KR20110091656A - 기체 액체 접촉기 및 그 방법 - Google Patents

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KR20110091656A
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gas phase
nozzle
processing method
liquid
gas
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KR1020117009420A
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데이비드 커트 노이만
키스 알. 홉스
제프리 엘. 코트라이트
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노이만 시스템즈 그룹, 인크.
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Abstract

본 발명은 기체 액체 접촉기 및 유출물 정화 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 기체로부터의 분열을 최소화하는 형상의 균일하게 이격된 플랫 액체 제트를 형성하도록 구성된 노즐 어레이를 포함하는 개별 공급식 노즐 뱅크에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예는 액체 입구 및 출구와 기체 입구 및 출구를 포함하는 복수의 모듈을 갖는 기체 액체 접촉기에 관한 것이다. 노즐 어레이는 액체 입구 및 기체 입구와 소통한다. 노즐 어레이는 기체 유동으로부터의 분열을 최소화하고 액체를 신속하게 보충하면서 기체 유동과 액체 유동 상호작용을 최대화는 형상의 균일하게 이격된 플랫 액체 제트를 형성하도록 구성된다.

Description

기체 액체 접촉기 및 그 방법{GAS LIQUID CONTACTOR AND METHOD THEREOF}
본 출원은 2009년 7월 6일자로 출원된 발명의 명칭이 "기체 액체 접촉기 및 유출물 정화 시스템 및 방법(Gas Liquid Contactor and Effluent Cleaning System and Method)"인 미국 특허 출원 제12/459,685호에 대한 우선권을 주장하며 그 부분 연속 출원이고, 2008년 9월 26일자로 출원된 발명의 명칭이 "기체 오염물 제거를 위한 시스템(System for Gaseous Pollutant Removal)"인 미국 가출원 제61/100,564호, 2008년 9월 26일자로 출원된 발명의 명칭이 "액체-기체 접촉기 시스템 및 방법(Liquid-Gas Contactor System and Method)"인 미국 가출원 제61/100,606호 및 2008년 9월 26일자로 출원된 발명의 명칭이 "액체-기체 접촉기 및 유출물 정화 시스템 및 방법(Liquid-Gas Contactor and Effluent Cleaning System and Method)"인 미국 가출원 제61/100,591호에 대한 이익을 주장하며, 이들 문헌 모두는 그 전체가 본 명세서에 기재되어 있는 것처럼 본 명세서에 참조로 포함되어 있다. 추가적으로, 본 출원은 2005년 2월 14일자로 출원되어 현재 미국 특허 제7,379,487호로 특허되어 있는 발명의 명칭이 "2상 반응기(Two Phase Reactor)"인 미국 특허 출원 제11/057,539호의 연속 출원인 2008년 2월 4일자로 출원된 발명의 명칭이 "2상 반응기(Two Phase Reactor)"인 미국 특허 출원 제12/012,568호의 주제에 관련하며, 이들 양 출원은 그 전체가 본 명세서에 기재되어 있는 것처럼 본 명세서에 참조로 포함되어 있다.
발명의 분야
본 발명은 기체 액체 접촉기와 오염물 정화 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기체 유동으로부터의 분열(disruption)을 최소화하고 액체를 신속하게 보충하면서 기체 유동과 액체 유동 상호작용을 최대화하기 위해 균일하게 이격된 플랫 형상의 액체 제트를 형성하도록 구성된 노즐 어레이에 관한 것이다.
액체로의 기체의 흡수는 다양한 기체 액체 접촉 시스템의 핵심 처리 단계이다. 기체 액체 반응기라고도 알려져 있는 기체 액체 접촉기는 2개 상들 사이의 계면 영역이 액체 표면에서 생성되는 표면 반응기와, 계면 영역이 벌크 액체 내에 생성되는 체적 반응기로 분류될 수 있다. 회전 디스크 및 액체 제트 접촉기와 같은 표면 기체 액체 반응기의 다수의 예들이 존재한다. 회전 디스크 생성기는 액체 내에 부분적으로 침지되면서 기체의 스트림에 노출되어 있는 디스크(로터)이다. 액체 용액의 얇은 막이 로터 표면에 형성되고, 병류적 반응제 기체 스트림(co-current reagent gas stream)과 접촉한다. 디스크는 기체와의 액체 반응제 접촉이 갱신되도록 회전된다. 체적 기체 액체 반응기에서, 기체상은 작은 기포로서 벌크 액체 내에 분산된다. 기포는 구형 또는 불규칙 형상일 수 있으며, 기체 살포기에 의해 액체 내로 도입된다. 기포는 물질전달을 증가시키기 위해 기계적으로 교반될 수 있다.
다수의 기체 액체 접촉 시스템에서, 액체상으로의 기체 전달율은 액체상 물질전달계수(k), 계면 표면적(A) 및 벌크 유체와 기체 액체 계면 사이의 농도 구배(△C)에 의해 조절된다. 액체로의 기체 흡수율을 위한 실체적 형태는 이하와 같다.
Φ = φα = k G α(p- p i ) = K L α(C * L - C L )
여기서, 변수는 반응기의 단위 체적당 기체 흡수율[mole/(cm3s)]이고, φ는 단위 계면 면적당 평균 흡수율[mole/(cm2s)]이고, α는 단위 체적당 기체 액체 계면 면적(cm2/cm3, 또는 cm-1)이고, p 및 pi는 각각 벌크 기체 내의, 그리고 계면에서의 반응제 기체의 분압(bar)이며, CL *는 기존 기체상 분압(pi)과 평형이 되는 액체측 농도(mole/cm3)이고, CL은 벌크 액체 내의 용존 기체의 평균 농도(mole/cm3)이며, kG[mole/(cm2*s*bar)] 및 kL(cm/s)은 각각 기체측 및 액체측 물질전달계수이다.
관련 기술에서, 기체 접촉기 시스템 내의 물질전달 및 비표면적(specific surface area)을 최대화하기 위한 다수의 접근법이 존재한다. 원론적 접근법은 기체 살포기, 습식 벽 제트 및 분무(spray) 또는 무화(atomization)를 포함한다. 기체 액체 접촉기의 선택은 기체/액체 유동, 물질전달 및 화학 반응의 특성을 포함하는 반응 조건들에 의존한다. 표 1은 일부 관련 기술의 기체 액체 반응기의 다양한 물질전달 성능 특징을 요약한다. 기체 흡수율을 최적화하기 위해서는 파라미터[kL, α 및 (CL * - CL)]가 최대화되어야 한다. 다수의 기체 액체 반응 시스템에서, CL *의 용해도는 매우 낮기 때문에, 농도 구배의 조절이 제한적이다. 따라서, 효율적 기체 액체 유동 반응기를 설계할 때 고려되는 주된 파라미터는 물질전달 및 비표면적이라고도 알려져 있는 반응기 체적에 대한 계면 표면적의 비율이다.
종래의 기체 액체 반응기 성능의 비교
반응기 유형 β
(%, 기체 액체 체적 유량비)		 kG
(mole/cm2s atm) x 104 		kL
(cm/s) x 102 		α
(cm-1)		 klα
(s-1) x 102
팩킹된 컬럼
(역류)		 2- 25 0.03 - 2 0.4 - 2 0.1 - 3.5 0.04 - 7.0
기포 반응기 60 - 98 0.5 - 2 1 - 4 0.5 - 6 0.5 - 24
분무 컬럼 2 - 20 0.5 - 2 0.7 - 1.5 0.1 - 1 0.07 - 1.5
플레이트 컬럼(은 플레이트) 10 - 95 0.5 - 6 1 - 20 1 - 2 1 - 40
그 성능이 계면 접촉 면적에 의존하는 다양한 기체 액체 접촉 반응기가 존재한다. 예를 들어, 화학 산소 요오드 레이저(COIL)는 염소 기체(Cl2) 및 염기성 과산화수소(BHP)로 이루어진 화학 연료로부터 레이저 에너지를 생성한다. 이 반응의 생성물은 단일항 델타 산소이며, 이는 COIL에 파워를 제공한다. 현재의 기술은 단일항 델타 산소를 생성하기 위해 Cl2와 혼합된 액체 BHP의 원형 제트를 사용한다. 통상적 발생기에서, 제트는 직경이 350㎛ 이하 정도이다. 제트를 생성하기 위해, 액체 BHP는 고밀도의 구멍을 포함하는 노즐 플레이트를 통해 압력하에 추진된다. 이는 Cl2 기체와 접촉하는 큰 계면 표면적을 형성한다. 표면적이 클수록, 발생기가 더 작아질 것이고, 레이저 공동에 전달될 수 있는 여기 산소의 산출량이 더 높아질 것이다. 더 작고 더 조밀하게 팩킹된 제트는 비표면적을 증가시키지만, 폐색 및 파손 가능성이 높아진다. 폐색은 심각한 문제이며, 그 이유는 염소와 염기성 과산화수소 사이의 반응이 염기성 과산화수소를 형성하기 위해 사용되는 알칼리 금속 하이드록사이드의 염소염을 생성하기 때문이다. 또한, 폐색은 염기성 과산화수소의 몰 농도 범위를 제한하고, 이는 단일항 산소 산출량 및 레이저 출력을 감소시킨다. COIL 시스템의 가장 무거운 요소는 이 화학 연료이다. 연료 생성시 수반되는 문제점은 전반적인 중량 증가 및 COIL 레이저의 효율 감소이다. 따라서, 현재의 디자인보다 증가된 효율 및 낮은 중량을 갖는 COIL 레이저가 필요하다.
