專利名稱：接觸系統(tǒng)和方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及接觸系統(tǒng)和方法的領(lǐng)域。在具體的實(shí)施方 式中，本發(fā)明涉及接觸兩種或多種流體的系統(tǒng)和方法及其應(yīng)用，如從 液體如燃料中去除污染物或者向液體如燃料中添加補(bǔ)充物。在另一實(shí) 施方式中，本發(fā)明一般涉及催化反應(yīng)系統(tǒng)和方法的領(lǐng)域。在另一具體 實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及使一種或多種流體催化相互作用的系統(tǒng)和方 法及其應(yīng)用，如從液體中去除污染物或向液體中添加補(bǔ)充物。
背景技術(shù)：
將物質(zhì)從液體中去除或者將物質(zhì)加入液體中在很多應(yīng)用中 可以是有用的。例如，向液體中加入氣體是生產(chǎn)碳酸飲料所必需的。 例如，從液體中去除氣體可能是生產(chǎn)凈化液體所期望的。凈化液體在 很多應(yīng)用中是期望的。特別地，從液體中去除污染物可能是許多工業(yè) 和商業(yè)應(yīng)用所必需的。例如，在燃料的情況下，如柴汕機(jī)或噴氣式發(fā) 動(dòng)機(jī)燃料，燃料中的雜質(zhì)可能導(dǎo)致高維修費(fèi)和不佳的性能。例如，氧
在燃料中的存在可能導(dǎo)致使用該燃料的機(jī)器如噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的性能不 佳。此外，當(dāng)氧飽和的燃料引起焦化從而限制燃料流動(dòng)時(shí)，氧飽和的 燃料可能抑制由燃料所貢獻(xiàn)的冷卻劑或吸熱劑功能。向液體中加入物質(zhì)或者兩種或多種的均質(zhì)混合在許多催化 應(yīng)用中可以是有用的。例如，向液體中加入氣體是促進(jìn)化學(xué)轉(zhuǎn)化如氧 化反應(yīng)所期望的。此外，在制備復(fù)合乳液(complex emulsion)的情況 下，具有高度不混溶性的流體的混合可能是非常難的。從液體中去除污染物如從燃料中去除氧的常規(guī)方法具有相 當(dāng)多的缺陷。例如，使用還原劑化學(xué)結(jié)合氧可能導(dǎo)致與可能使用的活 性金屬有關(guān)的進(jìn)一步的污染問題。此外，此類系統(tǒng)的大體積和重量妨 礙了它們?cè)诤叫衅黠w行凈化系統(tǒng)上的應(yīng)用。因此，對(duì)凈化液體、同時(shí) 消除此類缺陷的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法存在著需求。促進(jìn)此類流體之間的催化轉(zhuǎn)化的常規(guī)方法也具有相當(dāng)多的 缺陷。例如，使用還原劑可能導(dǎo)致與可能使用的活性金屬有關(guān)的進(jìn)一 步的污染問題。因此，對(duì)促進(jìn)催化相互作用和流體間均質(zhì)混合、同時(shí) 消除了任何缺陷的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法也存在著需求。
發(fā)明概述本發(fā)明提供凈化液體的系統(tǒng)和方法，其允許組分從液體中 高效和/或均勻去除，以及提供注入液體的系統(tǒng)和方法，其允許組分高 效和/或均勻地加入液體中。所述組分可能是要從液體中去除的不需要 的組分，或者是要加入液體中的期望的組分或多種組分，例如，其中 的每一種在本文中被稱為"組分"。在此方面，所公開的實(shí)施方式通 過使液體和流體經(jīng)過疏松介質(zhì)而提供液體的凈化或注入，所述疏松介 質(zhì)促進(jìn)液體和流體的混合。液體與流體之間的組分的分壓、活性、逸 度或濃度的差異推動(dòng)了在混合液體和流體中組分在液體與流體之間的 轉(zhuǎn)移。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式涉及在液體與流體之間轉(zhuǎn)移組分的 方法。該方法包括使液體如燃料和流體如氣體通過疏松介質(zhì)，其中所 述液體和流體的至少一種在其中含有如氧氣之類的組分。在疏松介質(zhì) 內(nèi)，液體和流體混合物具有組分分壓差。該通過引起液體和流體的混
合以及引起至少一些組分在液體和流體之間轉(zhuǎn)移。該方法也可以包括 在轉(zhuǎn)移組分之后分離液體和流體。在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明包括用于在液體與流體之間轉(zhuǎn) 移組分的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括疏松介質(zhì)和用于分離液體和流體的分離器， 所述疏松介質(zhì)用于促進(jìn)液體和流體的混合以及至少部分組分在液體與 流體之間的轉(zhuǎn)移。在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明包括用于促進(jìn)液體和流體混合 的疏松介質(zhì)。所述疏松介質(zhì)包括多孔物體和孔，所述孔用于引起從其 中流過的流體與具有從其中經(jīng)過的組分的液體的表面混合。在具體的 實(shí)施方式中，所述孔具有足夠小的孔徑和足夠復(fù)雜的形狀，以促進(jìn)表 面混合。在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明包括用于混合液體和流體的混
合物體。所述混合物體包括多個(gè)軸向通道，用于使液體從其中通過進(jìn) 入基本與軸向通道排成一行的通路?；旌衔矬w也包括用于使流體擴(kuò)散 進(jìn)入所述通路的多孔物體。在又一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明提供使一種或多種流體催化 相互作用的系統(tǒng)和方法及其應(yīng)用，例如從液體中去除污染物或組分或 者向液體中添加補(bǔ)充物。例如，污染物可能是要從液體中去除的不需 要的組分，而補(bǔ)充物可能是要加入液體中的期望的組分或多種組分。在本發(fā)明催化方法的一個(gè)實(shí)施方式中，提供了將多個(gè)反應(yīng) 物催化轉(zhuǎn)化以從中生產(chǎn)一種或多種產(chǎn)物的方法。該方法包括使所述多 個(gè)反應(yīng)物通過催化活性疏松介質(zhì)，所述通過引起多個(gè)反應(yīng)物的混合和 一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)物的化學(xué)轉(zhuǎn)化，從而從中產(chǎn)生一種或多種產(chǎn)物。在本發(fā)明催化方法的另一個(gè)實(shí)施方式中，提供了用于催化 轉(zhuǎn)化一種或多種反應(yīng)物的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于引起多個(gè)反應(yīng)物混合 的催化活性疏松介質(zhì)，所述催化活性疏松介質(zhì)進(jìn)一步用于引起一種或 多種反應(yīng)物的化學(xué)轉(zhuǎn)化，以從中生產(chǎn)至少一種產(chǎn)物。在本發(fā)明的又一實(shí)施方式中，提供用于促進(jìn)多種反應(yīng)物催 化轉(zhuǎn)化的催化活性疏松介質(zhì)。該疏松介質(zhì)包括催化活性多孔物體和孔， 所述孔具有的孔徑足夠小，從而引起從中流過的流體與具有從中流過 的組分的液體混合。
