用于混合氣體和液體以重力、物理和化學(xué)收集化合物的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種混合氣體和液體物流以在液體物流中收集存在于流體物流中的 化學(xué)化合物的方法和系統(tǒng)，特別地，用于混合氣體和液體以重力、物理和化學(xué)收集化合物的 方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 已知人類的日常生活對環(huán)境的影響在每個領(lǐng)域都產(chǎn)生問題。一個問題是由工業(yè)工 廠、運(yùn)輸、居住和農(nóng)業(yè)活動（包括耕作）所導(dǎo)致的污染物的產(chǎn)生，通常是空氣污染。
[0003] 例如，由市政廢棄物焚化排出的廢氣包含顆粒物、03、HC1、SOx、NO x、重金屬（包括 水銀），或少量成分如二鳴英、呋喃，就環(huán)境保護(hù)角度而言，必須除去這些有毒物質(zhì)。其它物 質(zhì)如CH4X6H6和PAH被排放至大氣中。已知這些物質(zhì)中的一些具有顯著高的毒性且進(jìn)一步 具有致癌作用，捕集/收集/除去這些二屬英類化合物被認(rèn)為是一個迫切的問題。
[0004] 另一實例是在工業(yè)領(lǐng)域中由于工人呼吸來自玻璃纖維、石棉、木材、大理石等的粉 塵而對其造成的健康保護(hù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 因此，本發(fā)明的主要目的是提出一種用于混合氣體和液體以重力、物理和化學(xué)收 集化合物的方法和系統(tǒng)，其能解決上述問題。
[0006] 本發(fā)明的具體目的是一種用于在容器中混合氣體和液體以重力、物理和化學(xué)收集 化合物或顆粒的方法，其包括如下步驟：
[0007] -重力貧化，包括減少化合物或顆粒和具有與所述化合物或顆粒的直徑和體積相 比更大的直徑和更大的體積的液體化學(xué)溶液滴；
[0008] -物理沉積，包括在容器的濕表面上凝聚減少的化合物；
[0009] -化學(xué)吸附，包括減少的化合物與液體化學(xué)溶液中的物質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)，
[0010] 從而縮短所述化合物或顆粒在容器中的平均自由程。
[0011] 優(yōu)選地，所述方法包括如下步驟：
[0012] -使氣體經(jīng)由氣體入口進(jìn)入容器的分離室中，在容器中存在液體溶液浴；
[0013] -在分離室中，使氣體物流與液體溶液物流以順流方式混合，從而變成流體物流， 以使得：
[0014] --些化合物或顆粒沉積在分離室壁上，然后洗出至液體溶液浴中，
[0015] --些其它的化合物或顆粒吸附在化學(xué)溶液滴中，然后收集在液體溶液浴中，
[0016] --些其它的化合物或顆粒通過轉(zhuǎn)向表面瓦解并洗出；
[0017] -剩余的化合物或顆粒隨液體溶液物流進(jìn)入容器底部，然后以非層流方式上升至 容器的混合室內(nèi)部的分離器床，其中流體以逆流方式與噴射的液體化學(xué)溶液流混合，從而 使得所有已濕潤的化合物或顆粒被所述流吸收并在重力驅(qū)使下降至液體浴中；
[0018] -在分離所述化合物或顆粒之后，從容器中排出流體物流。
[0019] 本發(fā)明的另一目的是一種適于在容器中混合氣體和液體以重力、物理和化學(xué)收集 化合物或顆粒的系統(tǒng)，其包括如下元件：
[0020] -重力貧化單元，其設(shè)置用于減少化合物和具有與所述化合物或顆粒的直徑和體 積相比更大的直徑和更大的體積的液體化學(xué)溶液滴；
[0021] -物理沉積單元，其設(shè)置用于在容器的濕表面上凝聚減少的化合物；
[0022] -化學(xué)吸附單元，其設(shè)置用于減少的化合物與液體化學(xué)溶液中的物質(zhì)之間的化學(xué) 反應(yīng)，
[0023] 從而縮短所述化合物或顆粒在容器中的平均自由程。
[0024] 優(yōu)選地，所述系統(tǒng)包括：
[0025] -所述容器，其適于容納所述液體且包括所述液體表面上方的所述氣體和液體的 混合體積；
[0026] -多個與對應(yīng)的飽和室連接的氣體加載導(dǎo)管，其將所述流體物流加載至混合體積 中，所述飽和室的內(nèi)壁起第一氣體與液體交換表面的作用；
