JP7389107B2 - 気体流と液体流を接触させるための装置 - Google Patents

気体流と液体流を接触させるための装置 Download PDF

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Description

本発明は、閉鎖容器内で気体と液体を接触させ、気体と液体を閉鎖容器内で同じ方向にそれぞれ気体流及び液体流の形で循環させることに関する。
工業、サービス又は家庭の分野では、気体と液体を接触させる必要性が明らかな用途が多数存在する。例えば、限定されず、網羅的でない態様では、一つの用途は、気体(特に燃焼気体、工業煙など)を冷却するために気体と液体の間の熱交換を実施するように気体を液体と接触させたり、逆に液体を使用して気体を加熱したり、又はそれとは反対に気体を使用して液体を加熱もしくは冷却したりすることからなる。別の用途は、気体流を加湿又は除湿するために気体を液体に接触させることからなる。別の用途は、特に液体中の気体の特定の汚染物又は特定の分子を捕捉することによって気体流を浄化又は濾過するために気体を液体と接触させることからなる。上述の用途は、もちろん互いに組み合わされることができる。
それゆえ、気体と液体を接触させるための様々な技術解決策がこれまで提案されてきた。
これらの既知の技術解決策のうち、第一の解決策は、出願人による国際特許出願WO2015/086979及びWO2016/071648に記載されたものであり、それは、閉鎖容器に含まれる液体の容積の表面の下で、気体流を液体の容積中に噴射することによって、閉鎖容器に含まれる液体の容積内に気体流を直接通過させることからなる。この技術解決策は、液体の熱伝導性及び潜熱を使用することによって液体と気体の間の熱交換に対して高いエネルギー収量を達成することを可能にする顕著な効果を持つ。しかしながら、それは、気体流の経路での液体の容積によって生じる有意な圧力低下を補償するために、液体の容積中に気体流を噴射するための高出力ファン又はコンプレッサーの使用を要求する欠点を持つ。
第二の技術解決策は、液体の小滴のカーテンに、又は液体を含みかつ気体透過性の交換表面(例えば水を吸収した織物表面)に気体流を通過させることからなる。この種の解決策の主な欠点は、液体と気体流の間の熱交換の極めて低いエネルギー収量にあり、それは、極めて大きくかつ嵩高い表面の使用を要求する不利益がある。同じことは、気体濾過用途に対しても当てはまり、それは、気体と液体の間の極めて大きくかつ嵩高い接触表面の使用を要求する。
第三の既知の技術解決策は、塔型の縦型交換閉鎖容器において、閉鎖容器で上昇する気体流と重力によって降下する液体流を互いに対向する方向に接触させて循環させることにある。この第三の技術解決策は、上昇する気体流の強制循環のために、上述の第一の解決策より一般に低い出力のファン又はコンプレッサーの実施を要求する利点を持つ。なぜなら、気体流の経路の圧力低下は低いからである。他方、上述の第二の解決策のように、液体と気体の間の熱交換のエネルギー効率は、第一の解決策に対してより低く、それは、実際には気体と液体の間の接触時間を十分に高めるために極めて大きい高さの交換閉鎖容器の使用を要求する。このことは、液体を使用する気体濾過用途の第三の解決策に対しても当てはまる。
本発明は、気体と液体を接触させるための新規な技術解決策を提供することを目的とする。
特に、新しい技術解決策は、上述の第二及び第三の解決策と比較して気体と液体の間の接触の効率を改良することを可能にする。
特に、この新しい技術解決策は、上述の第一の解決策より低い気体流の経路の圧力低下を得ることを可能にする。
従って、本発明は、気体と液体を接触させるための装置であって、前記装置が、閉鎖容器、前記閉鎖容器中に気体流を導入しかつ前記閉鎖容器の中で気体流を循環させるための第一手段、前記閉鎖容器中に液体流を導入しかつ前記閉鎖容器の中で、液体流が前記閉鎖容器の内側で気体流と同じ方向で循環するように液体流を循環させるための第二手段、及び気体流と液体流を混合するための混合手段を含み、前記混合手段が、閉鎖容器の内側で気体流と液体流の経路中に位置され、前記混合手段が、気体流中及び液体流中に乱流を局所的に形成するように、気体流及び液体流の少なくとも一部を局所的に上昇させるか、及び/又は局所的に上方に偏向させることを可能にする、装置に関する。
