本發(fā)明涉及一種規(guī)整填料(strukturierte Packung)以及一種包含這種類型的規(guī)整填料的物質(zhì)交換設(shè)備(Stoffaustauschapparat)，例如吸收塔(Absorptionskolonne)或解吸塔(Desorptionskolonne)。

背景技術(shù)：

在商業(yè)通用的實(shí)施形式中，規(guī)整填料實(shí)施成折疊(falten)的連續(xù)布置的金屬片(Blech)，其結(jié)構(gòu)具有傾斜的且重復(fù)地交叉的通道(Kanal)。這些通道正面地影響在填料之內(nèi)的氣相和液相的流動(dòng)，并且有利于在相之間的物質(zhì)傳輸(Stofftransport)。也就是說，在填料的通道中，將氣相和液相引入接觸中，并且由此有利于在相之間的物質(zhì)傳輸。

為了提高規(guī)整填料的分離能力(Trennleistung)，通常增大規(guī)整填料的表面，這大多數(shù)通過更大的層數(shù)量和/或更窄的通道幾何結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。然而這些措施導(dǎo)致在規(guī)整填料中的壓力降增大。但是由此導(dǎo)致，為了減小壓力降必須設(shè)置更小的填料表面，由此損害分離能力，即填料的效率。此外，可設(shè)置敞開的交叉通道。敞開的交叉通道意味著，更小地選擇通道相對于主流動(dòng)方向的傾斜角度。這意味著，根據(jù)應(yīng)用情況必須找到在壓力降和盡可能好的分離能力之間的最佳值。

然而，交叉的通道具有多個(gè)接觸部位，其在一些應(yīng)用中正面地起作用，在其它應(yīng)用中也可負(fù)面地起作用。

在流動(dòng)的液體的方向上觀看，在接觸部位的下游可形成死區(qū)，與位于規(guī)整填料上的剩余的液體相比，在該死區(qū)中液體以更小的程度參與物質(zhì)交換。從文件US 6,378,332 B1中已經(jīng)已知該現(xiàn)象，在該文件中描述了用于低溫(kryogen)精餾(Rektifikation)的填料，其應(yīng)減小這種死區(qū)的出現(xiàn)。根據(jù)文件US 6,378,332 B1的解決方案在于，在層之間通過每個(gè)單個(gè)層的交替地高的和不太高的折疊部減少接觸部位的數(shù)量。

由此，從文件US 6,378,332 B1中已知這樣的精餾方法，即，在其中使用這樣的規(guī)整填料，即，其具有這樣的交叉通道結(jié)構(gòu)，也就是說由成波形(wellen)的或折疊的金屬片制成，金屬片以交叉的方式相疊地放置。鄰近的金屬片沿著波峰或棱邊觸碰(berühren)。在折疊的金屬片之間，易揮發(fā)的流體、尤其地氣相可在逆流中流向難揮發(fā)的流體、尤其地液相，其中，可發(fā)生物質(zhì)交換。在文件US 6,378,332 B1中顯示出一種方法，用于減少在兩個(gè)鄰近的金屬片之間的接觸點(diǎn)的數(shù)量。為此設(shè)置成，如此改變波峰或棱邊的高度，即，每個(gè)金屬片的波峰或棱邊的僅僅一部分還具有最大的高度。由此，金屬片僅僅沿著帶有最大的高度的波峰部或棱邊彼此觸碰。

根據(jù)文件US 6,378,332 B1提出的填料的缺點(diǎn)在于其不充足的機(jī)械的穩(wěn)定性。此外，由于部分不太高的折疊部未優(yōu)化地利用幾何的交換面填充通過填料填充的體積，也就是說，該結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)方案伴隨有物質(zhì)交換面的損失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的為提供這樣的規(guī)整填料，即，在接觸點(diǎn)數(shù)量相同或更少時(shí)其具有改善的穩(wěn)定性。

本發(fā)明的另一目的在于，尤其地在液態(tài)側(cè)受控的吸收器(Absorber)或解吸器(Desorber)中改善物質(zhì)交換。

解決方案在于這樣的吸收器或解吸器，即其包含用于規(guī)整填料的第一層。用于規(guī)整填料的第一層具有第一波形的輪廓(Profil)，其中，通過該波形的輪廓構(gòu)造多個(gè)敞開的通道。通道包括第一波谷、第一波峰以及第二波峰，其中，第一波峰和第二波峰限制第一波谷，其中，第一和第二波峰具有第一頂部(Scheitel)和第二頂部。在第一波峰的第一頂部上構(gòu)造有在第一頂部的方向上延伸的凹口(Einbuchtung)，其中，第一波谷具有谷底(Talgrund)，其中，凹口的至少一個(gè)點(diǎn)到波谷的谷底的垂直間距(Normalabstand)小于第一頂部到波谷的谷底的垂直間距。

此外，設(shè)置有第二層，其中，第二層具有第二波形的輪廓，其中，如此布置第一層和第二層，即，第一層的通道與第二層的通道交叉(kreuzen)。第一層和第二層處于觸碰的接觸中，其中，該觸碰的接觸在凹口中的每一個(gè)的區(qū)域中中斷。

由此，通過凹口實(shí)現(xiàn)用于液體流動(dòng)的引導(dǎo)的附加的可能性、以及接觸部位的這樣的布置方案，即，其使填料表面的最大的液體濕潤成為可能。

根據(jù)一種優(yōu)選的實(shí)施形式，在第二頂部上布置有第二凹口。備選地或補(bǔ)充地，可在第一谷底上布置第三凹口。顯然，可在層上設(shè)置多個(gè)第一、第二或第三凹口。

