CN103796723A - 使气体与液体相接触的装置及方法 - Google Patents

Abstract

气体与液体在装置中相接触，该装置包括壳体，该壳体设置有：液体源；至少两个斜板，其被串联设置并且在液体侧与液体源流体连通；以及气体源，其与在板的另一侧，即气体侧的空间流体连通；其中至少一些板，优选的所有板都设置有气体通道开口，该气体通道开口被设置在气体源的下游，并且设置有在与液体相接触的液体侧具有下游定向的流动开口的突出沟道；并且其中板被如此配置，以致在基本垂直的向下方向上，液体通过狭缝状通道从一个板直接流至下游的板上。

Description

使气体与液体相接触的装置及方法

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

液流被发现可通过以下方式被脱气、加速和再分配：使液膜沿着一系列相对较短的板流过，其中在基本上垂直的向下方向上，液流通过狭缝状通道从一个板直接流向另一个板。

因此，本发明提供了一种使气体与液体相接触的装置，其包括壳体，该壳体设置有：

-液体源；

-至少两个斜板，其被串联设置并且在液体侧与液体源流体连通；以及

-气体源，其与在板的另一侧，即气体侧的空间流体连通；

其中至少一些板，优选的所有板都设置有气体通道开口，该开口被设置在气体源的下游，并且设置有在与液体相接触的液体侧具有下游定向的流动开口的突出沟道；并且其中板被如此配置，以致在基本垂直的向下方向上，液体通过狭缝状通道从一个板直接流至下游的板上。

狭缝状通道可能优选地是由逐渐减小它们之间的开口的两个板形成，由此提供产生狭缝状通道的锥形开口。该形成狭缝状通道的锥形开口因此优选地形成于可选的设置有气体通道开口的一个板的下端与下一个可选的设置有气体通道开口的更低的板的上端之间。

本发明进一步提供了一种使气体与液体相接触的方法，其中液膜经过至少两个被串联设置的斜板，并且该斜板中的一些，优选的所有斜板都设置有气体通道开口，该开口设置有在与液体相接触的液体侧具有下游定向的流动开口的突出沟道，其中液膜的厚度被如此调整，以致下游定向的流动开口浸没在液膜中，其中气体通过气体通道开口与液膜相接触，并且其中在基本垂直的向下方向上，液膜通过狭缝状通道从一个板直接流到下游的板上。狭缝状通道可能优选地是由逐渐减小它们之间的开口以在它们之间产生锥形狭缝状开口的两个板形成，以致在基本上垂直的方向上，液膜经由变窄成为狭缝状开口的通道适当的经过。

由于至少两个斜板被串联设置，液体流量通过使液流从第一个板直接经过下游的下一个板而被增加。“直接”理解为液流并非沿着表面流动，而是被允许从一个板自由下落至另一个。下游的下一个板的文丘里效应通过所获得的增加的液体速度而被提升。此外，在板的流动端发生了在板的宽度之上的液膜的再分配。

在US2051545中描述了一种用于促进液-液接触或液-气接触的装置，其中多排倾斜的穿孔板被设置在圆柱中，其中每个板都在其上端附接至槽，并且在其下端浸入另外的槽。液体被允许向下流过板进入槽，并随后从下一个槽流过下一个板。液体在每个槽处被分为两股。较轻的液体或气体向上穿过板中的穿孔。由于流过板的液体被堆积在槽中并且被分为两股，流动速度基本被减为零。因此，在板处的液体速度相对较低，并且接触因此不是最理想的。此外，在US2051545的装置中，在板的端部的液体被收集在用作密封的槽中，并且从此处沿着该槽的一侧流到下一个板上。很明显，由于其并非直接从一个板向下流到另一个板上，现有技术的装置导致相当大的液压阻力，这使得其并不适用于预期的应用。

GB1221064中描述了一种气体吸收装置。该装置包括多个穿孔板或网，它们一个在另一个上方带有间距的设置，并且以预定的斜度一个接一个锯齿形的向下延伸。气体穿过穿孔并且与在斜板或网上流动的液体相接触。显而易见的是，在这种缺少突出沟道的结构中没有出现文丘里效应。因此在这种情况下接触和因此的传质不是最理想的。