다른 예에서, 기체 액체 접촉기는 호기성 발효 공정에도 사용된다. 산소는 호기성 발효의 가장 중요한 반응제 중 하나이다. 수용액 내에서의 그 용해도가 낮지만, 배양 성장을 유지하기 위한 그 요구량은 높다. 상업적 발효기(>10,000L)는 체적 물질전달계수(kL α)를 향상시키기 위해 교반식 기포 분산을 사용한다. 교반은 용존 산소를 벌크 유체를 통해 이동시키고, 기포 유착을 파괴하고, 기포를 둘러싸는 경계층을 감소시키는 것을 돕는다. 반응기 내의 기포의 수를 증가시키고 기포 직경의 크기를 감소시킴으로써 이들 시스템의 계면 면적이 증가된다. 그러나 미생물로의 산소 물질전달은 기포의 비교적 작은 계면 표면적과 짧은 기포 체류 시간에 의해 여전히 제약을 받는다. 현용의 살포기 시스템(기포 분산)은 비교적 작은 체적 물질전달계수(kL α)(약 0.2/s)를 나타내며, 따라서, 이러한 물질전달 한계를 극복하기 위해서는 최대 계면 표면적을 형성하기 위한 새로운 접근법이 요구된다.
산업적 용례들을 위한 시스템의 설계시, 비용 및 효율 모두에 대한 고려가 이루어져야 한다. 종래의 상식에서는 일반적으로 이들 양자가 동시에 최적으로 얻어지는 경우를 배제하고 있다. 기체 액체 접촉기의 경우에, 종래의 상식은 일반적으로 화학 처리, 산업적 생물학적 용례, 오염 제어 또는 동적 유동 시스템에서의 액체상과 기체상 화학제의 반응 또는 용해를 필요로 하는 유사한 공정과 같은 산업적 용례들에서 유지되고 있다.
오염 제어의 예에서, 습식 공정으로 목표 화합물 또는 화합물들을 제거하는 표준 방법은 180°반대 방향으로 유동하는 기체상을 통해 낙하하는 액체상의 미세 액적을 사용하는 역류 유동 시스템이다. 일반적으로, 컬럼 또는 타워의 베이스에서 액체상을 포획 섬프로 견인하기 위해 중력을 이용한다. 기체상은 동일 컬럼 또는 타워를 통해 상향 유동한다. 이 기체상은 그후 추가 처리를 위해 포획되거나 대기로 방출된다.
대규모 화학 공정을 수용하기 위해, 컬럼 또는 타워는 길이 또는 직경 각각의 측면에서 원하는 공정의 크기에 따라 규모설정되어야 한다. 현용의 논리적 방법은 단일 단위 공정의 규모를 증가시키는 것이며, 그 이유는 단일 단위 공정의 자본 비용이 일반적으로 크기에 따라 선형적으로 비례하지 않기 때문이다.
표준 역류, 중력 또는 에어로졸/액적 기체 액체 접촉기의 다른 단점은 중력의 효과가 액적의 부력보다 커지도록 기체 유동이 충분히 낮은 속도를 가져야 한다는 것이다. 여하튼, 접촉 시간이 길기 때문에 액체 반응제의 상당한 증발이 발생하는 것이 일반적이어서 2차 처리 또는 방출 이전에 이러한 증기의 상당한 포획이 필요하다.
따라서, 본 발명은 종래 기술의 제한 및 단점으로 인한 하나 이상의 문제를 사실상 해결하는 기체 액체 접촉기 및 유출물 정화 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 장점은 큰 체적의 물질전달계수와, 시스템에 걸쳐 최소 펌핑 성능을 요구하는 크기가 작고 압력이 낮은 최종 흡수제 작동을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 장점은 종래 기술에 비해 감소된 시스템 점유 공간을 갖는 기체 액체 접촉기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 장점은 모듈 설계를 갖는 기체 액체 접촉기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 장점은 기체 액체 반응기의 성능을 향상시키기 위해 플랫 제트(예컨대, 얇은 플랫 액체 제트)의 개선된 비표면적을 사용하는 기체 액체 접촉기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 장점은 더 작은 크기, 점유 공간, 공장 규모 및 높은 접촉 면적으로 인해 제조 비용과 장소에 영향을 덜 받고 동일한 반응 및 세정(scrubbing) 성능을 갖는 종래의 시스템에 비해 가능하게는 더 높은 품질 및 유닛 대 유닛 일관성(consistency)을 갖는 모듈 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가적인 특징 및 장점은 후속하는 상세한 설명에서 설명될 것이며, 일부는 이러한 설명으로부터 이해되거나 본 발명의 실시에 의해 인지될 수 있다. 본 발명의 목적 및 다른 장점은 설명의 기재 및 특허청구범위와 첨부된 도면에 특정적으로 지시된 구조에 의해 구현 및 달성될 것이다.
본 발명의 일 실시예는 장치에 관한 것이다. 이 장치는 챔버와, 챔버에 결합된 기체 입구 및 기체 출구와, 챔버에 결합되는 유체 플리넘을 포함한다. 이러한 장치는 또한 개별 공급식 노즐 뱅크를 포함한다. 노즐 뱅크는 액체 플리넘에 결합되는 노즐 어레이를 포함한다. 노즐 어레이는 본질적으로 평면인 액체 제트를 제공하도록 구성되고, 액체 제트의 각각은 액체의 평면인 시트를 포함한다. 복수의 액체 제트는 또한 사실상 평행한 평면들에 배치된다. 장치는 또한 반응 챔버에 결합되는 기체 유체 분리기를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예는 개별 공급식 노즐 뱅크 장치에 관한 것이다. 이러한 장치는 본질적으로 평면인 액체 제트를 제공하도록 구성되고, 액체 제트는 액체의 평면인 시트를 포함한다. 또한, 노즐들은 사실상 평행한 평면에 배치된다. 공급 챔버가 복수의 노즐에 결합되고 적어도 하나의 입구가 공급 채널에 결합된다.
본 발명의 또 다른 실시예는 기체 액체 접촉기로 기체상 분자를 처리하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 노즐 어레이를 포함하는 복수의 개별 공급식 노즐 뱅크로 복수의 본질적으로 평면인 액체 제트를 형성하는 단계를 포함한다. 액체 제트는 액체의 평면인 시트를 포함하고, 사실상 평행한 평면들에 배열된다. 반응성 또는 가용성 기체상 분자를 갖는 기체가 기체 액체 접촉기에 제공된다. 또한, 이러한 공정은 기체상 분자와 액체 제트 사이의 물질전달 상호작용에 의해 기체상 분자의 적어도 일부를 제거한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 기체 액체 접촉기로 기체상 분자를 처리하는 방법에 관한 것이다. 이러한 방법은 노즐 어레이를 포함하는 복수의 개별 공급식 노즐 뱅크로 복수의 본질적으로 평면인 액체 제트를 형성하는 단계를 포함한다. 액체 제트는 액체의 사실상 평면인 시트를 포함하고 액체는 수성 슬러리를 포함한다. 반응성 또는 가용성 기체상 분자를 갖는 기체가 기체 액체 접촉기에 제공된다. 또한, 이러한 공정은 기체상 분자와 액체 제트 사이의 물질전달 상호작용에 의해 기체상 분자의 적어도 일부를 제거한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 기체 액체 접촉기로 기체상 분자를 처리하는 방법에 관한 것이다. 이러한 방법은 복수의 불안정 액체 제트를 형성하는 단계를 포함한다. 불안정 액체 제트는 복수의 개별 공급식 노즐 뱅크에 의해 형성되는 액적 분배를 포함한다. 반응성 또는 가용성 기체상 분자를 갖는 기체가 기체 액체 접촉기에 제공된다. 또한, 이러한 공정은 기체상 분자와 액적 분배 사이의 물질전달 상호작용에 의해 기체상 분자의 적어도 일부를 제거한다.
전술된 일반적인 설명 및 후속하는 상세한 설명 모두는 예시적인 것으로 설명을 위한 것이며 청구된 본 발명의 추가적인 설명을 제공하도록 의도된 것이라는 것을 이해해야 한다.
본 발명의 추가적 이해를 제공하도록 포함되었으며 본 명세서의 일부에 포함되어 구성하는 첨부된 도면은 본 발명의 실시예를 도시하고 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명한다.
도면에서,
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 역류 장치의 단면 사시도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 역류 장치의 단면 사시도를 도시한다.
도 3a는 도 1 및 도 2의 노즐 장치의 사시도를 도시한다.
도 3b는 도 3a의 노즐 장치의 분해 사시도를 도시한다.
도 4a는 도 3b의 노즐 뱅크의 사시도를 도시한다.
도 4b는 선 A-A'를 따르는 도 4a의 노즐 뱅크의 단면도를 도시한다.
도 5는 도 4a 및 도 6의 노즐 뱅크의 저면도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 사시도를 도시한다.
도 7a는 예 1에 따른 장치를 도시한다.
도 7b는 예 1에 따른 노즐 플레이트의 출구측을 도시한다.
도 7c는 예 1에 따른 노즐 플레이트의 입구측을 도시한다.
도 7d는 예 1에 따른 제트의 전면 사진이다.
도 7e는 예 1에 따른 제트의 측면 사진이다.
도 8a는 예 2에 따른 시스템을 도시한다.
도 8b는 예 2에 따른 노즐 뱅크를 도시한다.
도 9는 예 2에 따른 제트의 전면 사진이다.
도 10a는 예 3에 따른 채널 인서트의 단면 사시도를 도시한다.
도 10b는 선 B-B'를 따라 취해진 도 10a의 채널 인서트의 단면 사시도를 도시한다.
도 11은 예 3에 따른 제트의 전면 사진이다.
도 12a는 예 4에 따른 노즐 뱅크의 사시도를 도시한다.
도 12b는 도 12a의 노즐 뱅크의 단면 사시도를 도시한다.
도 12c는 도 12a의 노즐 뱅크의 저면도를 도시한다.
도 12d는 예 4에 따른 제트의 전면 사진이다.
도 13a는 예 5에 따른 장치의 사시도를 도시한다.
도 13b는 도 13a의 노즐 뱅크의 저면도를 도시한다.
도 13c는 예 5에 따른 제트의 전면 사진이다.
도 13d는 예 5에 따른 제트의 전면 사진이다.
본 발명은 기체 액체 접촉기와 오염물 정화 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기체 유동으로부터의 분열(disruption)을 최소화하기 위해 균일하게 이격된 플랫 형상의 액체 제트를 형성하도록 구성된 노즐 어레이에 관한 것이다. 또한, 다양한 실시예들은 종래의 설계의 단점을 극복하도록 설계되고 모듈로 합체되는 복수의 작은 단일 단위 공정을 직접 제공한다. 단일 단위 공정들을 모듈화함으로써 단순히 모듈을 수배증함으로써 공정의 규모를 수용할 수 있도록 스케일링될 수 있는 작은 시스템이 가능하다.