本発明の文脈において、気体流及び液体流の循環の方向は、同じであり、本発明は、極端に変化される作用圧力でも容易に有利に実施されることができ、従来技術の上述の解決策と違って、特に大気圧より高い作用圧力で有利に容易に実施されることができる。
特に、本発明を構成する装置は、以下の追加の任意の特徴を単独又は互いに組み合わせて含むことができる:
- 閉鎖容器が、少なくとも第一部分を含み、第一部分において気体流及び液体流が降下する、
- 混合手段が、閉鎖容器の前記第一部分の内側に位置され、少なくとも一つの混合要素、特に少なくとも一つの静的混合要素を含み、その混合要素が、凹状湾曲上部表面を有し、その湾曲が、降下する気体流中及び降下する液体流中に乱流を局所的に形成するように、降下する気体流及び降下する液体流の少なくとも一部分を局所的に上方に偏向させることを可能にする、
- 混合手段が、複数の混合要素を含み、それらが、鉛直方向に離間され、好ましくはそれらがまた、水平方向にも離間されている、
- 各混合要素が、閉鎖容器の前記第一部分の内側に混合要素の縁の一つで又はその近くで固定され、各混合要素が、この固定縁とは反対側に自由縁を含み、自由縁が、混合要素の固定縁より低い高さに位置されるが、混合要素の湾曲上部表面の最も低い場所より高い高さに位置される、
- 閉鎖容器の前記第一部分が、中心軸を含み、各混合要素の自由縁が、実質的にこの中心軸に又はその近くに位置される、
- 混合手段が、閉鎖容器の内側に少なくとも一つの回転混合部材を含み、前記回転混合部材が、回転されるとき、気体流中及び液体流中に乱流を局所的に形成するように、気体流及び液体流の少なくとも一部を局所的に上昇させるか、及び/又は局所的に上方に偏向させることを可能にする、
- 前記回転混合部材が、回転ドラムを含み、前記回転ドラムの内側を気体流及び液体流が循環することができ、前記回転ドラムが、内部翼を備えている、
- 前記回転ドラムが、実質的に鉛直方向に配向されているか、又は気体流及び液体流の循環方向で下方に傾斜されている、
- 内部翼が、鉛直方向及び水平方向に離間され、各内部翼が、回転ドラムの壁から好ましくは回転ドラムの実質的に中心軸へと延びている、
- 各内部翼が、下方に傾斜されている、
- 内部翼が、鉛直方向に離間され、各内部翼が、プレートを含み、プレート中に開口が形成され、前記開口が気体流及び液体流が壁を通過することを可能にし、各開口が、好ましくは、気体流及び液体流のためのプレートを通る湾曲した経路を形成するように下にあるプレートの開口に対して水平方向にオフセットされる、
- 前記回転ドラムが、実質的に水平方向に配向され、内部翼が放射状である、
- 閉鎖容器中への液体流の侵入口が、取入管を含み、前記取入管が、閉鎖容器の外側に、前記液体流の侵入のための開口を含み、閉鎖容器の内側に、閉鎖容器中への液体流の導入のための開口を含む、
- 混合手段が、実質的に軸を中心とし、閉鎖容器中への液体流の導入のための前記開口が、実質的にこの軸に又はその近くに位置される、
- 取入管が、45°に実質的に等しい角度で中心軸に対して傾斜される、
- 閉鎖容器中に降下する液体流を導入するための取入管の開口が、最も高い混合要素に面して位置される、
- 最も高い混合要素が、凹状湾曲上部表面を有し、その湾曲が、降下する気体流中及び降下する液体流中に乱流を局所的に形成するように、降下する気体流及び降下する液体流の少なくとも一部分を局所的に上方に偏向させることを可能にし、閉鎖容器中に降下する液体流の導入のための取入管の開口が、取入管の出口の液体流が湾曲上部表面の方に向けられるように、最も高い混合要素の湾曲上部表面に対して位置される、
- 前記閉鎖容器中に気体流を導入して循環させるための第一手段が、ファン又はコンプレッサーを含み、前記ファン又はコンプレッサーが、閉鎖容器に接続され、前記ファン又はコンプレッサーが、好ましくは調整可能な流速で、閉鎖容器の内側に気体流を導入し、強制的に循環させることを可能にする、
- 前記閉鎖容器中に液体流を導入して循環させるための第二手段が、ポンプを含み、前記ポンプが、閉鎖容器に接続され、前記ポンプが、好ましくは調整可能な流速で、閉鎖容器の内側に液体流を導入することを可能にする、