优选的是，根据本发明的装置包括狭缝状通道，其由第一供给板和设置在下游的第二板形成。以这种方式，其进一步地实现了在液流中被夹带的很大一部分气泡被排出，以致产生脱气，借此上述泡沫形成的风险可被减小。

根据本发明实现了这些优势，其中至少两个路径借助于至少两个板被设置。适当地，狭缝状通道通过板与设置在其下游的该板的脊形成。以这种方式，狭缝状间隙在这些板之间产生。作为结果，在下一个板上的液膜将被均匀地施加，并且被夹带的气体的至少一部分被从液膜中移除，由此增强文丘里效应。

在一个十分有利的实施方式中，这种斜板以锯齿形的形式一个设置在另一个上方。液体可随后经过流线型的、间隙变窄的通道从上方的板流到下层的下一个板。以这种方式，板可轻易地被设置为节省空间的三角形构造。随着液流经由基本上垂直的通道从一个板直接流到下方的下一个板上，并在该垂直的通道处由于重力而加速，最佳的文丘里效应所需的流速、冲击力和均匀厚度因此被不断地恢复。与此同时，由于通道的变窄以及当液体的方向被改变时施加于其上的离心力，很大一部分被夹带的气泡从流体中逃脱。当穿过狭缝状通道流到下一个板上时，膜被再分配至均匀厚度。

由于气体被在两个或多个路径上供应，可以从在这些路径之间被捕获的气体中恢复能量。技术人员可理解的是，如果需要的话，能量也可被供应至所述气体。为此，根据本发明的设备优选地设置有用于与气体热交换的设备。如果设备在逆流应用中运行，这是十分有利的。此外，通过使用所述设备，可以加热，或如果需要的话冷却气体。如果装置被用作交叉流应用，这也是十分有利的。气体可以多种方式被加热和冷却。一种可行的方式是供给冷的或热的额外气体，例如，过热蒸汽。然而，优选的是，气体通过间接的热交换被加热和冷却。为此，根据本发明的设备优选地装备有冷凝器元件。

既可以将热交换设备设置于根据本发明的装置的壳体的外部，也可以设置于内部。优选的是，它们位于内部；更优选的是，它们在壳体之内被设置于在气体离开液膜之后流过的空间中。在所述空间中，气体在离开一个板上的液膜之后并且在进入更高的板上的液膜之前流动。

因此，在气体离开液膜之后，该气体优选地受到热交换。以这种方式，获得了紧凑的装置。

可选择的，用于热交换的设备位于壳体之外，并且从与液体相接触的板的一侧延伸的气体源通过用于热交换的设备被提供，并且流入下一个板的用于气体的空间内。以这种方式，装置可能不紧凑，但是可更容易地进行用于热交换的设备的维护。

板通常被设置为平板，该平板具有气体通道开口，该气体通道开口具有下游定向的流动开口，其被如此形成以至于作为文丘里效应的结果，沿着板流动的液体在这些开口中产生负压。板中的开口可能如EP0956121中描述的形状。根据该专利，优选的是百叶窗形式的开口。在本发明中的气流开口也优选的为百叶窗形式。

如上所述，根据现有技术的装置的并不令人满意的性能主要体现在处理具有高浓度固体和高粘度和/或内聚力的液体的应用上。本发明可以处理这些“困难”的介质并且可被用于更广泛的应用中。例如可以处理包含有非挥发、不易挥发、非汽化或不易气化的成分的具有例如空气的气体的废水流，以致这些组分被浓缩，并且更容易被回收或处理。示例不仅被发现于加工工业中，而且还被发现于农业和园艺的废物处理中。还可以从废物流中除去挥发组分。

对于需要相对较低的液体流量的应用，有利的是，在板的长度中以纵向的脊或隆起的形式应用至少一个分配元件。为此，分配元件可被做成条状。也可以使用具有设置在由波纹形成的沟道中的气体流量开口的波纹板。最佳的文丘里效应的理想的流量在这些沟道中以液膜的基本上较低的总流量获得。

