JP5643088B2 - プレートフィン式流体処理装置 - Google Patents
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Description
化学薬品又は食料品の生産、廃棄物処理、及び、回収又は精製操作における幾つかの重要なプロセスには、2つ又はそれ以上の流体の組合せが関わっているので、分離、混合、及び/又は反応が起こる。その様なプロセスには、吸着、吸収、脱着、及び二相反応の様な気液プロセスと、抽出及び反応の様な液液プロセスと、が含まれる。その様なプロセスを実行するための容認できる設備は存在してはいるが、その様な装置の効率を損なう欠点が存在する。
CAbは、境界の内縁部における成分Aの濃度、
CAは、境界の外縁部における成分Aの濃度(溶媒中の成分Aの濃度)であり、
bは、境界の厚さである。
a)複数のフィン層と、
b)前記複数のフィン層を、各フィン層を通って流体流路が画定されるように分離している複数のプレートと、
c)前記流体流路の第1端部分と連通しており、第1流体流を受け入れるように構成されている第1流体入口と、
d)前記流体流路の第2端部分と連通している第1流体出口と、
e)前記流体流路の前記第2端部分と連通しており、第2流体流を受け入れるように構成されている第2流体入口と、
f)前記流体流路の前記第1端部分と連通している第2流体出口と、を備えており、
g)前記複数のフィン層は、前記第2流体流が前記流体流路を通って流れる際、当該第2流体流に対し剪断作用を提供して、前記第1流体流が前記流体流路を流れる際、当該第1流体流への物質移動を提供するようになっている、装置が提供される。
1.流体処理を行う方法において、
a)複数のフィンを含む流体流路を含んでいる装置を提供する段階と、
b)第1流体流入流を、前記流体流路の第1端部分の中へ入るように提供する段階と、
c)第2流体流入流を、前記流体流路の第2端部分の中へ入るように提供する段階と、
d)前記複数のフィンを使用して、前記第2流体流入流に剪断作用を施して、前記第1流体流入流への物質移動が起こるようにする段階と、
e)第1流体流出流を、前記流体流路の前記第2端部分から出てゆくように方向決めする段階と、
f)第2流体流出流を、前記流体流路の前記第1入口部分から出てゆくように方向決めする段階と、から成る方法。
2.前記流体流路の前記複数のフィンは、交互に配置されたオフセットフィンの列を含んでいる鋸歯状形態に配列されている、上記1.に記載の方法。
3.前記処理は抽出であり、前記第1流体流入流は溶媒であり、前記第2流体流入流は溶液であり、前記第1流体流出流は、前記溶液から抽出された成分を含んでいる前記溶媒であり、前記第2流体流出流は前記抽出成分の無い溶液である、上記1.に記載の方法。
4.前記第1流体流入流は、液体を特徴としている、上記1.に記載の方法。
5.前記第2流体流入流は、液体を含んでいる、上記4.に記載の方法。
6.前記第2流体流入流は、気体を含んでいる、上記4.に記載の方法。
7.前記処理は反応を含んでいる、上記1.に記載の方法。
8.前記処理は混合工程を含んでいる、上記1.に記載の方法。
12 上側分配トレイ
14 下側分配トレイ
16 泡
18 泡の上昇する方向
20 成分Aの拡散する方向
22 再結合層
24 波形フィン
26 仕切シート又はプレート
32 側面及び端面バー
34 剛性ブロック
36、38 流体の流れる方向
42 プレートフィン式装置
46 上側相分離ゾーン
48 上部入口ノズル
52 上部出口ノズル
53 下側相分離ゾーン
54 下部入口ノズル
56 下部出口ノズル
57a、57b、57c オフセットフィンの列
58、60 仕切シート又はプレート
62a−62d、64a−64d フィン
65a、65b ヘリンボーン形状のフィン
66、68、72 溶媒の流れる方向
67 フィンの長さ
69 フィンの厚さ
71 フィンの高さ
73 孔
74、75、76 溶液の流れる方向
82、84 泡
124、125 フィン層
126 仕切シート又はプレート
127 温度制御層としてのフィン層
132、133 側面及び端面バー
134 ブロック
136、138 流体の流れる方向
139 温度制御流体の送られる方向
142 注入ポート
144、146 注入流体の流れる方向
CA0 泡の中心における成分Aの濃度
