DE2243327A1

DE2243327A1 - Verfahren und vorrichtung zum innigen vermischen eines gases mit einer fluessigkeit

Info

Publication number: DE2243327A1
Application number: DE2243327A
Authority: DE
Inventors: Jacques Sterlini
Original assignee: Compagnie Electro Mecanique SA
Current assignee: Compagnie Electro Mecanique SA
Priority date: 1971-09-03
Filing date: 1972-09-02
Publication date: 1973-03-08
Also published as: US3730494A; GB1391217A; FR2151575A5; CH567706A5

Description

PATENTANWÄLTE £. Z H O ö Z /

DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHÖNWALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL-CHEM. ALEIC VON KEEiSLER DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLÖPSCH DIPL-ING. SELTING

5KOLN^DEICHMANnHAUS

Compagnie Electro-Mecanique,

12 Rue Portalis, Paris 8° (Prankreich)

Verfahren und Vorrichtung zum innigen Vermischen eines

Gases mit einer Flüssigkeit

Die Erfindung betrifft die Zusammenführung eines Gases mit einer Flüssigkeit, insbesondere zur Durchführung methodischer, Übertragungsvorgänge unter Anwendung physikalischer und/oder chemischer Prozesse.

Von der Anmelderin wurden bereits Verfahren und Vorrichtungen zur Innigen Zusammenführung eines Gases und einer Flüssigkeit, beispielsweise zum Zwecke der Durchführung eines Wärmeaustausches, einer chemischen Reaktion oder einer Auflösung zwischen den vereinigten gasförmigen und flüssigen Bestandteilen, vorgeschlagen» Hierzu wird auf die französische Patentanmeldung 70 02 8l4 der Anmelderin und die Zusatzanmeldung 71 02 555 zu dieser Anmeldung· verwiesen.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren handelt es sich um eine Aufeinanderfolge oder, Sequenz, die im wesentlichen eine Zone, in der das Gas in der Flüssigkeit emulgiert wird, eine Zone, in der die Emulsion entspannt, eine Zone^ in der Gas abgetrennt wird und eine Zone, in der die Flüssigkeit wieder unter Druck gebracht wird, umfaßt»

309810/1046

27

Bei der bereits vorgeschlagenen typischen Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens wird in die unter Druck gebrachte Flüssigkeit ein Gar, in Form von feinzerteilten Blasen eingeblasen. Die Vorrichtung umfaßt anschliei3end nacheinander auf dein Wege der Flüssigkeit eine Leitung, in der die in dieser Weise vereinigten Medien entspannt werden, um eine Beschleunigung des Gesamtmediums zu bewirken, einen Abscheider, der die Abtrennung des Gases von der Flüssigkeit ermöglicht, die auf diese Weise die Energie des Gases aufgenommen hat, und schließlich einen Diffusor, der es ermöglicht, die Flüssigkeit in einem sich erweiternden LeitungsstUck wieder unter Druck zu bringen, wodurch erneut eine Emulsion des Gases in der Flüssigkeit gebildet wird, und sofort. Diese Vorrichtung hat somit die allgemeine Form einer Schleife und ist verhältnismäßig einfach aufgebaut. Eine solche Vorrichtung ermöglicht somit die Durchführung aller Stufen eines thermodynamischen Zyklus, in dessen Verlauf das Gas seine gesamte Energie an die P1Ussigkei t abgibt.

Mit einer solchen Vorrichtung ist es jedoch nicht möglich, methodische Arbeitsvorgänge für die Zusammenführung eines Gases mit einer Flüssigkeit im Gegenstrom zu verwirklichen. Hierzu müssen mehrere solcher Vorrichtungen verwendet werden, die hintereinander wenigstens bezüglich der Gasdurchflußmenge abgestuft sind. Außerdem sind bestimmte Volumenverhältnis se zwischen dem Gas und der Flüssigkeit, die vereinigt werden, aufgrund der konstruktiven Ausbildung einer solchen Schleife zwingend, so daß es nicht möglich ist, die Durehf lußrnengen des Gases und der Flüssigkeit nach Belieben zu verändern. Schließlich wird aufgrund der ein wenig linearen Bauform dieser Schleifen der von der Gesamtheit der Vorrichtung eingenommene Raum nicht optimal ausgenutzt.

Gegenstand der Erfindung ist eine Weiterentwicklung der vorstehend kurz beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen

309810/1046 ^_{0 0R|Q1NAL}

2 ? /■'" J 2 7

'— ⁷I

mit dein Ziel der Herbeiführung eines direkten Kontaktes eines Gasstroms in Form feinzerteilter Blasen und eines FlüssigkeitsStroms, wobei diese Ströme methodischer verlaufen und/oder beliebige Stoffdurchgangsmengeri vorliegen können,

Allgemein ist die Erfindung ferner auf ein Verfahren zur Herbeiführung einer innigen Vereinigung eines Gases und einer Flüssigkeit gerichtet, wobei nit an sich bekannten Folgen oder Sequenzen gearbeitet wird, vcn denen jede aus einer Aufeinanderfolge von vier Stufen besteht, nämlich a) Emulgierung des Gases in der Flüssigkeit durch Einführung des Gases unter Druck in die unter Druck stehende umlaufende Flüssigkeit, b) Entspannung der hierbei gebildeten Emulsion mit dem Effekt einer Beschleunigung, der Emulsion, c) Abtrennung des Gases von der in dieser V/eise beschleunigten Emulsion und d) erneute Erhöhung des Drucks der Flüssigkeit bis zu einem Wert, der wenigstens dem Druck der Flüssigkeit in der Stufe (a) gleich ist. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man eine beliebige Zahl solcher Sequenzen derart miteinander kombiniert, dass eine gegebene Sequenz mit einer benachbarten Sequenz durch · einen Übergangsbereich verbunden ist, in dem man einen zur ersten gegebenen Sequenz gehörenden, mit Gas beladenen beschleunigten Flüssigkeitsstrom mit einem zweiten, zur angrenzenden Sequenz gehörenden Flüssigkeitsstrom zusammenführt, der eine niedrigere Geschwindigkeit hat als der erste Strom und im wesentlichen aus Flüssigkeit besteht, jedoch eine geringe Gasmenge enthalten kann,- wobei die beiden Ströme die gleiche allgemeine Umlaufrichtung haben und die Zusammenführung in einer solchen V/eise erfolgt, dass im wesentlichen das gesamte in der ersten Sequenz vorhandene Gas in die zweite Sequenz übertragen wird und die Gesamtheit der in dieser Weise kombinierten Sequenzen.insgesamt in methodischer V/eise die Vereinigung des Gases und der

BAD ORIGINAL 309810/1046

Flüssigkeit durch Führung des Gases durch sämtliche Ubertragungsbereiche ermöglicht.

Beim Verfahren gemäß der Erfindung ist es nicht nur möglich, Gase mit Flüssigkeiten zusammenzuführen oder zu vereinigen, sondern auch eine beliebige Flüssigkeitsmenge mit Hilfe der Energie des Gases zu pumpen. Hierauf wird nachstehend ausführlicher eingegangen.