본 발명의 실시예는 기체 액체 접촉기, 증류 장치, 흡수 장치, 스크러버 장치, 이젝터 장치 등과 같은 장치에 관련된다. 장치는 챔버, 챔버에 결합된 가스 입구, 챔버에 결합된 가스 출구를 포함한다. 유체 플리넘은 반응 챔버에 결합된다. 장치는 그 전체가 본 명세서에 기재되어 있는 것처럼 본 명세서에 참조로 포함된 2009년 7월 6일자로 출원된 발명의 명칭이 "기체 액체 접촉기 및 유출물 정화 시스템 및 방법(Gas Liquid Contactor and Effluent Cleaning System and Method)"인 미국 특허 출원 제12/459,685호에 개시된 노즐을 포함할 수 있다. 기체 유체 분리기도 반응 챔버에 결합된다. 기체 유체 분리기는 장치 내의 기체와 유체를 분리하도록 구성된다.
다른 실시예에서, 장치는 적어도 하나의 개별 공급식 노즐 뱅크를 포함한다. 개별 공급식 노즐 뱅크는 액체 플리넘에 결합된 노즐 어레이를 포함하며, 노즐 어레이는 본질적으로 평면인 액체 제트를 제공하도록 구성된다. 각각의 액체 제트는 액체의 평면인 시트(sheet)를 포함하며, 복수의 액체 제트는 사실상 평행인 평면들에 배치된다.
이 실시예에서, 2개 이상의 개별 공급식 노즐 뱅크가 사용될 수 있으며, 이들은 상호 인접하게 배치된다. 이러한 노즐 뱅크의 노즐들은 복수의 상이한 구성, 예컨대 엇갈린 구성, 엇갈리지 않은 구성으로 형성될 수 있으며, 노즐들은 비균일 크기 구성, 예컨대 상이한 절개 깊이를 갖는다. 엇갈린 구성에서, 제1 노즐 뱅크의 노즐의 제1 열, 제2 노즐 뱅크의 노즐의 제2 열, 및 제3 노즐 뱅크의 노즐의 제3 열은 노즐의 제2 열이 노즐의 제1 열과 제3 열 사이에 오프셋되어 위치하도록 배치된다.
개별 공급식 노즐 뱅크(들)는 액체 플리넘과 유체 소통하는 노즐 어레이를 포함한다. 노즐 어레이는 본질적으로 평면인 액체 제트를 제공하도록 구성되며, 액체 제트는 사실상 액체의 평면인 시트에 형성되어 사실상 평행인 평면들에 배치된다. 노즐은 그 전체가 본 명세서에 기재되어 있는 것처럼 본 명세서에 참조로 포함된 2009년 7월 6일자로 출원된 발명의 명칭이 "기체 액체 접촉기 및 유출물 정화 시스템 및 방법(Gas Liquid Contactor and Effluent Cleaning System and Method)"인 미국 특허 출원 제12/459,685호에 개시된 바와 같이 형성될 수 있다. 장치는 기체 입구로부터의 기체가 공유동(co-flow) 방향 또는 역류 방향으로 유동하도록 구성될 수 있다.
이 실시예에서, 유체 플리넘은 적어도 하나의 측면 채널에 결합된 주 공급 채널을 포함한다. 측면 채널은 노즐로 유체를 제공하기 위해 개별 공급식 노즐 뱅크에 결합된다. 유체는 액체, 기체, 또는 이들의 조합일 수 있으며, 액체는 고체, 예컨대 수성 슬러리를 포함할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 개별 공급식 노즐 뱅크는 노즐 플레이트에 결합된 공급 챔버를 포함한다. 공급 챔버는 노즐 플레이트에 결합된 제1 측벽, 노즐 플레이트와 제1 측벽에 결합된 제2 측벽, 노즐 플레이트와 제2 측벽에 결합된 제3 측벽, 및 노즐 플레이트, 제3 측벽과 제1 측벽에 결합된 제4 측벽을 포함한다. 제1 측벽 내지 제4 측벽 및 노즐 플레이트는 노즐 플레이트 반대편 단부에서 개구를 갖는 챔버를 형성한다. 개구는 유체를 수용하도록 구성된 공급 튜브에 결합된다. 이러한 결합은 텅스텐 불활성 가스(TIG) 용접, 레이저 용접 등과 같은 용접에 의해 이루어질 수 있다.
바람직한 실시예에서, 공급 챔버는 인서트를 포함한다. 인서트는 노즐 플레이트의 각각의 노즐에 개별적인 액체 유동을 제공하도록 구성된 복수의 공급 채널을 포함한다. 공급 튜브는 적어도 하나의 단부상에 개구를 가지며, 플리넘의 적어도 하나의 측면 채널에 결합된다. 공급 튜브는 O-링 밀봉체와 함께 또는 용접에 의해 결합된다. 챔버는 적어도 약 1cm의 두께를 갖는다. 챔버는 약 1cm 내지 약 8cm 범위로 노즐 뱅크 위에서 높이를 갖는다.
바람직한 실시예에서, 노즐 플레이트는 사실상 U 형, V 형 또는 다른 기하학적 형상을 갖는 재료를 포함한다. 더 바람직한 실시예의 노즐은 타원형이다. 일 실시예에서, 타원형 노즐은 약 0.5mm 내지 약 1.5mm 범위의 단축을 가지며, 약 0.75mm 내지 약 5mm 범위의 장축을 갖는다. 바람직한 실시예에서, 타원형 노즐은 약 0.6mm 내지 약 1.0mm 범위의 단축을 가지며, 약 1.5mm 내지 약 2.5mm 범위의 장축을 갖는다. 노즐은 그 전체가 본 명세서에 기재되어 있는 것처럼 본 명세서에 참조로 포함된 2009년 7월 6일자로 출원된 발명의 명칭이 "기체 액체 접촉기 및 유출물 정화 시스템 및 방법(Gas Liquid Contactor and Effluent Cleaning System and Method)"인 미국 특허 출원 제12/459,685호에 개시된 바와 같이 1.37㎜(0.054인치), 1.42㎜(0.056인치), 1.47㎜(0.058인치), 및 이들의 조합의 절개 깊이와 같은 절개 깊이를 갖도록 형성될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 노즐 어레이는 노즐들 사이에 균일한 간격이 형성된 복수의 노즐을 포함한다. 적어도 하나의 노즐은 약 0.25mm2 내지 약 20mm2 범위의 돌출 단면적을 갖는다.
노즐 뱅크 및 유동 챔버는 각종 상이한 재료, 예컨대 구리, 니켈, 크롬, 스틸, 알루미늄, 코팅된 금속, 및 이들의 조합으로부터 형성될 수 있다. 또한, 재료는 구조 폴리머, 폴리이미드, 복합재료 및 이들의 조합도 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 기체 액체 접촉기로 기체상 분자를 처리하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 노즐 어레이를 포함하는 복수의 개별 공급식 노즐 뱅크로 복수의 본질적으로 평면인 액체 제트를 형성하는 단계를 포함한다. 액체 제트는 액체의 사실상 평면인 시트를 포함하며 사실상 평행인 평면들에 배치된다. 반응성 또는 가용성 기체상 분자가 제공되고, 기체상 분자의 적어도 일부는 기체상 분자와 액체 제트 사이의 물질전달 상호작용(mass transfer interaction)에 의해 제거된다. 다른 실시예에서, 액체는 수성 슬러리를 포함할 수 있다. 수성 슬러리는 약 0.2%(w/w) 내지 약 30%(w/w) 범위의 고체 농도를 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 수용액은 약 10%(w/w) 내지 약 25%(w/w) 범위의 고체 농도를 포함한다.
기체상 분자는 그 전체가 본 명세서에 기재되어 있는 것처럼 본 명세서에 참조로 포함된 2009년 7월 6일자로 출원된 발명의 명칭이 "기체 액체 접촉기 및 유출물 정화 시스템 및 방법(Gas Liquid Contactor and Effluent Cleaning System and Method)"인 미국 특허 출원 제12/459,685호에 개시된 바와 같이 복수의 상이한 기체상 분자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기체상 분자는 적어도 하나의 황산화물, 질소산화물, 이산화탄소, 암모니아, 산성 기체(acid gas), 아민, 할로겐, 및 산소를 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 기체상 분자는 화력발전소와 같은 연소 공정으로부터의 이산화탄소를 포함한다.
액체 제트는 그 전체가 본 명세서에 기재되어 있는 것처럼 본 명세서에 참조로 포함된 2009년 7월 6일자로 출원된 발명의 명칭이 "기체 액체 접촉기 및 유출물 정화 시스템 및 방법(Gas Liquid Contactor and Effluent Cleaning System and Method)"인 미국 특허 출원 제12/459,685호에 개시된 바와 같이 오염물 및/또는 다른 유체를 격리시키기 위한 흡수제 유체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 액체 제트는 물, 암모니아염, 아민, 알칸올아민, 알칼리염, 알칼리토류염, 과산화물, 하이포아염소산염 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 액체 제트는 칼슘염 용액 및 마그네슘염 용액을 포함한다. 액체 제트는 해수 용액 또는 브라인(brine) 용액을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 물질전달 상호작용은 약 1sec-1 내지 약 1500sec-1 범위의 체적 물질전달계수를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 물질전달 상호작용은 약 5sec-1 내지 약 150sec-1 범위의 체적 물질전달계수를 포함한다. 더욱 바람직한 실시예에서, 물질전달 상호작용은 약 10sec-1 내지 약 100sec-1 범위의 용량 물질전달계수를 포함한다. 물질전달 상호작용은 그 전체가 본 명세서에 기재되어 있는 것처럼 본 명세서에 참조로 포함된 2009년 7월 6일자로 출원된 발명의 명칭이 "기체 액체 접촉기 및 유출물 정화 시스템 및 방법(Gas Liquid Contactor and Effluent Cleaning System and Method)"인 미국 특허 출원 제12/459,685호를 참조하여 설명된다.
