本發(fā)明涉及一種用于使氣體和液體形成接觸的設(shè)備和方法。特別地，本發(fā)明涉及一種用于使氣體與液體形成接觸的設(shè)備，所述設(shè)備包括裝入件，所述裝入件適合于增大氣體流和液體流之間的物質(zhì)交換面積，以及涉及一種用于使氣體與液體形成接觸的相應(yīng)的方法，其中液體流動經(jīng)過這種設(shè)備。

背景技術(shù)：

使氣體與液體形成接觸能夠用于將熱量和/或物質(zhì)從氣體中轉(zhuǎn)移到液體中和/或相反。物質(zhì)轉(zhuǎn)移能夠伴隨著氣體(或氣體組成部分)和液體(或液體組成部分)之間的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。

使氣體與液體形成接觸的一個實例是空氣清潔，其中空氣雜質(zhì)(有害物質(zhì))通過被污染的空氣與適當?shù)奈找后w形成接觸來從空氣中去除，也就是說，物質(zhì)從氣體中轉(zhuǎn)移到液體中(在液體中吸收)。相反地，也能夠使物質(zhì)從液體中轉(zhuǎn)移到氣體中，也就是說，執(zhí)行解吸。根據(jù)熱力學(xué)定律，吸收和解吸能夠通過改變壓力和/或溫度來影響。代替于此或同時地，每當氣體和液體的溫度存在差異時，才產(chǎn)生氣體和液體之間的熱傳遞。在此，也能夠通過物質(zhì)轉(zhuǎn)移(例如液體蒸發(fā))或氣體和液體之間的化學(xué)反應(yīng)引起溫度差。

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于使氣體與液體形成接觸的設(shè)備的一個實例是所謂的空氣洗提器，即垂直的塔柱，所述塔柱通常用填充體來填充，包含揮發(fā)性組成部分的液體從上方施加到所述塔柱上，而空氣在逆流中從下向上吹送穿過塔柱，以便使揮發(fā)性的組成部分從液體中轉(zhuǎn)移到空氣流中(解吸，參見上文)。這種設(shè)備也能夠用于空氣凈化，如在上文中所描述的那樣，也就是說，用于逆流吸收。加載有從空氣中去除的有害物質(zhì)的吸收液體能夠通過解吸來再生，并且重新用于吸收，使得吸收液體能夠在閉合的循環(huán)回路中使用。

為了在這種塔柱中使氣體和液體最佳地接觸，需要最小的噴灑密度(每橫截面積和時間單位的液體量(m³/(m²/h)))。低于最小的噴灑密度，物質(zhì)交換減少。在借助這種塔柱清潔廢氣(yein，清潔過的廢氣用yaus來表示)時，對于大的廢氣量和/或小的有害物質(zhì)濃度而言用于進行清潔的必要的吸收液體量無法確保達到最小的噴灑密度(參見圖1a，情況a1)。當為了解決該問題而將在下方從塔柱排出的液體部分地回引時，也就是說，重新在上方施加到塔柱上(圖1b，情況a2)時，系統(tǒng)的效率降低，因為已經(jīng)清潔過的空氣隨后在塔柱頂處與已經(jīng)加載的吸收液體形成接觸。為了優(yōu)化物質(zhì)交換，能夠提高液體的通過量(圖1c，情況a3)，但是這強烈地降低所述方法的經(jīng)濟性。

根據(jù)用于具有五個級(五個理論上的塔柱底部)的塔柱的案例的熱力學(xué)計算在不考慮因過小的噴灑密度引起物質(zhì)交換降低的情況下對于情況a1得到91％的分離度、對于情況a2得到67％的分離度并且對于情況a3得到>95％的分離度，而對于情況a1而言，在實踐中由于過小的噴灑密度(在該實例中為大約1m³/(m²/h)，在正常范圍中為至少10m³/(m²/h))無法達到所述分離度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