Die Vereinigung des Gases und der Flüssigkeit wird auf diese Weise in Form einer Emulsion erreicht, die gewisse

) Bereiche mehrerer Grundkanäle durchläuft, von denen jeder einer Sequenz des Typs (a) (b) (c) (d) entspricht. Der Gasstrom und gegebenenfalls eine gewisse zufällige Flüssigkeitsmenge laufen somit nacheinander jeder für sich von Grundkanälen in Grundkanäle, wobei der übergang von

, einem Kanal i: den anderen (oder die übertragung) sowohl für das Gas alο auch für die Flüssigkeit in Bereichen erfolgt, die als Übertragungsbereiche bezeichnet werden, wo nacheinander in Strömungsrichtung Vorgänge ablaufen, die nachstehend ausführlich beschrieben werden.

ι Die Sequenzen, die erfindungsgemäß kombiniert* werden, indem sie durch die Übertragungsbereiche verbunden werden, bestehen somit aus den vorstehend genannten Grundsequenzen des Typs (a) (b) (c) (d), jedoch mit den Besonderheiten, daß es hier "Übertragungsbereiche" für das Gas gibt, und

, daß außerdem eine gewisse FlUssigkeitsmenge, nachstehend als zufällige Menge bezeichnet, diese Übertragungsbereiche durchlaufen kann. Gerade diese Besonderheiten ermöglichen es, methodischere StoffVereinigungsvorgänge der sich in Gegenstrom bewegenden, oben genannten Gas- und Flüssigkeitsströme zu erzielen.

309810/1046

Eine Sequenz wird somit als Aufeinanderfolge der vier folgenden Stufen definiert:

a) Die mit Gas beladene flüssige Emulsion wird entspannt.

b) Das Gas wird von der Emulsion zwecks Überführung in eine angrenzende erste andere Sequenz abgetrennt. Gegebenenfalls wird gleichzeitig eine zufällige Flüssigkeitsmenge übertragen, um der Häüptflüssigkeitsmenge der in Frage kommenden Sequenz zugefügt oder davon abgezogen zu werden. Dieser Verfahrensschritt wird nächstehend als Übertragung erster Art bezeichnet* .

c) Der erhaltene Flüssigkeitsstrom wird in einem Diffusor

komprimiert. ,

d) In der in Frage kommenden Sequenz wird eine aus einer zweiten anderen angrenzenden ■ Sequenz stammendes Gas Übertragen und in der vorher komprimierten Flüssigkeit der in Frage kommenden Sequenz emulgiert, während gegebenenfalls gleichzeitig eine zufällige Menge der Flüssigkeit, deren Größe ungefähr der unter (b) definierten zufälligen Flüssigkeitsmenge entspricht, um dem Hauptflüssigkeitsstrom der angrenzenden zweiten Sequenz zugefügt oder ihm entzogen zu werden. Dieser Verfahrensschritt wird als Übertragung zweiter Art bezeichnet*

Zur Vereinfachung der Terminologie in der vorliegenden Beschreibung bezeichnet der Ausdruck "Sequenz" eine allgemeine Aufeinanderfolge von vier Stufen (a) (b) (c) (ά), wie sie vorstehend besehrieben wurden. Es'ist zu bemerken^ daß diese vier Stufen oder Verfahrensschrifcte in der genannten Reihenfolge durchgeführt werden* daß Jedoch Jede beliebige Stufe als erste Stufe einer solchen Sequenz oder Aufeinanderfolge gewählt werden kann*

iÖ/T04i ORKJlNAt. INSPECTED

Gemäss einem bevorzugten Merkmal des Verfahrens geniäos der· Erfindung erfolgt die Zusammenführung der Füssigkeitsströme im Übertraßungsbereich tangential, d.h. parallel zur allgemeinen Bewegungsrichtung der beiden Strömungen^ Bei dieser Arbeitsweise können die beiden Ströme beispielsweise in ungefähr parallelen gekrümmten Richtungen zusammengeführt werden, wobei der Strom mit der höheren Geschwindigkeit sich längs der Krümmung mit den grossten Krümmungsradius bewegt und der Strom ist, der sein Gas abgeben muss, während der Strom mit der geringeren Geschwindigkeit sich tangential zum ersten Strom längs einer Krünrnung mit kleinerem Radius bewegt und die Gasblasen aufnehmen soll.

Die Erfindung umfasst ferner eine Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens gemtss der Erfinduhg* Eine solche Vorrichtung weist eine geschlossene zweidimeiisionale Konstruktion vorzugsweise in Form eines rotationssymmetrischen Körpers auf und umfasst im zentralen* Teil dei* Vor richtung angeordnete Bauteile zur Einführung der zu behandelnden Flüssigkeit, am Umfang der Vorrichtung angeordnete 3auteile zur Einführung des zu behandelnden Gases unter Druck und zur ersten Bildung einer Oas-in-FlÜssigkeit-Err.ulsion, am Umfam; der Vorrichtung vorhandene Bauteile zum Abzug der unter Druck stehenden Flüssigkeit nach dem Kontakt mit dem Gas,Bauteile in Form einer zentralen Leitung zura Abzug des entspannten Gases nach seinem methodischen Kontakt mit der Flüssigkeit im Körper der Vorrichtung, und Bauteile, die in ρ Sequenzen angeordnet sind, die eine VJiederholunssacmje mit ρ Folgen aufweisen, die mit der Rotationsachse der Vorrichtung zusammenfällt, wobei jede Sequenz hintereinander längs ihres FlÜsSigkeitshauptstromes eine Entspannungsdüse für die Gas-in-FlÜsaigkeit-Emulsion, Übertragungsmittel erster Art, einen Flüssigkeitsdiffusor und schliesslich übertragungsmittel zweiter Art aufweist, wobei diese ρ Sequenzen eine Stufe bilden, die Vorrichtung aus einer

BAD ORIGINAL 309810/1046

-'7

Anzahl fl solcher ßttifen bestehen kann und die Stufen, f-neinanöer konzentrisch, an der Rotationsachse angeordnet, und untereinander durch die Übertragungsmittel jeder- ihrer ρ Sequenzen verbunden sind.

Die erste und die letzte dieser Stufen unterscheiden sich jedoch von den anderen Stufen. Die Stufe, die unter dem niedrigsten Druck steht, oder die letzte Stufe besteht aus Sequenzen, von denen jede anstelle der Übertragungsmittel erster Art Vorrichtungen zur Abtrennung des Gases und gegebenenfalls Vorrichtungen zur Einführung oder zum Abzug der zufälligen Flussigkeitsmenge enthält, während die Stufen mit dem höchsten Druck oder die erste Stufe aus Sequenzen besteht, von denen jede anstelle der Übertragungsmittel zweiter Art Vorrichtungen zur- Emulgierung · des Gases in der Flüssigkeit und gegebenenfalls- Vorrichtungen zur Einführung oder zum Abzug der zufälligen ".. Flüssigkeitsmenge enthält. .■-...-_

Die Übertragungsmittel erster Art in einer Sequenz einer Stufe stehen mit den Übertragungsmitteln zweiter Art einer' Sequenz der benachbarten Stufe und umgekehrt in Verbindung.

Jede Entspannungsdüse kann nacheinander in Strömungsrichtung der Emulsion einen sich verjüngenden Teil, eine Einschnürung und einen Erweiterungsteil enthalten, wenn die Emulsion n-rit Überschallgeschwindigkeit strömt. ■'

Die BaiiteiIe zur Einführung des Gases unter- Ursprung- ■ licher Bildung einer Emulsion umfassen. Teile für den Eintritt des Gases, eine ,Zwischenkämmer, Teile zum Einblasen des Gases in.den Flüssigkeitsstrom in Form von . werkstoff freien Zwischenräumen.in der den: Strom be- _-■..-grenzenden .Wand. ,_; ,, ,_....·-, ·. ?,-_:- _; ·.., ,. . .· ·■ .-;»-. , ... ·,·... Genäss einer bevorzugten ^:'-kupf ühruiigsf or'rä hat Mlfe^Gesanitvor-⁵ richtung die allgemeine FQrm eines ■" Zylinders,^defiseri r·- Achse die Wiederholungsachse der Sequenzen darstellt.