본 발명의 일 실시예에서, 기체는 여러 상이한 유량으로, 예컨대 약 100 min-1 내지 약 1000 min-1 범위의 체적비(volume ratio)로 제공될 수 있다. 또한, 장치 안으로의 유체의 유량은, 바람직한 실시예에서 예컨대 2psi 내지 약 15psi로 달라질 수 있다. 어레이의 플랫 액체 제트는 15m/sec 미만의 속도, 더욱 바람직하게는 약 5m/sec 내지 약 15m/sec 범위의 속도를 갖는다.
본 발명의 일 실시예에서, 어레이 내의 플랫 액체 제트는, 바람직한 실시예에서 약 1cm 내지 약 15cm 범위와 같은 약 1cm를 초과하는 폭을 가질 수 있다. 플랫 액체 제트는 약 10㎛ 내지 약 1000㎛ 범위의 두께, 더욱 바람직하게는 약 10㎛ 내지 약 250㎛ 범위의 두께, 더욱 바람직하게는 약 10㎛ 내지 약 100㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다. 플랫 액체 제트는 약 5cm 내지 약 30cm 범위의 길이, 더욱 바람직하게는 약 5cm 내지 약 20cm 범위의 길이를 가질 수 있다. 모든 제트가 전술한 두께, 폭, 및 길이의 범위를 충족하여야 하는 것은 아니라는 점을 유의하여야 한다. 그러나, 바람직한 실시예에서, 제트는 사실상 균일한 폭, 길이 및 두께를 갖는다.
본 발명의 또 다른 실시예는 기체상 분자를 기체 액체 접촉기로 처리하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 노즐 어레이를 포함하는 개별 공급식 노즐 뱅크로부터 액적의 분배를 포함하는 복수의 불안정(instable) 액체 제트를 형성하는 단계를 포함한다. 이 방법은 적어도 하나의 반응성 또는 가용성 기체상 분자를 갖는 기체를 제공하는 단계 및 기체상 분자와 액적의 분배 사이의 물질전달 상호작용에 의해 기체상 분자의 적어도 일부를 제거하는 단계를 포함한다.
이 실시예에서, 작동 조건을 조합하는 것, 예컨대 높은 플리넘 압력을 조밀 패킹된 노즐 어레이와 함께하는 것은 액적의 분배를 형성하는 제트들 사이의 충돌을 조장한다. 바람직한 실시예에서, 액적의 분배는 조밀하며 사실상 균일한 분배이다. 액적 분배는 약 50㎛ 내지 약 2mm 범위의 액적 크기, 및 0.5%와 20% 사이의 액체 부분 체적의 범위를 포함한다. 플리넘 압력이 증가할수록, 노즐에 공급되는 액체의 속도가 증가하는데, 이는 물(water)의 경합을 유발하며, 플랫 제트의 불안정을 초래한다. 불안정은 제트에서 적어도 2가지 방식으로 자체적으로 나타난다. 첫째, 물 유동의 동일 축 및 횡방향 축(노즐대 노즐 경합) 모두를 따라 제트 펄싱(pulsing)이 존재한다. 제트 펄싱은 높은 플리넘 유량으로부터 기인하며, 제트의 폭이 진동할 수 있도록 인접한 노즐들 사이의 경합을 야기한다. 경합은 제트 펄싱을 야기하는 개별 노즐에 대한 유량의 변화를 초래할 수 있다. 둘째, 최적 조건의 이러한 유형의 제트에 존재하는 선형 시트 불안정의 개선도 가속화된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 제트의 간격은 각각의 제트로부터의 선형 시트 불균형과 함께 펄싱이 이웃하는 제트들 사이의 충돌을 야기함으로써 액적의 분배를 형성하는 정도이다. 이러한 충돌은 고속, 예컨대 약 5m/s 내지 약 10m/s 이상의 범위의 속도의 형성을 유발한다. 높은 액적 속도는 노즐의 출구에서 제트의 높은 초기 속도, 예컨대 약 5m/s 내지 약 10m/s 이상의 범위의 속도로부터 야기된다. 액적 크기 분포와 결합된 큰 액적 속도는, 전체적인 액적 모멘텀을 변화시키지 않으면서, 기체 유동이나 중력에 의해 유발된 힘과 같은 액적에 대한 외력의 효과를 최소화한다. 또한, 액적 속도는 충분히 작아서, 증가된 표면적으로 인한 반응 향상을 제공한다.
액적 생성기는 노즐의 절삭 깊이(DOC), 노즐대 노즐 간격, 노즐 뱅크대 노즐 뱅크 간격, 작동 플리넘 압력 중 적어도 하나를 조정함으로써, 표면 장력 및/또는 속도를 감소시키는 인핸서(enhancer)를 사용함으로써, 그리고 자연적인 제트 불안정을 증폭하기 위해 이들을 조합함으로써 얻어질 수 있다. 예를 들어, 노즐의 절삭 깊이가 감소할수록, 제트의 불안정을 얻기 위한 작동 압력이 감소한다. 또한, 노즐대 노즐 간격이 감소할수록, 제트 불안정을 얻기 위한 작동 압력도 감소한다. 작동 플리넘 압력이 증가할수록, 제트의 속도가 증가되고, 충돌은 제트의 불안정을 초래한다. 제트를 확장시켜 제트-제트 충돌을 증가시키는 경향으로 표면 장력을 줄이고 자연적인 제트 불안정을 증폭시키기 위해 인핸서가 사용될 수도 있다. 결국, 속도를 감소시키는 인핸서는 제트를 변형시키게 되는 유체의 민감성을 증가시킴으로써 자연적인 제트 불안정을 증폭시킨다.
바람직한 실시예에서, 기체 액체 접촉기는 0.052 DOC, 약 2mm의 노즐대 노즐 간격, 약 2cm의 노즐 뱅크대 노즐 뱅크 간격, 및 안정화 유닛이 없는 노즐을 갖는 노즐 어레이를 포함한다. 개별 노즐은 그 전체가 본 명세서에 기재되어 있는 것처럼 본 명세서에 참조로 포함된 2009년 7월 6일자로 출원된 발명의 명칭이 "기체 액체 접촉기 및 유출물 정화 시스템 및 방법(Gas Liquid Contactor and Effluent Cleaning System and Method)"인 미국 특허 출원 제12/459,685호를 참조하여 더 설명된다. 기체 액체 접촉기는 분해(break up)되는 불안정 제트를 형성하기 위해 15psi 이상의 플리넘 압력에서 작동된다. 바람직하게, 기체 액체 접촉기는 약 17psi 내지 약 75psi 범위의 플리넘 압력에서 작동하며, 더욱 바람직하게는 약 17psi 내지 약 30psi 범위의 플리넘 압력에서 작동한다.
다른 바람직한 실시예에서, 기체 액체 접촉기는 0.054 DOC, 약 2mm의 노즐대 노즐 간격, 약 2cm의 노즐 뱅크대 노즐 뱅크 간격, 및 안정화 유닛이 없는 노즐을 갖는 노즐 어레이를 포함한다. 노즐은 그 전체가 본 명세서에 기재되어 있는 것처럼 본 명세서에 참조로 포함된 2009년 7월 6일자로 출원된 발명의 명칭이 "기체 액체 접촉기 및 유출물 정화 시스템 및 방법(Gas Liquid Contactor and Effluent Cleaning System and Method)"인 미국 특허 출원 제12/459,685호를 참조하여 더 설명된다. 기체 액체 접촉기는 분해되는 불안정 제트를 형성하기 위해 13psi 이상의 플리넘 압력에서 작동된다. 바람직하게, 기체 액체 접촉기는 약 15psi 내지 약 73psi 범위의 플리넘 압력에서 작동하며, 더욱 바람직하게는 약 15psi 내지 약 28psi 범위의 플리넘 압력에서 작동한다.
다른 바람직한 실시예에서, 기체 액체 접촉기는 0.056 DOC, 약 2mm의 노즐대 노즐 간격, 약 2cm의 노즐 뱅크대 노즐 뱅크 간격, 및 안정화 유닛이 없는 노즐을 갖는 노즐 어레이를 포함한다. 기체 액체 접촉기는 분해되는 불안정 제트를 형성하기 위해 11psi 이상의 플리넘 압력에서 작동된다. 바람직하게, 기체 액체 접촉기는 약 11psi 내지 약 71psi 범위의 플리넘 압력에서 작동하며, 더욱 바람직하게는 약 13psi 내지 약 26psi 범위의 플리넘 압력에서 작동한다.
노즐의 DOC가 증가함에 따라, 즉 노즐 치수가 증가할수록, 제트의 불안정을 형성하기 위해 요구되는 플리넘 압력의 양이 감소한다. 이는 DOC가 증가하거나 노즐 크기가 증가함에 따라 노즐을 통한 유체의 속도가 증가하기 때문이다.
이하 본 발명의 실시예가 상세하게 참조될 것이며, 본 발명의 예시는 첨부 도면에 도시되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 역류 장치의 단면 사시도를 도시한다.