這些問題通過一種用于使氣體流與液體流形成接觸的設(shè)備和一種用于使氣體流和液體流形成接觸的方法來實現(xiàn)，所述設(shè)備包括下述：裝入件，所述裝入件適合于增大氣體流和液體流之間的物質(zhì)交換面積，其中所述裝入件尤其是散積的填充體或結(jié)構(gòu)化的包裝件；用于將液體施加到所述裝入件的上側(cè)上的至少兩個設(shè)備，所述設(shè)備分別適合于產(chǎn)生從上向下穿過所述裝入件的液體流；用于容納液體的至少兩個收集設(shè)備，所述液體從所述裝入件的下側(cè)流出；進入所述殼體中的氣體入口；從所述殼體離開的氣體出口；其中所述氣體入口和所述氣體出口共同適合于實現(xiàn)穿過所述裝入件的氣體流，所述氣體流基本上垂直于所述液體流流動，用于施加液體的至少兩個設(shè)備和至少兩個所述收集設(shè)備沿著所述氣流的方向依次設(shè)置，可選地設(shè)置在相同的殼體之內(nèi)或設(shè)置在分開的殼體中，在所述方法中，所述液體流基本上垂直地從上向下流動穿過裝入件，所述裝入件適合于增大氣體流和液體流之間的物質(zhì)交換面積，其中所述裝入件尤其是散積的填充體或結(jié)構(gòu)化的包裝件，所述氣體流基本上垂直于所述液體流流動，所述液體流包括至少兩個子液體流，所述子液體流在所述氣體流的方向上依次設(shè)置。

從現(xiàn)有技術(shù)中已知的、上述塔柱在逆流中工作并且能夠在熱力學(xué)方面通過理論上的分離級的數(shù)量來計算。根據(jù)本發(fā)明，代替于此，一定程度上設(shè)有具有至少兩個分離級的平放的塔柱，其中在各個級之內(nèi)存在交叉流，即具有豎直的液體流和水平的氣體流的交叉流，而氣體流在相對于穿過至少兩個級的總液體流的逆流中流動穿過至少兩個級。

圖2示意地示出五級的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中的液體引導(dǎo)，其中長形的矩形表示裝入件而正方形表示液體罐。

能夠?qū)⑸⒎e的填充體、例如用于垂直的塔柱的市售的填充體用作為裝入件。代替于散積的填充體，也能夠使用市售的結(jié)構(gòu)化的包裝件(packung)，如在塔柱或冷卻塔中所使用的包裝件。就本發(fā)明而言，結(jié)構(gòu)化的包裝件不包括如下元件的設(shè)置，所述元件如紗線、繩、金屬線、軟管、編織軟管或多孔的空心型材，尤其不包括如下設(shè)置，其中這些元件基本上垂直地張緊或保持。

每個級具有其自身的液體循環(huán)回路，在所述液體循環(huán)回路中，液體從上方施加到裝入件上，并且在流動穿過裝入件之后被接收，例如借助泵重新地施加到裝入件上。所述級的分別在相對于氣體流的交叉流中伸展的這種固有的液體循環(huán)回路在圖2中示例地經(jīng)由液體罐彼此連接，使得產(chǎn)生穿過所述設(shè)備的總液體循環(huán)回路。在氣體流方向上觀察，能夠?qū)⑿迈r液體輸送給最后的級，所述新鮮的液體流動穿過最后的級的固有的液體循環(huán)回路并且從那里輸送給連接在上游的級直至第一級，即在相對于氣體流的逆流中輸送，并且在離開最后的級和通過解吸再生之后(在用于進行空氣清潔的時)能夠重新輸送給最后的級。在此，級的在固有的液體循環(huán)回路中的液體流與總液體循環(huán)回路中的液體流(即新鮮液體至最后的級的輸送)相比能夠通過所述設(shè)備更大或更小地調(diào)節(jié)，優(yōu)選更大地調(diào)節(jié)。由此，在級的固有的液體循環(huán)回路中的較大的液體流能夠?qū)崿F(xiàn)所需要的噴灑密度，而總液體循環(huán)回路中的液體流、即新鮮液體至最后的級的輸送能夠保持得較小，這改進經(jīng)濟性。因為相對于在常規(guī)的垂直的塔柱的情況下液體的回引(情況a2，如上面描述)，最后級中的液體中的有害物質(zhì)的濃度與第一級中的液體中的有害物質(zhì)的濃度相比是小的，所以還是能夠?qū)崿F(xiàn)良好的清潔功效。液體流的比例能夠根據(jù)應(yīng)用情況進行優(yōu)化。