- 閉鎖容器が、混合手段から下流に水平部分を含み、前記水平部分の内側に少なくとも一つの下方鉛直内部壁が固定され、その内部壁が、閉鎖容器の水平部分の壁から離間された自由上部縁を含み、この壁と前記自由上部縁の間に気体及び液体のための通路を与える、
- 装置が、閉鎖容器の水平部分の内側に少なくとも一つの上部内部壁を含み、前記上部内部壁が、閉鎖容器の水平部分の壁から離間された自由下部縁を含み、この壁と前記自由下部縁の間に通路を与え、気体が閉鎖容器の水平部分を通過するときに気体が液体と強制的に混合する、
- 上部内部壁の自由下部縁が、下部鉛直内部壁の自由上部縁と実質的に同じ高さに又はそれより低い高さに位置される。
本発明の別の目的は、上述の装置によって気体を液体と接触させる方法であって、前記気体流及び前記液体流が、混合手段から上流に鉛直閉鎖容器中に、好ましくは連続的に導入される方法である。
本発明の別の目的は、気体を液体と接触させるための上述の装置の使用である。
本発明の特徴及び利点は、添付図面を参照して本発明の幾つかの特定の実施形態の以下の詳細な記述を読むことから明らかになるだろう。その特定の実施形態は、本発明の限定されないかつ網羅的でない例である。
図1は、本発明の装置の第一例の実施形態の等角透視図である。 図2は、図1の装置の側面図である。 図3は、図1の装置の中央鉛直面での断面図であり、その鉛直閉鎖容器は、ファン(又はコンプレッサー)及びポンプに接続され、作動中である。 図4は、本発明の装置の第二例の実施形態の鉛直面の断面図である。 図5は、図4の水平断面V-Vにおける前記第二例の実施形態の断面図である。 図6は、本発明の装置の第三例の実施形態の鉛直面の断面図である。 図7は、図6の水平断面VII-VIIにおける前記第三例の実施形態の断面図である。 図8は、本発明の装置の第二例の形実施形態の鉛直面の断面図である。 図9は、図8の水平断面IX-IXにおける前記第二例の実施形態の断面図である。
図1~3は、気体流G及び液体流Lを同じ方向で接触させるための本発明の装置1の一例の実施形態を示す。
装置1は、閉鎖容器Eを含み、閉鎖容器Eは、この特定の例では、本発明に関して限定されない態様で、高さHを持ちかつ中央鉛直軸2aを持つ第一鉛直部分2を含み、第一鉛直部分2は、長さLを持つ第二水平部分3と底部で連通する。
図2を参照すると、閉鎖容器Eのこの第一部分2は、側壁20及び上部壁21を含み、側壁20は、降下する気体流G及び降下する液体流Lの流れのための鉛直内部通路22を規定し、上部壁21には、降下する気体流Gの閉鎖容器2中への侵入のために開口20aが形成されており、開口20aは、閉鎖容器2の入口で実質的に鉛直方向に配向されることが好ましい。
閉鎖容器2は、底部において、閉鎖容器2を水平方向の閉鎖容器3と連通させる下部開口20bを含む。
図1~3の例では、閉鎖容器Eの第一鉛直部分2は、水平面に四角形断面(この場合には正方形断面)を有する塔を形成する。第一鉛直部分2のこの断面の幾何学形状は、本発明にとっては重要でない。別の例では、第一鉛直部分2は、例えば水平面に円形断面を有することができる。
閉鎖容器Eの第一鉛直部分2は、中心軸23cを持つ取入管23を備え、中心軸23cは、閉鎖容器2の側壁20を貫通する。
この取入管23は、閉鎖容器Eの外側に、降下する液体流Lのための取入開口23aを含み、閉鎖容器Eの第一鉛直部分2の内側に、降下する液体流Lの閉鎖容器2中への導入のための開口23bを含む。
好ましくは、しかし本発明に対して限定されない態様では、管の軸23cは、45℃に実質的に等しい角度で鉛直方向に対して傾斜されており、閉鎖容器2中に降下する液体流Lを導入するための開口23bは、閉鎖容器Eの第一鉛直部分2の実質的に中央鉛直軸2aに又はその近くに位置される。
閉鎖容器Eはまた、静的混合手段4Aを備え、それは、閉鎖容器Eの第一鉛直部分2の内側で、降下する気体流G及び降下する液体流Lの経路の気体入口開口20a及び液体入口開口23bの下流に位置される。
この特定の実施形態では、これらの混合手段4Aは、湾曲プレートの形で混合要素40Aを含み、混合要素40Aは、閉鎖容器Eの第一鉛直部分2の側壁20に固定されている。各プレート40Aは、湾曲部、この場合には、かつ本発明に対して限定されない態様では、円弧の形のものを有し、それは、降下する気体流及び降下する液体流を下方に進めながら、降下する気体流中及び降下する液体流中に乱流T1,T2,T3(図3)を局所的に形成するように、降下する気体流及び降下する液体流の少なくとも一部分を上方に局所的に偏向することを可能にする。