도 1을 참조하면, 역류 장치는 도면부호 100으로 개괄적으로 도시된다. 장치(100)의 작동에 있어서, 기체 유동은 도면부호 102로 도시되고, 유체 유동은 도면부호 104로 도시된다. 복수의 개별 공급식 노즐 뱅크(106)는 상호 인접하게 배치된다. 개별 공급식 노즐 뱅크(106)는 제1 측면 채널(110) 및 제2 측면 채널(112)에 결합된 주 공급 채널(108)을 포함하는 유체 플리넘과 유체 소통하는 노즐 어레이를 포함한다. 장치는 챔버(114), 가스 입구(116), 가스 출구(118), 액체 입구(120), 및 액체 출구(122)를 포함한다. 장치는 그 전체가 본 명세서에 기재되어 있는 것처럼 본 명세서에 참조로 포함된 2009년 7월 6일자로 출원된 발명의 명칭이 "기체 액체 접촉기 및 유출물 정화 시스템 및 방법(Gas Liquid Contactor and Effluent Cleaning System and Method)"인 미국 특허 출원 제12/459,685호에 개시된 바와 같이 액체 기체 분리기(미도시)도 포함한다. 개별 공급식 노즐 뱅크는 본질적으로 평면인 액체 제트(124)를 제공하도록 구성되며, 각각의 액체 제트는 액체의 사실상 평면인 시트를 포함한다. 복수의 액체 제트는 사실상 평행인 평면들에 배치된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공유동 장치의 단면 사시도를 도시한다. 도 2를 참조하면, 공유동 장치는 도면부호 200으로 개괄적으로 도시된다. 장치(200)의 작동에 있어서, 기체 유동은 도면부호 202로 도시되고, 유체 유동은 도면부호 204로 도시된다. 복수의 개별 공급식 노즐 뱅크(106)는 상호 인접하게 배치된다. 개별 공급식 노즐 뱅크(106)는 제1 측면 채널(110) 및 제2 측면 채널(112)에 결합된 주 공급 채널(108)을 포함하는 유체 플리넘과 유체 소통하는 노즐 어레이를 포함한다. 장치는 챔버(114), 가스 입구(208), 가스 출구, 액체 입구(120), 및 액체 출구를 포함한다. 장치는 그 전체가 본 명세서에 기재되어 있는 것처럼 본 명세서에 참조로 포함된 2009년 7월 6일자로 출원된 발명의 명칭이 "기체 액체 접촉기 및 유출물 정화 시스템 및 방법(Gas Liquid Contactor and Effluent Cleaning System and Method)"인 미국 특허 출원 제12/459,685호에 개시된 바와 같이 액체 기체 분리기(미도시)도 포함한다. 개별 공급식 노즐 뱅크는 본질적으로 평면인 액체 제트(206)를 제공하도록 구성되며, 각각의 액체 제트는 액체의 사실상 평면인 시트를 포함한다. 복수의 액체 제트는 사실상 평행인 평면들에 배치된다.
도 3a는 노즐 장치의 사시도를 도시한다. 도 3b는 도 3a의 노즐 장치의 분해 사시도를 도시한다. 도 4a는 도 3b의 노즐 뱅크의 사시도를 도시한다. 도 4b는 도 4a의 A-A' 라인을 따라 취한 노즐 뱅크의 단면도를 도시한다. 도 5는 도 4b의 개별 공급식 노즐 뱅크의 저면도이다.
도 3a 내지 도 5를 참조하면, 장치는 상호 인접하게 배치된 복수의 개별 공급식 노즐 뱅크(106)를 포함한다. 개별 공급식 노즐 뱅크(106)는 제1 측면 채널(110) 및 제2 측면 채널(112)에 결합된 주 공급 채널(108)을 포함하는 유체 플리넘과 유체 소통하는 노즐 어레이를 포함한다. 개별 공급식 노즐 뱅크(106)는 O-링 밀봉체 또는 본 기술분야에 알려진 다른 밀봉체와 같은 밀봉 기구(126)로 제1 측면 채널(110) 및 제2 측면 채널(112)에 결합된다. 이 실시예에서, 제1 측면 채널(110)은 유닛을 이용(service)하도록 제1 측면 채널에 접속을 제공하기 위해 접속판(128)을 갖는다. 추가적으로, 제2 측면 채널(112)도 접속판(130)을 갖는다. 접속판(128, 130)은 나사, 리벳 등과 같은 부착 기구에 의해 연결된다. 물론, 접속판(128, 130)은 각각의 측면 채널에 용접될 수도 있다. 제1 측면 채널(110)과 제2 측면 채널(112)은 연결지점(132)에서 나사, 리벳, 용접 등과 같은 부착 기구로 주 공급 채널(108)에 결합된다. 밀봉층은 예컨대 연성(malleable) 재료의 누출을 방지하기 위해 본 기술분야에서 알려진 모든 연결지점에 사용될 수 있다. 부착판(134)은 장치를 반응 챔버에 결합하기 위해 사용될 수 있다.
이제 도 4a 내지 도 5를 참조하면, 개별 공급식 노즐 뱅크(106)는 스테인리스강 튜브(142)로 형성되었다. 이 튜브는 길이방향으로 절반으로 절단되었다. 노즐(140)은 튜브(142) 안으로 절개되었다. 노즐(140)의 간격(144)은, 예컨대 약 1mm 이상으로부터, 바람직한 실시예의 경우 약 1cm 이상인, 소정의 용례에 알맞은 범위일 수 있다. 복수의 노즐이 튜브에 형성되었다. 튜브(142)는 판(146)에 부착, 예컨대 용접되고, 이 판은 공급 본체(148)에 부착됨으로써, 챔버를 형성한다. 챔버의 길이가 증가하면, 예에서 논의되는 바와 같이 노즐의 안정성 및 노즐의 방향 유동이 증가한다. 챔버의 치수는 이에 따라 조정될 수 있다.
추가적으로, 이 실시예의 경우, 개선된 제트 성능을 제공하기 위해 선택적인 칸막이(divider)가 사용될 수 있다. 단일 칸막이(150) 또는 복수의 칸막이가 사용될 수 있다. 칸막이(150)는 도 4b의 노즐 뱅크의 단면도에 도시된 바와 같이 격리된 공급 채널(152)을 제공하도록 구성될 수 있다. 이제 도 5 및 도 6을 참조하면, 사용될 수 있는 복수의 개별 공급식 노즐 뱅크가 도시된다. 이 실시예의 경우, 8개의 노즐 뱅크(106, 156, 158, 160, 162, 164, 166, 168)가 어레이에 조립되었다. 어레이는 기체가 개별 노즐 어레이로부터 액체 제트들 사이를 통과할 수 있도록 구성된다. 물론, 개별 노즐 뱅크의 개수는 장치의 규모 및 소정의 가스 유동과 속도에 따라 증가 또는 감소하도록 조정될 수 있다.
또한, 이 실시예의 경우, 인접한 노즐 뱅크의 노즐들은 엇갈려 배치된다(interlaced). 예를 들어, 노즐 뱅크(106)의 노즐들은 뱅크(156)의 노즐들로부터 오프셋되고, 어레이 내에서 교호식으로(alternated) 배치되어 인접한 노즐 뱅크들은 엇갈려 배치된 플랫 제트를 갖는다. 인접한 노즐 뱅크들 사이의 간격(중심선으로부터 중심선까지)은 도면부호 155로 도시되며, 약 1.2 이상의 범위일 수 있다. 인접한 노즐들 사이의 간격은 도면부호 144로 도시되며, 약 1mm 내지 약 10mm 범위일 수 있다. 인접한 노즐 뱅크의 노즐들 사이의 간격은 도면부호 154로 도시되며, 약 0.5mm 내지 약 5mm 범위일 수 있다. 물론, 어레이의 인접한 노즐 뱅크들 사이의 거리를 변화시키는 것과 노즐들 사이의 거리를 변화시키는 것과 같은 복수의 상이한 구성이 채용될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 이러한 거리는 균일하다.
예시
예 1:
예 1에서, 정상 작동 조건하에서 물이 노즐을 빠져나가는 것을 설명하기 위해 단일 제트 시험 장치가 이용되었다. 이 장치는 도 7a 내지 도 7c를 참조하여 설명된다.
도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 장치는 개괄적으로 도면부호 700으로 도시되고, 작동 챔버(702), 액체 입구(704), 유체 출구(708), 기체 입구(713) 및 기체 출구(714)를 포함한다. 유체 출구(708)는 재순환 루프에 연결되고, 펌프(미도시) 및 유체 입구(704)에 결합된다. 압력 게이지(미도시)는 노즐 플레이트(712) 위에서 플리넘(709)의 유체 압력을 측정하기 위해 장착된다. 플리넘은 플레이트(712) 위에 형성된 밀봉된 챔버이고, 226mm 폭 x 28.5mm 높이 x 20mm 깊이의 치수를 갖는다. 노즐 플레이트(712)는 3개의 노즐 뱅크(714, 716 및 718)를 포함한다. 이 구성에서, 각각의 노즐 뱅크는 3개의 노즐을 포함한다. 특히, 노즐 뱅크(716)는 제1 노즐(720), 제2 노즐(722), 및 제3 노즐(724)을 포함한다. 각 노즐은 균일한 거리만큼 이격되고, 제1 노즐(720)과 제2 노즐(722) 사이의 거리는 4mm이다. 노즐 뱅크들(714, 716 및 718) 사이의 거리는 균일하다. 이 예에서, 노즐 뱅크(714)와 노즐 뱅크(716) 사이의 거리는 약 5cm이다.
각각의 노즐(720, 722, 724)은 튜브(미도시) 안으로 1.4224mm(0.056인치) 절개 깊이(DOC)를 절개함으로써 형성되었다. 이후, 튜브는 절개되고 플레이트 상에 레이저 용접됨으로써 노즐 뱅크의 플레이트가 형성된다. 튜브는 0.90mm의 두께를 갖는 스테인리스강 재료이다. 노즐 플레이트는 4.72mm의 두께를 갖는 스테인리스 강 재료이다. 각 노즐은 각각 2.67mm의 장축과 1.2 mm의 단축을 갖도록 또한 형성된다. 이 예에서, 노즐 뱅크(714) 및 노즐 뱅크(718)는 왁스, 즉 고융점 파라핀의 비드로 채워져 막혀있다. 추가적으로, 노즐 뱅크(716)에서, 노즐(720 및 724)은 동일한 왁스 재료로 채워짐으로써 단 하나의 노즐(722)만 작동상태로 남는다. 이후 플레이트(712)는 도 7a에 도시된 바와 같이 장치(700)에 배치된다. 액체 플리넘(709)은 플레이트(712) 위에 배열되고, 액체가 플레이트(712)를 가로질러 사실상 수평으로 유동하도록 구성된다. 노즐(722)의 개구와 액체 플리넘 사이의 면적비는 약 1:350이다.