3098 1 Q/1Q46; .. , ., , ,.., _t

^i: · - ' ' ^ _BAD ORIGINAL

Die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachstehend ausführlich in Verbindung mit den Abbildungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt schenatisch einen Übertragungsbereich.

Fig. 2 zeigt ein auf eine Ebene abgewickeltes Schema einer Sequenz und der benachbarten Sequenzen.

Flg. 5 zeigt schematisch im Querschnitt eine Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung .

Fig. 1 zeigt den Aufbau eines Ubertragungsbereichs erster Ordnung und des benachbarten ubertragungsbereichs zweiter Ordnung. Die emulgierten Teile des Stroms sind fcreit schraffiert dargestellt. Die der Flüssigkeit entsprechenden Teile sind nicht schraffiert. Die Strömungsrichtung ist von links nach rechts.

Die festen V/ände 5 und 6 begrenzen die Strömungen. Andere Wände 11, 12 in Form von Nasen befinden sich im Innern des Ubertragungsbereichs. Ihre Aufgabe wird später erlMutert.

Am Eintritt des Ubertragungsbereichs wird der Zusammenfluss der beiden von links kommenden Ströme bewirkt. Der aus dem Kanal 1 konr.mende Strom ist ein Emulsionsstrom mit hoher Geschwindigkeit, der zu einer ersten Sequenz gehört. Der aus dem Kanal 2 kommende zweite Strom ist ein Flüssigkeitsstrom (oder ein schwach mit Gas beladener Flüssigkeitsstrom), der eine geringere Geschwindigkeit hat und zu einer zweiten Sequenz gehört. Die Kanäle 1 und 2 werden vor ihrem Zusammenfluss durch die massive Wand 11 begrenzt, die stromauf die beiden oben genannten Sequenzen trennt. ■ ^: '.·:..<■■ ■ \_;.--. :r·; ■■■·■·■;: ;■ -

BAD ORIGINAL

309810/1046

Im Rahmen der Arbeiten, die zur Erfindung führten, wurde gefunden, dass in einem Emulsionsstrom· in der gleichen Richtung orientierte Tangentialgradienten der Volumengrösse des Gases und der Geschwindigkeit vorliegen. Das Gas bewegt sich in seiner Gesamtheit im Verhältnis zur Flüssigkeit von den Zonen hoher Geschwindigkeit' zu den Zonen geringer Geschwindigkeit und kehrt auf diese Weise die jeweilige Volumengrösse (titre volumique) um, indem es sie in den Bereichen, wo sie gering war, wachsen lässt.

Die Funktion des Übertragungsbereichs beruht auf dieser physikalischen Erscheinung der Mechanik von Emulsionen. Dank der vorstehend beschriebenen Strömungsausbildung ist am Austritt des Übertragungsbereichs bei ;5 die Flüssigkeit des ersten vereinigten Stroms praktisch von ihrem Gas befreit, und bei 4 ist die Flüssigkeit des zweiten Stromes, mit dem Gas, das den ersten Strömungszusammenfluss verlassen hat, emulgiert.

Es wurde ferner gefunden, dass die vorstehend beschriebene Erscheinung übertrieben ist, wenn

1.) eine negative Komponente des Druckgradienten in StrÖmungsrichtung (in Entspannung befindlicher Strom) vorhanden ist,

2.) eine umgekehrt zum Gradienten der Volumengrösse ausgerichtete Tangentialkomponente des Druckgradienten vorliegt.

Gernäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird somit so gearbeitet,

1.) dass der Verlauf des Kanals im Übertragungsbereich, der durch die festen Wände 5 und β begrenzt ist, insgesamt zu einer Entspannung führt und/oder

309810/1046 BAD ORIGtNAL

- ίο -

2.) dass man den Druckgradienten umgekehrt zum Gradienten der Volumengrösse ausrichtet, indem man dem Übertragungsbereich eine solche allgemeine Krümmung gibt, dass der erste Strömungszusammenfluss auf dem grossen Radius und der zweite Strömungszusammenfluss auf dem kleinen Radius liegt.

Stromab vom Übertragungsbereich (in Fig. 1 rechts) wird der allgemeine Strom erneut in zwei Teilströme aufgeteilt, die durch die Trennwand 12 getrennt sind, nämlich in

1.) einen Teilstrom, der einerseits aus der zur ersten Sequenz gehörenden, praktisch reinen Flüssigkeit, die in den Kanal 7 eintritt und insgesamt die durchfliessende Flüssigkeit des ersten vereinigten Stroms aus dem Kanal 1 (Hauptdurchflussmenge, begrenzt durch die als feinen Strich dargestellte Strömungslinie 13) ist, und andererseits gegebenenfalls aus einem grundsätzlich geringen Teil (zufällige Durchflussmenge) der Flüssigkeit des zweiten vereinigten Stroms aus dem Kanal 2 besteht, die durch den Raum zwischen der oben genannten Strömungslinie 13 und einer Strömungslinie 14 des zweiten Stroms begrenzt ist, und

2.) einen in den Kanal 8 eintretenden, zur zweiten Sequenz gehörenden Teilstrom, der einerseits aus der HauptflÜGsigkeitsmenge des zweiten Stroms aus dem Kanal 2, gegebenenfalls vermindert um die bei 7 eintretende zufällige Menge, und andererseits aus dem Gas des ersten vereinigten Stroms aus dem Kanal 1 besteht.

Es ist ersLchtlich, dass der Übertragungsbereich insgesamt folgendos bewirkt:

BAD ORIGINAL

309010/1046

1.) Die Abtrennung des Gases vom ersten vereinigten Strom und die Emulgierung der Flüssigkeit des zweiten vereinigten Stroms,

2.) die Übertragung praktisch des gesamten Gases.-aus dem Kanal 1 in den Kanal 8 und · ..

3.) gegebenenfalls die Überführung einer zufälligen· Flussigkeitsmenge aus dem Kanal 2 in den, Kanal 7.

Da die zufällige Flüssigkeitsmenge im Verhältnis zur Hauptdurchflussmenge gering ist, ist die Annahme zweckmässig, dass der auf den Kanal. 1 folgende Kanal 7 vorn. Standpunkt der Hauptdurchflussmenge die .natürliche Fortsetzung des letzteren ist. Das gleiche ist beim Kanal· und beim Kanal 8 der Fall, so dass man, veranlasst wird, diese beiden Kanäle im eigentlichen Übertragungsbereich einzeln zu betrachten,, und zwar durch eine gedachte Grenze 15, die die Austrittskante der festen Wand 11, die die Kanäle 1 und 2 trennt, und die Eintrittskante der Wand 12, die die Kanäle 7 und 8 trennt, verbindet (gestrichelte Linie in Fig. 1).

Diese Grenze trennt zwei Zonen im Übertragungsbereich:

1.) die Übertragungszone 9, in der das Gas austritt und gegebenenfalls eine zufällige Flüssigkeitsmenge eintritt, oder die "Übertragungszone erster Art"; diese Stufe entspricht der oben definierten Stufe (b) der ersten Sequenz^

2.) die Übertragungszone 10, in der das Gas eintritt und¹ gegebenenfalls eine zufällige Flüssigkeitsmenge, austritt, oder die "Übertragungszone zweiter Art". Diese Zone entspricht der oben definierten Stufe (d) der zweiten Sequenz.