每個(gè)層可包括第一邊緣限制部(Randbegrenzung)以及第二邊緣限制部，其中，第一邊緣限制部布置成基本上平行于第二邊緣限制部。尤其地，在第一邊緣限制部和第二邊緣限制部之間可布置多個(gè)凹口。

為了在相同或更小數(shù)量的接觸點(diǎn)的情況下改進(jìn)穩(wěn)定性，層具有波形的輪廓，其中，波高度基本上恒定。

根據(jù)一種優(yōu)選的實(shí)施例，頂部的至少一部分構(gòu)造成棱邊和/或波谷的至少一部分構(gòu)造成V形。

由此，規(guī)整填料包括根據(jù)前述實(shí)施例之一的第一層和第二層，其中，第二層具有與第一層相同的波形的輪廓，其中，如此布置第一層和第二層，即，第一層的通道和第二層的通道交叉。第一層和第二層處于觸碰的接觸中，優(yōu)選地，通過第一層的波峰的頂部與第二層的波谷的頂部觸碰。

凹口可布置在第一和第二層中的每個(gè)上。通過凹口中斷第一層和第二層的接觸。

根據(jù)本發(fā)明的填料由這樣的結(jié)構(gòu)化的層組成，即，其折疊全部相同高。由此保證了填料的高的穩(wěn)定性，尤其地在帶有大的直徑的塔中該穩(wěn)定性尤其重要。根據(jù)本發(fā)明，通過引入凹口實(shí)現(xiàn)單個(gè)層的交叉點(diǎn)數(shù)量的減小。這些凹口可構(gòu)造成透鏡形的凹陷部(Delle)，可例如通過層的頂部的塑性的變形施加該凹陷。在折疊的填料層的一定的部位處施加凹口，并且由此填料層可以特定的間距且在特定的部位處彼此分離。

備選地，可通過設(shè)置空腔(在空腔中可安裝插入元件(Einsatzelement))將凹口設(shè)計(jì)到填料層中。

此外，凹口的至少一部分在這樣的長度上延伸，即，該長度為頂部的長度的直至75%。有利地，凹口布置在第一或第二邊緣限制部中的至少一個(gè)之內(nèi)，以使得邊緣區(qū)域構(gòu)造成用于填料的提高的形狀穩(wěn)定性。

可通過突起部(Erhebung)中斷凹口中的每一個(gè)?？梢耘c第二層的凹口至少部分地相疊的方式布置第一層的凹口。

凹口可包括中間突起部，尤其地當(dāng)凹口延伸了直至頂部的長度的75%時(shí)。中間突起部可位于鄰近的層的頂部上或布置成與該頂部成間距。

層的每一個(gè)可包含孔。這種類型的孔可使氣體和/或液體穿過到鄰近的層上更容易。這種類型的孔可布置在折疊部的壁區(qū)域中、在波峰或波谷的頂部上或也可布置在凹口的區(qū)域中。

根據(jù)一種可能性，通過變形方法與層的制造一起制造凹口。由此，可以最小的過程步驟數(shù)量實(shí)現(xiàn)層的制造。此外，凹口可在特定的部位(例如填料層的上棱邊和下棱邊)處通過壓入(Eindrücken)、壓印或深拉伸從金屬片中加工出來。在相疊地放置單個(gè)的層時(shí)，通道分別在凹口的區(qū)域中不觸碰。在邊緣區(qū)域的至少每兩個(gè)中，或者在層的上棱邊和下棱邊處或者在層的側(cè)棱邊處不存在凹口，從而存在足夠的接觸部位，以使得將鄰近的層彼此保持在通過波高度定義的間距中。通過在邊緣區(qū)域的每一個(gè)之內(nèi)設(shè)置多個(gè)凹口，引起接觸部位的顯著減少以及濕潤的填料表面的最大化與此同時(shí)穩(wěn)定單個(gè)層且由此同樣穩(wěn)定由多個(gè)層組成的填料體。

即使在限制敞開的通道的頂部上存在凹口時(shí)，鄰近的填料層的間距也保持恒定。頂部既可理解為波峰也可理解為棱邊，即，這樣的頂端，即，通過通道的兩個(gè)鄰近的側(cè)面構(gòu)造該頂端。

為了清潔易揮發(fā)的流體、尤其氣體，在多個(gè)順序地進(jìn)行的部分步驟中進(jìn)行物質(zhì)交換。包含在氣體中的必須分離的組分通過對流和擴(kuò)散被輸送到相對于液體的邊界面處。緊接著組分必須經(jīng)過邊界面并且被容納在液體中。為了可改善物質(zhì)交換，有利的是，設(shè)置盡可能大的用于液體的物質(zhì)交換面。

本發(fā)明的另一目的在于，如此選擇接觸點(diǎn)的布置方案，即，通過接觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)交換的最小化的變化。

尤其地，在根據(jù)前述實(shí)施例之一的裝置中，接觸點(diǎn)以增多的方式布置在第一層的邊緣區(qū)域中。與背景技術(shù)(根據(jù)背景技術(shù)，力求接觸點(diǎn)的始終均勻的分布，但是減少接觸點(diǎn)的數(shù)量)相比，在本發(fā)明中可取消在填料的表面上的接觸點(diǎn)的均勻分布。因此，如果接觸部位更緊密地位于一起，則在接觸部位之后流動(dòng)收縮引起回流，由此減小在接觸部位之后的未濕潤的面。因此，得到帶有較少的未濕潤的面的較少的接觸部位，并且在總數(shù)上得到未濕潤的填料表面相對于整個(gè)填料表面的最小的比例。