작동시에, 액체 입구(704)는 주변 조건에서 탭 워터(tap water)를 플리넘(709)에 제공하기 위해 사용된다. 압력 게이지는 플리넘(709) 내의 압력을 지시하는 약 7psi의 측정값을 나타낸다. 도 7d는 예 1에서 형성된 제트 면의 사진이다. 도 7e는 예 1에서 형성된 제트의 측면 사진이다.
이제 도 7d 및 도 7e를 참조하면, 물은 노즐(722)을 빠져나가 플랫 제트(725)를 형성한다. 제트(725)는 약 12cm까지의 길이로 형성된다. 이 길이는 도면부호 726으로 지시된 바와 같이 측정된다. 제트의 길이는 노즐의 출구로부터 제트가 바닥에서 재결합되는 위치까지 측정된다. 섹션(728)에 도시된 바와 같이, 선형 시트 불안정이 개시되고 제트가 분해되기 시작한다. 분해된 길이는 제트가 분해되기 시작하는 지점이다. 제트의 안정성은 도면부호 730으로 도시된다. 불안정 영역은 도면부호 732로 지시되고, 본원에 설명된 바와 같이 다중 제트가 밀접하게 배치될 때 중요해진다.
예 2:
예 2의 경우, 도 8a의 시험 스탠드 장치와 함께 제트의 어레이가 형성되었다. 시스템은 개괄적으로 도면부호 800으로 도시된다. 시스템(800)은 유체 집수부(fluid catch basin)(802), 유체 펌프(804), 및 단일 노즐 뱅크(806)를 연결하는 배관을 포함한다. 유체는 집수부에 재집수되는 플랫 제트(808)를 형성하기 위해 집수부(802)로부터 펌프로, 또한 노즐 뱅크(806)를 통해 재순환 방식으로 유동하였다. 펌프로부터의 배관은 노즐 뱅크의 양측으로부터 공급될 수 있도록 노즐 뱅크의 바로 상류에 결박되었다. 압력 게이지(810)는 노즐 뱅크에 공급되는 유체 압력을 측정하기 위해 티(tee)에서 유체 라인에 배치되었다.
도 8b는 예 2에 사용된 노즐 뱅크를 도시한다. 노즐 뱅크는 개괄적으로 도면부호 812로 도시된다. 노즐 뱅크(812)는 길이가 20.32cm(8인치)이며, 직경이 1.27cm(0.5인치)인 스테인리스강 튜브로 형성되었다. 튜브의 10.16cm(4인치) 중간부(814)는 폭이 9.525mm(0.375인치)인 타원을 형성하기 위해 가압되었다. 노즐 뱅크는 노즐(816)을 포함한다. 이 예에서, 32개의 노즐이 와이어 방전가공(EDM)을 통해 튜브 안으로 절개되었다. 각각의 노즐(816)은 약 2mm의 균일한 거리로 격리되었다. 이 예의 경우, 다른 모든 노즐들이 테이핑(taped off)되어, 각각의 노즐이 4mm만큼 이격된 16개의 노즐이 사용되었다.
도 9는 예 2에서 형성된 제트의 사진이다.
도 9를 참조하면, 예 2의 장치가 작동할 경우, 100%(w/w) 에틸렌 글리콜은 주위 온도에서 노즐 뱅크를 통해 유동하였다. 압력 게이지(810)는 노즐 뱅크 압력을 지시하는 약 11psi의 측정값을 나타냈다. 도 9에 도시된 바와 같이, 내측 제트들은, 노즐 뱅크(812)의 좌측으로 1cm 격자 스케일로 지시된 바와 같이, 노즐 뱅크(812)로부터 약 5cm의 거리에서 수렴하였다. 외측 제트들은 노즐 뱅크(812)로부터 약 20cm에서 수렴하였다. 이 예에서, 제트들의 수렴은 엇갈려 배치되는 어레이의 노즐 뱅크의 배치에 관한 문제이다. 또한, 수렴으로 인해 제트의 제한된 표면적이 존재하였다.
예 3:
예 3에서, 제트의 어레이는 예 2의 시험 스탠드 장치와 함께 형성되었다. 이 예의 경우, 노즐 뱅크(812)는 도 10a 및 도 10b에 도시된 채널 인서트로 개조되었다.
도 10a는 예 3에 따른 채널 인서트의 단면 사시도를 도시한다. 도 10b는 도 10a의 B-B' 라인을 따라 취한 채널 인서트의 단면 사시도를 도시한다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 채널 인서트는 개괄적으로 도면부호 1000으로 도시된다. 채널 인서트(1000)는 반대편 노즐 뱅크 벽을 통해 고정나사(미도시)에 의해 노즐 뱅크(812)의 내벽에 고정되었다. 채널 인서트(1000)는 알루미늄 블록으로 형성되었다. 복수의 채널(1002)은 노즐 뱅크(812)의 대응하는 노즐 개구와 부합하도록 블록 안으로 기계가공되었다. 인서트의 개별 채널(1002)은 약 0.9906mm(0.039인치)의 폭, 약 4.445mm(0.175인치)의 길이, 및 약 4.826mm(0.19인치)의 깊이가 되도록 형성되었다. 인서트의 모서리는 노즐 뱅크를 통한 유체 유동을 수월하게 하도록 경사가 형성되었으며, 일측은 튜브의 내부 기하학적 형상과 부합하도록 라운드처리되었다. 이 예의 경우, 테이프에 의해 차단된 남아있는 노즐들과 함께 5개의 노즐이 사용되었다. 노즐들 사이의 간격은 4mm였다.
도 11은 예 3에서 형성된 제트의 사진이다.
도 11을 참조하면, 예 3의 장치가 작동할 경우, 100%(w/w) 에틸렌 글리콜은 주위 온도에서 채널 인서트(1000)를 구비한 노즐 뱅크를 통해 유동하였다. 압력 게이지는 노즐 뱅크의 압력을 지시하는 11psi로 재차 측정되었다. 도시된 바와 같이, 평행한 플랫 제트(1100)가 형성되었다. 플랫 제트의 안정 영역은 공칭값으로(nominally) 15cm였다. 안정 영역 아래에서, 제트는 분산(fray)되었고, 서로 상호작용하였다. 이 경우, 제트의 안정성은 제트의 엇갈림을 허용할 것이다.
예 4:
예 4에서, 예 2에 설명된 시스템과 함께 플랫 제트의 어레이가 만들어졌다. 노즐 뱅크는 다르며, 도 12a 내지 도 12c를 참조로 설명된다. 노즐 뱅크는 개괄적으로 도면부호 1200으로 도시된다. 노즐 뱅크(1200)는 6.35mm(0.25인치) 직경의 스테인리스강 튜브로 형성되었다. 튜브는 10cm의 길이를 가지며 길이방향으로 절반으로 절단되었다. 노즐(1202)은 설명한 바와 같은 와이어 EDM을 사용하여 튜브(1204) 안으로 절개되었다. 노즐의 간격(1203)은 도 12c에 도시된 바와 같이 튜브를 따라 약 0.6cm였다. 튜브에는 16개의 노즐이 형성되었다. 튜브는 스테인리스강 플레이트(1206)에 용접되었으며, 스테인리스강 플레이트는 챔버를 형성하기 위해 기계가공된 스테인리스강 공급 본체(1208)에 용접되었다. 공급 튜브의 중심선으로부터 노즐 튜브까지의 거리는 약 4cm였다. 챔버의 폭은 공급 튜브의 상부에서 1.016cm였으며, 6.35mm(0.25인치)의 노즐 튜브의 폭으로 테이퍼졌다. 스테인리스강 칸막이(1210)는 노즐 뱅크(1200) 내부에 용접되었다. 각각의 노즐(1402)은 도 8b의 노즐 뱅크의 단면도에 도시된 바와 같이 격리된 공급 채널(1212)을 갖는다. 노즐 뱅크의 각각의 채널의 높이는 약 3.0734cm(1.21인치)였으며, 칸막이(1210)는 약 5.1054mm(0.201인치) 떨어져 이격되었다.
도 12d는 예 4에서 형성된 제트의 사진이다.
도 12d를 참조하면, 예 4의 장치가 작동할 경우, 100%(w/w) 에틸렌 글리콜은 주위 온도에서 노즐 뱅크를 통해 유동하였다. 압력 게이지는 노즐 뱅크의 압력을 지시하는 11psi로 재차 측정되었다. 도시된 바와 같이, 사실상 평행한 플랫 제트가 형성되었다. 플랫 제트의 안정 영역은 공칭값으로 15cm였다. 안정 영역 아래에서, 제트는 분산되었고, 서로 상호작용하였다. 이 경우, 제트의 안정성은 제트의 엇갈림을 허용한다.
추가적으로, 이 예에서 또 다른 시험(run)을 실시하였다. 이 시험에서는 칸막이(1210)가 없는 노즐이 사용되었다. 즉, 이 설정에서, 노즐 뱅크는 이 예와 동일하였으나, 칸막이(1210)를 포함하지 않았다. 평행한 제트를 형성하기 위한 노즐 뱅크의 최소 높이는 5cm인 것으로 관찰되었으며, 5cm 미만의 높이에서는 플랫 제트가 예 2에서 보이는 바와 같이 수렴되었다.
또한, 내부 칸막이(1210) 없이, 5 내지 8cm의 노즐 뱅크 높이가 시험되었는데, 즉 공급 튜브의 중심선으로부터 노즐 튜브까지의 거리가 약 5cm 내지 약 8cm였다. 6cm에서 노즐 뱅크에 의해 형성된 제트는 5cm 노즐 뱅크 높이로 형성된 제트보다 조금 더 평행한 것으로 관찰되었다. 추가적으로, 6cm를 넘는 노즐 뱅크 높이에서 형성된 제트의 (제트의 평행성에 관한) 주목할만한 개선점은 없었다.
예 5:
예 5에서, 물이 노즐 뱅크 어레이를 빠져나가고 역류 구성으로 유동하는 질소 기체와 상호작용하는 것을 설명하기 위해 제트 시험 장치가 사용되었다. 이 장치는 도 1에 도시된 장치와 유사하게 작동 챔버, 유체 플리넘, 기체 입구, 기체 출구, 유체 플리넘에 결합된 액체 입구 및 액체 출구를 포함한다.