附圖簡述

圖1A是根據(jù)本發(fā)明的凈化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式的示意圖。
圖1B是根據(jù)本發(fā)明的凈化系統(tǒng)的另一實(shí)施方式的示意圖。
圖1C是根據(jù)本發(fā)明的凈化系統(tǒng)的又一實(shí)施方式的示意圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的凈化系統(tǒng)的另一示意圖。
圖3是圖2中所示的接觸器單元的示意圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的催化相互作用系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式的 示意圖。圖5是圖4中所示系統(tǒng)的另一示意圖。
圖6是圖5中所示的接觸器單元的示意圖。
圖7A是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的混合器主體的圖解。
圖7B是圖7A中所示的混合器主體的截面圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的混合器主體的另一實(shí)施方式的截面俯 視圖。圖9A是根據(jù)本發(fā)明的接觸器實(shí)施方式的示意圖。
圖9B是根據(jù)本發(fā)明的接觸器單元實(shí)施方式的示意圖。
圖9C是示意圖，顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的示例性接
觸器的多孔物體，并且具有示例性孔形狀。圖IOA和IOB繪解了在現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中在混合過程中
流體中的組分濃度。圖IOC繪解了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的利用接觸器進(jìn)行
的液體和流體的混合。圖11是根據(jù)本發(fā)明的分離器實(shí)施方式的圖解。
發(fā)明詳述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式包括用于在液體與流體之間轉(zhuǎn)移組 分的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于引起液體和流體混合的疏松介質(zhì)，所述液 體和流體中的至少一種具有在其中的組分。疏松介質(zhì)進(jìn)一步用于引起 所述組分的至少一部分從液體轉(zhuǎn)移到流體。所述系統(tǒng)也可以包括用于 分離液體和流體的分離器。如本文關(guān)于分離所用，"組分(component)"可以被混合、 吸收、懸浮或溶解在液體或流體或兩者之中。"流體(Fluid)"可以是液體、氣體或處于任何相的物質(zhì)， 所述相允許物質(zhì)容易地流動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施方式中，系統(tǒng)也包括用于從流體中去除組分的 流體凈化單元。在具體實(shí)施方式
中，流體凈化單元包括變壓吸附單元。 在其它實(shí)施方式中，凈化單元可以包括膜。例如，可以提供再循環(huán)線， 以將流體從流體凈化單元轉(zhuǎn)移至疏松介質(zhì)。如本文所用，"凈化(purification)"和"使…凈化 (purifying)"指的是一種或多種組分從流體中的去除。該去除可以是 部分的、完全的或達(dá)到期望的程度，并且可以包括包含在其中的僅僅 部分組分或所有組分的去除。在一個(gè)實(shí)施方式中，系統(tǒng)也可以包括用于將流體從分離器 傳遞到疏松介質(zhì)的再循環(huán)線。在一個(gè)實(shí)施方式中，系統(tǒng)也包括用于從分離器分離與流體 混合的氣化液體的蒸氣阱(vaportrap)。在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，疏松介質(zhì)包括具有500微米以 下孔徑的孔。在一個(gè)實(shí)施方式中，孔徑在100與500微米之間。在另 一實(shí)施方式中，孔徑在200與500微米之間。在另一實(shí)施方式中，孔 徑在300與500微米之間。在進(jìn)一步的具體實(shí)施方式
中，孔徑在約350 與約450微米之間。在仍然進(jìn)一步的實(shí)施方式中，孔徑為約400微米。在一個(gè)實(shí)施方式中，系統(tǒng)也包括用于向疏松介質(zhì)提供流體 和液體混合物的預(yù)混合器。在具體的實(shí)施方式中，所述預(yù)混合器包括 多個(gè)軸向通道和多孔物體，所述軸向通道用于使液體從中通過而進(jìn)入 朝向疏松介質(zhì)的軸向路徑，所述多孔物體用于使流體擴(kuò)散進(jìn)入軸向路 徑。預(yù)混合器也可以包括沿著預(yù)混合器圓周周長的環(huán)形通路，用于接 收流體并引導(dǎo)流體到多孔物體。疏松介質(zhì)可以由惰性固體材料制成，如金屬、陶瓷、塑料、 玻璃或者其它有機(jī)或無機(jī)材料。在一個(gè)實(shí)施方式中，分離器包括至少一個(gè)離心分離器。在具體的實(shí)施方式中，所述液體是燃料，而所述組分是氣
體。燃料例如可以是柴油機(jī)燃料、煤油或噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。氣體可 以是氧。在具體的實(shí)施方式中，組分是在液體和流體經(jīng)過疏松介質(zhì) 之前溶解在液體中的氣體。在一個(gè)實(shí)施方式中，流體是氣體。在具體的實(shí)施方式中，
氣體在操作條件下是非活性氣體，如氮、稀有氣體(例如氬或氦)、二氧 化碳或其混合物，其基本沒有所述組分。本發(fā)明的另一實(shí)施方式包括在液體與流體之間轉(zhuǎn)移組分的 方法。該方法包括使液體和流體通過疏松介質(zhì)，所述液體和流體的至 少一種在其中含有組分，所述通過引起液體和流體的混合以及至少一 些組分在液體與流體之間的轉(zhuǎn)移。所述方法可以進(jìn)一步包括分離液體 與流體，分離的流體和分離的液體中的至少一種包括至少一些所述組 分。在具體的實(shí)施方式中，如果組分已經(jīng)從液體被轉(zhuǎn)移至流體， 所述方法也包括從所述流體中除去所述組分。除去所述組分可以包括 變壓吸附。在進(jìn)一步的具體實(shí)施方式
