KR20220010067A

KR20220010067A - 접촉기

Info

Publication number: KR20220010067A
Application number: KR1020227001006A
Authority: KR
Inventors: 세바스찬 힐슈버그
Original assignee: 힐슈버그 엔지니어링 에이지
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2017-03-17
Publication date: 2022-01-25
Also published as: RU2018137614A; RU2740493C2; US11369939B2; RU2018137614A3; MX2018011882A; EP3225304A1; JP2022068235A; ES2929634T3; JP2019515782A; PL3436189T3; KR20180132781A; CN109070046A; BR112018069946B1; US20190046949A1; EP3436189B1; EP3436189A1; US20220297081A1; US11772065B2; BR112018069946A2; WO2017167591A1

Abstract

본 발명의 장치는 제1 유체를 인도하기 위한 구조체(110.0)를 포함하고, 이러한 구조체(110.0)는 제2 유체를 인도하기 위한 인터페이스를 추가로 가지며, 이러한 제1 유체는 그러한 구조체의 인터페이스에서 제2 유체와 접촉하게 될 수 있다. 제2 유체의 흐름을 가로막기 위한 흐름 차단기가 구조체(110.0)의 인터페이스에 있다.

Description

접촉기{CONTACTER}

본 발명은 장치, 특히 적어도 2개의 유체 흐름과 접촉시키기 위한 접촉기(contactor)에 관한 것으로, 이러한 접촉기는 제1 유체를 인도하기 위한 구조체(structure)를 포함하고, 이러한 구조체는 인터페이스(interface)를 추가로 가지며, 이러한 인터페이스는 제2 유체를 인도하도록 배치되어 접촉 구역(zone)에서 제1 유체가 제2 유체와 접촉할 수 있다. 본 발명은 또한 제1 유체와 제2 유체 사이에 접촉이 이루어지게 하는 방법 및 적어도 하나의 장치를 포함하는 설비에 관한 것이다.

공정 공학에서는, 상이한 절차상 단계들에서 상이한 유체 흐름이 서로 접촉하게 된다. 유체 흐름들 사이의 물질과 에너지의 교환 또는 화학 반응은 흐름들의 목표로 정해진 접촉(contacting)을 통해 가능하게 된다. 이러한 유체 흐름들은 2개의 섞이지 않는 유체 또는 기체 상태의(gaseous) 유체 및 액체로 이루어질 수 있다. 접촉을 발생시키기 위해서, 상이한 기술이 적용된다. 한편으로 유체들 사이의 큰 표면을 만들기 위해, 하나의 유체가 각각의 다른 흐름에서 흩어지거나 분무될 수 있다. 보통, 2개의 유체는 나중 단계에서 다시 분리된다. 게다가, 2개의 유체는 동시에 용기(receptacle)를 통과할 수 있고, 그러한 용기 안쪽에서는 유체 흐름들과 접촉하기 위한 큰 표면들이 제공된다. 그러한 장치들에 대한 예들은 타워-패킹 컬럼(tower-packing column) 들 또는 구조화된 패킹(structured packing)이 있는 컬럼들이다. 특히 효율적인 것은 접촉하게 될 유체 흐름들이 동시에 지나가게 되는 방법들이다. 각각의 장치들에 대한 예들은 플레이트(plate) 컬럼들, 타워-패킹 컬럼들, 구조화된 패킹이 있는 컬럼들, 강하막 증발기(falling film evaporator), 박막 증발기 등이 있다. 몇몇 공정들에 대해서는, 횡류(cross-current) 접촉기들이 또한 사용될 수 있다. 횡류 접촉기들에서는, 2개의 유체 흐름이 동시에 이루어지는 경우에서처럼 동일한 방향으로 진행하지 않고, 역류(counter-current)에서의 경우에서처럼 반대 방향으로도 진행하지 않지만, 서로 교차하고 교차하는 동안에 물질들을 교환한다. 그러한 예들은 횡류 막 증발기 또는 가스 스크러버(gas scrubber)가 있고, 이들의 경우에는 유체가 막으로서 중력으로 인해 패키징들의 표면 또는 구조화된 내부에서 아래쪽으로 흐르며, 이에 반해 증기 또는 기체 흐름은 그러한 유체의 흐름 방향으로부터 벗어나는 방향에서 구조체를 지나가고 상기 막과 접촉하게 된다.

이러한 원리의 대규모의 구현에 대해서는, 비용상 이유로 단지 중력의 도움으로 접촉하는 역류 또는 횡류를 행하는 것이 타당하다는 것이 입증되었다. 하지만, 이는 달성 가능한 처리량의 한계를 수반하는데, 이는 접촉하는 유체가 서로 끌려가기 때문이다. 역류 접촉의 경우, 일정한 처리량 때문에 유체 흐름들 사이의 힘들이 장치에서의 2개의 상(phase) 중 더 무거운 것을 아래로 가져갈 것으로 예상되는 중력보다 크게 된다. 상들 사이의 힘들이 중력보다 커지게 되자마자 범람(flooding)이 일어난다. 더 무거운 상이 범람 점으로부터 장치를 통해 아래쪽으로 더 이상 흐를 수 있지만, 더 가벼운 상에 의해 위쪽으로 끌어당겨진다. 횡류의 경우에, 유체막은 그것을 가로지르는 유체 흐름에 의해 끌려가게 된다. 횡류 접촉에서는, 그 공정이 유체의 끌어당겨짐 때문에 적절히 제어될 수 없고, 막에서의 과잉의 액체 상의 수집, 또는 각각 2개의 흐름의 분리는 더 어렵게 된다.

그러한 유체-유체 접촉 공정들의 한 가지 타입은 증류이다. 이 경우, 물질 교환은 보통 유체와 기체 흐름 사이에서 동시에 발생된다. 구조화된 패키징에서의 증류에서는, 보통 대략 10 내지 12mbar/m인 기체 유체의 압력 강하의 경우에 자연 발생적인 한계가 존재하는 것으로 알려졌다. 그러므로 위로 향한(upturned) 기체 흐름에서의 큰 압력 강하가 있는 공정 점들은 종종 불가능한데, 이는 흔히 그 컬럼이 범람하게 되기 때문이다.

현재 알려진 접촉기들은 범람에 대한 그것들의 성향으로 인해 제한된 덩어리 전달만을 허용한다는 단점을 가진다.

본 발명의 목적은, 2개의 유체가 접촉하여, 범람의 위험 또는 하나의 유체가 끌어당겨지는 위험이 감소되는, 처음에 설명된 기술 분야와 연관되는 장치를 제공하는 것이다. 이는 특히 처리될 유체들 사이의 집중적인 물질 교환이 2개의 유체의 매우 높은 유량(flow rate)이 있는 경우에 달성될 수 있고, 그러한 물질 교환을 위한 장치가 더 소형으로 만들어질 수 있는 방식으로 행해진다.

이러한 목적을 위한 해결책은 특허 청구항 1에서의 특징들에 의해 정의된다. 본 발명에 따르면, 제2 유체의 흐름을 중단시키기 위해 접촉 구역에 적어도 하나의 흐름 차단기(breaker)가 배치된다.

이러한 장치는 1개의 공정에서 제1 유체와 제2 유체 사이의 접촉을 만들기 위해 사용된다.

바람직하게, 제2 유체의 흐름 속도는 어떠한 범람도 일어나지 않도록 선택된다. 특히 구조체의 접촉 구역에서의 흐름 차단기의 형성은 특히, 역류의 경우에서의 범람 현상, 또는 각각 횡류의 경우에서의 막에서의 유체의 끌어당겨짐이 방지될 수 있는 효과를 가진다. 특히, 양 경우 모두 제1 유체를 인도하기 위해 구조체가 젖게 되도록, 제1 유체를 특별히 구조체의 세공 및/또는 모세관에서 인도하기 위해 그러한 구조체에서 제1 유체가 인도된다. 제2 유체는 접촉 구역을 따라 흐르는데, 특히 제1 유체를 인도하기 위해 구조체 바깥쪽에 위치하고 그러한 구조체의 임의의 세공 및/또는 모세관들을 특히 포함하지 않는 장치의 영역들을 통해 흘러서, 제1 유체를 인도하기 위해 구조체를 거의 젖게 하지 않거나 전혀 젖게 하지 않는다. 그렇게 함으로써, 제2 유체와 제1 유체를 접촉하게 하기 위한 특별히 효율적인 장치는 제2 유체에서 제1 유체를 또는 그 반대의 경우에도 흩틀어 뜨리지 않는 방식으로 작동한다. 이러한 식으로, 인터페이스에서의 제1 유체와 제2 유체 사이의 특히 강한 접촉이 달성된다.

변형예들에서는, 범람의 위험이 감소만 되도록 흐름 속도가 선택될 수 있다.

이러한 구조체는 대개 제멋대로 선택될 수 있다. 이러한 구조체에 관한 유일한 요구 사항은 유체가 그러한 구조체의 첫 번째 끝에서 두 번째 끝까지 인도될 수 있는 것이다. 제1 유체는 일직선으로 인도될 필요는 없지만, 그러한 구조체를 통하는 임의의 경로(path)를 따라 인도될 수도 있다.

접촉 구역은 특히 표면의 영역, 감싸는(enveloping) 표면 및/또는 제1 유체를 인도하기 위한 구조체의 경계 표면이다. 접촉 구역은 본질적으로 제1 유체를 인도하기 위한 구조체의 기하학적 모양, 특히 제1 유체를 인도하기 위한 구조체의 외부 경계 및/또는 감싸는 표면의 기하학적 모양에 의해 정의된다. 접촉 구역은 특히 제1 유체를 인도하기 위한 구조체의 외측에 있고, 특히 임의의 세공 및/또는 모세관을 포함하지 않는다. 접촉 구역은 제1 유체를 인도하기 위한 구조체 내측에서 흐르는 제2 유체가 접촉 구역에서 제2 유체와 접촉될 수 있고, 제2 유체가 제1 유체를 인도하기 위한 구조체 외측에서 흐르는 방식으로 설계된다.