如上所述，本发明还涉及一种使气体与液体相接触的方法。与根据EP0956121的方法类似，在本方法中，气体可能与液体以交叉流的方式相接触。然而，根据本发明的方法的优势在于，气体也可以逆流的形式通过。这种方法是优选的。这显示出本方法几乎没有任何污染的趋势。

根据本发明的设备参考附图被进一步阐明，其中：

图1示意性地示出了被用于根据本发明的装置中的板，其中该板的一部分包括气体通道开口；

图2和2a示出了配置为锯齿形的本发明的优选实施方式；

图3示出了根据图2的本发明的改进；

图4示出了在壳体外部具有热交换设备的实施方式；

图5示出了在壳体内部具有热交换设备的替代实施方式；

图6展现出了根据本发明的设备在蒸馏塔中的应用；

图7示出了具有气体通道开口的波纹板的细节；以及

图8示出了根据本发明的装置的紧凑的实施方式。

图1示意性地示出了液体流（1）如何经过至少两个斜板（5），斜板（5）设置有气体通道开口（2），气体通道开口（2）在板的与液体相接触的一侧设置有具有下游定向的气体流动开口（3）的沟道，液膜（1）的厚度在此处被如此设置以致气体通道开口的开口（3）被完全浸没在液膜中。

通过在相反方向上倾斜的封闭供给板（8）,液体（1）从每个板（5）的低端被供给至下一个板（5）的高端。在通过倾斜的封闭板的过程中液体流速增加。由于在具有气体流量开口的板（5）上的来自封闭供给板（8）的通过由后面的板（5）的边缘（6）形成的相对较窄的狭缝状通道（9）的流动的发生，在板的宽度之上的液体获得了理想的再分配。这种变窄还导致被夹带在液流中的气泡的很大一部分被赶走，由此上述泡沫形成的风险减小。在所述狭缝状通道（9）中的封闭液流还防止了穿过所述开口的不必要的气流（4）。在液流由于重力经由狭缝状通道（9）在垂直方向上从供给板（8）直接流到下游的板（5）上时，该液流的进一步的加速发生。

这种板（5）的理想的斜度可由技术人员很容易地确定。实现良好的文丘里性能的因素包括，例如，液体的黏度、膜的理想厚度和液膜的理想流速。通常，理想的角度在相对于水平面20°至85°的范围内，优选地是从30°到70°。对倾斜角度的最佳设置取决于液体的特性和其它条件，在大于85°的角度，重力要素的影响变小，并且随后液体主要作为上述科恩达效应和所产生的气体压力差的结果而保持与板的表面接触。然而，在这种情况下，所施加的相对较低的气体供应压力将导致液流与板失去接触，这导致其并不沿着气体通道开口（2）的突出沟道的流动开口（3）均匀地流动。如果角度小于20°，则液体（1）的速度将不足以导致上述文丘里效应。

图2和细节图2a示出了用于执行本发明的方法的装置的优选实施方式，其中也实现了这些优势。该装置包括壳体（31），其包括具有多个气体通道开口（2）的一系列相对较短的提升板（5），其被设置为菱形构造。其进一步包括上贮液器（20）、下贮液器（19）、在板（5）下层的用于将气体供应至三角形沟道（15）之内的设备（未示出）、以及用于将液体（1）供应至上贮液器（20）的设备（未示出）。如果需要的话，液体可通过再循环泵（未示出）被从下贮液器（19）泵回上贮液器（20）。在实际应用中，例如脱水，可以通过将该流体全部或部分引入拦住这些固体的过滤器，而在这种循环流中理想的减少固体浓度。

