專利名稱：具有穩(wěn)定的扁平噴射圖案的噴嘴陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及一種裝置，更具體地說(shuō)，涉及一種用于增大由裝置中的噴嘴板形成的液體射流的穩(wěn)定性的穩(wěn)定單元和/或增強(qiáng)物(增強(qiáng)劑)。本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及在減小液體射流的穩(wěn)定性的條件下運(yùn)行裝置，例如液滴生成器裝置。本發(fā)明的又一個(gè)方面涉及利用含水漿料的裝置的運(yùn)行。
背景技術(shù)：
氣體吸收入液體中是多個(gè)氣液接觸系統(tǒng)中的關(guān)鍵處理步驟。也已知為氣液反應(yīng)器的氣液接觸器可分類成表面和體積反應(yīng)器，其中分別在液體表面處和散裝液體內(nèi)形成兩個(gè)相之間的界面表面區(qū)域。存在表面氣液反應(yīng)器的許多實(shí)例，諸如旋轉(zhuǎn)盤和液體射流接觸器。 旋轉(zhuǎn)盤生成器是部分浸入在液體中且暴露至氣體流的盤(轉(zhuǎn)子)。液體溶液薄膜形成在轉(zhuǎn)子表面上且與同流試劑氣體流接觸。盤旋轉(zhuǎn)，以更新液體試劑與氣體接觸。在體積氣液反應(yīng)器中，氣相如小氣泡那樣分散在散裝氣體中。氣泡形狀可以是球形或者不規(guī)則形，且通過(guò)氣體噴射器引入液體中。氣泡可被機(jī)械攪動(dòng)，以增大質(zhì)量傳遞。在許多氣液接觸系統(tǒng)中，向液相的氣體傳遞率由散裝流體與氣液界面之間的液相質(zhì)量傳遞系數(shù)k、界面表面積A以及濃度梯度德?tīng)査﨏控制。氣體吸收入液體中的比率的實(shí)際形式則為Φ = φα = kGa{p - pi) = kLa{C[ - Cl )其中，變量Φ是每單位體積反應(yīng)器的氣體吸收率(摩爾/(Cm3S)) ； Φ是每單位界面面積的平均吸收率(摩爾/(Cm2S)) $是每單位體積的氣液界面面積(cm2/cm3或cm—1) ；ρ 和Pi分別是散裝氣體中和界面處試劑氣體的部分壓力(巴)；CJi是與現(xiàn)有氣相部分壓力Pi 相平衡的液體側(cè)濃度(摩爾/cm3) ；CL (摩爾/cm3)是散裝氣體中的溶解氣體的平均濃度；且 kG(摩爾/(cm2*s*巴))和kjcm/s)分別是氣體側(cè)和液體側(cè)質(zhì)量傳遞系數(shù)。在現(xiàn)有技術(shù)中，存在許多最大化氣體接觸器系統(tǒng)中質(zhì)量傳遞和比表面積的途徑。主要途徑包括氣體噴射器、濕壁噴射以及噴霧或霧化。氣液接觸器的選擇根據(jù)包括氣體/ 液體流動(dòng)、質(zhì)量傳遞和化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)的反應(yīng)條件而定。表1概括了一些現(xiàn)有技術(shù)氣液反應(yīng)器的多種質(zhì)量傳遞性能特征。為了最優(yōu)化氣體吸收率，必須最大化參數(shù)h、a和(G-CJ。在許多氣液反應(yīng)系統(tǒng)中，C;的溶解性非常低且因而導(dǎo)致濃度梯度控制受限。因而，在設(shè)計(jì)有效氣液流反應(yīng)器中考慮的主要參數(shù)是質(zhì)量傳遞以及界面表面積與反應(yīng)器體積比，也稱作比表面積。表1 傳統(tǒng)氣液反應(yīng)器性能比較
權(quán)利要求
1.一種氣液接觸器裝置，包括液體入口 ；氣體入口 ；氣體出口 ；噴嘴板，其包括與所述液體入口和所述氣體入口連通的噴嘴陣列；以及耦合至所述噴嘴板的穩(wěn)定單元，其構(gòu)造成降低由所述噴嘴板形成的大體扁平液體射流的不穩(wěn)定性。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述穩(wěn)定單元包括至少部分地圍繞所述噴嘴陣列中的至少一個(gè)噴嘴的饋送通道。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述饋送通道包括在所述至少一個(gè)噴嘴的入口上方在約1毫米至約25毫米的范圍內(nèi)的高度。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述穩(wěn)定單元包括所述噴嘴陣列中的至少一個(gè)噴嘴上的網(wǎng)狀物。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述網(wǎng)狀物具有均勻的開(kāi)口。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述開(kāi)口具有在約0.1毫米至約2毫米的范圍內(nèi)的長(zhǎng)度以及約0. 1毫米至約2毫米的范圍內(nèi)的寬度。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述穩(wěn)定單元包括配置在所述噴嘴陣列中的至少一個(gè)噴嘴的入口區(qū)段處的轉(zhuǎn)向器單元，所述轉(zhuǎn)向器單元構(gòu)造成改變離開(kāi)所述液體入口的液體的動(dòng)量。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向器單元包括呈約30度至約60度的范圍內(nèi)的角度的葉片。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述噴嘴陣列至少包括第一行噴嘴和相鄰的第二行噴嘴，且所述第一行噴嘴和所述第二行噴嘴彼此偏離。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述第一行中的噴嘴之間的間隔在約0.5 毫米至約10毫米的范圍內(nèi)。