본 발명에 따른 장치를 사용할 때, 제1 유체와 제2 유체 사이의 접촉 구역에 인터페이스가 형성된다. 즉, 이는 2개의 유체 사이의 상(phase) 분리 표면이다. 그러므로 이러한 인터페이스는 제1 유체를 인도하기 위한 구조체에서 기하학적으로 다른 표면으로서 자동으로 이해되지 않는다. 이러한 인터페이스는 특히 표면, 감싸는 표면 및/또는 제1 유체를 인도하기 위한 구조체의 경계 표면과 반드시 동일하지는 않는다. 사용된 유체에 따라서, 유체들 사이의 인터페이스는 달라질 수 있고, 예컨대 표면, 감싸는 표면 및/또는 제1 유체를 인도하기 위한 구조체의 경계 표면 위에 위치할 수 있다. 인터페이스의 형태와 위치는 특히 사용된 유체들, 흐름 상태 및/또는 2개의 유체의 흐름들에서의 압력 분포에 따라 달라진다. 웨이브(wave) 현상들로 인해 및/또는 구조체의 한 영역에서 특정 시간 기간에 걸쳐 더 많은 유체가 흘러나가는 것보다 흘러들어오는 것이 많다면 인터페이스의 형태 및 위치는 또한 시간이 지남에 따라서 역동적으로 변할 수 있다. 이러한 인터페이스는 구체적으로, 특히 적어도 하나의 흐름 차단기(breaker)에 의해 가로막힘 및/또는 제한이 이루어지는 굽은 및/또는 둥글납작한(bulbous) 표면이다.

대개, 제1 유체 및/또는 제2 유체는 임의의 흐르는 물질, 특히 액체, 증기, 에어로졸(aerosol), 발포체 등으로서 존재할 수 있다. 이는 2개의 유체가 서로 균질하게 혼합될 수 없다는 전제 조건의 대상이다. 본 문맥에서 "균질한 혼합물"이라는 것은 분자 레벨에서 혼합되고 하나의 상에 있는 2개의 유체의 혼합물을 정의하는데, 즉 2개의 유체는 혼합물로서 시각적으로 알아볼 수 없다.

제1 유체는 바람직하게는 액체이고, 이는 특히 추출 상태에서 장치를 사용할 때 그러하다. 특히 증류 또는 가스 세정에 대하여 제1 유체가 또한 기체일 수 있다.

제2 유체는 바람직하게는 기체로서 존재한다. 일부 변형예에서는, 액체일 수도 있다. 하지만, 제1 유체와 제2 유체는 기체로서 동시에 존재하지 않는다.

흐름 차단기는 바람직하게는 제2 유체의 흐름에 영향을 미칠 수 있는 요소이다. "흐름을 가로막는"이라는 표현은 흐름 거동을 변경하는 것으로 일반적으로 이해된다. 그러한 변경은 흐름 속도의 감속, 유체 흐름을 다른 방향으로 보내는 것 등을 포함할 수 있다.

"및/또는"이라는 용어를 포함하는 지시관계(reference)들은 대개 0(null)이 아닌 열거된 특징들의 서브세트(subset)가 선택될 수 있는 방식으로 해석되어야 한다.

프로세스에서 적어도 하나의 흐름 차단기를 통해 제2 유체의 흐름 방향을 체계적으로 변경하는 것, 특히 국소적으로 그것을 되돌리는 것이 특히 바람직하다. 그렇게 함으로써, 제2 유체에서의 적어도 하나의 국소적 소용돌이가 국소적으로 정의되게 만들어진다. 그렇게 함으로써, 제1 유체와 제2 유체 사이, 특히 국소적으로 동시 접촉이 이루어질 수 있다.

몇몇 변형예에서는, 장치가 또한 회오리가 일어나지 않는 방식으로 작동될 수 있다. 대신, 그 장치는 예컨대 제2 유체의 감속만이 존재하는 것처럼 작동될 수 있다.

구조체, 접촉 구역 및/또는 경계 표면은, 양호한 혼합이 각각의 유체에서 이루어지는 방식으로 바람직하게 배치된다. 그렇게 함으로써, 접촉 영역들에서 신선한 유체가 항상 이용 가능한 것이 이루어질 수 있다.

흐름 차단기는 적어도 2개의 선반(ledge)을 바람직하게 포함하고, 그로 인해 제2 유체가 특히 제2 방향으로 흐를 수 있고, 이러한 제2 방향은 선반의 방향과 교차한다. 선반이라는 용어는 본질적으로 각기둥 모양의 요소로서 이해된다. 바람직하게, 그것은 직사각형 블록 형상, 특히 가늘고 긴 블록 형상이다. 바람직한 실시예에서, 선반들은 구조체와 일체로 형성될 수 있지만, 장치는 또한 몇몇 변형예에서는 선반들과 구조체들로 이루어질 수 있다. 게다가, 선반은 직사각형이 아닌 단면을 가지게 각기둥 모양으로 형성될 수 있다.

몇몇 변형예들에서는, 흐름 차단기가 또한 다르게 형성될 수 있다. 흐름 차단기는, 예컨대 웨이브 라인(wave line) 형성, 지그-재그(zig-zag) 형상, 굽이치는 형상 또는 임의의 다른 비슷한 형상을 가질 수 있다. 당업자는 흐름 차단기의 추가적인 가능한 배열에 대하여 안다.

그러므로 횡류에서의 범람 현상 또는 횡류에서 끌어 당기는 것(dragging away)은, 각각 제1 유체와 제2 유체의 2개의 흐름 방향 사이의 경계 표면을 따라 배치되는 선반 시스템에 의해 바람직하게 방지된다. 선반들은 바람직하게는 제2 유체의 움직이는 방향에 대해 거의 수직이고, 이는 바람직하게는 실질적으로 구조체를 젖게 하지 않는다. 실제는 특히 바람직한 실시예에서 선반들이 제2 유체의 흐름 방향과 70°내지 90°의 범위에 있는 각도를 형성한다고 입증되었다. 특별한 실시예에서는, 그러한 각도가 70°보다 더 작을 수 있다.

2개의 이웃하는 선반 사이의 거리와 선반들의 높이의 비는 바람직하게는 1 내지 10, 특히 바람직하게는 3 내지 7의 범위에 있다. 이는 2개의 이웃하는 선반 사이의 거리가 바람직하게는 그러한 선반의 실제 높이보다 1 내지 10배 더 크게, 특히 바람직하게는 3 내지 7배 더 크다는 것을 의미한다. 테스트에서는, 2개의 이웃하는 선반들 사이에 불충분한 거리가 있는 경우에는 제1 유체와 제2 유체 사이의 접촉이 충분히 보장될 수 없다는 것을 입증할 수 있었다. 반면에, 너무 큰 거리가 있는 경우에는, 흐름 차단기로서의 선반의 효과가 너무 하찮을 수 있고, 이는 오히려 범람을 재차 야기한다. 1과 10 사이, 특히 바람직하게는 3과 7 사이에 있는 인자(factor)의 전술한 범위는 또한 흐름 방향, 용적(volume) 흐름 등과 같은 장치의 사이즈와 함께 사용된 유체들에 따라 달라진다. 그러므로 당업자는 그러한 인자가 10보다 크거나 1보다 작을 수도 있다는 점을 이해한다.

선반들 사이의 흐름은 이웃하는 선반들 사이의 알맞은 거리뿐만 아니라 선반들의 알맞은 높이를 사용하여 명확히 조정될 수 있다. 놀랍게도, 다수의 실험에서 알맞은 치수, 특히 높이와 선반들 사이의 거리의 비를 고름으로써, 비록 경계 표면에서의 2개의 상 사이의 속도가 보통 감소하더라도 제1 유체와 제2 유체 사이의 재료 교환이 증가될 수 있다.

이러한 원리를 가지고, 구조체들이 만들어질 수 있고, 이러한 구조체들 내측에서는 제1 유체와 제2 유체의 2개의 유체 흐름이 접촉 구역에서의 매우 큰 구체적인 상 분리 표면들을 형성하고, 여전히 매우 높은 속도로 살포될 수 있다. 특히 역류 적용예의 경우에는 접촉하게 될 2개의 유체의 속도가 본질적으로 증가될 수 있고, 따라서 상당히 더 소형인 장치가 구성될 수 있다. 예컨대 증류탑에서는, 구조체의 최대 용량이 5 이상만큼 증가될 수 있고, 이 경우 상들 사이의 우수한 동시 발생 교환이 이루어진다. 비록 그러한 작동시에도 종래 기술에서의 한계인 10 내지 12mbar/m 보다 훨씬 높게 압력 손실이 상당히 발생할 수 있지만, 어떠한 범람도 일어나지 않는다. 구조체의 알맞은 크기 조정(dimensioning)으로 인해 제1 유체의 처리량이 크게 조정될 수 있다. 그렇게 함으로써, 종래 기술에 비해 증류탑, 추출탑, 가스 스크러버 등과 같은 재료 교환 시스템들의 성능의 도약이 알맞은 파라미터들을 선택하여 이루어질 수 있다.

바람직하게, 제1 유체가 흐름 차단기와 교차하는 제1 방향으로 흐를 수 있는 방식으로 구조체가 구성되고 흐름 차단기들이 배치된다. 이러한 식으로, 각각 선반들의 방향 또는 흐름 차단기의 방향에 평행한 방향으로 제1 유체가 각각 특별히 흐르지 않는 것이 달성된다. 그러므로 제1 유체와의 제2 유체의 양호한 접촉이 달성될 수 있는데, 이는 이러한 방식으로 제1 유체가 각각 흐름 차단기 또는 선반들 뒤에서 부분적으로 인도되지 않기 때문이다.