根據(jù)裝置的一種有利的實(shí)施例，在層的每一個(gè)上存在多個(gè)凹口。在這種情況中，相同地構(gòu)建所有層，這減少制造成本。在這種形式中，通過連續(xù)地折疊帶，可連續(xù)地制造層，在此期間也可產(chǎn)生凹口。將折疊的且設(shè)有凹口的帶切割到期望的尺寸。已切割的帶部分產(chǎn)生層，其中，反轉(zhuǎn)每個(gè)第二層，以使得當(dāng)層以鄰近的方式彼此重疊地放置時(shí)產(chǎn)生層的交叉的布置方案。

一種物質(zhì)交換設(shè)備、尤其地塔可包括根據(jù)前權(quán)利要求中任一項(xiàng)的規(guī)整填料。

一種用于清潔在包含規(guī)整填料的物質(zhì)交換設(shè)備中的流體的方法包括以下步驟：將難揮發(fā)的流體輸送到物質(zhì)交換設(shè)備；輸送的難揮發(fā)的流體分布在填料的表面上；將易揮發(fā)的流體輸送到物質(zhì)交換設(shè)備中輸送到流體進(jìn)入?yún)^(qū)域；在氣體進(jìn)入?yún)^(qū)域中的易揮發(fā)的流體分布到填料的表面上，其中，易揮發(fā)的流體在相對于液體的逆流中流動(dòng)；收集易揮發(fā)的流體，該易揮發(fā)的流體在流體離開區(qū)域中離開填料，其中，規(guī)整填料包含第一層和第二層，其中，第一層和第二層具有帶有恒定的波高度的波形的輪廓，其中，通過波形的輪廓構(gòu)造敞開的通道，其中，第一層的通道與第二層的通道交叉，其中，易揮發(fā)的流體通過通道從流體進(jìn)入?yún)^(qū)域在流體離開區(qū)域的方向上流動(dòng)，其中，難揮發(fā)的流體包圍流動(dòng)通過通道的易揮發(fā)的流體，并且沿著通道壁流動(dòng)。第一層與第二層通過波峰的頂部處于觸碰的接觸中，以使得在通過通道形成的物質(zhì)交換面上進(jìn)行在易揮發(fā)的流體和難揮發(fā)的流體之間的物質(zhì)交換。

通過使用凹口以及接觸部位的布置方案，使在物質(zhì)交換設(shè)備中的填料表面的最大的液體濕潤成為可能。

優(yōu)選地，由結(jié)構(gòu)化的層組成填料，其折疊部全部相同高。由此，產(chǎn)生填料的高的穩(wěn)定性，尤其地在帶有大的直徑的塔中該穩(wěn)定性尤其重要。根據(jù)本發(fā)明，通過將凹口引入兩個(gè)鄰近的層的至少每一個(gè)的波峰的頂部處，減少在單個(gè)層之間的交叉點(diǎn)數(shù)量。

附圖說明

下面根據(jù)圖紙解釋本發(fā)明。其中：

圖1顯示了包括多個(gè)填料層的根據(jù)本發(fā)明的裝置的視圖，

圖2a顯示了穿過根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)鄰近的填料層的截面圖，

圖2b顯示了根據(jù)本發(fā)明的帶有成波形的輪廓的兩個(gè)鄰近的填料層的視圖，

圖3顯示了在說明難揮發(fā)的流體的流動(dòng)路徑的情況下的傳統(tǒng)的填料層的圖示，

圖4顯示了根據(jù)按照背景技術(shù)的解決方案的節(jié)點(diǎn)的圖示，

圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的節(jié)點(diǎn)的圖示，

圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的節(jié)點(diǎn)的圖示，

圖7a以透視圖顯示了在層上的根據(jù)本發(fā)明的凹口的布置方案的變型方案的圖示，

圖7b顯示了在折疊部的方向上的根據(jù)圖7a的層的視圖，

圖8a顯示了在橫向負(fù)載下的根據(jù)背景技術(shù)的填料的變形的圖解，

圖8b顯示了在橫向負(fù)載下的根據(jù)本發(fā)明的填料的變形的圖解，

圖9顯示了作為用于本發(fā)明的應(yīng)用示例的吸收設(shè)備的圖示，

圖10顯示了用于氣體側(cè)受控的吸收系統(tǒng)或解吸系統(tǒng)所用的NTUM值的測量值，

圖11顯示了用于液體側(cè)受控的吸收系統(tǒng)或解吸系統(tǒng)所用的NTUM值的測量值。

具體實(shí)施方式

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的包括規(guī)整填料7的幾個(gè)層的裝置1，這些層形成了填料體。規(guī)整填料7理解為用于在兩個(gè)流體的相之間的物質(zhì)交換的介質(zhì)。規(guī)整填料7使用在物質(zhì)交換設(shè)備2中。物質(zhì)交換設(shè)備可尤其地實(shí)施成塔5，其可用于吸收或解吸。

規(guī)整填料7由多個(gè)層組成，其彼此處于有規(guī)律地重復(fù)的幾何關(guān)系中?？蛇x擇鄰近的層的間距作為用于該幾何的關(guān)系的示例。根據(jù)該幾何的關(guān)系，鄰近的層彼此的間距可周期性地采取相同值，從而從層的總和中得到這樣的結(jié)構(gòu)，即，其特征在于相同的或至少周期性相同的間距。該周期性發(fā)生在整個(gè)的規(guī)整填料中，由此填料包含有規(guī)律的結(jié)構(gòu)。尤其地，該結(jié)構(gòu)可構(gòu)造成波形的輪廓。