斜板（5）被一个设置在另一个上方，该斜板设置有气体通道开口（2），设置在前壁（12）与壳体的平行后壁（13）之间，并且为了液体（1）以锯齿形的方式流动而串联连接。这些板（5）和隔板（14）形成三角形元件，与前壁和后壁（12和13）协同工作，作为具有三角形截面的气体供应和气体排放沟道（分别为15和16）。隔板（14）由此封闭在垂直方向上的用于气体的通道。气体通过设置在前壁（12）中的相反开口（17）以及通过气体源（15）被送至板（5）中的气体通道开口（2）。将被处理的液体（1）从上贮液器（20）流过垂直通道（22）以实现最初的期望速度，并且在第一、最高板（5）处形成膜状液体流。然后，液流以相对较高的速度随着锯齿形的路径向下流动至下贮液器（19）。由于文丘里效应，液体的流动在从气体通道开口（2）突出的沟道的下游定向开口（3）中产生负压，以致来自板（5）下层空间（15）的气体被拖入液流（1）。在每个相对较短的板的较低端，气体与液体的混合流进入主要垂直的、变窄为狭缝状通道（9）的锥形开口（6），膜状流经由此开口在下一个下方的板的上游端以不同的方向通过。这种流线型通道的重要特征是，膜在穿过所述狭缝状通道（9）从较高的板至较低的板的同时形成用于气体的动态密封。该密封并不减弱液体的流速，却足以防止气体的通过。当气体与液体逆流接触时，由膜状流形成该密封是希望的，这将在以下进行说明，并且是可能的，因为气体，由于文丘里效应，可以大气压力至轻微超大气压力被供应至气体通道开口的进口。在穿过和逃脱液膜之后，气体经由气体排放沟道（16）和后壁（13）中的开口（18）离开装置。在装置的前壁与后壁（12、13）和被保持在它们之间的板之间，不需要密封，因为在液流中的沿着前壁和后壁的内侧的可能的少量漏出的液体被返回，以致获得了无密封的、清洁的设备。以简单的方式通过在前壁和后壁（分别为12和13）中的进口和出口（分别为17和18）手动或高压清洁是可能的，该进口和出口提供足够的空间并且可轻易地进入。根据图2和3的装置使紧凑结构成为可能，并由此提供了以模块化的方式将装置既垂直地和水平地设置为任何所需的容量的可能性。

上述装置，通过引导液体以锯齿形的方式在相对较短的板的表面穿过装置，并由此穿过上述流线型的变窄的通道，解决了所述问题并且提供了根据现有技术的装置的有价值的额外改进。

上述液流对气泡的饱和状态和所导致的如下问题：

-在下贮液器中过度的泡沫形成，

-流体的冲击力的损失以及，

-在液流下层的气体层的形成，

通过在气体混合液流到达下贮液器之前多次对其进行脱气而被解决。这通过流线型通道（6）而实现，此处相当大部分的气泡由于该通道的变窄，以及当液体方向被改变时施加于该液体上的离心力而逃脱。

由膜状流的收缩和非均匀厚度导致的次优传质的问题，通过使液体流过具有多个气体通道开口（2）的相对较短的斜板（5）的表面而被解决。这些板为了液体被以锯齿形的方式流动而串联地连接。由于这些板的有限长度，在所述收缩发生之前，液体经由变窄为狭缝状通道（9）的流线型通道（6）从一个板流到下一个较低的板上，该狭缝状通道（9）在板的整个宽度之上再次将流体分为均匀厚度的膜。

为了补偿由于被文丘里效应消耗的能量而损失的流体的动能并且将流体再分配为均匀的厚度，在穿过主要垂直的流线型通道（6）时，该流体在重力的影响下被加速以恢复其速度。

除了提升装置的传质，根据本发明还提供了其它有价值的改进，例如机械地或手工地清洁装置的内部表面的可能性、低成本的结构、使气体与液体以交叉流以及逆流相接触的可能性、从液体和/或气体中恢复热能的可能性、以及更紧凑的全模块化设计。

根据现有技术的方法和装置只提供了以水平、交叉流的方向引导液体穿过装置的可能性。与根据EP0956121的方法类似，上述和图2所示的设备使气体与液体以交叉流相接触。根据本发明的方法的重要的优势在于，该相似的设备还可用于使气体与液体以逆流或两个方向相结合的方式相接触。这种特点可适用于十分宽广的应用范围。