中，已凈化的流體可以被再循環(huán) 用于使流體傳遞經(jīng)過疏松介質(zhì)的任何繼續(xù)過程中。在具體的實(shí)施方式中，所述方法也包括在流體從液體分離 之后回收任何與流體混合的汽化液體。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述方法也包括使液體和流體通過疏 松介質(zhì)之前使它們通過預(yù)混合器。在具體的實(shí)施方式中，所述預(yù)混合 器包括多個(gè)軸向通道和多孔物體，所述軸向通道用于使液體從中通過 而進(jìn)入朝向疏松介質(zhì)的軸向路徑，所述多孔物體用于使流體擴(kuò)散進(jìn)入 軸向路徑。預(yù)混合器可以進(jìn)一步包括沿著預(yù)混合器圓周周長的環(huán)形通 路，用于接收流體并引導(dǎo)流體到多孔物體。在一個(gè)實(shí)施方式中，分離液體與流體包括使液體和流體通 過至少一個(gè)離心分離器。本發(fā)明的另一實(shí)施方式包括用于促進(jìn)液體和流體混合的疏 松介質(zhì)。疏松介質(zhì)包括多孔物體和在多孔物體中形成的孔。所述孔用 于引起流體與具有流經(jīng)該多孔物體的組分的液體的表面混合?？拙哂?足夠小的孔徑和足夠復(fù)雜的孔形狀，以便促成表面混合。
仍為本發(fā)明的另一實(shí)施方式包括凈化液體的方法。所述方 法包括使液體和流體通過疏松介質(zhì)，所述液體其中含有組分，所述通 過引起液體和流體的混合以及至少一些組分從液體轉(zhuǎn)移到流體。所述 方法也包括分離液體與流體，所分離的流體包括至少一些組分，以及 從所述流體中去除所述組分。組分被去除的流體被再循環(huán)用于使液體 和流體傳遞經(jīng)過疏松介質(zhì)的任何繼續(xù)過程中。本發(fā)明的另一實(shí)施方式包括用于混合液體和流體的混合
體。所述混合體包括多個(gè)軸向通道和多孔物體，所述軸向通道用于使 液體從中通過而進(jìn)入基本與軸向通道排成一行的路徑，所述多孔物體 用于使流體擴(kuò)散進(jìn)入路徑。在具體的實(shí)施方式中，混合體也可以包括 沿著多孔物體圓周周長的環(huán)形通路，用于接收流體并引導(dǎo)流體到多孔在此方面，"基本與軸向通道排成一行的路徑"指的是流動(dòng) 的總體方向。該路徑可以包括錐形或輻射狀組分(conical or radial components例如，在某些區(qū)域，所述路徑可以僅包括轉(zhuǎn)變或擴(kuò)散進(jìn) 入軸向流的輻射狀組分。按照本發(fā)明另一實(shí)施方式，提供了多種反應(yīng)物催化轉(zhuǎn)化以 從中產(chǎn)生一種或多種產(chǎn)物的方法。本發(fā)明方法包括使多個(gè)反應(yīng)物通過 催化活性疏松介質(zhì)。所述通過促成所述多個(gè)反應(yīng)物的混合以及一個(gè)或 多個(gè)反應(yīng)物的化學(xué)轉(zhuǎn)化，從而從中產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)產(chǎn)物。"催化"是指促進(jìn)包括一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)物的反應(yīng)或相互作 用。催化物質(zhì)可以包括貴金屬、過渡金屬、金屬氧化物、氮化物、碳 化物、酶、及類似物，以及它們的各種組合物。考慮用于本文的貴金 屬包括鉑、鈀、金和銀?？紤]用于本文的過渡金屬氧化物包括RuOx、 LaMnOx和f丐鈦礦(peravskite)。在具體的實(shí)施方式中，所述多個(gè)反應(yīng)物的每一個(gè)是流體。"流體"可以是液體、氣體或處于任何相的物質(zhì)，所述相 允許該物質(zhì)容易地流動(dòng)。在具體的實(shí)施方式中，所述多個(gè)反應(yīng)物可以選自一種或多 種液體，每一個(gè)在其中任選地含有組分； 一種或多種氣體，每一個(gè)當(dāng) 存在時(shí)在其中含有組分；以及其任何兩種或多種的組合物。
如本文關(guān)于催化轉(zhuǎn)化所用，"組分(component)"可以被混 合、吸收、懸浮或溶解在液體或流體中。此處考慮的組分包括氧氣、 一氧化碳、二氧化碳、甲垸等。按照本發(fā)明，所述通過催化活性疏松介質(zhì)可以促進(jìn)很多反 應(yīng)。例如，此類通過可以促進(jìn)兩種活性液體之間的反應(yīng)；可選地，此
類通過可以促進(jìn)活性液體與其中的組分之間的反應(yīng)；或者此類通過可
以促進(jìn)活性液體與氣體之間的反應(yīng)，或者此類通過可以促進(jìn)氣體與其 中的組分之間的反應(yīng)。所述多個(gè)反應(yīng)物可以在一比率下通過催化活性疏松介質(zhì)， 所述比率被選擇以達(dá)到一種或多種反應(yīng)物的期望轉(zhuǎn)化水平和/或達(dá)到一 種或多種產(chǎn)物的期望生產(chǎn)水平。在具體實(shí)施方式
中，至少一種反應(yīng)物可以是液體。所述液 體反應(yīng)物包括一種或多種烴類。在具體實(shí)施方式
中，至少一種反應(yīng)物可以是氣體。示例性 反應(yīng)物氣體包括氫、氧、二氧化碳、NOx、甲垸及類似物，以及它們的 任何兩種或多種的混合物。在具體實(shí)施方式
中，至少一種反應(yīng)物可以是液體，在其中 含有活性氣體。在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明包括用于一種或多種反應(yīng)物催 化轉(zhuǎn)化的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以包括用于促成多個(gè)反應(yīng)物混合的催化活性 疏松介質(zhì)。所述催化活性疏松介質(zhì)可以進(jìn)一步用于引起所述一種或多 種反應(yīng)物的化學(xué)轉(zhuǎn)化，以從中產(chǎn)生至少一種產(chǎn)物。在具體實(shí)施方式
中，所述多個(gè)反應(yīng)物可以選自一種或多種 液體，每一個(gè)在其中任選地含有組分； 一種或多種氣體，每一個(gè)在其 中任選地含有組分；以及其任何兩種或多種的組合物。在具體實(shí)施方式
中，所述系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括用于在化學(xué) 轉(zhuǎn)化之后分離兩種或多種產(chǎn)物或反應(yīng)物的分離器。所述系統(tǒng)可以進(jìn)一 步包括用于從至少一種產(chǎn)物或反應(yīng)物中除去污染物的凈化單元。所述 系統(tǒng)也可以包括用于將至少一種產(chǎn)物或反應(yīng)物從所述凈化單元傳遞至 疏松介質(zhì)作為反應(yīng)物的再循環(huán)線。在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，疏松介質(zhì)可以包括具有500微