特に、各湾曲プレート40Aは、湾曲上部表面40cを含む。各湾曲プレート40Aは、その縁の一つ40aで又はその近くで閉鎖容器Eの第一鉛直部分2の側壁20に固定され、各湾曲プレート40Aは、壁20とは反対に、自由縁40bを有し、自由縁40bは、プレート40Aの固定縁40aより低い高さに位置されるが、プレート40Aの湾曲上部表面40cの最も低い場所よりわずかに高い高さに位置される。
自由縁40bは、閉鎖容器Eの第一鉛直部分2の側壁から離間され、それは、この自由縁と前記側壁の間に、降下する気体流及び降下する液体流の下方への移動を可能にする空間を与えることを可能にする。
好ましくは、しかし、本発明に対して限定されない態様では、各プレート40Aの自由縁40bは、閉鎖容器Eの第一鉛直部分2の実質的に中央鉛直軸2aに又はその近くに位置される。
複数の湾曲プレート40Aは、閉鎖容器Eの第一鉛直部分2の内側に固定され、一方鉛直方向に互いに離間され、好ましくは水平方向に、より好ましくは図2及び3に示されるように互いに反対側に離間される。
図2の特定の実施形態では、装置は、三つの連続プレート40Aを含む。本発明の文脈では、装置は、より多い又はより少ない数のプレート40Aを含んでもよい。
図2を参照すると、取入管23の開口23bは、取入管23の出口の液体流Lが最も上の第一プレート40Aの上部表面400の方に向けられるように、最も上の第一プレート40Aの上部表面40cとは反対側に位置される。
効率に劣る代替実施形態では、装置は、この最も上の第一プレートAのみを含むことができる。
水平中心軸3aを有する閉鎖容器Eの第二水平部分3は、上部壁30を含み、そこには開口30aが形成され、開口30aは、閉鎖容器Eの第一鉛直部分2の下部開口20bと一致し、開口30aは、二つの部分2及び3を互いに連通させることを可能にする。
閉鎖容器Eの第一鉛直部分2から最も遠い部分では、閉鎖容器Eの第二水平部分3は、閉鎖容器Eの出口で少なくとも液体を重力によって放出するための下部放出開口30b、及び閉鎖容器Eの出口で気体を放出するための上部放出開口30cを含む。液体放出開口30bは、下部鉛直放出管31と連通し、気体放出開口30cは、上部鉛直放出管32と連通する。
閉鎖容器Eの第二水平部分3はさらに、手動で空にする開口33を含み、開口33は、装置1の作動中、除去可能な栓によって一時的に閉鎖され、開口33は、作動の終わりに装置1に残っている液体の重力によって手動で空にする行為を実施するために開放されることができる。
閉鎖容器Eの第二水平部分3はまた、上部において、放出管34を含み、放出管34は、水平閉鎖容器3中の液体の高さを制御し、もし必要なら閉鎖容器Eの第二水平部分3で達成される液体高さが高すぎるときに過剰の液体を放出することを可能にする。
閉鎖容器Eの第二水平部分3の内側には、装置は、二つの下部鉛直内部壁35を含み、それらは、水平方向に離間され、それらは、閉鎖容器Eの第二水平部分3に沿って三つの連続内部室37を規定する。各下部鉛直内部壁35の自由上部縁35aは、閉鎖容器Eの第二水平部分3の上部壁30から離間され、この上部壁30と前記自由上部縁35aの間に、二つの隣接閉鎖容器を互いに連通させることを可能にする通路37を与える。
気体が水平閉鎖容器3を通過するときに気体を液体と強制的に混合するため、及び閉鎖容器Eの第一鉛直部分2の領域における閉鎖容器Eの第二水平部分3の上流部分における気体と液体の未成熟な分離を防止するため、装置はまた、二つの下部鉛直内部壁35の間に位置される上部内部壁36を含む。この上部鉛直内部壁36の自由下部縁36aは、閉鎖容器Eの第二水平部分3の下部壁30’から離間され、この下部壁30’と前記下部縁36aの間の通路を与える。
この上部鉛直内部壁36の自由下部縁36aは、下部鉛直内部壁35の自由上部縁35aの高さより下に位置されることが好ましい。
図3を参照すると、作動中、閉鎖容器Eの取入開口20aは、コンプレッサー又はファン5(図3)に接続され、それは、気体流Gを混合手段4Aから上流に連続的に、好ましくは調整可能な流速で導入することを可能にし、それは、前記気体流が気体取入開口20aと気体放出開口30c、Gの間の閉鎖容器Eの内側を循環することを可能にする。