일부 변형예들에서는, 선반들에 평행하게 인도된 제1 유체가 선반들 뒤에서는 인도되지 않도록 구조체가 이루어질 수 있다. 이는 알맞은 채널, 모세관 등을 사용하여 달성될 수 있다. 게다가, 일 실시예에서는 횡류가 제공될 수 있어서, 그로 인해 제1 유체가 우측 각도에서 선반들에 대해 인도되고, 제2 유체가 선반들에 평행하게 인도된다.

역류 접촉의 경우에는 선반들이 예컨대 수평으로 배치될 수 있다. 횡류의 경우에, 선반들은 거의 수직으로 배치될 수 있는데, 이는 제2 유체가 거의 구조체를 젖지 않게 하거나 구조체를 전혀 젖게 하지 않고 보통 횡류에서 거의 수평으로 흐르기 때문이다. 선반들의 알맞은 치수 조정을 고를 때, 접촉 표면에서의 상들 사이의 속도는 상당히 감소될 수 있고, 이는 유체의 끌어 당겨짐을 크게 회피한다.

게다가, 바람직한 실시예에서 선반들은 경계가 정해진 소용돌이가 그것들 사이에 형성되는 방식으로 치수가 조정될 수 있다. 그렇게 함으로써, 제2 유체의 흐름 속도가 감소될 수 있거나, 흐름 방향이 또 다른 방향으로 향하게 될 수 있다. 제2 유체의 흐름 방향에 수직인 선반들에 대해서는, 일부 상황에서는 그 흐름 방향이 접촉 표면을 따라서 소용돌이에 의해 완전히 돌려질 수 있다. 역류 접촉기의 경우, 정확하게는 2개의 상이 직접 접촉하는 경우에는 국소적으로 동시 발생 접촉기가 형성될 수 있다. 이는 특히 유리한데, 이는 동시 발생 접촉기의 경우에는 보통 범람이 존재하지 않기 때문이다.

바람직하게는, 제1 방향이 선반 방향과 60°와 90°사이의 각도를 형성하고, 특히 75°와 90°사이, 바람직하게는 80°와 90°사이의 각도를 형성한다. 이는 2개의 유체의 특별히 최적화된 접촉을 허용한다.

대안적으로, 그러한 각도는 상이한 범위, 특히 60°미만일 수도 있다.

본 발명의 방법의 바람직한 실시예에서는, 구조체가 제1 유체에 의해 젖게 되고, 반면에 특히 제2 유체는 구조체의 표면을 전혀 젖게 하지 않거나 오직 보다 적게 젖게 한다.

변형예들에서, 2개의 유체의 처리량은 또한 예컨대 유체의 점성도에 따라서 구조체의 세공 사이즈에 기초하여 구조체를 구체적으로 선택함으로써 조정될 수 있다. 유체들의 습윤성을 가정하는 대신 또는 선반들의 선택과는 별도로, 선반, 칼라(collar), 및/또는 표면의 구조화(structuring)가 제공될 수 있다.

구조체와 접촉 구역을 통해 유체들을 인도하는 것은 또한 선반들의 습윤성을 고름으로써 제어될 수 있다. 특히 바람직한 일 실시예에서, 선반은 제1 습윤성을 갖는, 구조체의 근위 구역을 포함하고, 제1 습윤성과는 다른 제2 습윤성을 갖는, 구조체의 원위 구역을 포함한다. 선반의 그러한 구성을 가지고, 선반의 외부 영역으로 제1 유체가 들어가고 제2 유체에 의해 그곳에서 끌어당겨지는 것이 방지될 수 있다. 이러한 식으로, 본 발명의 방법은 제1 유체와 제2 유체를 가지고 행해질 수 있고, 이는 비슷하거나 동일한 습윤성 또는 극성을 각각 가진다.

일 실시예에서, 구조체는 산화 알루미늄, 산화 지르코늄 및/또는 산화 티타늄과 같은 친수성 재료, 특히 친수성 세라믹으로 만들어질 수 있고, 따라서 극성 물질에 대해 매우 잘 젖을 수 있다. 안쪽 부분에서는, 즉 구조체의 방향에서는 선반들이 또한 친수성 재료, 특히 예컨대 산화 알루미늄, 산화 지르코늄 및/또는 산화 티타늄과 같은 친수성 세라믹으로 만들어질 수 있고, 바깥쪽에서는 더 소수성인 재료, 특히 희토류를 함유하는 세라믹 재료로 만들어질 수 있다. 더 소수성인 재료로서 특별히 알맞은 것은, 예컨대 이산화세륨이다. 당업자는 더 알맞은 재료들이나 코팅들을 안다. 친수성 세라믹은 특히 물에 관련해서 10°미만인 접촉각을 가지는 세라믹 재료로서 이해된다. 85°를 초과하는 접촉각은 소수성으로 간주된다.

또한 이점에 있어서, 대신, 또는 추가로 선반들, 선반, 칼라 및/또는 표면 구조화의 구역들의 습윤성의 선택이 제공될 수 있다.

바람직하게, 이러한 구조체는 다음 특징, 즉:

a) 조직;

b) 열린 기공 재료, 특히 발포체;

c) 모세관; 및

d) 계단 구조체

중 하나 또는 수 개를 포함한다.

특히 바람직한 것은 모세관이 있는 구조체이다. 이 점에 있어서, 그 구조체는 계단 구조체, 열린 기공 재료 또는 발포체 등을 포함할 수 있다. 특히 계단 구조체는 실제로 특히 유리한 것으로 입증되었다.

하지만, 일부 변형예에서는, 구조체가 다른 또는 추가 특징을 또한 포함할 수 있다.

계단식(staged) 구조체에서의 자유 공간들 및/또는 세공들의 모세관의 평균 직경은 바람직하게는 50㎛ 내지 5㎜, 특히 100㎛ 내지 2㎜, 특별히 200㎛ 내지 1㎜의 범위에 있다. 그로 인해 직경은 구체적으로 각각의 구조체의 세로 방향에 수직이 되게 측정된다.

선반들은 제1 유체에 의해, 바람직하게는 구조체의 모세관들의 측에서 쉽게 젖을 수 있고, 바람직하게는 작동시 젖는다. 이는 모세관 힘에 의해 압력차이의 균형을 맞추는 것에 도움을 준다. 모세관과 닿지 않는 반대측에서는 선반들이 제1 유체에 의해 젖을 수 없거나 젖은 것이 매우 어려운 방식으로 유리하게 배치된다. 이는 예컨대 이 영역에서 선반들의 표면에 알맞은 표면 구조체를 제공함으로써, 선반들의 표면들이 이러한 영역에서 알맞게 코팅될 수 있거나, 이러한 영역에서의 선반들이 제1 유체에 의해 젖기 어려운 재료로 만들어지는 것을 통해 이루어질 수 있다. 본 명세서에서 설명된 구조체들의 보통 작은 치수들로 인해 그리고 또한 보통 복잡한 3차원 구조로 인해, 이러한 재료 선택은 선반들에 대해서는 특히 유리한 것으로 판명되었다.

만약 제1 유체가 선반들에 대해 평행하게 흐르지 않는다면, 선반들의 밑에서 흐르는 것이 가능해야 한다. 이는 상이한 방식으로 이루어질 수 있다. 모세관은 예컨대 선반들의 밑에서 향하게 형성될 수 있다. 모세관은 선반 전의 영역과 선반 뒤의 영역 사이의 압력 차이가 모세관 힘들에 의해 균형이 맞추어질 수 있는 방식으로 유리하게 치수가 정해질 수 있다. 하지만, 동시에 모세관은 너무 작게 치수가 정해져서는 안 되는데, 이는 마찰 때문에 매우 작은 모세관에서는 유체 속도가 너무 느리게 될 수 있기 때문이다. 그러므로 모세관은 바람직하게는 온도, 흐름 속도, 용적 흐름(volume flow) 등과 같은, 장치의 추가 공정 파라미터들과 더불어, 2개의 유체에 대해 조정되어야 한다.

액체를 인도하는 모세관 구조체는 또 다른 스루 바아(through bar)에 연결되는 서로 평행하게 배치된 레벨들의 행으로서 제공될 수 있다. 하지만, 상이한 빗(comb) 형상(삼각형, 직사각형, 정사각형, 육각형)을 갖는 벌집 몸체로서 모노리식 방식으로(monolithically) 제공될 수도 있다. 선반들은 제2 유체의 흐름 방향에 정확히 수직이 되게 정렬될 수도 있다. 특히, 서로에 대해 평행하게 배치된 여러 평면들로 이루어지는 몸체가 있는 버전(version)에서는, 선반들이 제2 유체이 흐름 방향에 대한 수직선에 대해 작은 각도로 배치될 수도 있다. 그렇게 하여, 제2 유체의 흐름에서는 순환 움직임이 유도되고, 이는 제2 유체의 추가적인 혼합을 초래한다.

제1 유체가 흐르는 모세관은 특허 출원 EP2897783에서 설명된 것과 같은 교차하는 스텝 바(step bar)들에 의해 유리하게 실현될 수 있다. 이러한 식으로, 재료 교환 동안에 구조체의 모세관에서 액체가 집중적으로 혼합되는 것이 보장될 수 있고, 따라서 재료 교환이 격렬해진다. 하지만, 모세관은 또한 멋대로 배치될 수 있고, 예컨대 플라스틱 재료, 금속 또는 세라믹으로 상업적으로 이용 가능하게 만들어지는 열린 기공 발포체 구조체로 만들어질 수 있다. 예컨대 조직(tissue)이나 다른 다공성(porous) 재료에 의한 모세관 구조체의 다른 조직 구성도 가정될 수 있다.