米以下孔徑的孔。在一個(gè)實(shí)施方式中，孔徑可以在100與500微米之
間。在另一實(shí)施方式中，孔徑可以在200與500微米之間。在另一實(shí) 施方式中，孔徑可以在300與500微米之間。仍在另一實(shí)施方式中， 孔徑可以在350與450微米之間。仍在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，孔徑可 以是約400微米。在具體的實(shí)施方式中，系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于向疏松介質(zhì)提 供兩種或多種反應(yīng)物混合物的預(yù)混合器。所述預(yù)混合器可以包括多個(gè) 基本軸向通道，用于使第一反應(yīng)物從中通過而進(jìn)入朝向疏松介質(zhì)的路 徑，所述第一反應(yīng)物是液體；和多孔物體，用于使第二反應(yīng)物擴(kuò)散進(jìn) 入所述路徑，所述第二反應(yīng)物是流體。預(yù)混合器可以包括沿著預(yù)混合 器圓周周長的環(huán)形通路，用于接收流體并引導(dǎo)流體到多孔物體。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，用于促進(jìn)多個(gè)反應(yīng)物的催化 轉(zhuǎn)化的催化活性疏松介質(zhì)包括催化活性多孔物體和孔，所述孔具有足 夠小的孔徑，以促成流經(jīng)其中的流體與具有流經(jīng)其中的組分的液體的 混合。參見圖1A，在液體與流體之間轉(zhuǎn)移組分如污染物的示例性 系統(tǒng)被示意性圖解。在該圖解例中，不需要的組分包含在待要凈化的 液體中。在其它實(shí)施方式中，所述組分可以包含在流體中或者可以是 流體本身。在圖1A的實(shí)施例中，待要凈化的液體是具有吸收在其巾的 組分如氣態(tài)氧的燃料。在其它實(shí)施方式中，帶有多種組分的其它液體 可以被純化。系統(tǒng)100a包括凈化單元，如脫氧單元IIO，其在下面被更 詳細(xì)地描述。脫氧單元110用于接收液體燃料和氣態(tài)氮。液體燃料可 以具有吸收在其中的組分如氣態(tài)氧。氣態(tài)氮優(yōu)選是基本無氧的。脫氧 單元110的操作使得氣態(tài)氧從燃料被轉(zhuǎn)移到氮。因此，脫氧單元110 在系統(tǒng)100a中的輸出是脫氧燃料和帶有吸收在其中的氧的氣態(tài)氮。有 限量的燃料蒸汽可以是與氮/氧流一起的輸出?，F(xiàn)在參照?qǐng)D1B，凈化系統(tǒng)的第二實(shí)施方式被圖解。在系統(tǒng) 100b中，脫氧單元110用于接收來自儲(chǔ)蓄器如燃料罐130的燃料。進(jìn) 入脫氧單元110的燃料流動(dòng)可以通過安置在燃料罐130與脫氧單元110 之間的任選的泵132來推動(dòng)。例如，燃料罐130、泵132和脫氧單元
IIO利用管、管道或管線連接。燃料罐130的大小和泵132的容量可以
根據(jù)具體的應(yīng)用和要求確定。在一個(gè)實(shí)施方式中，脫氧單元no用于
在2美國加侖/分鐘的速率下接收和加工燃料。脫氧單元110也用于接收流體如氣體供給，以便與燃料混 合。在某些實(shí)施方式中，流體是非活性氣體，如氮、氬、氦或類似氣 體。在示例性實(shí)施例中，流體是氮?dú)??？梢詮募訅旱獨(dú)馄拷邮盏獨(dú)狻?在其它實(shí)施方式中，氮?dú)鈦碜粤黧w凈化單元，如高度優(yōu)化的變壓吸附 (PSA)系統(tǒng)120，其基本供應(yīng)無氧的氮(例如99.9% N2)。進(jìn)入脫氧單元 110中的氮?dú)饬髁坷缈梢岳昧髁坑?jì)122來調(diào)節(jié)。在一個(gè)實(shí)施方式中， 脫氧單元110用于在基于期望的燃料輸出的速率下接收氮和燃料。例 如，較大的流體與燃料比可以用來得到更純的燃料，而較小的流體與 燃料比可用來得到純度較小的燃料。在具體的實(shí)施方式中，流體與燃 料比可以是10:1、 4:1、 2:1、 1:1、 1:2、 1:4或1:10。脫氧單元110用于將組分如氧氣從燃料轉(zhuǎn)移至氮?dú)?。脫?單元的這個(gè)方面將參考圖2、 3、 7A、 7B和8-10C在下面進(jìn)行更詳細(xì) 的描述。因此，脫氧單元110的輸出包括脫氧燃料140流和帶有氧的 氮?dú)獾膯为?dú)氣流。在很多情況下， 一定量的液體燃料可以在脫氧單元110中 蒸發(fā)或者在進(jìn)入脫氧單元110之前蒸發(fā)。在此方面，系統(tǒng)100b包括燃 料蒸氣回收單元150，通過該單元氮?dú)饬鞅惶幚?。燃料蒸氣回收單?150可以是蒸氣阱(vaportrap)，其包括用于分離燃料蒸氣與氮?dú)饬鞯?聯(lián)合濾器，從而產(chǎn)生濃縮燃料。然后濃縮燃料被發(fā)送至離開脫氧單元 110的燃料流140，如在圖l中所示。在其它實(shí)施方式中，為了維持來 自脫氧單元110的燃料140的脫氧水平，回收的燃料蒸氣可以被發(fā)送 至燃料罐130。然后來自燃料蒸氣回收單元150的帶有氧的氮?dú)饬骺梢员?導(dǎo)入PSA系統(tǒng)120，該系統(tǒng)從氮?dú)庵蟹蛛x氧。然后凈化的氮?dú)饪梢杂?于另外燃料的脫氧，而氧氣可以被排放到大氣中。在系統(tǒng)100b在密閉 環(huán)境中操作的情況下，如實(shí)驗(yàn)室或密閉區(qū)域中的操作應(yīng)用，氮?dú)夂脱?氣的氣流可以在被導(dǎo)入PSA系統(tǒng)120之前進(jìn)行進(jìn)一步處理。氮?dú)夂脱?氣流可以在沒有PSA系統(tǒng)的系統(tǒng)中進(jìn)行類似的處理。例如，氮?dú)夂脱?br> 氣流可以通過活性炭濾器來處理，以便在PSA處理或排放到大氣中之 前去除組分。在其它實(shí)施方式中，活性炭濾器可以被安置在PSA系統(tǒng)
120的上游。因此，組分也可以從氮?dú)庵腥コ?。圖1C圖解凈化系統(tǒng)的又一實(shí)施方式。在系統(tǒng)100c中，氮 氣、氧氣和燃料蒸氣流被引導(dǎo)通過催化床160。催化床160用于引起燃 料蒸氣與氧分子之間的反應(yīng)以產(chǎn)生二氧化碳和水。因此，催化床160 的輸出是氮?dú)?、水、二氧化碳和任何剩余燃料蒸氣的混合物。然后?混合物被導(dǎo)入吸附單元170中。吸附單元170用于從所述流中吸收為 液體或蒸氣的水。來自所述流的水可以被保留在吸附單元170中或者 另外導(dǎo)出脫離所述流。因此，氧氣有效地從流中去除，而二氧化碳被 加入。除氮?dú)庵猓趸伎梢岳^續(xù)發(fā)揮無氧流體的功能，用于從 燃料中轉(zhuǎn)移氧氣。在圖2中更詳細(xì)地圖解了示例性凈化系統(tǒng)100。在某些實(shí) 施方式中，系統(tǒng)100包括燃料的預(yù)處理和用于控制系統(tǒng)100的各方面 的控制單元。燃料的預(yù)處理可以包括通過濾器系統(tǒng)134處理燃料以去 除某些組分，如固體顆粒，以防止此類組分影響脫氧單元110的操作。 