與此相反地，散裝填充體填料(Schüttfüllk?rperpackung)由散裝填充體組成，也就是說，由相同的幾何的結(jié)構(gòu)的元件組成，但是其中，每個(gè)散裝填充體相對于鄰近的散裝填充體可具有任意的間距，由此不可識別該間距的周期性。散裝填充體作為傾倒物(Schüttung)被引入塔中。其在塔底部上形成堆積(Haufwerk)。該顆粒的特征在于單個(gè)散裝填充體的隨機(jī)布置。

根據(jù)圖1的層由薄壁的元件組成，該元件具有波形的輪廓。波形的輪廓的特征在于，突起部(即波峰)和谷形的下沉部(即波谷)的周期形地重復(fù)的序列(Folge)。該波形的輪廓可尤其地構(gòu)造成帶有具有朝向尖端伸延(zulaufen)的棱邊的鋸齒輪廓(Zick-Zackprofil)的折疊部。如此相對于彼此布置層，即，兩個(gè)鄰近的層的波形的輪廓以一定的角度相對于主流動(dòng)方向傾斜。以彼此交叉的方式布置鄰近的層的波形的輪廓。

圖2a顯示了根據(jù)圖1的規(guī)整填料7的兩個(gè)鄰近的層10,100。第一層10布置成鄰近第二層100。尤其地，第一層10和第二層100可包括由金屬片或金屬織物制成的元件，但是此外備選地，也可包括由塑料或陶瓷制成的元件。在此，元件可包括整個(gè)的層，但是或者，也可僅僅形成層的一部分。元件可具有板的形狀，其包括波形的輪廓，尤其地鋸齒形輪廓或帶有倒圓的頂端和谷底的波形的輪廓。元件可具有由塑料或陶瓷制成的覆層，以使得層相對于化學(xué)的影響(例如腐蝕)或熱的影響(例如溫度)或機(jī)械的影響(例如壓力)的穩(wěn)定性更強(qiáng)。

在圖2a中，在這樣的視圖中示出了第一層10和第二層100，即，該視圖顯示了填料7的第一表面8的區(qū)段。填料7的第一表面8布置成基本上垂直于(normal)主流動(dòng)方向6。將這樣的流動(dòng)方向稱為主流動(dòng)方向6，即，在該流動(dòng)方向中，易揮發(fā)的流體、尤其地氣體在不帶安裝部(Einbauten)的塔中向上、即在塔5的頭部的方向上流動(dòng)。此外備選地，也可將相反的方向定義為主流動(dòng)方向。在這種情況中，主流動(dòng)方向相應(yīng)于這樣的方向，即，在該方向上難揮發(fā)的流體(也就是說大多數(shù)情況液體)流經(jīng)不帶安裝部的塔(即在自由的情況中)。在填料中，該流動(dòng)方向局部地與主流動(dòng)方向不同，因?yàn)?，通過填料的層使流動(dòng)轉(zhuǎn)向。

規(guī)整填料7的第一層10具有波形的輪廓，其中，通過波形的輪廓構(gòu)造多個(gè)敞開的通道12,14,16。通道包括第一波谷22、第一波峰32以及第二波峰42。第一波峰32和第二波峰42限制第一波谷22。第一波峰32和第二波峰42具有第一頂部33和第二頂部43。在第二波峰42的第二頂部43上構(gòu)造有在第二頂部43的方向上延伸的凹口44。第一波谷22具有谷底23。第一波谷22具有谷底23，其中，凹口34的至少一個(gè)點(diǎn)相對于波谷22的谷底23的垂直間距27小于第一頂部33相對于波谷22的谷底23的垂直間距。

在第一波峰32的第一頂部33和第一波谷22的谷底23之間的垂直間距稱為波高度28。相應(yīng)地，波高度28大于垂直間距27。在根據(jù)本發(fā)明的層中，波高度28尤其地基本上恒定，也就是說，其位于通常的在0.5mm的范圍內(nèi)的公差的范圍內(nèi)。

在第一頂部33上也可布置第一凹口34?？蛇x地，也可在第一谷底23上布置第二凹口24。

規(guī)整填料7的第二層100具有波形的輪廓，其中，通過該波形的輪廓構(gòu)造多個(gè)敞開的通道112,114,116。通道包括第一波谷122、第一波峰132以及第二波峰142。第一波峰132和第二波峰142限制第一波谷122。第一波峰132和第二波峰142具有第一頂部133和第二頂部143。在第一波峰132的第一頂部133上構(gòu)造有在第一頂部133的方向上延伸的凹口134。在第二波峰142的第二頂部143上構(gòu)造有在第二頂部143的方向上延伸的凹口144。第一波谷122具有谷底123。與第二波峰142的第二頂部143距波谷122的谷底123的垂直間距相比，凹口134和凹口144具有距波谷122的谷底123的更小的垂直間距。頂部的至少一部分可構(gòu)造成棱邊。波谷的至少一部分可構(gòu)造成V形。根據(jù)圖2a，對于層的所有波峰，在谷底和頂部之間的垂直間距基本上為相同的。