取入管23は、ポンプ6に接続され、それは、降下する液体流Lを連続的に混合手段4Aから上流に閉鎖容器Eの内側に、好ましくは調整可能な流速で導入することを可能にする。このポンプ6は、前記液体流Lを気体流Gと同じ循環方向に、液体取入開口3bと液体放出開口30bの間に循環させることを可能にする。
最初に、閉鎖容器Eの第二水平部分3は、液体高さN(図3)で予め充填される。液体高さNは、下部鉛直内部壁35の上部縁35aの上に位置されることが好ましく、従って、その下部鉛直内部壁35は、閉鎖容器Eの第二水平部分3に含まれる液体に完全に沈められることが好ましい。上部鉛直内部壁36は、閉鎖容器Eの第二水平部分に含まれる液体に部分的に沈められ、上部鉛直内部壁36の下部縁36aは、液体高さNの下に沈められる。
作動中、ファン又はコンプレッサー5及びポンプ6がオンになり、取入管23の出口23bで、降下する液体流Lは、最も上の第一プレート40Aの湾曲上部表面40cに対して投射され、少なくとも部分的に上方に偏向される。この最も上の第一プレート40Aと接触する降下気体流Gの少なくとも一部分はまた、局所的に上方に偏向される。これは、この最も上の第一プレート40Aで局所的に乱流T1を形成することをもたらし、それは、気体と液体の混合及びより緊密なブレンドを有利に可能にする。
閉鎖容器Eの第一鉛直部分2において重力によって液体流が下方に流れ、ファン又はコンプレッサー5によって気体流が閉鎖容器Eの第一鉛直部分2の内側で強制的に降下するので、気体流及び液体流は、次の湾曲プレート40Aへと閉鎖容器内を降下し、乱流T2,T3の形成により気体と液体が上方へ偏向するという同じ現象が他の湾曲プレート40Aで起こる。
閉鎖容器Eの第一鉛直部分2の出口において、気体流Gと液体流Lの第一の緊密ブレンドがかくして得られる。乱流T1,T2,T3を形成する湾曲プレート40Aの経路上の気体及び液体流の存在は、このブレンドの効率を改良し、従って閉鎖容器Eの第一鉛直部分2の高さを減少させることを有利に可能にする。さらに、湾曲プレート40Aによって気体流Gの経路上に形成された圧力低下は、低く、それは、ファン又はコンプレッサー5を大きなサイズにすることを回避することを可能にする。
液体流及び気体流が閉鎖容器Eの第一鉛直部分を通過した後、それらは、開口20b,30aを通過して、閉鎖容器Eの第二水平部分3中に降下する。
作動中、液体は、液体放出開口30bまでは水平閉鎖容器3中を流れ、それは、閉鎖容器に含まれる液体を連続的に更新し、上部鉛直内部壁36は、気体の通過を妨げ、閉鎖容器Eの第二水平部分3に含まれる液体の容積内を気体流に強制的に通過させ、それは、気体と液体の追加の接触を得ることを可能にする。
気体と液体の分離は、閉鎖容器Eの第一鉛直部分2とは反対の、閉鎖容器Eの第二水平部分3の下流端部分で起こり、液体との接触後の気体流は、上部放出開口30cを通って閉鎖容器Eから放出され、液体は、下部放出開口30bを通って閉鎖容器Eから放出される。
本発明の別の例の実施形態では、装置は、鉛直部分2だけを含み、水平部分3を欠くことができ、この場合の気体放出開口及び液体放出開口は、例えば前記鉛直部分2に与えられる。
プレート40Aは、降下する気体流及び降下する液体流の下方移動を可能にしながら、降下する気体流中及び降下する液体流中に局所的に乱流を形成するように、降下する気体流及び降下する液体流の少なくとも一部分を局所的に上方に偏向するか、及び/又は局所的に上昇させる機能を満たす、いかなる等価の混合手段によっても置換されることができる。
例えば、網羅的でない態様では、混合手段は、翼車輪を含むことができ、翼車輪は、閉鎖容器の内側で降下する気体流及び降下する液体流の経路上に位置され、翼車輪は、回転されるとき、降下する気体流及び降下する液体流の少なくとも一部分を局所的に上昇させ、降下する気体流中及び降下する液体流中に乱流を局所的に形成するために好適である。これらの翼車輪などはまた、湾曲プレート40Aと組み合わされることができる。
図4及び5の例