此類濾器系統(tǒng)是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。此外，可以提供燃料溫度調(diào)節(jié)器136以控制燃料的溫度。 溫度可能需要基于對(duì)燃料進(jìn)行脫氧的機(jī)器的要求而進(jìn)行調(diào)節(jié)。燃料溫 度調(diào)節(jié)器136可以包括用于增加燃料溫度的加熱器和/或用于增加或減 小燃料溫度的換熱器。在某些實(shí)施方式中，可以增加燃料的溫度以促 進(jìn)組分的去除?？刂葡到y(tǒng)400包括用于控制系統(tǒng)100的各個(gè)單元的控制單 元。提供流量控制單元410，以控制燃料和氮?dú)獾牧魉?。在此方面，?量控制單元410 nj以用于聯(lián)絡(luò)j"控制k面所述且示于圖1中的流量計(jì) 122和泵132。同樣，捉供溫設(shè)控制單元420，以聯(lián)絡(luò)并控制燃料溫度 調(diào)節(jié)器136，用于調(diào)節(jié)燃料的溫度。最后，可提供氧測(cè)量單元430，以 監(jiān)測(cè)脫氧單元110的操作。在此方面，可在脫氧單元110的輸入和輸 出處提供傳感器(未顯示)。傳感器可以將數(shù)據(jù)傳達(dá)給氧測(cè)量單元430， 以測(cè)定所達(dá)到的脫氧水平。在一些實(shí)施方式中，氧測(cè)量單元430可以 用于向操作員傳達(dá)信息，指示脫氧單元110的故障。
如在圖2中所示，脫氧單元110包括燃料-氣體接觸器200 和氣體-燃料分離器300。這些組成的每一個(gè)在下面進(jìn)行更詳細(xì)的描述。圖3是示于圖2中的脫氧單元110的燃料-氣體接觸器200 的實(shí)施方式的示意圖。在本實(shí)施方式中，燃料-氣體接觸器200包括用 于混合燃料和氮的輸入流的預(yù)混合器210。預(yù)混合器210推動(dòng)了兩個(gè) 流的均勻混合，從而促進(jìn)了燃料的脫氧。預(yù)混合器210的實(shí)施方式將 參考圖7A、 7B和8在下面予以更詳細(xì)的描述。通過預(yù)混合器210的 混合物輸出被導(dǎo)入接觸器220，用于促進(jìn)燃料和氮的表面混合，如參考 圖9A-10C在下面所詳細(xì)描述。接觸器220的輸出被導(dǎo)出燃料-氣體接 觸器200并導(dǎo)入分離器300 (圖2)。參考圖4，示意性圖解了用于促進(jìn)兩種或多種反應(yīng)物之間 反應(yīng)的示例性系統(tǒng)。在圖解的實(shí)施例中，組分被包含在第一反應(yīng)物中 并且將被轉(zhuǎn)移至第二反應(yīng)物。在一個(gè)實(shí)施例中，第一反應(yīng)物和第二反 應(yīng)物可以都是流體。在另一實(shí)施例中，第一反應(yīng)物可能是其中具有組 分的液體。在又一實(shí)施例中，所述組分可以是被吸收在液體中的氣體 如氣態(tài)氧。系統(tǒng)100包括反應(yīng)單元，如催化反應(yīng)單元110，其在下面 進(jìn)行更詳細(xì)的描述。催化反應(yīng)單元110用于接收來自儲(chǔ)蓄器如液體罐 130的第一反應(yīng)物。第一反應(yīng)物流動(dòng)進(jìn)入催化反應(yīng)單元110可以通過安 置在液體罐130與催化反應(yīng)單元110之間的泵132推動(dòng)。例如，液體 罐130、泵132和催化反應(yīng)單元110利用管、管道或管線連接。液體罐 130的大小和泵132的容量可以根據(jù)具體的應(yīng)用和要求確定。在一個(gè)實(shí) 施方式中，催化反應(yīng)單元110可用于在2美國加侖/分鐘的速率下接收 和加工第一反應(yīng)物。圖4的示例性催化反應(yīng)單元110也用于接收第二反應(yīng)物如 氣體供給以便與第一反應(yīng)物混合。在某些實(shí)施方式中，第二反應(yīng)物可 以是非活性氣體，如氮、氬、氦或類似氣體。在其它實(shí)施方式中，第 二反應(yīng)物可以是活性氣體，并且可以接收自加壓氣瓶。在其它實(shí)施方 式中，氣體可來自凈化單元，如高度優(yōu)化的變壓吸附(PSA)系統(tǒng)120， 其可以基本供應(yīng)無組分的氣體(例如99.9%氣體)。進(jìn)入催化反應(yīng)單元 110中的第二反應(yīng)物流量例如可以利用流量計(jì)122來調(diào)節(jié)。在一個(gè)實(shí)施 方式中，催化反應(yīng)單元110用于在基于期望的產(chǎn)物輸出的速率下接收 第一和第二反應(yīng)物。催化反應(yīng)單元110可以用于促進(jìn)第一和第二反應(yīng)物的混
合。在一個(gè)實(shí)施方式中，混合導(dǎo)致組分如氧氣從第一反應(yīng)物轉(zhuǎn)移至第
二反應(yīng)物。催化反應(yīng)單元110的這一方面將參考圖2、 3、 7A、 7B和 8-10C在下面進(jìn)行更詳細(xì)的描述。因此，催化反應(yīng)單元110的輸出可以 包括一種或多種產(chǎn)物流，其可以包括已經(jīng)經(jīng)歷催化轉(zhuǎn)化的第一和第二 反應(yīng)物中的至少一種。在圖解的實(shí)施例中，催化反應(yīng)單元110的輸出 可包括第一流，其包括組分從中被去除的第一反應(yīng)物；和第二流，其 中可以包括第二反應(yīng)物組分。在很多情況下， 一定量的液體第一反應(yīng)物可以在催化反應(yīng) 單元110中蒸發(fā)或者在進(jìn)入催化反應(yīng)單元110之前蒸發(fā)。在此方面， 系統(tǒng)100可包括蒸氣回收單元150，通過該單元第二流被處理。蒸氣回 收單元150可以是蒸氣阱(vaportmp)，其包括用于分離第一反應(yīng)物蒸 氣與第二流的聯(lián)合濾器。然后蒸氣被發(fā)送至離開催化反應(yīng)單元110的 第一流140，如在圖4中所示。在其它實(shí)施方式中，回收的蒸氣可以被 發(fā)送至液體罐130。然后來自蒸氣回收單元150的其中帶有組分的第二反應(yīng)物 流可以被導(dǎo)入PSA系統(tǒng)120，該系統(tǒng)分離組分與第二反應(yīng)物。然后組 分被去除的第二反應(yīng)物可以被用于與第一反應(yīng)物的進(jìn)一步的催化反 應(yīng)。在圖5中進(jìn)一步詳細(xì)地圖解了示例性系統(tǒng)100。在某些實(shí) 施方式中，系統(tǒng)100包括液體第一反應(yīng)物的預(yù)處理和用于控制系統(tǒng)100 的各方面的控制單元。第一反應(yīng)物的預(yù)處理可以包括通過濾器系統(tǒng)134 處理第一反應(yīng)物以去除某些組分，如固體顆粒，以防止此類組分影響 催化反應(yīng)單元110的操作。此類濾器系統(tǒng)是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。此外，可以提供溫度調(diào)節(jié)器136以控制第一反應(yīng)物的溫度。 