11.一種用于氣液接觸器中的噴嘴板，包括板；形成于所述板中的噴嘴陣列；耦合至所述板的穩(wěn)定單元，其中所述穩(wěn)定單元構(gòu)造成降低由所述噴嘴板形成的扁平液體射流的不穩(wěn)定性。
12.如權(quán)利要求11所述的噴嘴板，其特征在于，所述穩(wěn)定單元包括至少部分地圍繞所述噴嘴陣列中的至少一個(gè)噴嘴的饋送通道。
13.如權(quán)利要求12所述的噴嘴板，其特征在于，所述饋送通道包括以蜂窩狀構(gòu)造成形的多個(gè)互連元件。
14.如權(quán)利要求11所述的噴嘴板，其特征在于，所述穩(wěn)定單元包括在所述噴嘴陣列中的至少一個(gè)噴嘴上的網(wǎng)狀物。
15.如權(quán)利要求14所述的噴嘴板，其特征在于，所述網(wǎng)狀物以格柵圖案形成，其中所述格柵圖案中的每個(gè)格柵具有在約0. 1毫米至約2毫米的范圍內(nèi)的開(kāi)口區(qū)域。
16.如權(quán)利要求11所述的噴嘴板，其特征在于，所述穩(wěn)定單元包括配置在所述噴嘴陣列中的至少一個(gè)噴嘴的入口區(qū)段處的轉(zhuǎn)向器單元。
17.如權(quán)利要求16所述的噴嘴板，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向器單元包括呈在約30度至約 60度的范圍內(nèi)的角度的葉片。
18.如權(quán)利要求11所述的噴嘴板，其特征在于，進(jìn)一步包括 耦合至所述噴嘴板的第一側(cè)部；耦合至所述噴嘴板的第二側(cè)部；以及耦合至所述第一和第二側(cè)部從而形成封閉件的底側(cè)部分。
19.如權(quán)利要求11所述的噴嘴板，其特征在于，所述穩(wěn)定單元包括 饋送通道，其至少部分地圍繞所述噴嘴陣列中的至少一個(gè)噴嘴；以及網(wǎng)狀物，其位于所述噴嘴陣列中的至少一個(gè)噴嘴上。
20.一種使用增強(qiáng)物降低由氣液接觸器的噴嘴板形成的射流的不穩(wěn)定性的方法，包括以下步驟向氣液接觸器的進(jìn)入流施加增強(qiáng)物，以降低由所述氣液接觸器形成的射流的不穩(wěn)定性；以及形成多個(gè)基本上平面狀的液體射流，所述液體射流中的每一個(gè)包括平面狀液體薄片， 所述多個(gè)液體射流配置在大體上平行的平面中；提供具有至少一種反應(yīng)性或可溶性氣相分子的氣體；以及通過(guò)所述氣相分子與所述多個(gè)液體射流之間的質(zhì)量傳遞交互作用移除所述氣相分子的至少一部分。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述增強(qiáng)物增大或減小所述多個(gè)液體射流的粘度、表面張力、密度中的至少一個(gè)。
22.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述增強(qiáng)物包括含水溶液，所述含水溶液包括包含線性大分子部分水解聚丙烯酰胺的聚合物，所述聚丙烯酰胺包括在約1600萬(wàn)至約1800萬(wàn)的范圍內(nèi)的分子量。
23.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述增強(qiáng)物包括在約(w/w)至約 100% (w/w)的范圍內(nèi)的乙二醇溶液。
24.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述增強(qiáng)物包括堿性過(guò)氧化氫溶液、丙三醇溶液、乙二醇溶液、聚乙烯醇溶液、黃原膠溶液、纖維素醚溶液、聚丙二醇溶液和聚氧乙烯烷基醚溶液中的至少一個(gè)。
25.一種利用氣液接觸器處理氣相分子的方法，包括以下步驟； 形成多個(gè)不穩(wěn)定液體射流，其包括來(lái)自噴嘴陣列的液滴分布； 提供具有至少一種反應(yīng)性或可溶性氣相分子的氣體；以及通過(guò)所述氣相分子與所述液滴分布之間的質(zhì)量傳遞交互作用移除所述氣相分子的至少一部分。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述液滴分布包括尺寸在約50微米至約 2毫米的范圍內(nèi)的小液滴。
27.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述液滴分布包括大體上均勻的液滴分布。
28.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，形成所述多個(gè)不穩(wěn)定液體射流的步驟包括在約13psi至約75psi的壓力室壓力下運(yùn)行。
29.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述不穩(wěn)定液體射流中的至少一個(gè)具有大于15m/sec的速度。
30.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述氣相分子包括氧化硫、氧化氮、二氧化碳、氨、酸性氣體、胺、鹵素、還原硫化合物和氧氣中的至少一個(gè)。