圖2b顯示了帶有波形的輪廓的規(guī)整填料的兩個(gè)鄰近的層，根據(jù)該輪廓，頂部不形成尖的棱邊，而是實(shí)施成圓形。其它可參考圖2a的描述。

圖3顯示了接觸部位的布置對層(例如在圖2a或2b中所示出的填料的層10)的表面的可濕潤性的影響。在此，圖3a顯示了根據(jù)背景技術(shù)的布置方案。層10覆蓋不可見的因?yàn)槲挥诶L圖平面之后的層100。在層10中示例性地顯示了第一頂部33、第二頂部43以及位于其間的谷底23。第一頂部和第二頂部33,43以及谷底23形成折疊棱邊。頂部33,42位于谷底123上，谷底123屬于層100。顯然，層10和層100中的每一個(gè)分別包含多個(gè)其它頂部和谷底，未詳細(xì)繪出這些頂部和谷底，因?yàn)槠渑c繪出的頂部和谷底沒有區(qū)別。在圖3中，與屬于谷底的線相比，更粗地繪出屬于波峰的頂部的線。此外，設(shè)置長虛線用于第二層100的波峰的頂部，以及短虛線用于層100的谷底。在層10的谷底和層100的頂部相遇的點(diǎn)處產(chǎn)生接觸部位48，在圖3中以圓圈標(biāo)記出接觸部位48。在所顯示的兩個(gè)層10,100中，接觸部位均勻地分布在整個(gè)表面上。

從圖3中可看出，接觸部位非常密集地位于一起，由此得到未濕潤的表面的非常多的小的區(qū)域46，并且由此得到未濕潤的表面相對于總填料面的相對大的份額。在圖3中僅僅顯示出唯一的區(qū)域46，箭頭47代表難揮發(fā)的流體的流動(dòng)。

圖4顯示了這樣的情況，即，在該情況中例如通過層的折疊減少接觸部位，如在文件6,378,332 B1中提出的那樣。雖然總地得到明顯更少的未濕潤區(qū)域46，但是為此由于借助于箭頭47代表的難揮發(fā)的流體的流動(dòng)得到更大的未濕潤的區(qū)域46。在該實(shí)施方案中，使液體流動(dòng)進(jìn)一步偏轉(zhuǎn)。在總數(shù)中再次得到在層10的總表面處的未濕潤的表面的大的份額。在圖8a中還將以細(xì)節(jié)涉及根據(jù)圖4的層的幾何的形狀。

圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的在兩個(gè)鄰近的層10,100之間的接觸部位48的布置方案。層100布置在層10之后。在圖示方面參考圖3。在層10的表面方面，接觸部位的數(shù)量減小。尤其地，接觸部位不均勻地分布在表面上。

相反地，如果少的接觸部位更窄地位于一起，流動(dòng)收縮引起在接觸部位之后的回流，由此再次減小在接觸部位之后的未濕潤的面。因此，得到帶有更小的未濕潤的面的少的接觸部位，并且在總數(shù)上得到未濕潤的表面相對于層的總表面的最小的比例。

層10包括第一邊緣限制部50以及第二邊緣限制部60，其中，第一邊緣限制部50布置成基本上平行于第二邊緣限制部60。在層的垂直的取向中，邊緣限制部50展開上邊界面，并且第二邊緣限制部60展開下邊界面。此外，層10包括第一邊緣限制部51和第二邊緣限制部61。在層的垂直的取向上，第一邊緣限制部51和第二邊緣限制部61在鄰近物質(zhì)交換設(shè)備、尤其為塔的內(nèi)壁的填料中伸延。這樣的間隙聯(lián)接到上邊界面或下邊界面中的至少一個(gè)處，即，至少另一填料鄰接到該間隙處。

接觸部位48布置在第一和/或第二邊緣限制部50,51,60,61的附近。鄰近的層觸碰到該這些觸部位處。在邊緣限制部附近的這些接觸部位之間通過設(shè)置凹口至少部分地避免其它接觸部位。多個(gè)凹口(其可具有與根據(jù)圖2a或圖2b的第一、第二或第三凹口24,34,44中之一相同的結(jié)構(gòu))可布置在第一邊緣限制部50,51和第二邊緣限制部60,61之間。

顯然，凹口也可位于第一和第二邊緣限制部的至少每一個(gè)附近。

此外，在圖6中示出另一變型方案，在其中，接觸部位不是并排地而是相疊地布置。在此，在接觸部位處向下的液體流動(dòng)也引起在接觸部位之間的未濕潤的面的最小化。

在圖7a以透視圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的層10的視圖。圖7b為在折疊的方向上的根據(jù)圖7a的層的視圖。所屬的規(guī)整填料1包括第一層10和第二層100，其中，優(yōu)選地，第二層100具有與第一層10相同的波形的輪廓。如此布置第一層10和第二層100，即，第一層10的通道與第二層10的通道交叉。第一層10和第二層100通過第二層100的與第一層10的波峰相對的波谷的頂部處于觸碰的接觸中。第一和第二頂部33,43,133,143位于第一和第二層10,100的每一個(gè)上。優(yōu)選地，與在圖5或圖6中相同地布置形成觸碰點(diǎn)的第一和第二頂部33,43,133,143。在圖中，利用圓圈示出觸碰點(diǎn)。在不存在圓圈的部位處不出現(xiàn)觸碰點(diǎn)而出現(xiàn)凹口。

出于簡單性原因，在圖7中未以圖紙的方式示出第二層100。第一層10的凹口24,44在至少一個(gè)點(diǎn)中具有相對于第二層100(在圖7中布置在之上)的波谷的未示出的第一和第二頂部的間距。優(yōu)選地，如此布置位于第一邊緣限制部50附近的凹口44，即，其構(gòu)造成在層10的第一側(cè)11上的凹入部。布置在第一邊緣限制部50和第二邊緣限制部60之間的凹口24構(gòu)造成在層10的第二側(cè)13上的凹口。層10的第一側(cè)11布置成與第二側(cè)13相對，并且形成層的相應(yīng)一個(gè)表面。