바람직하게, 구조체는 벌집 형상으로 구축되어, 그로 인해 흐름 차단기가 벌집에서 안쪽으로 돌출한다. 특히 바람직한 실시예에서는, 여러 장치들이 제2 유체를 인도하기 위해 다각형 채널을 형성하는, 결합된 조인트(joint) 경계 표면을 포함한다. 벌집 구조체는 간단히 설계되고 따라서 비용면에서 효율적으로 제작될 수 있다.

몇몇 변형예에서는 임의의 다른 형상의 구조체가 제공될 수 있다(아래 참조).

바람직하게, 벌집은 정다각형, 특히 삼각형, 직사각형 또는 육각형의 형상을 갖는 단면을 가진다. 이들 설계는 개별 장치들이 여러개의 모노리스(monolith)가 있는 배열을 형성하기 위해 특별히 쉽게 구축될 수 있다고 하는 장점을 가진다.

몇몇 변형예에서는, 다른 단면이 마찬가지로 제공될 수 있다.

이러한 구조체는 계단 바아(step bar) 요소를 포함하는 것이 특히 바람직하다. 계단 바아 요소들을 사용하는 것은 구조체의 층별(layer-by-layer) 구성에서 특히 바람직한데, 이는 이러한 방식으로 트레드(tread)에 대한 층이 형성될 수 있기 때문이다. 게다가, 계단 구조체는 넘쳐 흐르는 것이 있을 때 제1 유체 그 자체가 혼합된다는 장점을 가진다.

변형예들에서는, 구조체가 계단 바아 요소들 대신에 매끄러운 램프(smooth ramp)들을 또한 포함할 수 있다.

구조체는 교차 방향으로 배열된 수 개의 계단 바아 요소들을 바람직하게 포함한다. 이러한 식으로, 제1 유체가 구조체에서의 많은 수의 방향 변경을 통과해야 하는 것이 이루어지고, 이는 혼합을 향상시키게 된다.

이 경우, 다시 교차 방향으로 배열된 매끄러운 램프들이 일 변형예에서 제공될 수 있다.

특히 제1 유체가 흐르는 모세관이 있는 실시예에서는, 특허 출원 EP2897783A1에서 설명된 것과 같이, 계단 바아들을 교차시킴으로서 유리하게 실현될 수 있다. 그렇게 하여, 재료 교환 동안에 구조체의 모세관들에서 액체가 격렬히 혼합되는 것이 보장될 수 있고, 따라서 재료 교환이 격렬해진다.

하지만 변형예들에서는 모세관들이 또한 재멋대로 배치될 수 있고, 예컨대 플라스틱 재료, 금속 또는 세라믹으로 이루어지는 열린 기곧 발포체 구조체로 만들어질 수 있다. 예컨대 조직이나 다른 다공성 재료들에 의한 모세관 구조체의 다른 조립체들이 또한 가정될 수 있다.

배열은 구조체와 흐름 차단기를 포함하는 장치를 바람직하게 포함되고, 그로 인해 장치의 첫 번째 단부(end)에서는 구조체에 제1 유체를 분배하기 위한 분배기가 배치되고, 상기 제1 끝과 반대쪽에 위치한 다른 단부에서는 구조체로부터 제1 유체를 수집하기 위한 수집기가 배치된다. 그렇게 하여, 유체 연결에서의 구조체는 사실상 분배기와 수집기 사이에 개재되어, 그러한 구조체는 특별히 쉽게 공급될 수 있다. 분배기와 수집기는 제1 유체에 대해 각각 하나 또는 수 개의 공급 또는 방출 라인을 포함할 수 있다. 하지만, 그러한 분배기와 수집기는 각각 정확히 1개의 공급 또는 방출 라인을 가지는 것이 특히 바람직하다.

변형예에서, 분배기 및/또는 수집기는 또한 기존의 것일 수 있다. 이 경우 그 구조체는 예컨대 제1 유체와 직접 제1 단부에서 충돌될 수 있다. 여러 장치들이 제1 유체가 여러 장치들의 구조체를 통해 인도되는 방식으로 서로 연결될 수도 있고(아래 참조), 이 경우 제1 단부의 장치는 분배기를 포함하며, 제2 단부의 장치는 수집기를 포함한다. 이들 장치의 설계에 따라서, 수집기와 분배기는 제1 유체의 흐름 방향에 관해 서로 반드시 반대쪽에 있을 필요는 없다. 마지막으로, 분배기와 수집기는 장치의 일체형(integral) 부분일 수도 있고 하나의 조각(piece)으로 장치와 연결될 수도 있다.

제1 유체를 신뢰 가능하게 도입하고 고르게 분배하며, 그러한 유체를 아래 단부(lower end)에서 구조체로부터 밖으로 인도하기 위해서, 특히 고성능 역류 접촉기의 경우에서는 구조체에서 제1 유체를 분배하기 위한, 특히 액체를 분배하기 위한 분배기가 상기 구조체에 대해 바람직하게 조정되는 구조체의 위 단부(upper end)에서 제공된다. 구조체의 반도쪽 단부에서는 적어도 하나의 대응하는 액체 수집기가 바람직하게 존재한다.

예컨대, 상기 분배기, 특히 액체 분배기와, 예컨대 수집기, 특히 액체 수집기는 구조체들의 층별 조립체를 위해 위에서 언급된 동일한 제조 방법을 가지고 발생될 수 있고, 이를 통해 장치 또한 만들어질 수 있다. 게다가, 분배기와 수집기는 접촉기의 구조체에 고정되게 만들어질 수 있고, 특히 일체형으로 구축되거나 만들어질 수 있다.

일단 유체 또는 액체가 구조체에서 고르게 분포되면, 보통 유체 또는 액체의 불균형 분포가 일어날 수 있는 위험이 전혀 없거나 거의 없다(흐름 영역에 걸쳐 고르지 않은 부피가 흐른다). 구조화된 패키지 또는 타워-패킹(tower-packing) 기둥(column)과 같은 전형적인 역류 접촉기와는 반대로, 유체 또는 액체의 주기적인 새로운 분포가 각각 거의 필요하지 않거나 전혀 필요하지 않다. 이는 또한 종래 기술의 접촉기들에 대해 구성 부피를 상당히 감소시키는데 도움이 된다.

바람직하게, 제1 장치의 구조체로부터 제2 장치의 구조체까지 제1 유체가 인도될 수 있는 방식으로 제1 장치의 제1 단부는 제2 장치의 제2 단부에 연결되는 방식으로 2개의 장치가 배치된다. 여러 개의 그러한 배열이 병렬로 및/또는 직렬로 연결될 수 있고, 이는 접촉기의 성능을 증가시킨다. 이러한 식으로, 여러 개의 그러한 장치가 모듈과 같이 함께 조립되어 임의의 사이즈의 접촉기를 형성할 수 있다.

몇몇 변형예에서는, 이들 장치가 예컨대 병렬로만 배치될 수 있다.

전술한 장치를 만들기 위한 방법은 추가적인 공정에 의한 조립을 포함한다. 그렇게 하여, 장치들이 특별히 쉽게 조립될 수 있다. 이러한 조립은 화학적 공정 또는 물리적 공정에 의한 데이터 모델들을 통해 직접 바람직하게 이루어진다. 당업자는 복수의 방법에 익숙하다.

이러한 장치의 조립은 바람직하게는 층들에서 이루어지고, 이는 서로의 상부에 연속해서 적용된다. 이러한 식으로, 장치는 대량으로 비용면에서 효율적이게 만들어질 수 있다. 또한, 이는 구조체와 선반들의 상이한 기하학적 구조를 매우 쉽게 달성하는데 도움이 된다. 그러한 방법들은 또한 3D 인쇄법이라고 알려져 있고, 주로 거의 모든 재료를 가지고 구현될 수 있다.

전술한 장치와 같은 몸체들의 층별 조립을 통해, 매우 작은 장치를 실현하는 것이 또한 가능하다. 선반 높이들은, 예컨대 50에서 일부 100㎛의 범위에 있을 수 있다. 모세관의 치수들은 보통 바라는 액체 처리량과 액체의 점성도에 의해 미리 결정된다. 그것들은 일부 100㎛부터 수 ㎜에 이르는 범위에서 변할 수 있다. 낮은 점성도를 갖는 액체들을 처리하기 위해서는 구조화된 역류 접촉기가 1000㎡/㎥보다 큰 특정 접촉면들을 가지고 실현될 수 있다.

변형예들에서, 층별 조립이 포기될 수도 있다. 장치의 단일 요소들이 대신 만들어질 수 있고, 또 다른 절차상 단계에서 서로 연결될 수 있다. 당업자라면 이러한 상황에서의 추가 변혀예를 안다.

1개의 층의 적용 후에는 본딩(bonding) 공정이 바람직하게 존재한다. 이 단계에서는, 층이 예컨대 경화될 수 있다. 그러한 본딩 공정에서는 경화된 층이 일부 상황에서는 이미 딱딱해질 수 있는 이미 존재하는 층을 갖는 화합물을 구축할 수 있다.

선택된 재료에 따라서는 본딩 공정이 또한 건너 뛰어질 수 있다. 게다가, 본딩 공정은 또한 2개 이상의 층을 적용한 후 매번 제공될 수 있다.