309810/1046 . BAO ORiGiNAl,

2 2 -U 3327

Natürlich ist es im Rahmen der Erfindung möglich, dass der zufällige Flüssigkeitsstrom abweichend; von der vor-, stehenden Darstellung in umgekehrter Richtung flieset, d.h. dass dieser Strom in der gleichen Richtung wie der Gasstrom und nicht im Gegenstrom dazu fliesst.

Zur Vereinfachung der folgenden Beschreibung sei angenommen, dass der zufällige Flüssigkeitsstrom, wenn- er vorhanden ist, im Gegenstrom zum Gas fliesst. In diesem Fall wird dieser zufällige Flüssigkeitsstrom' gajiz natürlich gepumpt.

Nachstehend wird in Verbindung mit Fig. 1 ein Über-, tragungs- oder Übergangsbereich zwischen zwei benachbarten Sequenzen beschrieben.Beim Verfahren feemäss der Erfindung sind die Sequenzen, die in dieser Weise durch die Ubergangsbereiche verbunden sind* in Reihen kombiniert, die eine Wiederholungsachse der Grössenordnung R aufweisen.

Betrachtet man eine gegebene Frequenz, so kann man auf Grund des Vorhandenseins einer Wiederholungsachse der Grössenordnung ρ und mit Hilfe einer Drehung eines mehrfachen Winkels von 2 Jf um diese Achse ρ - 1

P
weitere, von der ersten Sequenz verschiedene und beim Verfahren eingesetzte Sequenzen um diese Achse finden. Insgesamt stellen diese Sequenzen eine "Stufe" dar. Eine solche Stufe wird in ihrer Gesamtheit und nacheinander durch den Hauptflüssigkeitsstrom der die Stufe bildenden ρ Sequenzen durchlaufen. Bei diesem Verfahren wird eine Zahl q solcher Stufen verwendet, von denen

BAD ORIGINAL

309810/1046

jeweils zwei durch ρ Übergangszonen verbunden sind.

Um die Erfindung, zu veranschaulichen, ist in Pig. 2 schematisch eine allgemeine Sequenz der Reihe i in einer Stufe j und ihre Umgebung dargestellt. Wie bereits erwähnt, umfasst eine Sequenz

1.) eine Zone a, in der die Emulsion entspannt wird, 2.) eine Übertragungszone b erster Art/

3.) eine Zone c, in der die Flüssigkeit komprimiert wird, und

4.) eine Übertragungszone zweiter Art.

Diese durch die Doppelbuchstaben (i,j) gekennzeichnete Sequenz, die durch die Eckpunkte ABCD begrenzt ist, steht einerseits in Serie bezüglich des Flüssigkeitshauptstroms mit den Sequenzen (i-1, j) und (i+1, j) der gleichen Stufe j und andererseits durch ihre Übertragungszonen mit den Sequenzen (i, j-1) und (i, j+l) der benachbarten Stufen in Verbindung. In Fig. 2 sind die emulgierten Teile schraffiert, so dass die flüssigen Teile weiss erscheinen. Die verschiedenen Zonen in jeder Sequenz sind durch die Buchstaben a, b, c, d) gemäss der vorstehend definierten Terminologie gekennzeichnet, wobei a die Entspannungszonen, b die Übertragungszonen erster Art, c die Zone der erneuten Komprimierung der Flüssigkeit und d die Übertragungszone zweiter Art kennzeichnen. Zusätzlich sind diese Buchstaben mit einem Index versehen, der der Sequenz entspricht, zu der die Zonen gehören. Die Abbildung zeigt, dass jede Übertragungszone mit einer zu einer benachbarten. Stufe gelierenden Übertra^urigszone anderer·

309810/1046 ■ BAD ORIGINAL

- ik -

Art in Verbindung steht. In diesen Zonen sind die (in dieser Sequenz nicht verwirklichten) idealen Grenzen durch schraffierte Linien dargestellt.

Zunächst sei angenommen, daß die Druckgradienten in den Übertragungsbereichen Null sind. Man wird feststellen, dass diese Annahme mit dem Vorhandensein einer Wiederholungsachse nicht vereinbar ist, denn es kann immer angenommen werden, dass die Strömungsbereiche, wo man Krümmungen findet, ausschliesslich in anderen Zonen als in den Ubertragungszonen vorhanden sind. Wie bereits gesehen wurde, ist dies ferner nicht unvereinbar mit einem richtigen Funktionieren der Übertragungszonen. Indessen entspricht sie bestimmten Bedingungen, die in der Praxis im allgemeinen nicht verwirklicht werden. Diese Annahme wird hier lediglich in erster Linie zur Erleichterung des Verständnisses der folgenden Darstellung gemacht.

Die Zone a (i,j) ist die Entspannungszone der Emulsion der Sequenz (i,j) und liegt vom Standpunkt der Emulsion hinter der Übertragungszone zweiter Art d (i-l.j) der vorhergehenden Sequenz. Während des Durchgangs durch diese Zone steigt die Geschwindigkeit der Emulsion, während ihr Druck auf den kleinsten Wert fällt, den er in der Sequenz und somit in der Stufe j haben \>iird.

BAD ORIGINAL

J 0 9 8 1 0 / 1 0 4 6

Die Zone b (i, j), die bezüglich der Emulsion auf die Zone a (i, j) folgt, ist die Übertragungszone erster Art der Stufe j und ist in Berührung mit der Übertragungszone zweiter Art d (i,j,+l) der Stufe j+1, an die sie ihr Gas abgibt, und voii der sie nach der oben dargelegten Annahme eine zufällige· Flüssigkeitsmenge erhält.

Die Zone e (i,j), die sich bezüglich des Flüssigkeitshauptstroms an die Zone b (i,j) anschließt, ist ein Flüssigkeitsdiffusor, in dem die Geschwindigkeit geringer wird und der Druck auf den maximalen Wert steigt, den er in der Sequenz (i,j) und damit in der.Stufe j hat.

Die Zone d (i,j), die bezüglich des Flüssigkeitsstroins auf die Zone c (i*j) folgt, ist somit eine Übertragungszone zweiter Art und mit der Übertragungszone erster Art b (i,j-1) der Stufe j-1 in Berührung, von der sie das Gas erhält^ und an die sie eine zufällige Flüssigkeitsmenge abgibt, die ungefähr die Größe der bei b (i,j) aufgenommenen Flüssigkeitsmenge hat.. Der Teilstrom am Ausgang der Zone d (i,j) hat somit die gleichen Charakteristiken (Gas- und Flüssigkeitsdurchflußmengen, thermοdynamischer Zustand) wie am Ausgang von d (i-l,j). . .

Man sieht somit, daß die Übertragungszonen zweiter Art die Zonen mit dem kleinsten Druck einer Stufe sind und daß die Übertragungszonen erster Art die Zonen mit dem höchsten Druck sind. Zwei Zonen jeder Art, die zu zwei aufeinanderfolgenden Stufen gehören und sich berühren, befinden sich gemäß der Hypothese auf gleichem Druck. Dies hat zur Folge, daß der mittlere Druck der Stufe j höher ist als der mittlere Druck der Stufe j+1. Die so eingesetzten Stufen sind somit an sich Druckstufen. In dem Fall, in dem Druckgradienten im Übertragungsbereich vorliegen, kann die radiale Komponente im Durchschnitt nur zentrifugal sein. Aufgrund dieser Tatsache Wird die Abstufung der Drücke, wie vor-

309810/1046 ·

BAD ORIGINAL

'- 16 -

stehend nachgewiesen wurde, a fortiori verwirklicht. Eine Lfingskomponente des Druckgradienten (negativ, wenn sie vorhanden ist) ändert dieses Ergebnis nicht.