그러나 이 예의 경우, 기체가 개별적인 노즐 뱅크들 사이를 통과할 수 있도록 도 13a에 도시된 바와 같이 7개의 노즐 뱅크(1302, 1304, 1306, 1308, 1310, 1312, 1314)가 어레이에 조립되었다. 개별적인 노즐 뱅크는 예 4에서 설명된 것들이다. 도 13a를 참조하면, 액체 플리넘은 2개의 공급 뱅크에 대하여 제1 공급 플리넘(1316) 및 지지부재(1320)에 결합된 제2 공급 플리넘(1318)을 포함한다. 이 예에서, 노즐 뱅크는 각각의 노즐 뱅크에 복수의 노즐(1322)과 함께 제조되었다. 도 13b를 참조하면, 뱅크(1302)의 노즐들은 뱅크(1304)의 노즐들로부터 오프셋되며, 어레이에서 교대됨으로써 인접한 노즐 뱅크들이 도 13b에 도시된 바와 같이 끼움식(interleaved) 플랫 제트를 갖는다. 인접한 노즐 뱅크들 사이의 간격(중심선으로부터 중심선까지)은 도면부호 1324로 도시되며, 이 예의 경우 12.5mm였다. 인접한 노즐들 사이의 간격은 도면부호 1326으로 도시되며, 이 예의 경우 6mm이다. 인접한 노즐 뱅크의 노즐들 사이의 간격은 도면부호 1328로 도시되며, 이 예의 경우 3mm이다.
노즐 뱅크는 노즐 뱅크로 공급하는 2개의 측면 플리넘(1316 및 1318)으로 구성된 공급 플리넘에 장착된다. 측면 플리넘은 스테인리스강으로부터 기계가공되고, 관찰 및 노즐 뱅크 세척을 위해 제거가능한 아크릴 윈도우를 포함한다. 노즐 뱅크는 측면 플리넘 안으로 O-링 밀봉(1330)된다. 노즐 뱅크와 측면 플리넘은 단일 스테인리스강 공급 튜브(미도시)에 부착된다. 스테인리스강 플랜지는 반응기로 장착될 수 있도록 플리넘 조립체에 부착된다.
도 13c는 예 5에서 형성된 제트의 사진이다. 도 13d는 도 5에서 형성된 제트의 다른 사진이다.
도 13c 및 도 13d를 참조하면, 물은 플랫하고 엇갈려 배치되는 제트의 어레이를 형성하기 위해 노즐 뱅크 어레이를 통해 유동하였다. 노즐 뱅크로 공급되는 유체 플리넘 상의 압력 게이지는 11psi로 측정되었다. 도 13c는 역류 없이 진공 환경하에서 작동하는 제트를 도시한다. 기체는 반응 용기의 하부에서 도입되었으며, 제트 유동에 역방향으로 유동하여 노즐 뱅크들 사이에서 반응기를 빠져나갔다. 도 13d는 100Torr에서 13m/s로 역류하는 질소 기체와 함께 작동하는 제트를 도시한다. 주변 대기 또는 진공 조건안으로 작동하는 이 어레이의 제트는 매우 안정한 것으로 관찰되었다. 제트에 전술한 역류가 도입되었을 때, 제트 거동의 아주 작은 차이가 관찰되었다. 플랫 표면은 역류하에서 제트의 상부에서 유지되었다. 진공으로부터 전술한 유동까지, 제트는 상호작용하거나 합체되지 않았다.
본 기술분야의 통상의 기술자에게는 본 발명의 사상 및 범위를 훼손하지 않으면서 본 발명의 다양한 개조 및 변형이 이루어질 수 있음이 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허청구범위 및 그 등가물의 범위를 충족하도록 제공된 본 발명의 개조물 및 변형물을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (84)

  1. 챔버와,
    챔버에 결합되는 기체 입구와,
    챔버에 결합되는 기체 출구와,
    반응 챔버에 결합되는 유체 플리넘과,
    액체 플리넘에 결합되는 노즐 어레이를 포함하는 개별 공급식 노즐 뱅크를 포함하고,
    노즐 어레이는 본질적으로 평면인 액체 제트를 제공하도록 구성되고, 상기 액체 제트의 각각은 액체의 평면인 시트를 포함하며, 상기 복수의 액체 제트는 사실상 평행인 평면들에 배치되는
    장치.
  2. 제1항에 있어서,
    유체 플리넘은 적어도 하나의 측면 채널에 결합되는 주 공급 채널을 포함하고, 적어도 하나의 측면 채널은 개별 공급식 노즐 뱅크에 결합되는
    장치.
  3. 제1항에 있어서,
    복수의 개별 공급식 노즐 뱅크를 더 포함하는
    장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 노즐 뱅크는
    하나의 노즐 뱅크와,
    노즐 뱅크에 결합되는 공급 챔버를 포함하고,
    상기 공급 챔버는
    노즐 뱅크에 결합되는 제1 측벽과,
    노즐 뱅크 및 제1 측벽에 결합되는 제2 측벽과,
    노즐 뱅크 및 제2 측벽에 결합되는 제3 측벽과,
    노즐 뱅크, 제3 측벽 및 제1 측벽에 결합되는 제4 측벽을 포함하고,
    제1 측벽, 제2 측벽, 제3 측벽, 제4 측벽 및 노즐 뱅크는 노즐 뱅크 반대편 단부에 개구를 갖는 챔버를 형성하고, 상기 개구는 유체를 수용하도록 구성되는 공급 튜브에 결합되는
    장치.
  5. 제4항에 있어서,
    공급 챔버는 인서트를 더 포함하는
    장치.
  6. 제4항에 있어서,
    공급 챔버는 노즐 어레이 내의 각 노즐에 개별 액체 유동을 제공하도록 구성되는 복수의 공급 챔버를 더 포함하는
    장치.
  7. 제4항에 있어서,
    챔버의 두께는 약 1㎝ 이상의 범위를 갖는
    장치.
  8. 제4항에 있어서,
    노즐 뱅크 위의 챔버 높이는 약 1㎝ 내지 약 8㎝ 범위를 갖는
    장치.
  9. 제4항에 있어서,
    공급 튜브는 적어도 일단부 상에 개구를 구비하고 적어도 하나의 상기 측면 채널에 결합되는
    장치.
  10. 제9항에 있어서,
    공급 튜브는 O-링 밀봉체 및 용접부로 상기 적어도 하나의 측면 채널에 결합되는
    장치.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 측면 채널은 제1 측면 채널 및 제2 측면 채널을 포함하는
    장치.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 측면 채널은 제1 측면 채널과 제2 측면 채널을 포함하고, 제1 측면 채널은 공급 튜브의 제1 단부에 결합되고 제2 측면 채널은 공급 튜브의 제2 단부에 결합되는
    장치.
  13. 제1항에 있어서,
    노즐 어레이는 타원형 노즐을 포함하는
    장치.
  14. 제13항에 있어서,
    타원형 노즐은 단축이 약 0.5㎜ 내지 약 1.5㎜ 범위이며 장축이 약 0.75㎜ 내지 약 5㎜ 범위인
    장치.
  15. 제13항에 있어서,
    타원형 노즐은 단축이 약 0.6㎜ 내지 약 1.0㎜ 범위이며 장축이 약 1.5㎜ 내지 약 2.5㎜ 범위인
    장치.
  16. 제13항에 있어서,
    타원형 노즐은 1.37㎜(0.054인치), 1.42㎜(0.056인치), 1.47㎜(0.058인치) 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 절개 깊이를 갖는
    장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 장치는 모듈식 기체 액체 접촉기를 포함하는
    장치.
  18. 제1항에 있어서,
    노즐 어레이는 노즐들 사이의 간격이 균일한 복수의 노즐을 포함하는
    장치.
  19. 제1항에 있어서,
    기체 입구로부터의 기체는 공유동 방향으로 유동하도록 구성되는
    장치.
  20. 제1항에 있어서,
    기체 입구로부터의 기체는 역류 방향으로 유동하도록 구성되는
    장치.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 기체 액체 접촉기, 증류 유닛 및 제트 펌프 장치로 구성된 그룹으로부터 선택되는
    장치.
  22. 제4항에 있어서,
    노즐 뱅크 및 유동 챔버는 구리, 니켈, 크롬, 스틸, 알루미늄, 코팅된 금속 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하는
    장치.
  23. 제1항에 있어서,
    노즐 뱅크 및 유동 챔버는 구조적 폴리머, 폴리이미드, 복합재료 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는
    장치.
  24. 제1항에 있어서,
    복수의 개별 공급식 노즐 뱅크를 더 포함하고,
    각 노즐 뱅크는 노즐 어레이를 포함하고, 2개의 인접한 노즐 뱅크의 노즐들은 엇갈린 형상인
    장치.
  25. 제1항에 있어서,
    노즐 어레이는 약 0.1㎝보다 큰 거리만큼 이격된 적어도 2개의 노즐을 포함하는
    장치.
  26. 제1항에 있어서,
    노즐 어레이는 노즐의 단일 열을 포함하는
    장치.
  27. 제1항에 있어서,
    노즐 어레이는 약 0.25㎟ 내지 약 20㎟ 범위의 돌출 단면적을 갖는 적어도 하나의 노즐을 포함하는
    장치.
  28. 개별 공급식 노즐 뱅크 장치이며,
    액체의 평면인 시트를 각각 포함하고 사실상 평행인 평면들에 배치되는 복수의 본질적으로 평면인 액체 제트를 제공하도록 구성되는 복수의 노즐과,
    복수의 노즐에 결합되는 공급 챔버와,
    공급 챔버에 결합되는 적어도 하나의 입구를 포함하는
    노즐 뱅크 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    복수의 노즐 중 적어도 하나의 노즐은 타원형인
    노즐 뱅크 장치.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 공급 챔버는
    노즐 뱅크에 결합되는 제1 측벽과,
    노즐 뱅크 및 제1 측벽에 결합되는 제2 측벽과,
    노즐 뱅크 및 제2 측벽에 결합되는 제3 측벽과,
    노즐 뱅크, 제3 측벽 및 제1 측벽에 결합되는 제4 측벽을 포함하고,
    제1 측벽, 제2 측벽, 제3 측벽, 제4 측벽 및 노즐 뱅크는 노즐 뱅크 반대편 단부에 개구를 갖는 챔버를 형성하고, 상기 개구는 유체를 수용하도록 구성되는 공급 튜브에 결합되는
    노즐 뱅크 장치.
