, e HETS é igual a

0,54m.

Quando a alimentação é de 335 kg/h, e o solvente (concentração de ácido acético a 0%) é de 670 kg/h, o refinado tem vazão de 205 kg/h, e concentração de ácido acético de 1,2% em peso. Um cálculo de equilíbrio líquidolíquido é realizado para se obter uma altura equivalente a um estágio teórico (aqui a seguir chamado de HETS), e

HETS é igual a 0,49m.

Quando a alimentação e solvente são aumentados em

450 kg/h para a alimentação e 900 kg/h para o solvente, ocorre uma inundação.

Taxas de transferência e eficiência de extração, de acordo com o exemplo comparativo 1 e a presente invenção, são mostradas na Tabela 3.

(Tabela 3)

Quantidade de líquido	Eficiência	de extração
alimentada	(kg/h)
		Exemplo	Exemplo de
		comparativo 1	trabalho 9
Alimentação	Solvente	Ácido HETS	Ácido HETS
		acético (m)	acético (m)
		extraído	extraído
		(%)	(%)
218	436	95,2 0,64	96,9 0,54
335	670	* *	97,5 0,49
450	900		* *

*) Ocorrência de alagamento

De acordo com os resultados experimentais mostrados na (Tabela 3), no caso das quantidades de líquido alimentadas estarem sob a mesma condição (218 kg/h para a alimentação, 436 kg/h para o solvente), comparando os resultados dos exames de extração da coluna de extração liquido-liquido do tipo vertedor 120 (do exemplo comparativo 1) e a coluna de extração liquido-liquido com células lc (do exemplo de trabalho 9), um valor de HETS no (Exemplo de Trabalho 9) é menor do que aquele (do Exemplo comparativo 1) em cerca de 15,6%, e a eficiência de extração é melhor. Além disso, com um montante líquido alimentado (335 kg/h para a alimentação, 670 kg/h para o solvente), em que ocorre a inundação no (Exemplo

Comparativo 1), uma operação de extração é possível, sem incorrer em inundações no (Exemplo de Trabalho 9).

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Claims

- REIVINDICAÇÕES 1. CONTACTOR, caracterizado pelo fato do fluido com fluxo ascendente, sendo um líquido leve, ser alimentado por uma parte inferior de uma coluna(15), e de um fluido com

5 fluxo descendente, sendo um líquido pesado, ser alimentado por uma parte superior da coluna, e dos líquidos leves serem fluido com fluxo ascendente submetidos a contato em contracorrente, compreendendo:

provisão uma pluralidade de estágios de

10 células(22, 32), de forma que a célula do lado do estágio superior(22) e da célula do lado do estágio inferior(32), vizinhas entre si ao longo dos caminhos de fluxo do fluido com fluxo ascendente e do fluido com fluxo descendente, estarem em estágios diferentes em uma relação de posição em

15 que partes das mesmas estão empilhadas acima e abaixo de cada uma, a célula formando um espaço de contato em contracorrente do fluido com fluxo ascendente e do fluido com fluxo descendente;

separação da célula do lado do estágio superior,

20 da célula do lado do estágio inferior, por uma parede divisória vertical(10) e paredes divisórias horizontais(21,

31); e provisão, como constituição (A), na parede divisória dos respectivos estágios, de furos de injeção de

25 fluido com fluxo descendente(52) formado por disposição de uma pluralidade de aberturas em uma direção de altura, ou

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2/5 por disposição de uma pluralidade de aberturas verticalmente alongadas, que se estendem na direção da altura, em uma direção lateral na parte inferior de uma superfície da célula(10) e uma parte de fundo de uma

5 superfície da célula(21, 31) do lado do estágio superior, assim que o fluido com fluxo descendente residente na célula do lado do estágio superior seja injetado pelo seu potencial energético dentro da célula do lado do estágio inferior, e provisão de um orifício de entrada de

10 fluido(51) com fluxo ascendente, em uma parte superior do que o furo de injeção de fluido com fluxo descendente, através do orifício de entrada de fluido(51) com fluxo ascendente, o fluido com fluxo ascendente da célula do lado do estágio inferior fluindo por sua flutuabilidade para

15 dentro da célula do lado do estágio superior, ou provisão, como constituição(B), na parede divisória dos respectivos estágios, de um furo de injeção fluido(52a) com fluxo ascendente, formado por disposição de uma pluralidade de aberturas em uma direção de altura, ou

20 por disposição de uma pluralidade de aberturas verticalmente alongadas, que se estendem na direção da altura, em uma direção lateral, em uma superfície de lado superior (10) e uma superfície da parte superior(21, 31) da célula do lado do estágio inferior, de modo que o fluido

25 com fluxo ascendente residente na célula do lado do estágio inferior seja injetado pela sua flutuabilidade na célula do

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3/5 lado do estágio superior, e provisão, num lado mais baixo do que o furo de injeção de fluido com fluxo ascendente, de um orifício de entrada de fluido com fluxo descendente(51a), através da qual o fluido com fluxo

5 descendente da célula do lado do estágio superior flui, por sua energia potencial, para o célula do lado do estágio inferior.

2. Contactor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de

10 na constituição (A), o furo de injeção(52) do fluido com fluxo descendente ser constituído de uma fenda, que se estende na direção lateral ou numa direção longitudinal, ou seções de furo numerosamente dispostas no sentido lateral ou no sentido longitudinal.

15 3. Contactor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de na constituição (A), o orifício de entrada de fluxo do fluido(51) com fluxo ascendente ser constituído de uma fenda, que se estende na direção lateral ou em um sentido

20 longitudinal, ou seções de furo numerosamente dispostas no sentido lateral ou no sentido longitudinal.
4. Contactor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de na constituição (A), uma superfície de fundo(21,

25 31) da célula ser inclinada, para ser mais baixa na direção do o furo de injeção previsto para a célula.

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5. Contactor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de na constituição(B), o furo de injeção(52a) do fluido com fluxo ascendente ser constituído de uma fenda,

5 que se estende na direção lateral ou num sentido longitudinal, ou seções de furo numerosamente dispostos no sentido lateral ou no sentido longitudinal.
6. Contactor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de

10 na constituição(B), o orifício de entrada(51a) de fluxo do fluido com fluxo descendente ser constituído de uma fenda, que se estende em direção lateral ou num sentido longitudinal, ou seções de furo numerosamente dispostas no sentido lateral ou no sentido longitudinal.

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7. Contactor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de uma pluralidade de linhas de células, onde as numerosas células são dispostas em uma linha longitudinal, e as células pertencentes a cada linha de células e as células da linha de células vizinhas àquela

20 linha de células, serem dispostas em diferentes estágios.
8. Contactor, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato das respectivas linhas de células serem dispostas lateralmente ao longo de uma direção.
9. Contactor, de acordo com a reivindicação 7,

25 caracterizado pelo fato do contactor ser formado para ter um formato cilíndrico, e das respectivas células serem

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5/5 dispostas concentricamente lateralmente.

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