基于系統(tǒng)100的期望產(chǎn)物或多種期望產(chǎn)物的要求，溫度可能需要調(diào)節(jié)。 溫度調(diào)節(jié)器136可以包括用于增加燃料溫度的加熱器和/或用于增加或 降低燃料溫度的換熱器。在某些實(shí)施方式中，可以增加燃料的溫度， 以促進(jìn)第一和第二反應(yīng)物的混合?？刂葡到y(tǒng)400可以包括用于控制系統(tǒng)100的各個(gè)單元的控 制單元?？梢蕴峁┝髁靠刂茊卧?10，以控制第一和第二反應(yīng)物的流速。 在此方面，流量控制單元410可以川于聯(lián)絡(luò)并控制.l:而所述且示于圖4 屮的流量計(jì)122和^132。同樣，可以提供溫度控制單元420，以聯(lián)絡(luò) 并控制溫度調(diào)節(jié)器136，用于調(diào)節(jié)第一反應(yīng)物的溫度。最后，可提供測(cè) 量單元430，以監(jiān)測(cè)催化反應(yīng)單元110的操作。在此方面，可以在催化 反應(yīng)單元110的輸入和輸出處提供傳感器(未顯示)。傳感器可以將數(shù)據(jù) 傳送到測(cè)量單元430，以測(cè)定產(chǎn)物的期望特征。在一些實(shí)施方式中，測(cè) 量單元430可以用于向操作員傳達(dá)信息，指示催化反應(yīng)單元110的故 障。如在圖5中所示，催化反應(yīng)單元110可以包括接觸器單元 200和分離器300。這些組成的每一個(gè)在下面進(jìn)行更詳細(xì)的描述。圖6是示于圖5中的催化反應(yīng)單元110的接觸器單元200 的一個(gè)實(shí)施方式的示意圖。在本實(shí)施方式中，接觸器單元200可以包 括用于混合第一和第二反應(yīng)物的輸入流的預(yù)混合器210。預(yù)混合器210 可以推動(dòng)兩個(gè)輸入流的均勻混合，以促進(jìn)反應(yīng)物的均質(zhì)混合。預(yù)混合 器210的實(shí)施方式將參考圖7A、 7B和8在下面予以更詳細(xì)的描述。 通過預(yù)混合器210的混合物輸出可以被導(dǎo)入催化接觸器220，用于促進(jìn) 第一和第二反應(yīng)物的表面混合，如參考圖9A-10C在下面所詳細(xì)描述。 催化接觸器220的輸出可以被引導(dǎo)出接觸器單元200并引導(dǎo)入分離器 300 (圖5)?，F(xiàn)在將參考圖7A和7B來描述預(yù)混合器210的實(shí)施方式。 可以提供預(yù)混合器210,以便在緊接接觸器處理之前混合液體燃料和氣 態(tài)氮，如下所述。燃料和氣體的均勻分布允許接觸器更有效地操作， 在整個(gè)接觸器或貫通接觸器內(nèi)，具有較小的梯度或溝流(channding)。
此外，這樣的分布允許接觸器在基本不受貫力力一向卜.的變化影響的情 況下操作。預(yù)混合器210的圖解實(shí)施方式可以包括多孔物體212，其 允許氮?dú)庠卩徑佑|器處輸送相對(duì)均勻的流出?？梢蕴峁┉h(huán)形通道 214，以從例如PSA系統(tǒng)接收氮?dú)?，并通過一組非軸向通道216在整個(gè) 多孔物體212的橫截面分布?xì)怏w。非軸向通道216引導(dǎo)來自環(huán)形通道214的氣體進(jìn)入多孔物體212的各部分，以便沿軸向路徑擴(kuò)散通過多孔 物體?？梢蕴峁┩ㄟ^預(yù)混合器210的軸向通道218，并且其可以 被基本均勻分布，避開任何非軸向氣體通道216。軸向通道218允許液 體燃料通過預(yù)混合器210。在具體的實(shí)施方式中，可以提供大量的軸向 通道21S，以促進(jìn)燃料的均勻分布。在一個(gè)實(shí)施方式中，軸向通道218 的大小可以是足夠大的，這樣微粒將不會(huì)阻塞具有最小背壓的液體燃 料通過。預(yù)混合器210的多孔物體212可以優(yōu)選由具有液體通道的 多孔材料制成，如上所述。在其它實(shí)施方式中，預(yù)混合器可以由固體 片或固體材料的多個(gè)片組件制成。在此方面，預(yù)混合器可包括液體通 道以及流體通道。流體通道可以基本小于液體通道。然而，生產(chǎn)具有 固體材料的預(yù)混合器的成本與使用多孔材料的成本相比可以高很多?？梢赃x擇預(yù)混合器的孔隙率，以滿足某些基本參數(shù)。例如， 用在此工藝中的氣體(例如氮?dú)?應(yīng)當(dāng)在最小的流動(dòng)限制下流經(jīng)多孔物 體212，如在操作條件下約1%-6%的壓降。此外，被處理的液體(例如 液體燃料)可以在稍高于操作液體壓力的壓力下通過多孔材料。多孔材 料應(yīng)當(dāng)與被處理的流體和液體是化學(xué)相容的或?qū)τ诒惶幚淼牧黧w和液 休是化學(xué)穩(wěn)定的。多孔物體可以被設(shè)計(jì)為適應(yīng)各種液體流動(dòng)模式。例如，在 一個(gè)實(shí)施方式中，液體的流動(dòng)可以是基本軸向和線性的。在其它實(shí)施 方式中，流動(dòng)可以是通過多孔物體的非線性流動(dòng)。仍然在其它實(shí)施方 式中，在某些區(qū)域，流動(dòng)可以是基本徑向的。在預(yù)混合器210與接觸器220之間可以提供小距離，以允 許跨過接觸器的壓力相等。在一個(gè)實(shí)施方式中，該距離是大約0.25至 1.25 mm。在另一實(shí)施方式中，預(yù)混合器210a和接觸器220的直接接 觸可以通過提供分區(qū)的預(yù)混合器來容易實(shí)現(xiàn)，如在圖8中所示。在該 實(shí)施方式中，分割的區(qū)域299可以形成在預(yù)混合器210a的面上，以使 到達(dá)接觸器220的流動(dòng)分區(qū)，目的是減少方向和外力的影響，這種影 響造成不一致的工藝輸出。在這一方面，面向預(yù)混合器210a的接觸器 面可以被提供以相似的分割區(qū)域299。如果使用分區(qū)的流動(dòng)路徑，預(yù)混 合器210a的軸向通道218a應(yīng)當(dāng)連接至接觸器220的分區(qū)流動(dòng)部分。應(yīng)當(dāng)注意，燃料-氣體接觸器200可以在沒有預(yù)混合器的情 況下操作。提供預(yù)混合器，以減小方向和外力對(duì)燃料-氣體接觸器200 的影響?，F(xiàn)在將參考圖9A描述接觸器220的實(shí)施方式。接觸器220 可以是具有多孔物體222的疏松介質(zhì)。接觸器220的多孔物體222可 以用于促進(jìn)液體燃料和氮?dú)獾谋砻婊旌?，從而使得氧從燃料有效地轉(zhuǎn) 移至氮。在這個(gè)方面，可以提供具有細(xì)孔隙率(fine porosity)的多孔 物體222，孔足夠小以便引起氮?dú)馀c液體燃料的表面混合。在一個(gè)實(shí)施 方式中，孔具有的平均孔徑可達(dá)500微米(例如，50、 60、 70、 80、 90、 100、 110、 120、 130、 140、 150、 160、 170、 180、 190、 200、 210、 220、 230、 240、 250、 260、 270、 280、 290、 300、 310、 320、 330、 340、 350、 360、 370、 380、 390、 400、 410、 420、 430、 440、 450、 460、 470、 480、 490或500微米)。