하나의 층은 형판(stencil)에 의해 바람직하게 적용된다. 형판은 인쇄 판 위에 고른 평면으로서 있을 수 있는 방식으로 설계될 수 있다. 그러한 형판에서의 오목부들은 보통 층의 형상을 구성한다. 형판 또는 성형(shaping) 도구는 층들에 대한 복수의 동일하거나 상이한 형상을 구성할 수 있다. 형판들은 또한 특히 동일한 층들을 위해 사용될 수 있고, 이러한 동일한 층들은 평면 내에서의 그것들의 위치만이 다르다(돌려지고, 회전되며, 반사된). 이러한 공정을 통해 층들이 신속하게 그리고 자동적으로 구축될 수 있다. 그러므로 이러한 공정은 장치들의 대량 생산에 특히 알맞다. 특별한 실시예에서, 성형 도구는 스크린, 특히 기술적 스크린 인쇄용 스크린이다.

몇몇 변형예들에서 형판은 또한 포기될 수 있다. 중간 공간들은 제거 가능한 충진(fill) 재료로 채워질 수 있다. 층 재료가 충분한 고유 안정성을 가지는 경우, 중간 공간들을 채우는 것도 포기될 수 있다.

이러한 형판은 층을 제공하기 위해 유연하게 변형 가능한 덩어리(mass)를 형성하기 위해 바람직하게 사용된다. 특히 알맞은 것은 서스펜션(suspension)들이다. 이들은 주된 물질로서 파인-그레인드 파워(fine-grained power)를 포함할 수 있다. 이러한 목적에 알맞은 것을 그 중에서도 특히, 금속, 금속 합금, 및 세라믹과 유리 세라믹이다. 유연하게 변형 가능한 덩어리를 형성하기 위해, 특히 예컨대 CMC(corboxy methyl cellulose) 폴리올레핀, 전분(옥수수 가루, 밀가루 등)과 같은 유기 결합제(binder)들이 추가될 수 있다. 대안적으로, 상이한 타입의 포토폴리머(photopolymer)가 유기 결합제로서 사용될 수 있다. 많은 수의 상이한 포토폴리머가 존재한다. 바람직하게는, 아크릴 모노머, 그 중에서도 특히 0.5%의 2.2-디메톡시-2-페닐 아세토페논과 같은 소량의 광개시제와 혼합된, 헥산-1.6-디올-디아크릴라트(diacrylat), 트리메틸 프로판 트리아크릴레이트, 폴리 (에틸렌 글리콜) 디아크릴라트가 가능한 결합제로서 간주될 수 있다. 각각의 요구 사항에 따라서, 이들 모노머는 폴리아크릴레이트의 상이한 올리고머들과 혼합될 수 있다.

예컨대 세라믹, 금속 또는 유리에 대한 경우인, 유연하게 변형 가능한 덩어리가 소결을 위해 의도되면, 그것은 특히 35부피 백분율보다 큰, 더 정확하게는 특히 50부피 백분율보다 크게, 소결될 분말의 특별히 높은 몫(share)을 바람직하게 함유한다.

특별한 실시예에서, 유연하게 변형 가능한 덩어리들은 예컨대 분산 보조제와 같이, 그러한 덩어리의 흐름학(rheologic) 성질들을 변경하기 위해 사용될 수 있는 추가 첨가제를 포함한다. 그러한 첨가제는 당업자에게 알려져 있고, 요구된 전제 조건에 맞추기 위해 개별적으로 선택될 수 있다(Journal of Engineering, Volume 2013(2013), Article ID 930832).

또 다른 실시예에서는, 유연하게 변형 가능한 덩어리가 순수한 플라스틱 부분들을 포함한다. 이들은 대응하는 모노머들 및/또는 나중에 중합되는 올리고머들을 포함할 수 있다. 그러한 유연하게 변형 가능한 덩어리들은 또한 용매, 안료, 촉매 또는 살생물제와 함께 흐름학 성질들을 설정하기 위한 추가 첨가제들을 포함할 수 있다.

특별한 일 실시예에서, 유연하게 변형 가능한 덩어리는 금속, 금속 합금, 세라믹, 금속-세라믹 합성물, 유리, 플라스틱 재료 및/또는 섬유 또는 금속 또는 세라믹 입자들이 보강된 플라스틱 합성물로 이루어지는 군으로부터 서스펜션으로서 베이스 재료의 분말을 함유할 수 있다. 이들 재료를 혼합한 것 또한 생각할 수 있다.

바람직하게, 흐름 차단기가 구조체에 적용된다. 이러한 흐름 차단기는 여러 개의 적용된 층을 포함하는 것이 특히 바람직하다. 이러한 흐름 차단기는 그로 인해 별개로 적용되거나 구조체와 일체로 적용될 수 있다. 바람직한 진행(proceeding)시, 흐름 차단기는 습윤성에 대해 상이한 다른 재료들을 가지고 적용될 수 있다. 이러한 식으로, 제1 습윤성을 가지고 구조체를 향하는 버팀대(strut)의 제1 구역은 1개 또는 수 개의 층에서 제1 재료를 받을 수 있는데 반해, 적용된 하나 이상의 후속하는 층들은 제1 습윤성과는 다른 제2 습윤성을 가지는 제2 재료로 이루어질 수 있다.

대안적으로, 구조체 단독으로는 층별로 구축될 수 있고, 흐름 차단기들은 그 후 그러한 구조체에 연결된다.

본 발명의 장치는 본딩 공정, 특히 가열 또는 소결에 의해 바람직하게 응고된다. 만약 위에서 특정된 군으로부터의 소결 재료가 금속, 금속 합금, 세라믹, 유리 또는 이들 재료의 합성물과 같이, 유연하게 변형 가능한 덩어리로서 사용된다면, 본 발명에 따른 공정은 소결을 위해 적용된 층들의 열 처리를 특히 바람직하게 포함하고, 이는 적용된 층들의 성형 공정이 완료된 후 행해진다.

바람직한 실시예에서, 접촉기는 500℃ 내지 2500℃ 사이, 바람직하게는 600℃와 1700℃ 사이의 범위에 있는 온도에서 소결된다.

일부 변형예에서는 사용된 재료가 허용한다면 응고 공정이 건너 뛰어질 수 있다. 게다가, 그러한 응고 공정은 또한 중합화 등을 유발시킴으로써 일어날 수 있다. 당업자는 이러한 점에서 추가 기술들에 익숙하다.

장치를 만들기 위한 공정은 바람직하게는 국제 특허 출원 PCT/CH2014/000177호에 따른 공정이다.

이러한 장치는 그것이 깨끗해질 수 있는 방식으로 바람직하게 제공된다. 가열, 특히 소진(burnout)에 의해 장치가 깨끗해질 수 있도록 세라믹으로부터 장치를 만드는 것이 특히 바람직하다.

대안적으로, 이러한 장치는 단일 용도용으로 의도될 수도 있고, 특히 장치가 작동 중에 화학 제품에 노출되거나 제거될 수 없는 잔여물이 생길 때 그러하다.

상들 사이의 매우 큰 특수한 표면과 더불어 유체 흐름들 모두의 처리량과 훨씬 더 높은 유체 속도의 결합에 기초하여, 장치 또는 배열이 달성되고, 그러한 경우 재료 교환 공정이 훨씬 더 작은 부피를 가지고 행해질 수 있다. 특히 FLNG(Floating liquefied Natural Gas) 플랫폼과 같은, 부유하는 플랫폼에 설치되는 화학 플랜트의 경우에는, 구조적 부피가 매우 상당하고 비싸서, 본 명세서에서 설명된 장치 또는 배열이 특히 FLNG 플랫폼들에서 선호된다. 하지만, 본 출원에서 설명된 공정을 가지고, 비용면에서 효율적인 플랜트가 일반적으로 실현될 수 있다. 제시된 구조적 역류 및 횡류 유체 접촉기(각각 장치 또는 배열)는 요구된 처리 부피에 관한 여러 요인들에 의해 종래 기술의 기구보다 훨씬 더 작을 수 있다.

본 발명의 또 다른 유리한 실시예 및 특징 결합물은 이어지는 상세한 설명과 특허 청구항들 전체로부터 명백하다.

실시예를 예시하기 위해 사용된 도면들은 다음과 같다.
도 1은 접촉기가 기능하는 것을 개략적으로 예시하는 도면.
도 2는 역류 접촉기로서 형성된, 제1 실시예를 개략적으로 예시하는 도면.
도 3a는 역류 접촉기로서 형성된, 제2 실시예를 개략적으로 예시하는 도면.
도 3b는 역류 접촉기로서 형성된, 제3 실시예를 개략적으로 예시하는 도면.
도 4는 계단(stepped) 구조체가 있는, 제4 실시예를 개략적으로 예시하는 도면.
도 5a는 횡류 접촉기로서 형성된, 제5 실시예를 개략적으로 예시하는 도면.
도 5b는 횡류 접촉기로서 형성된, 제6 실시예를 개략적으로 예시하는 도면.
도 6은 열 교환기로서 형성된, 제7 실시예를 개략적으로 예시하는 도면.
도 7은 모난 선반이 있는 역류 접촉기로서 형성된, 제8 실시예를 개략적으로 예시하는 도면.
도 8은 삼각형 단면을 가지는 채널들이 있는, 모노리스(monolith)의 제1 실시예를 개략적으로 예시하는 도면.
도 9는 직사각형 단면을 가지는 채널들이 있는, 모노리스의 제2 실시예를 개략적으로 예시하는 도면.
도 10은 육각형 단면을 가지는 채널들이 있는, 모노리스의 제3 실시예를 개략적으로 예시하는 도면.
도 11a는 액체 분배기 및 액체 수집기를 포함하는, 여러 개의 모노리스 구조체로 만들어진 접촉기를 개략적으로 예시하는 도면.
도 11b는 액체 분배기에 초점(focus)이 맞추어진, 도 11a의 접촉기의 잘라낸 부분(cutout)을 예시하는 도면.
도 11c는 액체 수집기에 초점이 맞추어진, 도 11a의 접촉기의 잘라낸 부분을 예시하는 도면.
도 12는 접촉기의 층별(layer-by-layer) 조립체를 개략적으로 예시하는 도면.
도 13은 제1 유체를 인도하기 위한 계단 구조체가 있는, 도 10에 따른 모노리스의 특히 바람직한 실시예를 개략적으로 예시하는 도면.
원칙적으로, 도면에서 동일한 부품들에는 동일한 참조 번호가 지정된다.