图2所示和根据本发明的上述具有细小改进的使气体与液体以交叉流相接触的装置，还提供了使气体与液体以逆流的方式相接触的可能性。

图3示出了如何通过一些细小的改进使所述装置也可被用于使气体以逆流穿过液体。通过覆盖几乎所有在壁（12）和（13）中的三角形进-出口（17和18），并且只保持最下排的开口（17）打开以允许气体进入，以及保持最上排的开口（18）打开以允许气体排出，这种逆流操作可被简单地执行。在这种模式下工作时，在隔板（14）中的开口被制成允许气体向上流动，或如此处所示，这种板可被除雾器板（23）替代。

图3所示的装置还提供了通过简单的打开和关闭在壁（12和13）中的开口17和18以及在板（14）中的开口而选择气体穿过液体（1）多少次的可能性。

如之前所述，液体的膜状流的速度很重要，以实现足够的湍流和文丘里效应。在进入最上方的斜板的上游端上时，液体的初速因此需要适应液体的黏度和黏性特征。根据本发明的装置包括调节在上贮液器中的液位的设备，例如在液体供应管路中的浮子控制阀，以及调整液流性能的设备。

此外，如图2和3所示，提升了系统的传质的这种结构提供了额外的优势，例如更高的紧凑性以及通过进-出口用手或高压喷嘴清洁内部表面的可能性。

为了便于大容量单元的建造，装置被构建为三种类型的模块，其既可被安装在彼此的顶端也可被安装在彼此旁边。基础模块替代贮液器并且顶端模块包括上贮液器。第三种类型的模块可被安装在这些模块之间，以通过只是将更多的模块放置于彼此顶端而构建任何期望高度的圆柱。

为了便于不用熟练的工人就地装配装置，上述模块可作为部分被运输，并且可以通过使用插销连接而不使用焊接被完全构建在一起。

通过文丘里效应被携带在强湍流中的细长的气泡，文丘里效应导致非常强烈的气-液接触，并且作为结果在它们之间产生了非常高的传质。与上述使气体以逆流穿过液体的可能性相结合的这种特征被发现提供了以惊人的高比例再利用冷凝过程中释放的能量加热液体使其蒸发的可能性。

由于气体被供应至两个路径，因此可以恢复在这些路径之间的气体的能量。技术人员可理解的是，如果需要的话，能量也可被供应至所述气体。

图4示出了根据本发明的用于蒸馏的装置，其中凝聚能被再利用以用于蒸发。在这个实施方式中，用于热交换的设备位于外壳外部，并且设置有从与液体相接触的板的一侧延伸的用于气体的通道，其通过可选的除雾器板，穿过用于热交换的设备进入用于下一个更高的板的下层的气体的空间内。以这种方式，装置可能不紧凑，但是可更容易地进行用于热交换的设备的维护。

冷的液体（例如，海水）被供应至最低端的热交换元件（25）的进口（26），该热交换元件具有用于液体的与下一个更高位置的热交换元件的进口（26）相连接的出口（27）（在出口（27）与进口（26）之间的连接管未示出）。将被蒸馏的液体，例如海水，经由这一系列热交换元件在向上的方向上流动，并且通过加热器（31）经过最上端的元件的出口（27）进入上贮液器（20）。被加热的水从此处作为膜状流（1）随着锯齿形的路径朝着最下方的贮液器（19）向下流动。气体（4）被供给至最下方的斜板下层的空间（15）之内，并且通过文丘里效应穿过液体的膜。在所述穿过液体期间，由于强烈的气-液接触，气体基本上具有液体的温度或稍微低的温度，并且在普遍的温度下变得对蒸汽饱和。当其随后穿过热交换器（25）时，来自气体的蒸汽凝结在其较冷的表面上，由此导致气体冷却并且冷的海水升温。在所述气体穿过在下一个更高的板上的较热的液流膜之后，其在此处再次升温并且在这种更高的温度下变得对蒸汽饱和。这个过程在气体向上流过装置时逐阶段重复，并由此在每个板上从较热的液流中吸收热量，该热量通过凝结被传递至穿过一系列热交换器向上流动的海水。以这种方式，蒸发所需的很大一部分能量被重新获得。阶段的数量可通过简单地加入更多的斜板和热交换元件以形成十分有效的蒸馏塔而被扩大。冷凝物在冷凝物的出口（28）处被收集，并且被供给至冷凝槽（未示出）。