在這個(gè)方而，單個(gè)多孔物休可以包 括尺寸變化的孔。在具體的實(shí)施方式中，多孔物體222中的孔徑可以 在350與450微米之間，而在更具體的實(shí)施方式巾，為大約400微米。 選擇孔徑足夠小，以引起流體與液體的表面混合，同時(shí)允許流體和液 休從中流動(dòng)通過。在這個(gè)方面，孔的大小可以通過流體和液體的粘皮 來測(cè)定?？梢蕴峁┟芊馔鈿?23，以防lh液休和流休滲出。圖9B圖解了根據(jù)本發(fā)明的接觸器單元200的實(shí)施方式。如 在圖9B中所示，燃料-氮混合物通過多個(gè)接觸器220被處理。每個(gè)接 觸器220可以導(dǎo)致氧從燃料轉(zhuǎn)移到氮?dú)庵小＝佑|器220的數(shù)目可取決 于使用燃料的機(jī)器所需要的脫氧水平。此外，氮?dú)饪梢员惶幚恚匀?除接觸器220之間的氧，從而在每一個(gè)接觸器220增強(qiáng)脫氧過程。圖9C圖解了在接觸器的實(shí)施方式中具有示例性孔形狀的 多孔物體的實(shí)施方式。該孔形狀可以提供大的表面積，以便于流體和 液體的混合以及組分在其間的轉(zhuǎn)移?？仔螤钛剌S向可能不是一致的。 在具體的實(shí)施方式中，孔形狀在軸向不斷變化，以便引起從中流過的 流體和液體的形狀的持續(xù)變化。多孔物體222的細(xì)孔隙率沿著疏松介質(zhì)的長度形成壓差， 并導(dǎo)致高度剪切的流動(dòng)。在此環(huán)境下，燃料和氮的高剪切混合允許氧
的轉(zhuǎn)移，原因在于燃料與氮的氧分壓上的差別。此概念圖解在圖
10A-10C。圖10A圖解了當(dāng)含氧燃料504液滴浸入大量氮?dú)?02中時(shí) 氧的轉(zhuǎn)移。由于氧分壓存在差別，氧從燃料滴504轉(zhuǎn)移到氮?dú)?02中。 在這個(gè)方面，轉(zhuǎn)移區(qū)506形成在燃料滴504的外表面上。由于轉(zhuǎn)移區(qū) 506的有限滲透性，燃料滴504中央?yún)^(qū)域中的氧濃度保持高濃度，如通 過曲線508所示。曲線508表示作為距離滴504中心的距離(水平軸) 的函數(shù)的氧水平(垂直軸)。同樣，圖10B圖解了當(dāng)?shù)獨(dú)馀?24放置在大量液體燃料522 中時(shí)氧的轉(zhuǎn)移。同樣，轉(zhuǎn)移區(qū)506形成在氮?dú)馀?24的外表面上，但 是氣泡中心的氧濃度保持低濃度，而距離氣泡524很小距離處的氧濃 度保持高濃度。比較地，如在圖10C中概念性地解釋，接觸器220的多孔 物體的細(xì)孔隙率可以產(chǎn)生燃料和氮?dú)獾膬?yōu)良混合物，導(dǎo)致氧較大轉(zhuǎn)移。 為清楚起見，多孔材料未示于10C中。代替地，流體和液體經(jīng)過多孔 材料的移動(dòng)被圖示。圖10C圖解了液體和流體以箭頭所示的方向移動(dòng) 通過接觸器。以黑色圓圈表示液體，以白色圓圈表示流體。液體和流 體移動(dòng)經(jīng)過多孔物體時(shí)，液體-流體介面可以不斷被破壞和/或重建，因 此暴露了更多用于組分轉(zhuǎn)移的表面積。如上所提及，圖10C僅以概念 性的方式圖解了混合。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，實(shí)際的移動(dòng)可能是 非常不同的。例如，流體的大小也可以隨孔徑和孔形狀而變化。圖11圖解了分離器300的實(shí)施方式，其用于在氧從燃料轉(zhuǎn) 移到氮之后分離氮?dú)夂鸵后w燃料。在圖解的實(shí)施方式中，分離器是離 心分離器。在這個(gè)方面，分離器300被提供具有螺旋軌道304的中心 軸302。操作中，該軸可以繞中心軸旋轉(zhuǎn)，使得來自接觸器的小的氮?dú)?泡匯合，形成大氣泡或完全地從液體燃料中分離。在某些實(shí)施方式中， 離心分離器300形成與液體燃料混合的大氣泡。該混合物然后被送到 另一離心分離器中進(jìn)行完全分離，或者送至篩網(wǎng)分離器中進(jìn)行大氣泡 與液體的分離。盡管在圖中圖解并在上面進(jìn)行描述的示例性實(shí)施方式目前 是優(yōu)選的，但應(yīng)當(dāng)理解，這些實(shí)施方式僅僅通過實(shí)施例予以提供。其 它實(shí)施方式例如可以包括用于實(shí)施相同操作的不同技術(shù)。本發(fā)明不限 于具體實(shí)施方式
，而是延伸到各種各樣的修改、結(jié)合和變更，然而這 些都落入所附權(quán)利要求書的范圍和精神內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種促進(jìn)液體與流體之間接觸的系統(tǒng)，包括用于引起液體和流體混合的疏松介質(zhì)，所述液體和流體中的至少一種在其中具有組分，所述疏松介質(zhì)進(jìn)一步用于促進(jìn)所述液體和所述流體之間的接觸。
2. 權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述接觸導(dǎo)致至少一些所述組分 在所述液體和所述流體之間轉(zhuǎn)移。
3. 權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括分離器，用于在所述混合之后分離所述液體和所述流體。
4. 權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，進(jìn)一歩包括流體凈化單元，其用于當(dāng)所述轉(zhuǎn)移包括將組分從所述液體轉(zhuǎn)移至 所述流體時(shí)，從所述流體中去除所述組分。
5. 權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述流體凈化單元包括變壓吸附單元。
6. 權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述流體凈化單元用于催化消耗在所述流體中的所述組分的至少一部分。
7. 權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括再循環(huán)線，其用于將來自所述流體凈化單元的所述流體轉(zhuǎn)移到所 述疏松介質(zhì)中。
8. 權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括再循環(huán)線，其用于將來自所述分離器的所述流體轉(zhuǎn)移到所述疏松 介質(zhì)中。
9. 權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 蒸氣阱，其用于分離與來自所述分離器的所述流體混合的汽化液體。
10. 權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述疏松介質(zhì)包括具有500微米 以下孔徑的孔。