CAb 境界の内縁部における成分Aの濃度
CA 境界の外縁部における成分Aの濃度(溶媒中の成分Aの濃度)
b 境界の厚さ
Claims (51)
- 流体を処理するための装置において、
a)複数のフィン層と、
b)前記複数のフィン層を、各フィン層を通って流体流路が画定されるように分離している複数の非有孔プレートと、
c)前記流体流路の第1端部分と流体連通している第1相分離ゾーンと流体連通しており、第1流体流を受け入れるように構成されている第1流体入口と、
d)前記流体流路の第2端部分と流体連通している、第1相分離ゾーンと反対側の第2相分離ゾーンと流体連通している第1流体出口と、
e)前記第2相分離ゾーンと流体連通しており、第2流体流を受け入れるように構成されている第2流体入口と、
f)前記第1相分離ゾーンと流体連通している第2流体出口と、を備えており、
g)前記複数のフィン層は、それぞれ、複数の交互に配置されたオフセットフィンの列を備えており、前記第2流体流が前記流体流路を通って流れる際、当該第2流体流に対し剪断作用を提供して、前記第1流体流が前記流体流路を流れる際、当該第1流体流への物質移動を提供するようになっている、装置。 - 前記処理は混合工程を含んでいる、請求項1に記載の装置。
- 前記処理は反応工程を含んでいる、請求項1に記載の装置。
- 複数の側面バー対を更に備えており、各側面バー対は、各フィン層の互いに反対側の側面縁部に隣接して配置されており、前記側面バー対のそれぞれは、更に、各フィン層の一対の境界を画定しているプレートの間に、各フィン層の前記側面縁部を取り囲むように配置されている、請求項1に記載の装置。
- 前記複数のフィン層、前記複数のプレート、及び前記複数の側面バーは、金属接合プロセスによって一体に固定されてブロックを形成している、請求項4に記載の装置。
- 前記金属接合プロセスは、蝋付けである、請求項5に記載の装置。
- 前記金属接合プロセスは、拡散接合である、請求項5に記載の装置。
- 前記複数のフィン層、前記複数のプレート、及び前記複数の側面バーは、全て、金属から作られている、請求項4に記載の装置。
- 前記金属はアルミニウムである、請求項8に記載の装置。
- 各フィンは、長さが1/16インチから5インチ(1.588mmから127.0mm)であり、厚さが0.004インチから0.024インチ(0.1016mmから0.6096mm)である、請求項1に記載の装置。
- 列に沿ったフィン間隔は、0.03インチから0.5インチ(0.7620mmから12.70mm)である、請求項1に記載の装置。
- 各列は、波形フィン区間を含んでいる、請求項1に記載の装置。
- 前記フィンの内の少なくとも1つは、ヘリンボーン形状を特徴としている、請求項1に記載の装置。
- 前記フィンの内の少なくとも1つは有孔である、請求項1に記載の装置。
- 前記交互に配置されたオフセットフィンの列の内の少なくとも2つは、異なるフィン厚さを特徴としている、請求項1に記載の装置。
- 前記交互に配置されたオフセットフィンの列の内の少なくとも2つは、異なるフィン長さを特徴としている、請求項1に記載の装置。
- 前記交互に配置されたオフセットフィンの列の内の少なくとも2つは、異なるフィン高さを特徴としている、請求項1に記載の装置。
- 前記交互に配置されたオフセットフィンの列の内の少なくとも2つは、列に沿った異なるフィン間隔を特徴としている、請求項1に記載の装置。
- 前記フィン層の内の少なくとも1つは、波形フィンを特徴としている、請求項1に記載の装置。
- 前記第1流体入口と前記第2流体入口は、それぞれ、入口ノズルを含んでいる、請求項1に記載の装置。
- 前記第1流体出口と前記第2流体出口は、それぞれ、出口ノズルを含んでいる、請求項20に記載の装置。
- 前記第1流体流は、液体を含んでいる、請求項1に記載の装置。
- 前記第2流体流は、液体を含んでいる、請求項22に記載の装置。
- 前記第2流体流は、気体を含んでいる、請求項22に記載の装置。
- 前記流体流路と連通している注入ポートを更に備えており、前記注入ポートは、第3の注入流体流を受け入れるように構成されている、請求項1に記載の装置。
- 温度制御流体を受け入れるように構成され、前記複数の非有孔プレートの内の少なくとも1つに隣接して配置されている温度制御層を更に備えている、請求項1に記載の装置。
- 流体処理装置において、
a)非有孔の第1プレートと、