积累在下贮液器（19）中的凝结物通过过流出口开口（29）离开装置。

用于多级蒸馏的本发明的这种应用是十分引人注目的，因为使细长的气泡与周围拖拽其的液体的湍流直接地、密集地接触导致十分高的气-液传质，导致从液体逃脱的气体与该液体之间的温度差非常小。这提供了与常规的蒸馏塔相比可将可用的温度范围分为更多阶段的可能性。因此气体在其中与液体逆流流动的根据本发明的设备可被用作多级蒸馏塔，其中很大部分蒸发能量可被重获。

图5示意性地示出了冷凝器可如何被结合于图3所示的使液体与气体逆流接触的设备中。此处，冷凝器元件被安装于壳体内，并且冷凝物可在倒锥形式的通道内被收集。以这种方式，获得了用于热量回收的十分紧凑的设备。

图6示出根据本发明的圆柱形的蒸馏塔的剖视图，其中气体穿过圆柱向上流动，与液体逆流。气体（4）流经优选的设置于板（5）上的气体通道开口（2）的沟道的下游定向的流动开口（3）。这些板形成为锥形盘，其在内环（31）与同心的外环（32）之间在相反的方向上相互堆叠。该盘为如此形状以致将锥形开口（6）形成为狭缝状通道，以在基本垂直的方向上将液体从较高的锥形盘传递至较低的锥形盘上，致使液流加速、被脱气以及被再分配为均匀的厚度。这导致气体在其每个通道与沿着锥的表面向下流动的液体相接触。未示出的是，例如在蒸馏或分馏过程中所需的、用于排出液体的一部分的排放开口。

图7示出了板（5）的细节，该板设置有气体通道开口、突出沟道以及流动开口，该板是波纹状的并由此确保在相对较小的液体供应时，保持用于期望的文丘里效应的所需的速度以及均匀厚度。为了这个目的，本实施方式所示的、优选的为百叶窗形式的设置有具有流动开口（3）的突出沟道的气体通道开口位于沟（28）的底部，液体（1）经由该沟（28）向下流动。在这些沟中，开口保持被液膜完全浸没，并且较小的液流穿过装置。另外，在这些沟中，流量足够用于期望的文丘里效应。

图8示出了十分紧凑的设备的剖视图，其中相对较小的气流通过将该气流穿过一系列设置有气体通道开口的斜板而与液体强烈接触。该一系列斜板被设置在相互平行的位置。在需要的情况下，在一排板的末端与下一排板的起点之间供应额外气体的可能性未在本图中示出。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种使气体与液体相接触的装置，其包括壳体，该壳体设置有：

-液体源；

-至少两个斜板，其被串联设置并且在液体侧与液体源流体连通；以及

-气体源，其与在板的另一侧，即气体侧的空间流体连通；

其中至少一些板，优选的所有板都设置有气体通道开口，该开口被设置在气体源的下游，并且设置有在与液体相接触的液体侧具有下游定向的流动开口的突出沟道；并且其中板被如此配置，以致在基本垂直的向下方向上，液体通过狭缝状通道从一个板直接流至下游的板上，并且其中，这些斜板被以菱形结构、且以锯齿形的形式一个设置在另一个上方。

2.根据权利要求1所述的装置，其中斜板具有相对于水平面20至85°的倾角。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中狭缝状通道由板与设置于其下游的板的脊构成。