Man sieht abschließend, daß das Verfahren gemäß der Erfindung effektiv die Übertragung praktisch der gesamten Menge des Gases einer Stufe, die unter hohem Druck steht, zu einer Stufe, die unter niedrigerem Druck steht, und -im dargelegten Fall die übertragung einer zufälligen Flüssigkeitsmenge von einer auf niedrigem Druck befindlichen Stufe zu einer auf höherem Druck befindlichen Stufe ermöglicht. Die gesamte zufällige Durchflußmenge wird somit gepumpt. Dies ist im wesentlichen das gleiche bei allen Stufen (ausgenommen die StoffÜbertragungen, die zwischen Flüssigkeit und Gas durch Verdampfung oder Auflösung oder chemische Reaktion stattfinden können).

Wie bereits erwähnt, sind die Stufen an jedem Ende der Reihe von Sequenzen speziell. Genauer gesagt, die Stufe mit dem niedrigsten Druck (letzte Stufe) besteht aus Sequenzen, die einen Gasabscheider mit freier Oberfläche und eine Eintrittsöffnung für den zufälligen Flüssigkeitsstrom anstelle einer Übertragungszone erster Art aufweisen. Die Stufe mit dem höchsten Druck (erste Stufe) besteht aus Sequenzen, die einen Emulgator und eine Ausgangsöffnung für die gepumpte zufällige Flüssigkeitsmenge anstelle einer Übertragungszone zweiter Art aufweisen. In diesen beiden letztgenannten Fällen sagt man, daß die Sequenzen speziell sind im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen Sequenzen (allgemeine gewöhnliche Sequenzen).

Insgesamt strömt das in die erste Stufe eingeführte Gas unter Druck von Stufe zu Stufe, wobei es sich in jeder Stufe entspannt und hierdurch die eingesetzte Energie während dieser Entspannung abgibt, und zwar

309810/1046 ^BAD

1.) einerseits an den in jeder infrage kommenden Stufe umlaufenden Flüssigkeitshauptstrom zum Ausgleich der darin auftretenden mechanischen Verluste und

2.) andererseits an den Strom der zufälligen Flüssigkeit, der zu der Stufe mit höherem Druck gepumpt wird.

Das Gas verläßt die Vorrichtung auf der letzten Stufe.

Die in der letzten Stufe eingeführte zufällige Flüssigkeit strömt in Richtung der höheren Drücke und tritt an der ersten Stufe aus.

Es ist somit ersichtlich, daß in diesem Fall die Wege des Gases und der Flüssigkeit insgesamt im Gegenstrom zueinander verlaufen, jedoch ist im Rahmen der Erfindung auch eine Strömung der zufälligen Flüssigkeit in umgekehrter Richtung möglich.

Im.Arbeitsprozeß insgesamt werden das Gas und die Flüssigkeit sowohl in den Entspannungszonen als auch in den Ubergangszonen in sehr innige Berührung gebracht.

Das Mengenverhältnis der gepumpten zufälligen Flüssigkeit zum umlaufenden Gas kann ohne Rücksicht auf die übrigen Arbeitsbedingungen (Temperatur, Druck usw.) nach Belieben eingestellt werden, indem man einen Druckverlust im äußeren Kreislauf der zufälligen Flüssigkeit bewirkt oder eine Pumpe an diesem äußeren Kreislauf anordnet. Dieses Ergebnis ist vorteilhaft und ist bemerkenswert. Es ist möglich, die gepumpte Flüssigkeitsmenge zu regeln,und die Pumpenergie kann ganz oder teilweise aus der Energie des Gases selbst entnommen werden.

Bei dem vorstehend beschriebenen und in einer Vorrichtung des Typs einer geschlossenen Schleife durchgeführten Ver-

3098 10/1046 BAD ORIGINAL

fahren war es ferner möglich, eine Ausströmmenge der Flüssigkeit zu erhalten, wobei die Vorrichtung in der Art eines Ejektors oder einer Düse arbeitete. Die Flüssigkeit strömte in einem einzigen Arbeitsgang von ihrem niedrigsten Druckniveau zu ihrem höchsten Druckniveau am Austritt, was einen ziemlich hohen theoretischen Verlust bedeutete. Beim Verfahren gemäß der Erfindung ist dieser Düseneffekt ebenfalls vorhanden, aber er verkleinert sich von Sequenz zu Sequenz und von Stufe zu Stufe auf einen Bruchteil, so daß die Summe der durch das Pumpen einer äußeren Flüssigkeitsmenge verursachten theoretischen Teilverluste hier weit geringer ist als der theoretische Gesamtverlust, der in einer Vorrichtung mit einer einzigen geschlossenen Schleife auftritt.

Die vorstehenden Ausführungen zeigen, daß das Verfahren gemäß der Erfindung die Herbeiführung eines innigen Kontakts von insgesamt umlaufenden Gas- und Flüssigkeitsmengen in beliebigen gewünschten Stoffverhältnissen im Gegenstrom oder nicht im Gegenctrom ermöglicht und den Einsatz von Operationen rechtfertigt, die vom Stnndpunkt des Gas/l^lüssißkeits-Volumenverhältnisses oder vom Standpunkt einer Abstufung von Temperaturen oder vom Standpunkt einer Abstufung des Ausmaßes der Auflösung oder Sättigung einer der Medien im anderen oder vom Standpunkt des Ablaufs einer chemischen Reaktion methodinch gemacht worden sind.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann in verschiedenartigen Vorrichtungen durchgeführt werden, jedoch j nt es offensichtlich, daß ein Aufbau der Vorrichtung am vorteilhaftesten ist, bei dem ein roUitlonssymmetriachur Körper vorhanden ist, in der.! die Medien umlaufen, und dessen Achse die gmivLnsame Achse dor Sequenzen ist. Air. olnfnches Delr.piel eines vorteilhaften Aufbaues einer solchen

309810/1Q4S

Vorrichtung ist ein Körper von allgemein zylindrischer Gestalt au nennen.

Fig. 3j öle schemätiseh eine solche zylindrische Vorrichtung gemäß der Erfindung zeigt, ist ein Schnitt senkrecht zur gemeinsamen Achse des Systems für den speziellen Pail, in dem ρ den Wert 2 und q den Wert 3 hat» Die emulgierten Teile sind breit schraffiert und die flüssigen oder schwach mi': Gas beladenen Teile unschraffiert dargestellt. Die idealen Grenzen zwischen den Übertragungszonen erster Art und zweiter Art sind strichpunktiert gezeichnet. In dieser Abbildung ist die allgemeine Umlaufrichtung der Medien dem Uhrzeigersinn entgegengesetzt.