尤其地，在第一和第二層10,100的垂直的取向中，凹口可布置在彼此之下。此外，備選地或以組合的方式，在第一和第二層的垂直的取向中，凹口可并排布置。

沿著層10,100的頂部也可布置其它凹口，其不必或不必僅僅構(gòu)造成凹陷部。這種類型的凹口可包括空腔，在該空腔中包含帶有相對于鄰近的層的頂部具有間距的輪廓的插入元件。如此設(shè)計(jì)該輪廓，即，其至少局部段地不超過垂直的折疊高度。折疊高度理解為在波峰和鄰近的波谷之間的間距。當(dāng)波峰在其頂部處具有有限的(endlich)彎曲時(shí)，該間距定義為兩個(gè)平行于彼此的頂部點(diǎn)切線的垂直間距。當(dāng)彎曲為無限的時(shí)，也就是說頂部是尖的并且由此最高點(diǎn)不具有明確地確定的切線時(shí)，通過最高點(diǎn)設(shè)定這樣的平面，即，其包含層的側(cè)邊的所有頂部點(diǎn)。同樣通過波谷的最深的點(diǎn)設(shè)定這樣的平面，即，其包含波谷以及其它波谷的所有點(diǎn)。兩個(gè)平面應(yīng)彼此平行。由此，折疊高度為在兩個(gè)平面之間的垂直間距。

根據(jù)前述實(shí)施例中之一的凹口在頂部或棱邊的一部分上延伸。可從用于層的坯件(例如填料金屬片)中通過變形(即壓入、壓印或深拉伸)制造凹口。有利地，凹口單側(cè)地布置在折疊的波峰或波谷的頂部上。

該布置方案的優(yōu)點(diǎn)在于，可以無限長的方式制造坯件?？捎蓭Р牧现瞥蛇@種類型的坯件，例如這種類型的坯件可構(gòu)造成板形的金屬片。緊接著，從帶材料中切割出確定的長度的區(qū)段。例如通過彎曲方法將該區(qū)段轉(zhuǎn)變成波形的輪廓。此外備選地，應(yīng)用這樣的帶材料，即，其已經(jīng)具有波形的輪廓。之后，帶有波形的輪廓的已切割的區(qū)段形成層。在彎曲過程期間可為波形的輪廓疊加變形過程，以使得在彎曲過程期間制造凹口。再次通過反轉(zhuǎn)每個(gè)第二波形的輪廓以匹配的方式相疊地放置第一層10和第二層100。在所有層之間存在至少一排在上和下邊緣限制部附近的和/或在側(cè)向的邊緣限制部附近的凹口。

優(yōu)選地，凹口的深度在層高度的10%至30%的范圍中，從而在剛好該值范圍中的單個(gè)層之間得到間隙。對于含水的系統(tǒng)，該間隙為最小1.5mm。更窄的間隙可為不利的，因?yàn)橐后w、尤其地水可粘附在兩個(gè)鄰近的棱邊之間，可保留在該處并且可形成液體橋(Flüssigkeitsbrücke)。

在圖8a中示出了根據(jù)已知的帶有不同高度的折疊以用于減少接觸部位的結(jié)構(gòu)形式的層。該結(jié)構(gòu)形式的缺點(diǎn)在于，在對上側(cè)和下側(cè)進(jìn)行加載時(shí)壓緊(zusammenstauchen)層，其中，箭頭20,21指出力的方向，在該方向上將層壓緊。折疊包括第一頂部65以及第二頂部85以及位于之間的波谷75。第一和第二頂部65,85可與未示出的鄰近的層接觸。形成折疊部的中間波谷66和中間波峰67位于第一頂部65和谷底75之間。中間波谷66具有中間谷底68，并且中間波峰67具有中間頂部69。在中間谷底68和中間頂部69之間的垂直間距70小于在頂部65和谷底75之間的垂直間距71。在圖8a中顯示的實(shí)施例中，垂直間距70約為垂直間距71的一半。由此，通過中間波谷66和中間波峰67形成半高的折疊。半高的折疊用作變皺區(qū)(Knautschzone)，并且可使半高的折疊變形。通過該變形一方面不可建立穩(wěn)定的填料體，另一方面不可實(shí)現(xiàn)遵守填料的固定的層高度。層高度相應(yīng)于之前定義的垂直間距71。

通過根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)形式可避開該問題。如圖8b顯示的那樣，在每個(gè)折疊上的帶有凹口的層可更少地被壓縮，并且由此可在上側(cè)和下側(cè)上層可經(jīng)受更高的負(fù)載。這使穩(wěn)定的填料體的結(jié)構(gòu)成為可能，并且保證基本上恒定的層高度以用于獲得特定的填料表面。

此外，凹口的表面可供物質(zhì)交換使用。這意味著，不僅與背景技術(shù)相比，而且與傳統(tǒng)的填料(其具有帶有恒定的波高度的波形的輪廓的交叉的層)相比可期待在物質(zhì)交換面方面獲益。

圖9顯示了吸收設(shè)備90。吸收設(shè)備90包括兩個(gè)物質(zhì)交換設(shè)備，吸收器91和解吸器92，其尤其地實(shí)施成塔。在吸收設(shè)備中，在吸收器91中從氣流中分離一種或多種組分。為此，應(yīng)用液態(tài)的溶劑或吸收介質(zhì)。在解吸器92中，使溶劑或吸收介質(zhì)凈化不帶有容納的組分。