4.根据权利要求1至3的任意一项所述的装置，其中狭缝状通道由逐渐缩小它们之间的开口的两个板形成，由此提供产生所述狭缝状通道的锥形开口。

5.根据权利要求4的任意一项所述的装置，其中锥形开口形成于一个板的下端与下一个更低的板的上端之间。

6.根据权利要求1至5的任意一项所述的装置，其中至少一个分配元件被以纵脊或隆起的形式纵向地设置于板上。

7.根据权利要求6所述的装置，其中板是波形的。

8.根据权利要求1至7的任意一项所述的装置，所述装置进一步设置有气体热交换设备。

9.根据权利要求8所述的装置，其中气体热交换设备包括冷凝器元件。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其中气体热交换设备位于在壳体之内的气体离开液膜之后所流过的空间中。

11.根据权利要求8或9所述的装置，其中气体热交换设备位于壳体之外，并且从与液体相接触的板的一侧延伸的气体源通过该气体热交换设备被提供，并且流入下一个板的用于气体的空间内。

12.一种使气体与液体相接触的方法，其中液膜经过至少两个串联设置的斜板，这些斜板被以菱形结构、且以锯齿形的形式一个设置在另一个上方，并且斜板中的一些，优选的所有斜板都设置有气体通道开口，该开口设置有在与液体相接触的液体侧具有下游定向的流动开口的突出沟道，其中液膜的厚度被如此调整以致下游定向的流动开口浸没在液膜中，其中气体通过气体通道开口与液膜相接触，并且其中在基本垂直的向下方向上，液膜通过狭缝状通道从一个板直接流到下游的板上。

13.根据权利要求12所述的方法，其中液膜经由狭缝状通道从较高的板流到较低的板的同时形成用于气体的动态密封。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其中气体与液膜以交叉流或逆流的方式相接触。

15.根据权利要求12至14的任意一项所述的方法，其中对与液膜接触过后的气体进行热交换。

Claims (15)

1.一种使气体与液体相接触的装置，其包括壳体，该壳体设置有：

-液体源；

-至少两个斜板，其被串联设置并且在液体侧与液体源流体连通；以及

-气体源，其与在板的另一侧，即气体侧的空间流体连通；

其中至少一些板，优选的所有板都设置有气体通道开口，该开口被设置在气体源的下游，并且设置有在与液体相接触的液体侧具有下游定向的流动开口的突出沟道；并且其中板被如此配置，以致在基本垂直的向下方向上，液体通过狭缝状通道从一个板直接流至下游的板上。

2.根据权利要求1所述的装置，其中斜板具有相对于水平面20至85°的倾角。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中狭缝状通道由板与设置于其下游的板的脊构成。

4.根据权利要求1至3的任意一项所述的装置，其中狭缝状通道由逐渐缩小它们之间的开口的两个板形成，由此提供产生所述狭缝状通道的锥形开口。

5.根据权利要求1至4的任意一项所述的装置，其中板被设置为锯齿状。

6.根据权利要求1至5的任意一项所述的装置，其中至少一个分流器被以纵脊或隆起的形式纵向地设置于板上。

7.根据权利要求6所述的装置，其中板是波形的。

8.根据权利要求1至7的任意一项所述的装置，所述装置进一步设置有气体热交换设备。

9.根据权利要求8所述的装置，其中气体热交换设备包括冷凝器元件。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其中气体热交换设备位于在壳体之内的气体离开液膜之后所流过的空间中。

11.根据权利要求8或9所述的装置，其中气体热交换设备位于壳体之外，并且从与液体相接触的板的一侧延伸的气体源通过该气体热交换设备被提供，并且流入下一个板的用于气体的空间内。

12.一种使气体与液体相接触的方法，其中液膜经过至少两个串联设置的斜板，并且斜板中的一些，优选的所有斜板都设置有气体通道开口，该开口设置有在与液体相接触的液体侧具有下游定向的流动开口的突出沟道，其中液膜的厚度被如此调整以致下游定向的流动开口浸没在液膜中，其中气体通过气体通道开口与液膜相接触，并且其中在基本垂直的向下方向上，液膜通过狭缝状通道从一个板直接流到下游的板上。

13.根据权利要求12所述的方法，其中液膜以锯齿形的方式流过。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其中气体与液膜以交叉流或逆流的方式相接触。

15.根据权利要求12至14的任意一项所述的方法，其中对与液膜接触过后的气体进行热交换。

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