도 1은 접촉기(100.0)가 기능하는 것을 개략적으로 예시하는 것을 보여준다. 접촉기(100.0)는 본질적으로 제1 유체를 인도하기 위한 구조체(110.0)와 병렬로 배치된 여러 개의 선반(120.0)의 형태로 된 흐름 차단기로 이루어진다. 선반(120.0)들은 구조체(110.0)에 연결된다. 구조체(110.0)의 외부 표면의 구역에서는, 접촉 구역(104.0)이 제공되고, 이러한 접촉 구역(104.0)은 제2 유체를 인도하고 제1 유체 및 제2 유체와 접촉하게 배치된다. 구조체(110.0)는 아래에서 상이한 예들을 가지고 예증되는 바와 같이, 상이한 방식으로 형성될 수 있다. 구조체(110.0)는 특히, 제1 유체에 의해 바람직하게 쉽게 젖을 수 있는 벽, 모세관, 기공(pore), 조직(tissue)으로 이루어질 수 있다.

선반(120.0)들은 구조체를 향하는 영역을 포함하고, 이러한 영역은 제1 유체 의해 쉽게 젖을 수 있는 것이다. 선반(120.0)들은 또한 제1 유체에 의해 거의 젖지 않는, 구조체로부터 멀어지게 향하는 영역을 포함한다. 이러한 식으로, 제1 유체는 그 영역으로부터 떨어지게 유지되어야 하고, 그러한 영역에서는 제2 유체가 높은 속도를 가지고 반대 방향으로 흐르는데, 이는 제1 유체가 제2 유체에 의해 여기로부터 멀어지게 끌어 당겨질 수 있기 때문이다. 상이한 습윤성 레벨 대신, 선반들의 다른 성질들, 특히 그것들의 형상, 찢어지는 가장자리 등이 제공된다.

작동시, 제1 유체 특히 액체는 제1 방향(101.0)으로 구조체를 통해 인도된다. 제2 유체 특히 또한 액체 또는 기체, 증기 등은 제2 방향(102.0)으로 여러 개의 선반(120.0) 위의 접촉 구역(104.0)에 형성된 상 경계 표면(104.1)을 따라 인도된다. 이러한 식으로 2개의 유체 사이에 형성된 상 경계들 또는 경계 표면(104.1)은 도 1에서 파선으로 표시되어 있고, 예시된 것처럼 구부러진 형태를 보여준다. 도 1에 따른 시각화에서, 방향(101.0, 102.0)은 서로 반대로 되어 있고, 이는 역류에 대응한다. 다음 예에서는 서로에 대한 2개의 유체의 다른 가능한 흐름 방향이 도시된다. 선반(120.0) 사이의 영역에서는 제2 유체가 제1 유체와 접촉하게 된다. 2개의 유체는 이러한 영역에서 에너지 또는 재료를 교환할 수 있다. 이러한 경우에, 이웃하는 선반들 사이의 거리와 선반들의 높이들은 대략 5:2의 관계를 가진다. 따라서, 선반들(120.0) 사이에서는 제2 유체가 상당히 감소된 흐름 속도를 보여준다. 소용돌이들로 인해, 제2 유체는 또한 선반들(120.0)의 외측에서의 흐름 방향에 비해, 선반들(120.0) 사이의 상당히 변경된 흐름 방향을 보여준다. 또한, 이러한 식으로, 이상적으로는 제1 유체 및 제2 유체의 동시 접촉이 자유로운 표면에서 발생되고, 그로 인해 결국에는 범람이 실질적으로 방지될 수 있다.

도 2는 역류 접촉기로서 형성된 접촉기(100.1)의 제1 실시예의 개략적인 예시를 보여준다. 접촉기(100.1)는 실질적으로 구조체(110.1)와, 병렬로 배치된 여러 개의 선반(120.1)의 형태로 된 흐름 차단기로 이루어진다. 구조체(110.1)는 실질적으로 플레이트(plate) 형상을 가지고 조직 또는 열린 기공(open-pored) 발포체로 이루어지며, 그것들을 통해 제1 유체가 방향(101.1)으로 흐를 수 있다. 선반(120.2)은 규칙적인 간격으로 구조체(110.1)에 연결된다. 선반 거리들과 선반 높이들 사이의 비는 이 경우 대략 5:1이다. 구조체(110.1)는 양측에 선반(120.1)을 가지고, 그로 인해 선반들의 쌍이 구조체(110.1)에 대해 서로 마주본다. 제2 유체는 방향(102.1)으로 흐르고, 이러한 방향은 실질적으로 제1 유체의 반대 방향이다. 제2 유체는 구조체(100.2)의 양측에서 바아(bar)들 위에서 인도되어, 2개의 유체 사이의 접촉이 양측에서 이루어질 수 있다.

도 3a는 역류 접촉기로서 형성된 접촉기(100.2)의 제2 실시예를 개략적으로 예시한 것을 보여준다. 접촉기(100.2)는 실질적으로 구조체(110.2)와, 병렬로 배치된 여러 개의 선반(120.2)의 형태로 된 흐름 차단기들로 이루어진다. 구조체(110.2)는 또한, 실질적으로 플레이트 형상으로 배치되고 병렬로 배치된 일련의 바아(111.2)를 포함하며, 그것들 사이에 열린 모세관들이 양측에서 제공된다. 선반(120.2)은 구조체(110.2)에 연결된다. 선반(120.2)은 바아(111.2)에 수직이 되게 배치된다. 또한 구조체(100.2)는 양측에 선반(120.2)을 가지고, 이들은 구조체(100.2)에 대해 쌍으로 서로 반대쪽에 있다. 선반 거리와 선반 높이의 비는 이 경우 대략 6:1이다. 바아(111.2)들 사이에서 구조체(110.2)를 통해 제1 유체가 방향(101.2)으로 흐르고, 제2 유체는 선반(120.2)에 대해 직각이 되게 그리고 따라서 바아(111.2)에 대해 평행하게 인도된다. 제2 유체는 바아들 위에서 구조체(100.2)의 양측에서 인도되어, 2개의 유체의 접촉이 양측에서 달성될 수 있다.

도 3b는 역류 접촉기로서 형성된, 접촉기(100.3)의 제3 실시예의 개략적인 예시를 보여준다. 접촉기(100.3)는 실질적으로 병렬로 배치된 여러 개의 선반(120.3)의 형태로 된 흐름 차단기들과 구조체(110.3)로 이루어진다. 접촉기(100.2) 외에, 구조체(110.3)는 이 경우에 바아(111.3)들에 의해 형성되는 일측의(one-sided) 열린 모세관만을 보여준다. 구조체(100.3)의 제1 측은 선반(120.3)을 통해 구조체(100.2)에 유사하게 연결되는데 반해, 구조체(100.3)의 마주보는 제2 측은 플레이트(112.3)에 연결된다. 선반 거리와 선반 높이의 비는 이 예에서는 대략 5:1이다. 그러므로 제2 유체는 제1 측 위에서 오로지 방향(102.3)으로만 인도된다.

도 4는 계단 구조체가 있는, 접촉기(100.4)의 제4 실시예의 개략적인 예시를 보여준다. 접촉기(100.4)는 실질적으로 병렬로 배치된 여러 개의 선반(120.4)의 형태로 된 흐름 차단기들과 구조체(110.4)로 이루어진다. 구조체(110.4)는 복수의 세로 계단 요소(113.4)를 포함한다. 이는 2개의 층으로 조립된다. 제1 층에서는, 요소(113.4)의 스텝(step)들이 서로를 향하는 방식으로 규칙적인 간격을 두고 병렬로 요소(113.4)가 배치된다. 제2 층은 동일하게 구축된다. 2개의 층은 이제 스텝 사이드들이 서로 접촉하고, 제1 층의 요소(113.4)들이 대략 직각이 되게 제2 층의 요소(113.4)들 쪽으로 배향되는 방식으로 배치된다. 1개의 층의 2개의 이웃하는 요소(113.4) 사이의 거리는 2개의 이웃하는 선반(120.4) 사이의 거리의 대략 1/3이다. 또한 선반(120.4)은 구조체(110.4)의 양측에 배치되어, 2개의 선반(120.4)이 구조체(110.4)에 대해 서로 반대쪽에 있게 된다. 요소(113.4)들은 선반(120.4)과 대략 45°의 각도를 형성한다. 선반 거리들과 선반 높이들의 비는 이 예에서는 대략 7:1이다. 제1 유체는 평면(101.4)에서 구조체의 2개의 평면에서 인도된다. 제1 유체는 1개의 평면에서 선반들에 대해 45°의 각도로 인도되고, 다른 평면에서는 각각 -45°또는 315°의 각도로 인도된다. 평균하여, 제1 유체는 여전히 제2 유체에 대해 반대 방향으로 흐른다. 그러므로 접촉기(100.4)는 역류 접촉기이다.

도 5a는 재차 역류 접촉기로서 형성된 접촉기(100.5)의 제5 실시예를 개략적으로 예시한다. 접촉기(100.5)는 실질적으로 병렬로 배치된 여러 개의 선반(120.5)의 형태로 된 흐름 차단기들과 구조체(110.5)로 이루어진다. 구조체(110.5)는 구조체(110.3)와 동일하게 구축되고, 그로 인해 뒤쪽 벽(112.5)에 여러 개의 평행한 바아(111.5)가 배치된다. 이 경우, 3번째 바아(111.5)마다 1개의 선반(120.5)이 제공된다. 하지만, 당업자는 두 번째마다, 네 번째마다, 다섯 번째마다 등에서 바아(111.5)에 선반(120.5)이 제공될 수 있다는 것을 안다. 선반 거리와 선반 높이의 비는 이 예에서는 대략 7:1이다. 제1 유체가 바아(111.5)들 사이에서 방향(101.5)으로 인도되는데 반해, 제2 유체는 방향(102.5)으로 인도되고, 둘 다 방향(101.5)으로뿐만 아니라, 선반(120.5)에 관련하여 직각을 이루며 인도된다.