吸收和精餾均為分離方法，以用于從當(dāng)前的使用流(Einsatzstrom)93中分離出一種或多種組分。應(yīng)用精餾方法，以用于基于單個(gè)組分的不同的沸點(diǎn)分離液體混合物，其中，精餾理解為連續(xù)的蒸餾，其尤其地包括多個(gè)分離階段。相反地，在吸收時(shí)，借助于合適的溶劑或吸收介質(zhì)94從氣流中吸收一種或多種組分，并且由此將其從氣流中分離。由此，吸收器91的塔頂產(chǎn)物(Kopfprodukt)為已清潔的氣流95。吸收器91的塔底產(chǎn)物(Sumpfprodukt)96為加載有該一種或多種組分的吸收介質(zhì)或溶劑。出于經(jīng)濟(jì)性、能量的或生態(tài)的原因，可為有意義的是，清潔吸收介質(zhì)或溶劑，并且再次將其作為已清潔的溶劑或吸收介質(zhì)94重新輸送到吸收器處。在解吸器92中進(jìn)行吸收介質(zhì)或溶劑的清潔。加載的吸收介質(zhì)或溶劑，即，吸收器的塔底產(chǎn)物96形成解吸器的使用流。根據(jù)圖10，該使用流作為液體進(jìn)給到解吸器中。解吸器92可包含根據(jù)前述實(shí)施例中的一個(gè)的一個(gè)或多個(gè)填料。加載的溶劑或吸收介質(zhì)在解吸器的塔底(Sumpf)95的方向上流動(dòng)。在塔底中使吸收介質(zhì)或溶劑至少部分地蒸發(fā)，為此設(shè)置塔底蒸發(fā)器98。在塔底蒸發(fā)器中蒸發(fā)的吸收介質(zhì)或溶劑包含待分離的組分，并且在塔中的上升期間容納來自加載的吸收介質(zhì)或溶劑的在塔底的方向上流動(dòng)的使用流的待分離的組分。由此，在解吸器中產(chǎn)生氣態(tài)的部分流99，其富含有待分離的組分?；蛘呖梢詿岬姆绞?也就是說通過冷凝)或者通過其它置于之后的分離步驟將待分離的組分與氣態(tài)的部分流99分離。

此外備選地或補(bǔ)充地，當(dāng)相對于吸收器解吸器在較低的壓力下運(yùn)行時(shí)，可設(shè)置去降壓裝置，或者當(dāng)相對于吸收器解吸器在較高的壓力下運(yùn)行時(shí)，可設(shè)置壓縮裝置。

通常，在精餾時(shí)由于塔底相對于頭部的溫度差在兩個(gè)方向上進(jìn)行在氣體和液體之間的物質(zhì)傳輸。難蒸發(fā)的流體從氣態(tài)的相中液化并且在液體中被吸收，并且，易揮發(fā)的流體從液態(tài)的相中蒸發(fā)到氣態(tài)的相中。在吸收時(shí)，僅僅在一個(gè)方向上進(jìn)行物質(zhì)傳輸，在此，由液體吸收氣體。

但是，現(xiàn)在在精餾和吸收之間的區(qū)別在于，在精餾時(shí)氣體流和液體流相互耦合，相反地在吸收時(shí)，可彼此獨(dú)立地調(diào)整兩個(gè)流：在精餾時(shí)蒸發(fā)一定量的液體，并且其在塔的塔頭部的方向上向上升起。全部的蒸氣在塔頭部處液化，并且至少部分地再次作為液體流被引導(dǎo)回到塔中。相應(yīng)地，最大可設(shè)想的液體量為到達(dá)塔頭部處的全部液化的蒸氣量。如果在塔底中較多的液體蒸發(fā)，則同樣較多的液體可回流。就此而言，兩個(gè)流相互耦合并且物質(zhì)傳輸決定性地取決于蒸氣流。因此，通常在氣體側(cè)控制精餾應(yīng)用。

與此相反地，在吸收應(yīng)用中可借助于泵和鼓風(fēng)機(jī)調(diào)整不同的運(yùn)行條件：可將大的吸收介質(zhì)流與相對小的氣體流引入接觸或反之亦然。此外，吸收介質(zhì)可以不同的方式與氣體組分相結(jié)合(binden)：以物理的方式、通過化學(xué)反應(yīng)或既以物理的方式又通過化學(xué)方式。在此，用于一定的氣體組分的吸收介質(zhì)或溶劑的選擇以及在氣體和液體中的濃度對于以下是決定性的，即，是在氣體側(cè)還是在液體側(cè)控制物質(zhì)傳輸。

為了檢驗(yàn)根據(jù)本發(fā)明的填料的可用性，制造了填料的樣件(Prototyp)，其包含根據(jù)本發(fā)明的凹口以用于減少接觸點(diǎn)的數(shù)量。在研究的情況中，通過凹口產(chǎn)生的在兩個(gè)頂部點(diǎn)之間的間距為2.5mm。對于樣件，接觸部位的數(shù)量從37500m^-3減少到18000m^-3，由此相對于背景技術(shù)，在相同的205m²/m³的總表面積的情況下接觸部位的數(shù)量減少約50%。

將該樣件與帶有相同的幾何面的例如根據(jù)CH398503的不帶凹口的已知的填料相比較。在樣件中，通過凹口減少了接觸部位的數(shù)量。此外，將沿著交叉通道流動(dòng)的氣體部分地作為分支流通過凹口導(dǎo)引到鄰近的交叉通道中。然而，在樣件中，由于改變的氣體流動(dòng)，可預(yù)料減小的分離效果。