b)非有孔の第2プレートと、
c)前記第1プレートと前記第2プレートの間に、中を通って流体流路が画定されるように配置されているフィン層と、
d)前記流体流路の第1端部分と流体連通している第1相分離ゾーンと流体連通しており、第1流体流を受け入れるように構成されている第1流体入口と、
e)前記流体流路の第2端部分と流体連通している、第1相分離ゾーンと反対側の第2相分離ゾーンと流体連通している第1流体出口と、
f)前記第2相分離ゾーンと流体連通しており、第2流体流を受け入れるように構成されている第2流体入口と、
g)前記第1相分離ゾーンと流体連通している第2流体出口と、を備えており、
h)前記フィン層は、複数の交互に配置されたオフセットフィンの列を備えており、前記第2流体流が前記流体流路を通って流れる際、当該第2流体流に対し剪断作用を提供して、前記第1流体流が前記流体流路を流れる際、当該第1流体流への物質移動を提供するようになっている、流体処理装置。 - 前記処理は混合工程を含んでいる、請求項27に記載の装置。
- 前記処理は反応工程を含んでいる、請求項27に記載の装置。
- 対になった側面バーを更に備えており、各側面バーは、前記フィン層の互いに反対側の側面縁部に隣接して配置されており、前記対になった側面バーは、更に、前記第1プレートと前記第2プレートの間に、前記フィン層の側面縁部を取り囲むように配置されている、請求項27に記載の流体処理装置。
- 前記フィン層、前記第1及び第2プレート、及び前記側面バーの対は、金属接合プロセスによって一体に固定されブロックを形成している、請求項30に記載の流体処理装置。
- 前記金属接合プロセスは、蝋付けである、請求項31に記載の流体処理装置。
- 前記金属接合プロセスは、拡散接合である、請求項31に記載の流体処理装置。
- 前記フィン層、前記第1及び第2プレート、及び前記側面バーの対は、全て、金属から作られている、請求項30に記載の流体処理装置。
- 前記金属はアルミニウムである、請求項34に記載の流体処理装置。
- 各フィンは、長さが1/16インチから5インチ(1.588mmから127.0mm)であり、厚さが0.004インチから0.024インチ(0.1016mmから0.6096mm)である、請求項27に記載の流体処理装置。
- 列に沿ったフィン間隔は、0.03インチから0.5インチ(0.7620mmから12.70mm)である、請求項27に記載の流体処理装置。
- 各列は、波形フィン区間を含んでいる、請求項27に記載の装置。
- 前記フィンの内の少なくとも1つは、ヘリンボーン形状を特徴としている、請求項27に記載の装置。
- 前記フィンの内の少なくとも1つは有孔である、請求項27に記載の装置。
- 前記交互に配置されたオフセットフィンの列の内の少なくとも2つは、異なるフィン厚さを特徴としている、請求項27に記載の装置。
- 前記交互に配置されたオフセットフィンの列の内の少なくとも2つは、異なるフィン長さを特徴としている、請求項27に記載の装置。
- 前記交互に配置されたオフセットフィンの列の内の少なくとも2つは、異なるフィン高さを特徴としている、請求項27に記載の装置。
- 前記フィン層は、波形フィンを特徴としている、請求項27に記載の流体処理装置。
- 前記第1流体入口と前記第2流体入口は、それぞれ、入口ノズルを含んでいる、請求項27に記載の流体処理装置。
- 前記第1流体出口と前記第2流体出口は、それぞれ、出口ノズルを含んでいる、請求項45に記載の流体処理装置。
- 前記第1流体流は、液体を含んでいる、請求項27に記載の装置。
- 前記第2流体流は、液体を含んでいる、請求項47に記載の装置。
- 前記第2流体流は、気体を含んでいる、請求項47に記載の装置。
- 前記流体流路と連通している注入ポートを更に備えており、前記注入ポートは、第3の注入流体流を受け入れるように構成されている、請求項27に記載の流体処理装置。
- i)非有孔の第3プレートと、
j)前記第3プレートと前記第2プレートの間に、中を通って温度制御流体流路が画定されるように配置されている温度制御層であって、前記温度制御流体流路は、温度制御流体を受け入れるように構成されている、温度制御層と、を更に備えている、請求項27に記載の流体処理装置。
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