31.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述氣相分子包括氧化硫。
32.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述氣相分子包括二氧化碳。
33.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述氣相分子包括氧化氮。
34.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述氣相分子包括胺。
35.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述氣相分子包括氯。
36.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述液滴分布包括水、氨、銨鹽、胺、鏈烷醇胺、堿金屬鹽、堿土金屬鹽、過(guò)氧化物和次氯酸鹽中的至少一個(gè)。
37.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括添加增強(qiáng)物以降低所述多個(gè)液體射流的表面張力的步驟。
38.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括添加增強(qiáng)物以增大所述多個(gè)液體射流的密度的步驟。
39.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述液滴分布包括含水漿料。
40.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，所述含水漿料包括溶液中的固體材料和水。
41.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，所述含水漿料包括在約l(w/w)至約 20(w/w)的范圍內(nèi)的固體。
42.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，所述含水漿料包括顆粒，其中所述顆粒具有高達(dá)約500微米的顆粒尺寸。
43.一種利用氣液接觸器處理氣相分子的方法，包括以下步驟形成多個(gè)基本上平面狀的液體射流，所述液體射流中的每一個(gè)包括大體上平面狀的液體薄片，所述多個(gè)液體射流配置在大體上平行的平面中，其中所述基本上平面狀的液體射流由含水漿料形成；提供具有反應(yīng)性或可溶性氣相分子的氣體；以及通過(guò)所述氣相分子與所述多個(gè)液體射流之間的質(zhì)量傳遞交互作用移除所述氣相分子的至少一部分。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，陣列中的扁平液體射流中的至少一個(gè)包括在約10微米至約1000微米的范圍內(nèi)的厚度。
45.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，陣列中的扁平液體射流中的至少一個(gè)包括在約10微米至約250微米的范圍內(nèi)的厚度。
46.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，陣列中的扁平射流的至少一個(gè)包括在約5 厘米至約30厘米的范圍內(nèi)的長(zhǎng)度。
47.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，陣列中的扁平射流中的至少一個(gè)包括在約5厘米至約20厘米的范圍內(nèi)的長(zhǎng)度。
48.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，陣列中的扁平射流中的至少一個(gè)具有小于15m/sec的速度。
49.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，陣列中的扁平射流中的至少一個(gè)具有在約5m/sec至約10m/sec的范圍內(nèi)的速度。
50.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述含水漿料包括顆粒，其中所述顆粒尺寸高達(dá)約500微米。
51.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述含水漿料包括顆粒，其中所述顆粒尺寸高達(dá)約300微米。
52.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述含水漿料包括顆粒，其中所述顆粒尺寸高達(dá)約80微米。
53.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述漿料包括在約0.2%(w/w)至約30% (w/w)的范圍內(nèi)的固體濃度。
54.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述固體濃度在約10%(w/w)至約25% (w/w)的范圍內(nèi)。
55.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述氣相分子包括氧化硫、氧化氮、二氧化碳、氨、酸性氣體、胺、鹵素和氧氣中的至少一個(gè)。