図4及び5の例の実施形態では、混合手段4Bは、回転手段である。それらは、回転ドラム40を含み、その内側で気体流G及び液体流Lが循環することができ、回転ドラム40は、下方に傾斜された内部翼40Bを備えている。このドラム40は、中央鉛直軸42に固定されながら、閉鎖容器Eの鉛直部分2の内側に共軸で装着されている。混合手段4Bはまた、動力手段を含み、それは、軸42をそれ自体回転するように設定し、従って閉鎖容器Eの鉛直部分2の鉛直中心軸2aと一致する鉛直中心軸のまわりでドラム41を回転するように設定することを可能にする。
好ましくは、示されているように、各内部翼40Bは、平坦な半円筒形の壁であり、それは、ドラムの円筒形内部壁41から実質的に中心回転軸42まで延び、それは、特に下方に傾斜されている。
特に、複数の内部翼40Bは、鉛直方向及び水平方向に離間されている。
作動中、内部翼40Bを備えた回転ドラム41は、制御されたスピードで混合手段4Bの動力手段によって回転(図4、矢印F)して駆動され、液体流及び降下する気体流は、前述した図1~3の例と同様に、ファン又はコンプレッサー(図4及び5に示さず)及びポンプ(図4及び5に示さず)の駆動によって閉鎖容器E内に混合手段4Bから上流に導入される。
降下する液体流L及び降下する気体流Gは、回転内部翼40Bと連続的に接触して下方に同じ方向に流れる。それらの回転の影響下で、各回転内部翼40Bは、気体流中及び液体流中に連続的な乱流T1~T8を局所的に形成するように、気体流及び液体流の少なくとも一部を局所的に上昇させる。
気体流G及び液体流Lの緊密なブレンドは、かくして閉鎖容器Eの鉛直部分2の出口で得られる。乱流T1~T8を形成する回転内部翼40Bの経路上の気体及び液体流の存在は、このブレンドの効率を改良し、従って閉鎖容器Eの第一鉛直部分2の高さを減少することを有利に可能にする。さらに、回転内部翼40Bによって気体流Gの経路上に形成される圧力低下は、低く、それは、ファン又はコンプレッサーを大きいサイズにすることを回避することを可能にする。
閉鎖容器Eの第一鉛直部分の液体流L及び気体流Gの通過の後、それらは、閉鎖容器Eの第二水平部分3中に降下し、放出開口30b及び30cをそれぞれ通って放出される。
図6及び7の例
図6及び7の例は、傾斜した内部翼40Bが円形プレート40Cによって置換された点で図4及び5の例とは異なる。各円形プレート40Cには、プレート40Cを液体流L及び気体流Gが通過するための開口Oが形成されている。複数のプレート40Cは、鉛直方向に離間され、ドラム41の回転軸42は、これらのプレートの開口Oを貫通する。好ましくは、示されたように、開口Oは、ドラム41の回転の中心軸の方向(即ち、図6及び7の場合の鉛直方向)に整列されないが、各開口Oは、気体流及び液体流のためのプレート40cを通る湾曲した経路を形成するように、下にあるプレート40Cの開口に対して水平方向にオフセットされる。
作動中、図4及び5の例に匹敵する態様では、プレート40Cを備えた回転ドラム41は、制御されたスピードで混合手段4Cの動力手段によって回転(図6、矢印F)して駆動され、液体流及び降下する気体流は、ファン又はコンプレッサー(図6及び7に示さず)及びポンプ(図6及び7に示さず)の駆動によって閉鎖容器E内に混合手段4Cから上流に導入される。
降下する液体流L及び降下する気体流Gは、回転内部翼40Cと連続的に接触して下方に同じ方向に流れる。それらの回転の影響下で、各回転内部翼40Cは、気体流中及び液体流中に連続的な乱流T1~T5を局所的に形成するように、気体流及び液体流の少なくとも一部を局所的に上昇させる。気体流G及び液体流Lの緊密なブレンドは、かくして閉鎖容器Eの鉛直部分2の出口で得られる。
図1~6の前述した例はまた、閉鎖容器Eの第一部分2、及び適切な場合には内部翼又はプレートを備えた回転ドラム41が厳密に鉛直方向に配向されるのではなく、気体流及び液体流の流れの方向で下方に傾斜されるように変更されることができる。
図4及び5の第二例、及び図6及び7の第三例はまた、これらの例の閉鎖容器Eの水平部分3が図1~3の第一例と同じプレート35及び36を備えるように変更されることができる。
図8及び9の例
図8及び9の例では、混合手段4Dは、回転ドラム41を含み、回転ドラム41は、図4~7の例と違って、閉鎖容器Eの水平部分3に位置され、実質的に水平方向に配向される。このドラム41は、ドラムの内部壁に固定される複数の内部翼40Dを備え、それらは、それらの幅の方向に放射状に配向され、それらは、ドラムの回転の中心軸と平行にそれらの長さ方向に延びる。