11. 權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述孔徑為大約400微米。
12. 權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括預(yù)混合器，其用于向所述疏松介質(zhì)提供所述流體與所述液體的混 合物。
13. 權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述預(yù)混合器包括 多個(gè)基本軸向通道，用于使所述液體從中通過而進(jìn)入朝向所述疏松介質(zhì)的路徑；和多孔物體，用于使所述流體擴(kuò)散進(jìn)入所述路徑。
14. 權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述預(yù)混合器還包括沿著所 述預(yù)混合器圓周周長的環(huán)形通路，用于接收所述流體并引導(dǎo)所述流體 到所述多孔物體。
15. 權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述疏松介質(zhì)由惰性材料制成。
16. 權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述分離器包括至少一個(gè)離心分離哭問琉o
17. 權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述液體是燃料，所述組分是組 分氣體。
18. 權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述燃料是柴油機(jī)燃料、煤油 燃料和噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料中的至少一種。
19. 權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述組分氣體是氧。
20. 權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述組分是在所述混合之前溶解 在所述液體中的組分氣體。
21. 權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述流體是氣體。
22. 權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述氣體是非活性氣體。
23. 權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中所述非活性氣體是氮、氬、氦 和二氧化碳中的至少一種。
24. —種促進(jìn)液體與流體之間的接觸的方法，包括a)使液體和流體通過疏松介質(zhì)，所述液體和流體中的至少一種在 其中含有組分，所述通過引起所述液體和所述流體的混合以及促進(jìn)所述液體與所述流體之間的接觸。
25. 權(quán)利要求24所述的方法，其中所述液體是燃料，所述組分是 組分氣體。
26. 權(quán)利要求24所述的方法，其中所述流體是氣體。
27. 權(quán)利要求23所述的方法，其中所述接觸用于促進(jìn)所述組分在 所述液體與所述流體之間的轉(zhuǎn)移。
28. 權(quán)利要求27所述的方法，其中所述流體和所述液體在選擇來 實(shí)現(xiàn)所述組分的期望轉(zhuǎn)移水平的流體與液體比率下通過所述疏松介 質(zhì)。
29. —種用于促進(jìn)液體和流體混合的疏松介質(zhì)，該疏松介質(zhì)包括 多孔物體；和孑L，其具有的孔徑足夠小，從而引起從中流過的流體與從中流過的具有組分的液體的高剪切混合。
30. —種凈化液體的方法，包括a) 使液體和流體通過疏松介質(zhì)，所述液體中含有組分氣體，所述通過引起所述液體和所述流體混合以及至少一些所述組分氣體從所述液體中轉(zhuǎn)移至所述流體；b) 分離所述液體與所述流體，所述分離的流體包括至少一些所述 組分氣體；C)從所述流體中去除所述組分氣體；和d)再循環(huán)在步驟c)去除組分氣體的所述流體，用于步驟a)的任何 繼續(xù)操作中。
31. —種用于混合液體和流體的混合體，包括多個(gè)軸向通道，用于使液體從中通過而進(jìn)入基本與所述軸向通道排成一行的路徑；和多孔物體，用于使所述流體擴(kuò)散進(jìn)入所述路徑。
32. 權(quán)利要求31所述的混合體，進(jìn)一步包括沿著所述多孔物體 圓周周長的環(huán)形通路，用于接收所述流體并引導(dǎo)所述流體到所述多孔 物體中。
33. —種用于催化轉(zhuǎn)化多個(gè)反應(yīng)物以從中產(chǎn)生一種或多種產(chǎn)物的方法，所述方法包括使所述多個(gè)反應(yīng)物通過催化活性疏松介質(zhì)，所述通過引起所述多 個(gè)反應(yīng)物的混合以及一個(gè)或多個(gè)所述反應(yīng)物的化學(xué)轉(zhuǎn)化，從而從中產(chǎn) 生一種或多種產(chǎn)物。
全文摘要
本發(fā)明提供促進(jìn)液體與流體之間接觸的系統(tǒng)和方法。這樣的系統(tǒng)和方法可以允許組分從液體中有效去除而不使用不期望的還原劑。在此方面，所公開的實(shí)施方式通過使液體和流體經(jīng)過疏松介質(zhì)而提供液體的凈化。疏松介質(zhì)促進(jìn)液體和流體的混合。液體和流體之間的組分分壓差促進(jìn)混合液體和流體中的組分從液體向流體轉(zhuǎn)移。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式涉及凈化液體的方法。所述方法包括使液體如燃料和流體如非活性氣體通過疏松介質(zhì)，液體在其中含有如氧氣之類的組分。該通過引起液體和流體的混合以及至少一些組分從液體轉(zhuǎn)移到流體。所述方法也包括分離液體和流體，所分離的流體包括至少一些組分。另外，本發(fā)明提供使一種或多種反應(yīng)物催化相互作用的系統(tǒng)和方法及其應(yīng)用，如從液體中去除污染物或組分，或向液體中增加補(bǔ)充物。例如，污染物可能是要從液體中去除的不需要的組分，而補(bǔ)充物可能是要加入液體中的期望的組分或多種組分，其中的每一種在本文中被稱為“組分”。催化轉(zhuǎn)化多種反應(yīng)物以從中生產(chǎn)一種或多種產(chǎn)物的方法包括使所述多種反應(yīng)物通過催化活性疏松介質(zhì)，該通過引起所述多種反應(yīng)物的混合以及一種或多種反應(yīng)物的化學(xué)轉(zhuǎn)化，從而從中產(chǎn)生一種或多種產(chǎn)物。
文檔編號(hào)B01D53/24GK101098739SQ200580046090
公開日2008年1月2日 申請(qǐng)日期2005年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月30日
發(fā)明者D·凱尼格, S·利馬耶 申請(qǐng)人:法伊利技術(shù)公司