Die Flüssigkeit wird energielos durch die Kanäle 11, 11' in der Mitte der Vorrichtung angesaugt. Diese Kanäle sind Schlitze, die mit (nicht dargestellten) zylindrisc;rien Stutzen verbunden sein können. Die Flüssigkeit tritt unter Druck durch die Kanäle 12, 12' aus, die die Form von Schlitzen haben, die ebenfalls mit (nicht dargestellten) zylindrischen Stutzen verbunden sein können. Das Gas wird unter Druck am Umfang der Vorrichtung durch die öffnungen 3, 3' eingeführt und verläßt das System im entspannten Zustand durch eine zentrale Leitung 10 senkrecht zur Ebene der Abbildung. Das System der Bezugsziffern und -buchstaben der Fig. 2 ist für den als Beispiel in Fig. 3 dargestellten speziellen Fall beibehalten worden, d.h. für eine Zahl ρ der Sequenzen von 2 und eine Zahl q der Stufen von 3·

Die Sequenzen und Stufen in Fig. 3 haben somit den folgenden Aufbau und die folgende Anordnung:

I. Die erste Stufe besteht aus zwei speziellen Sequenzen (1,1) und (2,1). Diese beiden Sequenzen umfassen wiederum die folgenden Zonen:

309810/1046 . BADORIQINAL

1.) Die Zonen a (1,1) und a (2,1), d.h.

nungszonen, die aus Leitungen bestehen, Öle lh StrÖ-mungsrichtung einen Sich verjüngenden TbIl, eine Einschnürung und eine Erweiterung aufweisen. Diese Anordnung entspricht dem an Sich speziellen^ aber in der Praxis wichtigen Fall, in dem insbesondere hinsichtlich des Drucks und der Volumengröße solche Arbeitsbedingungen vorliegen, daß die Schallgeschwindigkeit unter der größten Geschwindigkeit der in die betreffende Stufe eingesetzten Emulsion liegt. Dieser Fall tritt häufig auf, denn die Schallgeschwindigkeit in Emulsionen ist während des größten Teils der Zeit sehr niedrig (nur einige zehn Meter/Sekundfe). Der in der Abbildung dargestellte Fall ist nicht als Begrenzung anzusehen, vielmehr können auch Entspannungsdüsen, die sich nur verjüngen (wenn die in der Emulsion auftretende höchste Geschwindigkeit unter der örtlichen Schallgeschwindigkeit liegt) oder sich nur erweitern (wenn die Schallgeschwindigkeit in einer Ubergangszöne zweiter Art überschritten wird), vorgesehen werden.

2.) Die Zonen b (1,1) und b (2,1), die Übergangszonen erster Art darstellen.

5.) Die Zonen c (1,1) und c (2,1), die Flüssigkeitsdiffusoren darstellen.

4.) Die Zonen d (1,1) und d (2,1), bestehend aus

a) den Austrittsöffnungen 1 und 1' für die Flüssigkeit und

b) den Emulsionsbildungszonen 2 und 2¹, die einen Gaseintritt (3 oder 3¹), eine Emulsionsbildungskammer (4 bzw. 4'), eine Anordnung von Löchern und Schlitzen (5 bzw. 5¹) zum Einblasen des Gases in die Leitung, einen Flüssigkeitseintritt (6 bzw. 6') und eine Mischzone (7 bzw. 7') aufweisen.

309810/1046

BAD ORIGINAL

II. Die zweite Stufe, die eine gewöhnliche Stufe (Strömungsstufe) ist, besteht somit aus zwei gewöhnlichen Sequenzen (1,2) und (2,2), die ihrerseits die folgenden Zonen umfassen:

1.) Die Zonen a (1,2) und a (2,2), die Entspannungsdüsen

für die Emulsion darstellen.
2.) die Zonen b (1,2) und b (2,2), die Übergangszonen erster Art darstellen.

3.) Die Zonen c (1,2) und c (2,2), die Flüssigkeitsdiffusoren darstellen.

4.) Die Zonen d (1,2) und d (2,2), die Übergangszonen zweiter Art darstellen.

III. Die dritte und letzte Stufe besteht aus zwei speziellen Sequenzen, die die folgenden Zonen umfassen:

1.) Die Zonen a (1,5) und a (2,3), die Entspannungsleitun— ,gen-für die Emulsion darstellen.

2.) Die Zonen b (1,3) und b (2,3)* in denen die beiden folgenden Teile zu unterscheiden sind:

a) Abscheider am Gasaustritt mit freier Oberfläche 8 bzw. 8'.

b) Eintrittsöffnungen 9 und 9' für die gepumpte Wassermenge .

3.) Die Zonen c (1,3) und c (2,3), die Flüssigkeitsdiffusoren darstellen.

4.) Die Zonen d (1,3) und d (2,3), die Übergangszonen zweiter Art darstellen.

In Pig. 3 sind die Wände der Vorrichtung eng schraffiert dargestellt. Der Aufbau dieser Wände entspricht der Punktion der vorstehend beschriebenen Zonen.

3098 10/ 1 CU .6

"· CC ""

In der vorstehenden ausführlichen Beschreibung wurden bisher nur die Zonen (Diffusor, Entspannungsdüsen, Ubergangszonen erster Art und zweiter Art, Emulgierzonen, Abscheider) betrachtet, wo die Punktionen lokalisiert waren. Wenn die Zahl der Sequenzen pro Stufe sehr groß wird, werden die festen Wände, die zwei benachbarte Stufen trennen, verhältnismäßig kurz und die Punktionen dieser verschiedenen Zonen vollenden sich übereinander: Die Emulgierung oder der Gasübergang kann hierbei in den Bereichen erfolgen, wo die Entspannung wichtig ist. Die Trennung von Gas und Flüssigkeit kann in der Düse beginnen, die erneute Druckerhöhung der Flüssigkeit kann ohne zu große Kachteile stattfinden, wenn emulgiertes Gas in der Flüssigkeit bleibt, usw. Dieser Grenzfall, in dem es notwendig wird, an die Stelle der Konzeptionen der zweiphasigen Hydrodynamik, d.h. der Leitungen, Konzeptionen der Hydrodynamik tragender Flächen (oder Schaufeln) treten zu lassen, liegt selbstverständlich im Rahmen der Erfindung.

Man sieht, daß die massiven Teile, z.B. 13,13* oder 1.4,1'¹I¹, die die betreffende Stufe begrenzen, die Form von tragenden Schaufeln und außerdem insgesamt die Funktion haben, auf das Medium eine Kraft zu übertragen, die eine Zentr-ipetalkomponente (die den Druckrunterschieden zwischen den Stufen widersteht) und eine Tangentialkomponente (zum Ausgleich der Reibungskräfte des Mediums auf den Wänden) hat.

Die vorstehende Beschreibung zeigt, daß die Erfindung ganz allgemein die Verwirklichung von beliebigen Prozessen und Vorgängen, bei denen ein Gas oder ein Gasgemisch und eine Flüssigkeit oder ein Flüssigkeitsgemisch in innige Berührung gebracht werden, unter methodischen Bedingungen ermöglicht. Nachstehend seien einige Beispiele solcher Voi¹-gänge und Prozesse genannt:

Methodischer Wärmeaustausch zwischen einem Gas und einer Flüssigkeit:. Da in diesem Fall die das- und Flüssigkeit;;-ströme sich insgesamt im Gegenstrom zueinander bewegen

309810/1(He

BAD ORIGINAL

und die Stoffuralaufmengen von Gas und Fl üs si gkeit eingestellt werden können,-kann der jeweilige Austausch rational! gestaltet werden. Ein besonderer, sehr wichtiger Fall eines solchen Wärmeaustausches zwischen Gas und Flüssigkeit ist der Fall, in dem eine exotherme oder endotherme chemische Reaktion in der Gasphase stattfindet, wobei die mit dem Gas in Berührung befindliche Flüssigkeit die Reaktionswärme in dem -Maße, in dem sie frei wird, aufnimmt. Umgekehrt ist es möglich, mit Hilfe eines Gases eine Flüssigkeit zu kühlen, in der eine exotherme Reaktion stattfindet. Man kann auch eine allmähliche chemische Reaktion durchführen, in deren Verlauf die Temperatur oder der Druck in methodischer Weise verändert wird.