作動中、放射状内部翼40Dを備えた回転ドラム41は、制御されたスピードで動力手段によって回転して駆動され、液体流及び気体流は、ファン又はコンプレッサー(図8及び9に示さず)及びポンプ(図8及び9に示さず)の駆動によって閉鎖容器E内に混合手段4Dから上流に導入される。
液体流L及び気体流Gは、回転ドラム41内を実質的に水平方向に通過する同じ方向で循環する。それらの回転の影響下で、内部翼40Dは、気体流中及び液体流中に連続的な乱流を局所的に形成するように、気体流及び液体流の少なくとも一部をドラムの内側で局所的に上昇させる。気体流G及び液体流Lの緊密なブレンドは、かくして閉鎖容器Eの水平部分3の出口で得られる。
本発明の文脈では、回転ドラムは、閉鎖容器Eの内側の気体流G及び液体流Lの経路に位置され、かつ気体流中及び液体流中に乱流を局所的に形成するように気体流及び液体流の少なくとも一部を局所的に上昇させるか、及び/又は上方に偏向させることができる、いかなる回転混合手段によっても置換されることができる。回転ドラムは、例えば同じ混合機能を満たす回転スクリューによって置換されることができる。
用途
本発明の装置は、気体流Gを液体流と接触させることが有用な全ての技術分野で使用されることができる。
液体は、いかなる種類のものであってもよく、例えば水、又は酸性、中性もしくは塩基性の溶液でもよいが、必須ではない。
限定されずかつ網羅的でない用途例によれば、本発明の装置は、例えば以下の用途で使用されることができ、必要によりそれらの用途を組み合わせることができる:
- 例えば液体によって気体(燃焼気体、工業煙など)を冷却したり、もしくは気体を加熱したり、又はその逆に気体によって液体を加熱したり、もしくは冷却したりするために、気体と液体の間の熱交換を達成するように気体を液体に接触させること;
- 気体流を加湿又は除湿するために気体を液体と接触させること;
- 特に液体中の気体の特定の汚染物又は特定の分子、例えばダスト、NOxタイプの汚染物(窒素酸化物)、SO,CO、塩素又は塩素化誘導体などを捕捉することによって、気体流を浄化又は濾過するように気体を液体と接触させること;
- 気体より冷たい液体を使用して蒸気又はミストを凝縮すること。

Claims (18)

  1. 気体と液体を接触させるための装置(1)であって、前記装置(1)が、閉鎖容器(E)、前記閉鎖容器中に気体流(G)を導入しかつ前記閉鎖容器の中で気体流(G)を循環させるための第一手段(5)、前記閉鎖容器中に液体流(L)を導入しかつ前記閉鎖容器の中で、液体流(L)が前記閉鎖容器(E)の内側で気体流(G)と同じ方向で循環するように液体流(L)を循環させるための第二手段(6)とを含み、前記閉鎖容器(E)が、少なくとも第一部分(2)を含み、第一部分(2)において気体流(G)及び液体流(L)が降下し、前記装置(1)が、気体流(G)と液体流(L)を混合するための混合手段(4A)さらに含み、前記混合手段(4A)が、閉鎖容器(E)の前記第一部分(2)の内側で気体流と液体流の経路中に位置され、前記気体流(G)と液体流(L)を混合するための混合手段(4A)が、少なくとも一つの静的混合要素(40A)を含み、その静的混合要素(40A)が、凹状湾曲上部表面(40c)を有し、その湾曲が、降下する気体流中及び降下する液体流中に乱流を局所的に形成するように、降下する気体流及び降下する液体流の少なくとも一部分を局所的に上方に偏向させることを可能にし、前記静的混合要素(40A)のそれぞれが、閉鎖容器(E)の前記第一部分(2)の内側に固定され、かつ第一縁(40a)、及びこの第一縁(40a)とは反対側の第二縁(40b)を含み、前記第二縁(40b)が、閉鎖容器(E)の第一部分(2)の側壁から離間され、前記第二縁(40b)と前記側壁の間に、降下する気体流及び降下する液体流の下方への移動を可能にする空間を与え、前記第二縁(40b)が、静的混合要素(40A)の第一縁(40a)より低い高さに位置されるが、静的混合要素(40A)の湾曲上部表面(40c)の最も低い場所より高い高さに位置される、装置。
  2. 混合手段(4A)が、複数の静的混合要素(40A)を含み、それらが、鉛直方向に離間されている、請求項に記載の装置。