56.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述含水漿料包括銨鹽、胺、鏈烷醇胺、堿金屬鹽、堿土金屬鹽、過(guò)氧化物和次氯酸鹽中的至少一個(gè)。
57.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述含水溶液包括Ca(OH)2和Mg(OH)2中的至少一個(gè)。
58.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述含水溶液包括飛灰。
59.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述含水漿料包括固體材料和水。
60.如權(quán)利要求59所述的方法，其特征在于，所述固體材料包括堿性材料。
61.如權(quán)利要求60所述的方法，其特征在于，所述堿性材料包括硅酸鹽。
62.如權(quán)利要求61所述的方法，其特征在于，所述硅酸鹽包括鈣/鎂硅酸鹽。
63.如權(quán)利要求62所述的方法，其特征在于，所述鈣/鎂硅酸鹽包括橄欖石材料、硅灰石材料和蛇紋石材料中的至少一個(gè)。
64.如權(quán)利要求60所述的方法，其特征在于，所述堿性材料包括工業(yè)廢料堿性材料。
65.如權(quán)利要求64所述的方法，其特征在于，所述工業(yè)廢料堿性材料包括鋼渣、水泥窯粉塵和飛灰中的至少一個(gè)。
66.如權(quán)利要求60所述的方法，其特征在于，所述固體材料在約1(w/w)至約20 (w/w) 的范圍內(nèi)。
67.一種利用裝置分離至少兩種流體的方法，包括以下步驟將所述至少兩種流體中的至少一種加熱至所述至少兩種流體中的所述至少一種的部分蒸汽壓力；以及通過(guò)利用所述至少兩種流體形成多個(gè)基本上平面狀的液體射流移除所述至少兩種流體中的至少一種的至少一部分，所述液體射流中的每一個(gè)包括大體上平面狀的液體薄片， 所述多個(gè)液體射流配置在大體上平行的平面中。
68.如權(quán)利要求67所述的方法，其特征在于，陣列中的扁平液體射流中的至少一個(gè)包括在約10微米至約1000微米的范圍內(nèi)的厚度。
69.如權(quán)利要求67所述的方法，其特征在于，陣列中的扁平液體射流中的至少一個(gè)包括在約10微米至約250微米的范圍內(nèi)的厚度。
70.如權(quán)利要求67所述的方法，其特征在于，陣列中的扁平液體射流中的至少一個(gè)包括在約5厘米至約30厘米的范圍內(nèi)的長(zhǎng)度。
71.如權(quán)利要求67所述的方法，其特征在于，陣列中的扁平液體射流中的至少一個(gè)包括在約5厘米至約20厘米的范圍內(nèi)的長(zhǎng)度。
72.如權(quán)利要求67所述的方法，其特征在于，陣列中的扁平液體射流中的至少一個(gè)具有小于15m/sec的速度。
73.如權(quán)利要求67所述的方法，其特征在于，陣列中的扁平液體射流中的至少一個(gè)具有在約5m/sec至約10m/sec的范圍內(nèi)的速度。
74.如權(quán)利要求67所述的方法，其特征在于，所述至少兩種流體包括氨基甲酸鹽和含水氨基甲酸鹽。
75.如權(quán)利要求67所述的方法，其特征在于，所述至少兩種流體包括碳酸鹽和含水碳酸鹽。
76.如權(quán)利要求67所述的方法，其特征在于，所述至少兩種流體中的至少一種包括從以下組中選出的材料，所述組由陽(yáng)離子、烷基、芳基氨基甲酸鹽、堿、堿土金屬、氨基甲酸銨、 碳酸銨鹽及其組合組成。
77.如權(quán)利要求67所述的方法，其特征在于，所述至少兩種流體中的至少一種包括從以下組中選出的材料，所述組由乙醇、氨、水、海水、鹽水、酸性水、還原硫和包含有機(jī)硫的化合物、揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)及其組合組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣液接觸器以及流出物清潔系統(tǒng)和方法，且更具體地說(shuō)，涉及構(gòu)造成產(chǎn)生具有降低的線性穩(wěn)定性的均勻間隔的扁平液體射流。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例針對(duì)與氣液接觸器噴嘴一起使用的穩(wěn)定單元和/或用于穩(wěn)定射流形成的增強(qiáng)物，更具體地說(shuō)，針對(duì)降低由氣液接觸器的噴嘴形成的液體射流的穩(wěn)定性。本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及在降低液體射流的穩(wěn)定性的條件下運(yùn)行裝置，例如液滴生成器裝置。本發(fā)明的再一個(gè)方面涉及利用含水漿料運(yùn)行裝置。本發(fā)明的又一個(gè)方面針對(duì)一種用于基本上分離至少兩種流體的裝置。
文檔編號(hào)B01D47/02GK102215934SQ200980145235
公開(kāi)日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2009年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月26日
發(fā)明者A·R·阿烏特里, B·R·尼扎莫夫, D·K·諾依曼, J·K·布拉瑟爾, K·R·霍布斯, T·L·亨肖 申請(qǐng)人:諾依曼系統(tǒng)集團(tuán)公司