首先在帶有300mm的內(nèi)直徑的吸收塔中試驗(yàn)以上提及的樣件。在此，利用水從空氣中吸收異丙醇。在此，涉及主要?dú)怏w側(cè)受控的系統(tǒng)，與精餾相似。如預(yù)料的那樣，對于樣件測得較少的過渡單元數(shù)量或NTUM(每米的傳輸單元數(shù)量)，這在圖10中作為第一系列的測量點(diǎn)52,53,54的示出。NTUM數(shù)量越大，填料在物質(zhì)過渡方面效率更高。該圖示示例性地顯示了用于根據(jù)CH398503的填料和根據(jù)本發(fā)明的填料的對于選擇為1.5Pa^0.5的F因數(shù)的NTUM。改變液體負(fù)載L。F因數(shù)為用于在空的塔中的平均氣體速度乘以氣體密度的方根的指標(biāo)(Mass)。F因數(shù)與氣體的動(dòng)能成比例。用于根據(jù)CH398503的已知的填料的測量點(diǎn)55,56,57顯示出比用于根據(jù)本發(fā)明的填料的測量點(diǎn)52,53,54更大的NTUM。

因此，到目前為止的發(fā)現(xiàn)指出，雖然根據(jù)本發(fā)明的填料利用減少的接觸部位減小壓力損失，但是附加地也導(dǎo)致分離能力的降低，這可從圖10中根據(jù)較低的NTUM值看出。因此，這種填料對于吸收和精餾來說看來好像沒有好處(Nutzen)，并且由此基本上與在文件US 6,378,322 B1中介紹的顯然對于精餾有利的填料不同。

出人意料地，從其它試驗(yàn)中得到，存在這樣的物質(zhì)系統(tǒng)，即，對于該物質(zhì)系統(tǒng)根據(jù)本發(fā)明的填料得到分離能力的改善。第二試驗(yàn)的物質(zhì)系統(tǒng)為利用含水的氫氧化鈉溶液(NaOH)從空氣中吸收CO₂，其中，以化學(xué)的方式結(jié)合CO₂。圖11顯示了用于帶有用于約10至80m³/m²h的液體負(fù)載的試樣的系統(tǒng)的測量點(diǎn)，其中，用于試樣的測量點(diǎn)58,59,63,64,72,73,74具有比用于已知的填料的測量點(diǎn)78,79,83,84,86,87,88更高的NTUM值。如圖11顯示的那樣，盡管改變的氣體流動(dòng)，根據(jù)本發(fā)明的帶有減小的接觸部位數(shù)量的試樣的填料導(dǎo)致與參考填料至少同樣好的分離能力。這意味著，在某種系統(tǒng)中，實(shí)際上可通過減少接觸部位和接觸部位的合適的布置改善分離能力。同樣，通過使用根據(jù)本發(fā)明的填料可避免壓力損失。圖11的下方的曲線101顯示了在1.5Pa^0.5的F因數(shù)時(shí)在增加帶有難揮發(fā)的流體的物質(zhì)交換設(shè)備的負(fù)載時(shí)，用于根據(jù)文件CH398503的市場通用的規(guī)整填料的NTUM，其中，在X軸上以m³/m²h表示負(fù)載L。與此相比，圖11的上方的曲線102顯示了用于根據(jù)本發(fā)明的規(guī)整填料的NTUM。在相同的負(fù)載L時(shí)對于所有考慮的測量點(diǎn)得到，在使用帶有凹口的填料的情況下的NTUM大于對于不帶凹口的填料的NTUM。

在其中根據(jù)本發(fā)明的填料具有優(yōu)點(diǎn)的系統(tǒng)主要用在廢氣的吸收的處理(Aufbereitung)中，在其中應(yīng)借助于反應(yīng)性的含水的溶液從廢氣流中提取有問題的組分。在此，作為示例的是借助于含水的吸收介質(zhì)(其可包含有機(jī)的或無機(jī)的堿性(basisch)物質(zhì)，例如MEA(單乙醇胺)或碳酸鉀)從發(fā)電裝置廢氣中吸收有害環(huán)境的CO₂。

因此，為什么在某種應(yīng)用中接觸部位的減少導(dǎo)致更好的吸收能力的假設(shè)的內(nèi)容是：通過所使用的液體的不良的濕潤特性在填料層上的接觸部位之后形成這樣的區(qū)域，即，完全不由液體濕潤該區(qū)域。由此，液體不可在整個(gè)周緣上濕潤全部表面。在接觸部位處防止液體繼續(xù)流動(dòng)，截住液體并使其朝向側(cè)向偏轉(zhuǎn)。類似地，也可確定的是，水作為膜在平的面上向下流并且突然通過引入的對象(例如放置到平面上的指部)干擾該流動(dòng)。在該對象之后膜流動(dòng)裂開并且產(chǎn)生干燥的未濕潤的面，當(dāng)從流中移除該對象時(shí)才再次濕潤該面。在這樣的吸收應(yīng)用(即，在其中由于根據(jù)本發(fā)明的改變產(chǎn)生的惡化的氣體流動(dòng)對分離能力沒有負(fù)面影響)中，得到改善的分離能力。在異丙醇從空氣到水中的系統(tǒng)(氣體側(cè)地控制該系統(tǒng))中，填料面的濕潤度幾乎對物質(zhì)交換無影響。相反地，改變的氣體流動(dòng)不利地作用于物質(zhì)交換。在液體側(cè)地受控的系統(tǒng)(如CO₂從空氣到NaOH中)中填料面的完全的濕潤引起NTUM的提高。