도 5b는 횡류 접촉기로서 형성된, 접촉기(100.6)의 제6 실시예의 개략적인 예시를 보여준다. 접촉기(100.6)는 실질적으로 병렬로 배치된 여러 개의 선반(120.6)의 형태로 된 흐름 차단기들과 구조체(110.6)로 이루어진다. 이 경우, 구조체(110.6)는 오로지 예컨대 접촉기(100.5)에 따른 플레이트(112.6)를 포함한다. 플레이트(112.6)는 서로 평행한 플레이트(112.6) 상에 배치된다. 선반 거리들과 선반 높이들의 비는 이 예에서는 대략 6:1이다.

도 6은 도 3b에 따른 2개의 접촉기(100.3)를 포함하는, 열 교환기로서 형성된 제7 실시예를 개략적으로 예시한다. 본질적으로, 이는 도 3b에 따른 접촉기에 대한 또 다른 적용 가능성이다. 2개의 접촉기는 2개의 플레이트(112.7)가 열 전달 매체가 통과해서 흐를 수 있는 중간 공간을 형성하는 방식으로 배치된다.

도 7은 모난 선반들이 있는 역류 접촉기로서 형성된, 접촉기(100.8)의 제8 실시예를 개략적으로 예시한다. 접촉기(100.8)는 실질적으로 병렬로 배치된 여러 개의 선반(120.8)의 형태로 된 흐름 차단기들과 구조체(110.8)로 이루어진다. 구조체(110.8)는 그것 위에 병렬로 선반들이 배치된 플레이트(112.8)를 포함하고, 이들은 대략 5° 내지 10°의 범위 내에 있는 각도로 제1 유체의 흐름 방향(101.8)에 대해 경사져 있다. 구조체(100.8)는 동일하게 배치된 선반(120.8)이 있는 제2 플레이트(112.8)를 포함한다. 2개의 플레이트(112.8)는 한쪽 플레이트(112.8)의 선반(120.8)의 하나의 방향이 제2 플레이트(112.8)의 선반(120.8)이 하나의 방향과 교차하도록 면하는 선반(120.8)들의 반대쪽에 있다. 제1 플레이트(112.8)와 제2 플레이트(112.8)의 선반(120.8)들은 이격되어 있고, 따라서 제2 유체에 대한 흐름 공간을 형성한다. 제2 유체는 방향(102.8)으로 그리고 따라서 제1 유체의 반대 방향(101.8)으로 흐른다. 선반(120.8)들의 배향을 가지고, 방향(102.8)에서의 축 위의 회전 움직임이 제2 유체의 흐름에 유도되고, 이는 제2 유체에서의 혼합을 강화하는데 알맞다.

전술한 접촉기들은 더 큰 모노리스 구조체가 달성되는 방식으로 모듈식으로(modularly) 조립될 수 있다. 위 설명에 따른 복수의 접촉기로부터 조립된, 모로리스에 대한 3가지 예가 존재한다.

도 8은 3각형 단면을 가지는 채널이 있는, 모노리스(100.9)의 제1 실시예를 개략적으로 예시한다. 모노리스(100.9)는 실질적으로 병렬로 배치된 여러 개의 선반(120.9)의 형태로 된 흐름 차단기들과 구조체(110.9)로 이루어진다. 이러한 구조체는 이 예에서는 열린 기공 재료로 만들어지고, 이는 제2 유체가 제1 유체에 대해 역류로 인도되는, 제1 유체의 흐름 방향(101.9)으로 복수의 병렬 채널을 포함한다. 이 예에서, 채널들은 삼각형 단면을 가진다. 이러한 채널 내에서, 안쪽으로 돌출하는 선반(120.9)들과 주위의(circumferential) 선반들은 흐름 방향(101.9)에 대해 직각을 이루어 규칙적인 간격으로 배치된다.

도 9는 직사각형 단면을 가지는 채널들이 있는, 모노리스(100.10)의 제2 실시예의 개략적인 예시를 보여준다. 모노리스(100.10)는 실질적으로 모노리스(100.9)와 동일하게 조립되고, 그로 인해 6각형 단면을 가지며, 따라서 벌집 형상으로 형성된다. 채널들 내에서, 안쪽으로 돌출하는 선반(120.10)과 주위의 선반들은 흐름 방향(101.10)에 대해 직각을 이루어 규칙적인 간격으로 배치된다.

도 10은 6각형 단면을 가지는 채널들이 있는, 모노리스(100.11)의 제3 실시예의 개략적인 예시를 보여준다. 모노리스(100.11)는 실질적으로 모노리스(100.9)와 동일한 방식으로 조립되고, 그로 인해 그 채널들은 직사각형 단면을 가진다. 채널들 내에서, 안쪽으로 돌출하는 선반(120.11)과 주위의 선반들은 흐름 방향(101.11)에 대해 직각을 이루어 규칙적인 간격으로 배치된다.

당업자라면 모노리스들의 채널들은 또한, 예컨대 5각형, 원형, 직사각형 슬릿(slit) 형상 등과 같은 상이하게 모양을 갖는 단면 표면을 포함할 수 있다.

도 11a는 도 8 내지 도 10 또는 도 13 중 하나에 따른 모노리스(100.12)의 개략적인 예시를 보여주고, 이러한 모노리스(100.12)는 액체 분배기(130.12)와 액체 수집기(140.12)를 포함한다. 액체 분배기(130.12)는 액체 분배기(130.12)의 유입구에서 방향(101.12)으로 흐르는 제1 유체가 모노리스(100.12)의 구조체에 도달하고 그것을 통과할 수 있는 방식으로 모노리스(100.12)의 단부(end)와 연결된다. 모노리스의 반대쪽 단부에서는 액체 분배기(130.12)와 동일한 방식으로 조립되는 액체 수집기(140.12)가 모노리스(100.12)의 구조체를 빠져나가 드레인파이프(drainpipe)를 통해 방출될 때 제1 유체가 수집되는 방식으로 배치된다. 액체 분배기(130.12)와 액체 수집기(140.12) 모두 복수의 개구를 포함하고, 이러한 개구들은 모노리스(100.12)의 전술한 채널들과 통하게 되어 있어, 제2 유체가 액체 분배기(130.12)를 통해 채널들에 도달할 수 있고, 액체 수집기(140.12)를 통해 다시 채널들로부터 방출될 수 있다.

도 11b는 액체 분배기(130.12)에 초점이 맞추어진, 도 11a에 따른 접촉기(100.12)의 잘라낸 부분(cutout)을 보여준다.

도 11c는 액체 수집기(140.12)에 초점이 맞추어진, 도 11a에 따른 접촉기(100.12)의 잘라낸 부분을 보여준다.

바람직한 일 실시예에서, 구조체는 산화 알루미늄으로 이루어질 수 있고 따라서 쉽게 젖을 수 있으며, 선반들은 안쪽에서, 즉 구조체의 방향에서 산화 알루미늄으로 만들어지며, 바깥쪽에서는 이산화세륨으로 만들어져 있으며, 그로 인해 바깥쪽은 거의 젖지 않는다. 당업자는 또한 접촉기가 만들어질 수 있는 또 다른 알맞은 재료들 또는 코팅들을 각각 안다.

도 12는 접촉기(1)의 층 형태로 된 설계의 개략적인 예시를 마지막으로 보여준다. 접촉기(1)는 2개의 계단 요소(2a, 2b)를 가진다. 제1 계단 요소(2a)는 오른쪽 바닥으로부터 위쪽 좌측까지 연장하는데 반해, 제2 계단 요소(2b)는 바닥 좌측으로부터 상부 우측까지 연장하며, 제1 계단 요소(2a) 뒤에 있는 레벨에서 배치된다. 일반적인 흐름 방향(T)은 바닥으로부터 상부까지이다. 바닥/상부로 분할하는 것은 재멋대로 선택되었고, 오로지 도면을 설명하는 역할을 하는 것이며, 접촉기(1)와 아무런 기능상 관계를 가지지 않는다. 일반적인 흐름 방향(T)은 접촉기(1)를 통과하는 유체가 하부 단부, 즉 본 예에서는 접촉기(1)의 유입구 단부에서 접촉기(1)와 먼저 접촉하고, 유출구 단부(11)에서 접촉기(1)의 상부 단부에서 상기 접촉기를 빠져나가는 것을 나타낸다. 계단 요소들(2a, 2b)은 복수의 층(2, 2', 2", 2'", 2"", 2'"")에 의해 형성되고, 이들은 전체 계단 구조체에서 계산 요소(2a, 2b)를 제공한다. 그럴 경우 제1 층(2)은 제2 층(2')에 의해 부분적으로 덮여지고, 이러한 제2 층(2')은 제3 층(2")에 의해 부분적으로 덮여진다. 겹쳐지는 정도, 즉 제2 층(2')의 표면 일부분과 결합하는, 제1 층(2)의 계단의 표면에서의 부분은 이 예에서는 접촉기(1)의 처음부터 끝까지 일정하다. 개별 층들(2, 2', 2", 2'", 2"", 2'"")은 제2 계단 요소(2b)의 계단들과 함께 제1 계단 요소(2a)가 계단들 모두를 형성한다. 본 예에서는, 겹쳐지는 정도가 대략 50%, 즉 주된 흐름 방향에 대해 수직이 되게 연장하는 층의 표면의 50%는 이웃하는 층과 밀착되어 있다. 이 예에서는, 층의 두께, 즉 주된 흐름 방향(T)에 평행하게 연장하는 표면들은 이어지는 층에 의해 겹쳐지지 않는 자유로운 표면에 대응한다. 층의 겹쳐진 표면 부분들은 혼합(blend) 표면(5)을 형성한다. 혼합 표면(5)은 마무리된 접촉기(1)에서 밀착되게 연결된다.