  3. 前記複数の静的混合要素(40A)が、水平方向に離間されている、請求項2に記載の装置。
  4. 閉鎖容器の前記第一部分(2)が、中心軸(2a)を含み、各静的混合要素(40A)の第二縁(40b)が、実質的にこの中心軸(2a)に又はその近くに位置される、請求項1又は2に記載の装置。
  5. 閉鎖容器(E)中への液体流(L)の侵入口が、取入管(23)を含み、前記取入管(23)が、閉鎖容器(E)の外側に、前記液体流(L)の侵入のための開口(23a)を含み、閉鎖容器(E)の内側に、閉鎖容器(E)中への液体流(L)の導入のための開口(23b)を含む、請求項1~のいずれかに記載の装置。
  6. 混合手段(4A)が、実質的に軸(2a)を中心とし、閉鎖容器(2)中への液体流(L)の導入のための前記開口(23b)が、実質的にこの軸(2a)に又はその近くに位置される、請求項に記載の装置。
  7. 取入管(23)が、45°に実質的に等しい角度で中心軸(2a)に対して傾斜される、請求項又はに記載の装置。
  8. 閉鎖容器(E)中に降下する液体流(L)を導入するための取入管(23)の開口(23b)が、最も高い静的混合要素(40A)に面して位置される、請求項のいずれかに記載の装置。
  9. 最も高い静的混合要素(40A)が、凹状湾曲上部表面(40c)を有し、その湾曲が、降下する気体流中及び降下する液体流中に乱流を局所的に形成するように、降下する気体流及び降下する液体流の少なくとも一部分を局所的に上方に偏向させることを可能にし、閉鎖容器(E)中に降下する液体流(L)の導入のための取入管(23)の開口(23b)が、取入管(23)の出口の液体流(L)が湾曲上部表面(40c)の方に向けられるように、最も高い静的混合要素(40A)の湾曲上部表面(40c)に対して位置される、請求項に記載の装置。
  10. 前記閉鎖容器中に気体流(G)を導入して循環させるための第一手段が、ファン又はコンプレッサー(5)を含み、前記ファン又はコンプレッサー(5)が、閉鎖容器(E)に接続され、前記ファン又はコンプレッサー(5)が、閉鎖容器(E)の内側に気体流(G)を導入し、強制的に循環させることを可能にする、請求項1~のいずれかに記載の装置。
  11. 前記ファン又はコンプレッサー(5)が、調整可能な流速で、閉鎖容器(E)の内側に気体流(G)を導入し、強制的に循環させることを可能にする、請求項10に記載の装置。
  12. 前記閉鎖容器中に液体流(L)を導入して循環させるための第二手段が、ポンプ(6)を含み、前記ポンプ(6)が、閉鎖容器(E)に接続され、前記ポンプ(6)が、閉鎖容器(E)の内側に液体流(L)を導入することを可能にする、請求項1~11のいずれかに記載の装置。
  13. 前記ポンプ(6)が、調整可能な流速で、閉鎖容器(E)の内側に液体流(L)を導入することを可能にする、請求項12に記載の装置。
  14. 閉鎖容器が、混合手段(4A)から下流に水平部分(3)を含み、前記水平部分(3)の内側に少なくとも一つの下方鉛直内部壁(35)が固定され、その内部壁(35)が、閉鎖容器の水平部分(3)の壁(30)から離間された自由上部縁(35a)を含み、この壁(30)と前記自由上部縁(35a)の間に気体及び液体のための通路を与える、請求項1~13のいずれかに記載の装置。
  15. 装置が、閉鎖容器の水平部分(3)の内側に少なくとも一つの上部内部壁(36)を含み、前記上部内部壁(36)が、閉鎖容器の水平部分(3)の壁(30’)から離間された自由下部縁(36a)を含み、この壁(30’)と前記自由下部縁(36a)の間に通路を与え、気体が閉鎖容器の水平部分(3)を通過するときに気体が液体と強制的に混合する、請求項14に記載の装置。
  16. 上部内部壁(36)の自由下部縁(36a)が、下部鉛直内部壁(35)の自由上部縁(35a)と実質的に同じ高さに又はそれより低い高さに位置される、請求項14又は15に記載の装置。
  17. 請求項1~16のいずれかに記載の装置によって気体を液体と接触させる方法であって、気体流(G)及び液体流(L)が、混合手段(4A)から上流に鉛直閉鎖容器(E)中に導入される、方法。
  18. 気体を液体と接触させるための、請求項1~16のいずれかに記載の装置の使用。
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