Methodische Auflösung einer der Komponenten eines Gasgemisches in einer Flüssigkeit.

Methodische chemische Reaktionen zwischen einem Gas und einer Flüssigkeit mit wechselweiser Verarmung an der einen oder anderen Phase in den Äusgangsprodukten der betreffenden chemischen Reaktion zugunsten der gewünschten Verbindung, die entweder in der Flüssigphase oder in der Gasphase abgezogen werden kann. Es ist ferner möglich, den Druck und/oder die Temperatur sowie gleichzeitig die Konzentrationen in den beiden Phasen allmählich und methodisch in einem für die durchzuführende chemische'■ Reaktion günstigen Sinne zu verändern. Möglich ist schließlich die Durchführung chemischer Reaktionen in einer Flüssigkeit, wobei das mit der Flüssigkeit in Berührung befindliche Gas die Rolle des Katalysators spielt, sowie chemischer Reaktionen in der Gasphase, wobei die mit dem Gas in Berührung befindliche Flüssigkeit die Rolle des Katalysators spielt und zu diesem.Zweck gegebenenfalls feste Katalysatorteilchen in Suspension enthalten kann.

Es ist zu bemerken, daß alle vorstehend aufgeführten Vorgänge und Prozesse lediglich als Beispiele genannt wurden und in keiner V/eise eine erschöpfende Aufzählung aller \forgänge und Prozesse darstellen, deren Verwirklichung die Erfindung ermöglicht. .

3 0 9 810/1046 BAD ORIGINAL

Claims

'- 24 Pat ent a η s ρ r Ü c h e _;

1. Verfahren zur Herbeiführung einer innigen.Vereinigung eines Gases mit einer Flüssigkeit, ,wobei man mit Umlaufsequenzen der Medien arbeitet, von denen jede aus einer Aufeinanderfolge von vier Abschnitten besteht, nämlich (α) einer Emulgieruhg des Gases und der Flüssigkeit durch Einführung des Gasstroms in den Flüssigkeitsstrom, die beide vorher auf dicht beieinanderliegende Drücke gebracht worden sind,(ß) Entspannung der in dieser Weise gebildeten Emulsion unter Beschleunigung der Emulsion, (γ) Abtrennung des Gasstroms vom Flüssigkeitsstrom und (ö) erneute Erhöhung des Drucks des auf diese Weise beschleunigten Flüssigkeitsstroms in einem Diffusor auf einen Druck, der wenigstens dem Druck gleich ist, den er am Eintritt zum Abschnitt (α) hat, dadurch gekennzeichnet, dass man das Gas und die Flüssigkeit in "einfachen allgemeinen Sequenzen" umlaufen lässt, die aus den folgenden vier Abschnitten bestehen:

a) Entspannung der mit dem Gas beladenen flüssigen Emulsion,

b) Überführung der Gasblasen der in dieser 'Weise beschleunigten Emulsion in eine erste andere benachbarte allgemeine Sequenz, wobei"'dieser Vorgang als einfache übertragung erster Art . bezeichnet wird,

c) Erhöhung des Druckes des verbleibenden Flüssigkeitsstroms in einem Diffusor,

d) Emulgierung der in dieser Weise verdichteten Flüssigkeit mit Gas, das aus einer zweiten anderen benachbarten allgemeinen Sequenz stammt, wobei dieser Vorgang als einfache übertragung zweiter Art bezeichnet wird, die vorstehend

309810/1046 bad original

^ vieä* A^s&hBit^ter ad-ei^^:> βtücfeW> ihifnei* in" der· getiänntenv IfeäÄeti£oä%s? ablaufe»- uÄ" eine^ a3tl%e> meine Sequenz bildes,. jjed&Q^ dfer- ermiss ein 'HelieMgea? Äiss-efctei^ ϊϊϊθτ^on" sein^; iifl einer; gegebenen sM^Qtaeiüen ■ Stufe; C;«;); in eiiseniV ^{IfeerC^lirün^ von st^tten^ geftt^ del?' GS^ in FöpöiP νσ&· ß&sea· eineni zu einei? ersten; anderenmeinen Secpeiiz gMiÖi*endeB'
leiter¹ ftrt^'" ernä3it_ti däfesereiche in inni^r Bter1&rtin^m1^©1;wa^ cfie Stufe (γ); in einem= "tji^^i^nr^ngÄ^ereiGti^ iiwaeitegp " wo die in äm> FlüssigÄeit vorhandenen

von dei* Fitissigiceit alä^estrennt und in einen Uberführung&oereich Ce^ster Art^ einer zweiten anderen öenacHbätrteii^ allgieineihen Sequenz^ eingefiihrtv werden, wobei diese letztgenannten Üfeerführungsbereiche'ebenfalls in direktem Kontakt miteinander stehen»

2. Verfahren naeh Anspruch X> dadurch gekennzeichnet, dass man in den tiberführungsbereichen nicht nur ■eine Überführung des Gases, sondern auch die Überführung einer zufälligen Flüssigkeitsmenge von statten gehen lässt,, die vom Hauptflüssigkeitsstrom einer benachbarten Sequenz entnommen oder diesem Strom zugefügt und dem Hauptflüssigkeitsstrom der . infrage kommenden Sequenz zugefügt oder von diesem Strom entnommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der überführte Gasstrom und der überführte zufällige Flüssigkeitsstrom in den Überführungsbereichen im Gegenstrom zueinander geführt werden,.

v/o bei" die "allgemeinen Sequenzen" die vier folgenden

BAD ORIGINAL

£Q 9:8 10 /Ί 04 G

22A3327

Stufen umfassen:

a) Entspannung der mit Gas beladenel* flüssigen. ,, Emulsion,

b) Überführung der Gasblasen von der in dieser Weise beschleunigten Emulsion in eine erste andere be*- nachbarte Sequenz und gleichzeitige Zuflfeun^ einer zufälligen Flussigkeitsmengey die aus der ersten anderen benachbarten Sequenz staasmt und von deren Hauptflüssigkeitsstrom entnommen worden let, 2UBt HauptflUssigkeltsstrofti der b*t'rerfend%n Sequenz, wobei dieser Vorgang als Überführung ^; erster Art bezeichnet wird;..· ■ ■" - '■ -^: -^;

c) Verdichtung des hierbei entstandenen Flüssigkeitsstroms in einem Diffusor,

d) Emulglerung des hierbei verdicliteten FlussIgkeitsstroms mit Gasblasen, die aus einer zweiten anderen benachbarten Sequenz stammen und gleich·« zeitiger Abzug eines FlussigJceltsstroms, dessen Grosse dicht bei derjenigen der unter e) genannten zufälligen FlÜssigkeitsnieBge liegt, vom Flüssigkeitshauptstrom der betreffenden Sequenz zur Überführung in den HauptfitlsBlgkeltsstrom der zweiten anderen benachbarten Sequenz, wobei dieser Vorgang als Überführung zweiter Art bezeichnet wird. .