계단 요소들(2a, 2b)의 층(2"")의 예를 가지고 예증되었지만, 이는 층(2"")에서 또는 확장 축들(X,Y)의 표면 영역에서 있는 계단들 모두가 조인트(joint) 층을 형성한다는 것을 의미한다. 층(2"")에서의 계단 요소들(2a, 2b)의 계단들 사이에 오목부(12)가 제공된다. 전형적인 것으로 도시된 계단 요소들(2a, 2b)은 서로를 향해 상호적으로 연장하고 계단 요소(2a, 2b)의 계단들의 모든 가장자리 내내 가정된 중앙 굴대(axle) 상에서 계산된 90°의 각도로 교차한다.

도 13은 또 다른 접촉기 또는 또 다른 모노리스(100.13)의 개략적인 예시를 보여준다. 또 다른 모노리스(100.13)는 일반적으로 도 10에 예시된 모노리스(100.11)의 특별히 바람직한 실시예이다. 유체가 인도되는 채널들은 또한 직사각형 단면을 가진다. 채널들 내에서 안쪽으로 돌출하는 선반(120.13)들과 주위의 선반들은 제1 유체의 흐름 방향(101.113)에 대해서는 직각으로 또는 제2 유체(102.13)의 흐름 방향으로 규칙적인 간격으로 배치된다. 모노리스(100.13)를 가지고, 제1 유체를 인도하기 위한 구조체(110.13)는 도 4에 도시된 실시예와 비슷하게 계단 구조체로서 형성된다. 그렇게 함으로써 모노리스 구조체(100.13)가 얻어지는데, 그러한 경우 직각으로 서로에 대해 배치된 여러 개의 계단식 부분적인 구조체 유닛들의 망이 각각 흐름 방향(101.13 또는 102.13)으로 배치되거나 규칙적인 간격으로 배치되는 입방형의 연결 요소들(114.13)을 통해 주위 선반들(120.13)의 구역에서 서로 연결된다. 연결 요소(114.13)들의 짧은 가장자리들은 주위 선반(120.13)들의 짧은 가장자리와 일치한다.

하지만, 전술한 실시예들은 오직 기초가 되는 발명의 프레임워크 내에서 수정될 수 있는 예시하는 예로서 이해되어야 한다.

도 1에 도시된 접촉기는 또한 더 많은 계단 요소(2a, 2b)를 갖는 더 큰 접촉기(1)를 만들어내는 것과 같이 다양하게 만들어질 수 있다. 그러한 요소는, 예컨대 간격(interval) A와 같이 바라는 만큼 자주, 또한 더 큰 접촉기(1)를 만들기 위해 상이한 기본 배향을 가지고 반복될 수 있다.

도 1에 전형적으로 도시된 층들(2, 2', 2", 2'", 2"", 2'"")의 층 두께들은 30㎛ 내지 10㎜까지 변할 수 있다. 본 예에서는, 층들(2, 2', 2", 2'", 2"", 2'"")이 500㎛의 층 두께를 가진다.

도 2에서는, 조직 또는 열린 기공 발포체가 예컨대 도 4에 도시된 바와 같은 계단 바아들의 형태로 정연한(ordered) 모세관 시스템으로서 제공될 수도 있다. 도 8, 도 9, 및 도 10에 도시된 랜덤(random) 구조체가 있는 열린 기공 재료는 또한 규칙적으로 배열된 모세관 및/또는 계단 바아들이 있는 정연한 구조체로 대체될 수 있다.

요약하면, 본 발명에 따른 장치가 제공되는 것으로 판단되어야 하고, 이러한 장치에 의해 2개의 유체가 특별히 효율적인 방식으로 서로 접촉할 수 있으며, 이러한 장치를 가지고 범람의 위험이 감소될 수 있다.

Claims

적어도 2개의 유체 흐름을 접촉시키기 위한 디바이스로서, 증류탑(distillation column), 추출탑(extraction column) 또는 가스 스크러버(gas scrubber)인 상기 디바이스는 접촉기를 포함하고,
제1 유체를 인도(conduct)하기 위해 평균 직경 200 ㎛ 내지 1 mm를 가지는 모세관(capillary)들 또는 기공(pore)들 중 적어도 하나를 가지는 구조체(110.0)를 포함하고, 상기 구조체(110.0)는 제2 유체를 인도하도록 설계된 접촉 구역을 포함하며, 상기 접촉 구역에서 상기 제1 유체는 상기 제2 유체와 접촉될 수 있고, 상기 접촉 구역(104.0)에는 상기 제2 유체의 흐름을 가로막기 위해 적어도 하나의 흐름 차단기가 제공되고, 그리고,
상기 접촉 구역은 평균 직경 200 ㎛ 내지 1 mm를 가지는 기공들 또는 모세관들 중 적어도 하나를 가지지 않고,
상기 흐름 차단기는 적어도 2개의 선반(ledge)(120.0)들을 포함하며, 2개의 이웃하는 선반(120.0)들 사이 거리와 상기 선반(120.0)들의 높이의 비는 1 내지 10의 범위에 있고,
상기 접촉기의 제1 단부에는 상기 구조체로 상기 제1 유체를 분배하기 위한 분배기(distributor)가 제공되고, 상기 제1 단부와 반대쪽 제2 단부에는 상기 구조체로부터 상기 제1 유체를 수집하기 위한 수집기(collector)가 제공되는,
적어도 2개의 유체 흐름을 접촉시키기 위한 디바이스.
제1 항에 있어서,
상기 제2 유체는 상기 선반의 방향과 교차하는 제2 방향으로 흐를 수 있는 것을 특징으로 하는 적어도 2개의 유체 흐름을 접촉시키기 위한 디바이스.
제1 항에 있어서,
상기 제1 유체가 흐름 차단기 유닛과 교차하는 제1 방향으로 흐를 수 있는 방식으로 상기 구조체(110.0)가 설계되고 상기 흐름 차단기가 배열된 것을 특징으로 하는 적어도 2개의 유체 흐름을 접촉시키기 위한 디바이스.
제3 항에 있어서,
상기 선반의 방향을 갖는 상기 제1 방향은 60°내지 90°의 각도를 포함하는 것을 특징으로 하는 적어도 2개의 유체 흐름을 접촉시키기 위한 디바이스.
제1 항에 있어서,
상기 2개의 이웃하는 선반(120.0)들 사이 거리와 상기 선반(120.0)들의 높이의 비는 3 내지 7 사이의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 적어도 2개의 유체 흐름을 접촉시키기 위한 디바이스.
제1 항에 있어서,
상기 구조체(110.0)는 다음 특징들:
e) 조직;
f) 열린 기공 재료;
g) 모세관; 및
h) 계단 구조체
중 하나 또는 수 개를 포함하는 것을 특징으로 하는 적어도 2개의 유체 흐름을 접촉시키기 위한 디바이스.
제1 항에 있어서,
상기 구조체(110.0)는 벌집 형상으로 형성되고, 상기 흐름 차단기는 상기 벌집 형상 내에서 반경 방향 내측으로 돌출하는 것을 특징으로 하는 적어도 2개의 유체 흐름을 접촉시키기 위한 디바이스.
제7 항에 있어서,
상기 벌집 형상은 정다각형, 삼각형, 직사각형 또는 육각형 형상의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 적어도 2개의 유체 흐름을 접촉시키기 위한 디바이스.
제1 항에 있어서,
상기 구조체(110.0)는 계단 바아 요소(step bar element)를 포함하는 것을 특징으로 하는 적어도 2개의 유체 흐름을 접촉시키기 위한 디바이스.
제9 항에 있어서,
상기 구조체(110.0)는 교차 방향으로 배열된 수 개의 계단 바아 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 적어도 2개의 유체 흐름을 접촉시키기 위한 디바이스.
제1 항에 있어서,
상기 선반(120.0)은 상기 구조체의 근위에 제1 습윤성을 갖는 영역(122.0)을 포함하고, 상기 선반(120.0)은 상기 구조체의 원위에 상기 제1 습윤성과는 상이한 제2 습윤성을 갖는 영역(121.0)을 갖는 것을 특징으로 하는 적어도 2개의 유체 흐름을 접촉시키기 위한 디바이스.
제1 항에 있어서,
2개의 접촉기들이 배열되고, 상기 2개의 접촉기들은, 상기 제1 유체가 제1 접촉기의 구조체에 의해 제2 접촉기의 구조체로 인도될 수 있는 방식으로 상기 제1 접촉기의 상기 제1 단부가 상기 제2 접촉기의 제2 단부에 연결되는 방식으로 배열된 것을 특징으로 하는 적어도 2개의 유체 흐름을 접촉시키기 위한 디바이스.
제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 따른 증류탑, 추출탑 또는 가스 스크러버를 사용하여 제1 유체와 제2 유체 간에 접촉을 생성하는 방법.
제13 항에 있어서,
상기 제2 유체는 상기 흐름 차단기에 의해 소용돌이치는 것에 의해 상기 제1 유체와 상기 제2 유체가 국지적으로 동시에 접촉하며 도달하는 것을 특징으로 하는 방법.
제13 항에 있어서,
상기 제2 유체의 유속은 범람(flooding)이 일어나지 않는 방식으로 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.