對于對應(yīng)于在上文中所描述的情況a1至a3的情況而言，熱力學(xué)計算針對根據(jù)圖2的具有5個級的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備得到85％的分離度。這好于在a1情況中在實踐中所能夠達到的分離度。情況a3示出最佳的清潔，然而具有極其高的成本。情況a2顯示出顯著更差的分離度。由此，根據(jù)本發(fā)明，可在成本低的情況下達到良好的清潔功效。

各個級分別能夠借助固有的殼體實現(xiàn)。作為替選方案，也能夠在共同的殼體中實現(xiàn)多個級。在這種情況下可行的是：針對每個極應(yīng)用唯一的裝入件或者實現(xiàn)具有共同的裝入件的多個級，其中通過裝入件產(chǎn)生多個基本上垂直的且至少部分彼此分離的液體流。每個這種分離的液體流對應(yīng)于一個分離級。

附圖說明

圖1a至1c示意地示出具有不同的液體流的常規(guī)的垂直的塔柱。

圖2示意地示出具有五個級的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備。

圖3示出貫穿具有三個級的根據(jù)本發(fā)明的實施方式的示意橫截面。

圖4示出貫穿示例的液體分配器的示意橫截面。

具體實施方式

在下文中，參考圖3描述具有三個級的示例的實施方式，所述實施方式在具有共同的裝入件的共同的殼體中實現(xiàn)。

在殼體7中存在共同的裝入件3，所述裝入件通過散積的市售填充體形成。例如vff公司的鮑爾環(huán)15和25已證實是尤其適當?shù)摹怏w流、例如待清潔的廢氣從左進入到殼體7和裝入件3中，并且在離開裝入件3之后引導(dǎo)穿過具有連接在下游的液滴分離器8的空腔并且此后離開殼體7，如這通過圖3中最左邊和最右邊的箭頭示出的那樣。能夠?qū)⒊Ｒ?guī)的設(shè)備、例如薄片分離器、除沫器、聚結(jié)器等用作為液滴分離器。適當?shù)臍怏w速度是殼體7的區(qū)域中2m/s的導(dǎo)管速度。在裝入件3的上部的表面和殼體7的上側(cè)之間存在由開孔的泡沫材料構(gòu)成的墊子2，所述墊子例如由pu構(gòu)成，或者作為替選方案由纖維材料、例如礦棉構(gòu)成。所述液體對于每個級而言通過液體分配器1施加到墊子2上。圖4中示意性地以橫截面示出的液體分配器1(其中箭頭表明液體流)使液體分布在裝入件3的整個寬度上(橫向于氣體流)并且設(shè)計成，使得液體經(jīng)由分配器的孔來積聚，以便實現(xiàn)在整個作業(yè)面之上均勻的分布。墊子2一方面防止：氣體在裝入件3和殼體7的上側(cè)之間流動經(jīng)過，而另一方面引起液體更均勻地施加到裝入件3上。然而，所述設(shè)備即使在沒有墊子2的情況下也是能工作的。殼體7的底部分離壁5一起用作為用于容納液體的收集設(shè)備，所述液體在下方離開裝入件并且穿過流出口4從殼體7流出。由于裝入件3和氣體流，液體穿過裝入件3的流動被擴寬，這在定位分離壁5和下一個液體分配器1時必須要考慮。在圖3中示出三個級，所述級分別具有液體分配器1和流出口4。在中間級中用6標記的虛線象征性地表示大致的液體流動。從流出口4中流出的液體，如在圖2中所示出那樣，分別引入到液體罐中，液體從所述液體罐中通過泵重新輸送給液體分配器1。在這種情況下液體罐彼此連接，以便實現(xiàn)穿過設(shè)備的總液體流。作為替選方案，液體能夠從流出口4輸送給共同的罐，所述罐借助各個流出口和泵抽吸區(qū)域之間的分離板一方面引起部分地分離，而另一方面引起各個級之間的部分的連接。其它的實施方式也是可行的，例如，在每個級中，液體都經(jīng)由流出口4和泵直接輸送給液體分配器1，并且通過適當?shù)剡x擇分離壁5的高度或通過分離壁5中的開口實現(xiàn)級到級的液體流。