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis >, dadurch gekennzeichnet, dass man mehrere allgemeine Sequenzen verwendet, die in einer Reihe oder Stufe gruppiert sind, wobei eine solche Stufe, die in sich selbst geschlossen ist, ρ Sequenzen aufweist, die vom gleichen Hauptflüssißkeitsstrom im geschlossenen Kreislauf durchströmt werden, und jede dieser Sequenzen von l/p der Gesamtdurchf lussrnenge des

3ί0§8ΐ0/104&

Gases, das die Stufe durchläuft, durchströmt wird..

5. Verfahren nach Anspruch' 1 bis 4, dadurch zeichnet, dass man mit einer Zahl von q Stufen · iarbeitet,! die sämtlich aus. letner gleichen .Zahl ." ρ Λ/Όη; Sequenzen bestehen und untereinander so .verbunden: sind, dass ;die .p Überführungsbereiche ■-erster. Art reiner Stufe in. inniger;-Berührung mit den j> Überführungsbereichen zweiter. Art einer be- ;n„ac:hbarten .Stufe sind und ^umgeliehrt, wobei die Gesamtheit- d&r auf diese Weise, korabinierten Stufen nacheinander von -der. gesainten Gasmenge-vjund. gegebenenfalls auch von der gesamten Mengender zufälligen Flüssigkeit, falls diese vorhanden..i.stj,, ,durchströmt wird (ausgenommen die Differenzen, die durch Stoffaus tausch, physikalischen oder chemischen Austausch zwischen den Medien hervorgerufen v?erden können).

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Zone, die den Überführungsbereich begrenzt, ein solches Profil hat, das eine Entspannung der Medien in ihrer Strömungsrichtung stattfindet.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammenführung der Ströme in den Überführungsbereichen tangential erfolgt, d.h. parallel zur allgemeinen Bewegungsrichtung der beiden Ströme, und dass der Strom, der sein Gas an den anderen Strom abgeben muss, bei einer höheren Geschwindigkeit und der Strom, der dieses Gas aufnehmen nuss, bei einer niedrigeren Geschwindigkeit gehalten wird.

- BAD ORIGINAL

309810/1046 ■ . , -. .

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsströme in den iJberführungsbereichen in ungefähr parallelen gekrümmten Bahnen zusammengeführt werden, wobei der Strom mit der höheren Geschwindigkeit längs der gekrümmten Bahn mit dem grösseren Krümmungsradius und der Strom mit der niedrigeren Geschwindigkeit tangential zum' ersten Strom längs einer gekrümmten Bahn mit kleineren Radius umläuft.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man um eine Achse die durch Uberführungsbereiche in Verbindung stehenden Sequenzen längs einer Wiederholungsachse einer beliebigen Grössenordnung ρ kombiniert, wobei die in dieser Art kombinierten ρ Sequenzen eine Stufe bilden, und eine beliebige Zahl q solcher benachbarter Stufen, die über ihre überfUhrungsbereiehe in Verbindung stehen, vereinigt,wobei jeder Überführungsbereich einer einzelnen Sequenz einer Stufe mit einem zu einer benachbarten Stufe gehörenden Uberführungszone anderer Art in Verbindung steht, und der Druck des Gases sich immer im gleichen Sinne von Stufe zu Stufe ändert.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9* dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stufe oder die Stufe mit dem höheren Druck aus Sequenzen besteht, die eine Emulgierungszone und eine Auetrittszone für Flüssigkeit unter Druck anstelle eines Überführung bereichs zweiter Art aufweisen.

BAD ORIGINAL

309810/ 1 0

11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die letzte Stufe oder die Stufe mit dem niedrigsten Druck aus Sequenzen bestellt, die eine Gastrennungszone nit freier Oberfläche und eine Flüssigkeitseintrittszone anstelle eines Überführungsbereichs erster Art aufweisen.

12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Durohflussmengen der gepumpten Flüssigkeit und des urnlaufenden Gases eingestellt wird, indem am äusseren Flüssigkeitskreislauf motorische Mittel oder Widerstände, z.B. eine Pumpe oder ein Druckverlust vorgesehen werden.

15· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine geschlossene zweidiir.ensionale Konstruktion vorzugsweise in Form eines rotationssj^mmetrischen Körpers und die folgenden Bauteile aufweist;

a) im zentralen Teil der Vorrichtung angeordnete Bauteile zur Einführung der zu behandelnden Flüssigkeit,

b) am Umfang der Vorrichtung angeordnete Bauteile zur Einführung des zu behandelnden Gases unter Druck unter Bildung einer Gas-in-Flüssigkeit-Emulslon,

c) am Umfang der Vorrichtung angeordnete Bauteile zum Abzug der unter Druck stehenden Flüssigkeit nach dem Kontakt mit dem Gas,

d) Bauteile in Form einer zentralen Leitung zum Abzug des entspannten Gases nach dem Kontakt mit der Flüssigkeit im Körper der Vorrichtung, und

309810/10 4 6 BAD ORIGINAL

' - 30 -

e) Bauteile, die in ρ Sequenzen angeordnet sind, die eine V/iederholungsachse mit ρ Folien aufweisen, die mit der Rotationsachse der Vorrichtung zusammenfällt, wobei jede Sequenz hintereinander· in Strömungsrichtung der Flüssigkeit eine Eritspannungsdüse für die Gas-in-FlUssigkeit-Emulsion, UberfUhrungsmittel erster Art, einen Flüssigkeitsdiffusor und Überführungümittel zweiter Art aufweist, diese ρ Sequenzen insgesamt eine Stufe bilden, die Vorrichtung eine Anzahl q solcher Stufen umfassen kann und die Stufen in Berührung miteinander konzentrisch an der Rotationsachse angeordnet und untereinander durch die Überführungsmittel der Sequenzen verbunden sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch IJ, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stufe und die letzte Stufe von den anderen Stufen verschieden sind, die unter dem niedrigsten Druck stehende oder letzte Stufe aus Sequenzen besteht, von denen jede anstelle der UberfUhrungsmittel erster Art mit Mitteln zur Abtrennung des Gases und Mitteln zur Zuführung der Flüssigkeit versehen ist, während die unter dem höchsten Druck stehende oder erste Stufe aus Sequenzen besteht, von denen jede anstelle der Überführungsmittel zweiter Art Mittel zur Emuigieru.i^ des Gases in der Flüssigkeit und Mittel zum Austrag der gepumpten Flüssigkeit aufweist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 1^+, dadurch gekennzeichnet, dass die UberfUhrungsmittel erster Art einer Sequenz einer Stufe mit den Überführungsmitteln zweiter Art der Sequenzen der benachbarten Stufe in Verbindung stehen und ungekehrt.

BAD ORIGINAL

3098 1 0 / 1 0 Λ 6

l6. Vorrichtung nach Anspruch I3 bis l*j, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens in gewissen. Stufen jede Entspar.nungsdtlse nacheinander in Strömungsrichtung der Emulsion einen sich verjüngenden Teil, eine Einschnürung und einen sich erweiternden Teil aufweist,

17♦ Vorrichtung nach Anspruch 13 bis l6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Einführung des Gases unter Bildung einer Emulsion aus einem Gaseintritt, einer Zwiεchenkaurner undMitteln zum Einblasen des Gases in den Flüssigkeitsstrom in Form von öffnungen in der den Strom begrenzenden V/and bestehen.

18. \^rorrichtung nach Anspruch IJ bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie die allgemeine Form eines Zylinders hat, wobei die Wiederholungsachse der Sequenzen mit der Achse des Zylinders zusammenfällt.

BAO ORIGINAL

309810/10A8 .