  31. 제30항에 있어서,
    공급 챔버는 인서트를 더 포함하는
    노즐 뱅크 장치.
  32. 제30항에 있어서,
    공급 챔버는 노즐 어레이 내의 각 노즐에 개별 액체 유동을 제공하도록 구성되는 복수의 공급 채널을 더 포함하는
    노즐 뱅크 장치.
  33. 기체 액체 접촉기로 기체상 분자를 처리하는 방법이며,
    노즐 어레이를 포함하는 복수의 개별 공급식 노즐 뱅크로 복수의 본질적으로 평면인 액체 제트를 형성하는 단계로서, 상기 액체 제트의 각각은 액체의 평면인 시트를 포함하고 상기 복수의 액체 제트는 사실상 평행한 평면들 내에 배열되는, 복수의 본질적으로 평면인 액체 제트를 형성하는 단계와,
    적어도 하나의 반응성 또는 가용성 기체상 분자를 갖는 기체를 제공하는 단계와,
    기체상 분자와 액체 제트 사이의 물질전달 상호작용에 의해 기체상 분자의 적어도 일부를 제거하는 단계를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  34. 제33항에 있어서,
    물질전달 상호작용은 약 1sec-1 내지 약 1500sec-1 범위의 체적 물질전달계수를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  35. 제33항에 있어서,
    물질전달 상호작용은 약 5sec-1 내지 약 150sec-1 범위의 체적 물질전달계수를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  36. 제33항에 있어서,
    물질전달 상호작용은 약 10sec-1 내지 약 100sec-1 범위의 체적 물질전달계수를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  37. 제33항에 있어서,
    기체를 제공하는 단계는 약 100min-1 내지 약 1000min-1 범위의 기체 유량 대 반응 챔버 체적비를 갖는 기체를 제공하는 단계를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  38. 제33항에 있어서,
    균일하게 이격된 플랫 액체 제트의 어레이를 형성하는 단계는 약 2psi 내지 약 30psi 범위의 액체 압력에서 플랫 액체 제트를 형성하는 단계를 더 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  39. 제33항에 있어서,
    상기 어레이 내의 플랫 액체 제트 중 적어도 하나는 약 1㎝보다 큰 폭을 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  40. 제33항에 있어서,
    상기 어레이 내의 플랫 액체 제트 중 적어도 하나는 약 1㎝ 내지 약 15㎝ 범위의 폭을 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  41. 제33항에 있어서,
    상기 어레이 내의 플랫 액체 제트 중 적어도 하나는 약 10㎛ 내지 약 1000㎛ 범위의 두께를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  42. 제33항에 있어서,
    상기 어레이 내의 플랫 액체 제트 중 적어도 하나는 약 10㎛ 내지 약 250㎛ 범위의 두께를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  43. 제33항에 있어서,
    상기 어레이 내의 플랫 액체 제트 중 적어도 하나는 약 10㎛ 내지 약 100㎛ 범위의 두께를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  44. 제33항에 있어서,
    상기 어레이 내의 플랫 액체 제트 중 적어도 하나는 약 5㎝ 내지 약 30㎝ 범위의 길이를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  45. 제33항에 있어서,
    상기 어레이 내의 플랫 액체 제트 중 적어도 하나는 약 5㎝ 내지 약 20㎝ 범위의 길이를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  46. 제33항에 있어서,
    상기 어레이 내의 플랫 액체 제트 중 적어도 하나는 15m/sec 미만의 속도를 갖는
    기체상 분자 처리 방법.
  47. 제33항에 있어서,
    상기 어레이 내의 플랫 액체 제트 중 적어도 하나는 약 5m/sec 내지 약 15m/sec 범위의 속도를 갖는
    기체상 분자 처리 방법.
  48. 제38항에 있어서,
    기체상 분자는 황산화물, 질소산화물, 이산화탄소, 암모니아, 산성 기체, 아민, 할로겐 및 산소 중 적어도 하나를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  49. 제38항에 있어서,
    기체상 분자는 황산화물을 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  50. 제38항에 있어서,
    기체상 분자는 이산화탄소를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  51. 제38항에 있어서,
    기체상 분자는 질소산화물을 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  52. 제38항에 있어서,
    기체상 분자는 아민을 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  53. 제38항에 있어서,
    기체상 분자는 염소를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  54. 제38항에 있어서,
    평면 액체 제트는 물, 암모니아, 암모니아염, 아민, 알칸올아민, 알칼리염, 알칼리토류염, 과산화물 및 하이포아염소산염 중 적어도 하나를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  55. 제38항에 있어서,
    평면 액체 제트는 칼슘염 용액 및 마그네슘염 용액 중 적어도 하나를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  56. 제38항에 있어서,
    평면 액체 제트는 해수를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  57. 제38항에 있어서,
    평면 액체 제트는 브라인을 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  58. 기체 액체 접촉기로 기체상 분자를 처리하는 방법이며,
    노즐 어레이를 포함하는 복수의 개별 공급식 노즐 뱅크로 복수의 본질적으로 평면인 액체 제트를 형성하는 단계로서, 상기 액체 제트의 각각은 액체의 평면인 시트를 포함하고 상기 복수의 액체 제트는 사실상 평행한 평면들 내에 배열되고, 본질적으로 평면인 액체 제트는 수성 슬러리를 갖도록 형성되는, 복수의 본질적으로 평면인 액체 제트를 형성하는 단계와,
    적어도 하나의 반응성 또는 가용성 기체상 분자를 갖는 기체를 제공하는 단계와,
    기체상 분자와 액체 제트 사이의 물질전달 상호작용에 의해 기체상 분자의 적어도 일부를 제거하는 단계를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  59. 제58항에 있어서,
    상기 어레이 내의 플랫 액체 제트 중 적어도 하나는 약 10㎛ 내지 약 1000㎛ 범위의 두께를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  60. 제58항에 있어서,
    상기 어레이 내의 플랫 액체 제트 중 적어도 하나는 약 10㎛ 내지 약 250㎛ 범위의 두께를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  61. 제58항에 있어서,
    상기 어레이 내의 플랫 액체 제트 중 적어도 하나는 약 5㎝ 내지 약 30㎝ 범위의 길이를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  62. 제58항에 있어서,
    상기 어레이 내의 플랫 액체 제트 중 적어도 하나는 약 5㎝ 내지 약 20㎝ 범위의 길이를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  63. 제58항에 있어서,
    상기 어레이 내의 플랫 액체 제트 중 적어도 하나는 15m/sec 미만의 속도를 갖는
    기체상 분자 처리 방법.
  64. 제58항에 있어서,
    상기 어레이 내의 플랫 액체 제트 중 적어도 하나는 약 5m/sec 내지 약 10m/sec 범위의 속도를 갖는
    기체상 분자 처리 방법.
  65. 제58항에 있어서,
    상기 슬러리는 약 500㎛ 이하의 크기를 갖는 입자를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  66. 제58항에 있어서,
    상기 슬러리는 약 300㎛ 이하의 크기를 갖는 입자를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  67. 제58항에 있어서,
    상기 슬러리는 약 80㎛ 이하의 크기를 갖는 입자를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  68. 제58항에 있어서,
    상기 슬러리는 약 0.2%(w/w) 내지 약 30%(w/w) 범위의 고체 농도를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  69. 제58항에 있어서,
    입자 농도는 약 10%(w/w) 내지 약 25%(w/w) 범위인
    기체상 분자 처리 방법.
  70. 제58항에 있어서,
    기체상 분자는 황산화물, 질소산화물, 이산화탄소, 암모니아, 산성 기체, 아민, 할로겐 및 산소 중 적어도 하나를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  71. 제58항에 있어서,
    기체상 분자는 황산화물을 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  72. 제58항에 있어서,
    기체상 분자는 이산화탄소를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  73. 제58항에 있어서,
    기체상 분자는 질소산화물을 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  74. 제58항에 있어서,
    기체상 분자는 아민을 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  75. 제58항에 있어서,
    기체상 분자는 염소를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  76. 제58항에 있어서,
    평면 액체 제트는 물, 암모니아, 암모니아염, 아민, 알칸올아민, 알칼리염, 알칼리토류염, 과산화물 및 하이포아염소산염 중 적어도 하나를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  77. 제58항에 있어서,
    평면 액체 제트는 칼슘염 용액 및 마그네슘염 용액 중 적어도 하나를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  78. 제58항에 있어서,
    평면 액체 제트는 해수를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  79. 제58항에 있어서,
    평면 액체 제트는 브라인을 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  80. 기체 액체 접촉기로 기체상 분자를 처리하는 방법이며,
    노즐 어레이를 포함하는 복수의 개별 공급식 노즐 뱅크로 액적 분배를 포함하는 복수의 불안정 액체 제트를 형성하는 단계와,
    적어도 하나의 반응성 또는 가용성 분자를 갖는 기체를 제공하는 단계와,
    기체상 분자와 액적의 분배 사이의 물질전달 상호작용에 의해 기체상 분자의 적어도 일부를 제거하는 단계를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  81. 제80항에 있어서,
    액체의 분배는 약 50㎛ 내지 약 2㎜ 범위의 크기를 갖는 액적을 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  82. 제80항에 있어서,
    액체의 분배는 액적의 사실상 균일한 분배를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  83. 제80항에 있어서,
    복수의 불안정 액체 제트를 형성하는 단계는 약 13psi 내지 약 75psi 범위의 플리넘 압력에서 작동하는 단계를 포함하는
    기체상 분자 처리 방법.
  84. 제80항에 있어서,
    복수의 안정한 액체 제트 중 적어도 하나는 15m/sec를 초과하는 속도를 갖는
    기체상 분자 처리 방법.
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