[0027] -至少一個用于在混合后將流體排出至容器外部的導(dǎo)管；
[0028] -至少一個具有多個噴嘴的所述液體的分布器，其適于將所述液體噴入所述混合 體積和所述飽和室中；
[0029] -至少一個置于對應(yīng)的飽和室末端的轉(zhuǎn)向器，所述轉(zhuǎn)向器驅(qū)動流體物流進(jìn)入容器 底部并起第二流體與液體交換表面的作用，起催化表面的作用。
[0030] 這些和其它目的通過所附權(quán)利要求書中所述的一種用于混合氣體和液體以重力、 物理和化學(xué)收集化合物的方法和系統(tǒng)來實現(xiàn)，所述權(quán)利要求書構(gòu)成本說明書的主要部分。
【附圖說明】
[0031] 在參照附圖閱讀下，本發(fā)明將由下文的詳細(xì)描述而變得充分清楚，所述詳細(xì)描述 僅僅以示例和非限制性實例給出，在所述附圖中：
[0032] -圖1顯示了本發(fā)明容器的實施方案的實例；
[0033] -圖2顯示了容器的歧管、噴嘴、飽和室組件的實施方案的實例；
[0034] -圖3顯示了容器的噴嘴系統(tǒng)組件的實施方案的實例；
[0035] -圖4顯示了容器的風(fēng)扇系統(tǒng)組件的實施方案的實例；
[0036] -圖5顯示了容器的分離器/除沫器洗滌系統(tǒng)和UV系統(tǒng)組件的實施方案的實例。
[0037] 在附圖中，相同的附圖標(biāo)記和字母表示相同或功能上等效的部件。
【具體實施方式】
[0038] 本發(fā)明的主題，即用于混合氣體和液體以重力、物理和化學(xué)收集化合物的方法的 一般原理如下。
[0039] 所述方法基于使用重力貧化、物理沉積和化學(xué)吸附來縮短化合物在容器中的平均 自由程。
[0040] -第一種機(jī)理（重力貧化）包括減少化合物和具有更大直徑和更大體積的液體化 學(xué)溶液滴（大液滴意指較大體積的液滴）；
[0041] -第二種機(jī)理（物理沉積）包括在系統(tǒng)的大濕表面上凝聚減少的化合物；
[0042] -第三種機(jī)理（化學(xué)吸附）包括減少的化合物與液體化學(xué)溶液中的物質(zhì)之間的化 學(xué)反應(yīng)。
[0043] 隨后將描述所述方法的實施方案的實例。
[0044] 對所述方法的實施方案而言，提供了一種用于混合氣體和液體以重力、物理和化 學(xué)收集化合物的系統(tǒng)，其基于縮短化合物在容器中的平均自由程且其包括如下元件：
[0045] -重力貧化單元，其包括減少化合物和具有更大直徑和更大體積的液體化學(xué)溶液 滴；
[0046] -物理沉積單元，包括在容器的濕表面上凝聚減少的化合物；
[0047] -化學(xué)吸附單元，包括減少的化合物與液體化學(xué)溶液中的物質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)。
[0048] 下文將參照附圖描述本發(fā)明系統(tǒng)的實施方案的實例。
[0049] 首先，所述系統(tǒng)包括圖1中的容器。
[0050] 如下所述，容器適于容納用于該方法中的液體物流的液體。容器可置于帶輪的平 臺112上，該平臺112用于定位和保持水平。優(yōu)選存在手柄106以控制容器的運(yùn)動。
[0051] 容器可具有圓筒形幾何形狀或立方體或平行六面體或定制的幾何形狀。體積尺寸 取決于待處理的氣體物流的體積。
[0052] 容器材料可為聚合物如聚乙烯、金屬如鋼、玻璃纖維和其它對環(huán)境和生物生命無 危險的穩(wěn)定材料。針對所用液體和氣體的類型以及用途選擇材料。
[0053] 容器提供有用于排出液體的連接器103 (直徑大于半英寸）、用于收集液體的連接 器102 (直徑大于半英寸）和用于加載液體的連接器114 (直徑大于半英寸）。
[0054] 容器包含處于底部104'中的液體化學(xué)溶液，和優(yōu)選覆蓋所述液體化學(xué)溶液表面的 浮動表面和/或浮動聚合物網(wǎng)和/或具有多個直徑的浮球。
[0055] 可存在外管107以顯示容器中的液位。
[0056] 這些物體浮動在容器中并適于增大流體-液體接觸表面，且取決于領(lǐng)域，減少液 體化學(xué)溶液（例如水）的蒸發(fā)。
[0057] 容器提供有位于容器側(cè)面的用于在容器內(nèi)部加載氣體的多個導(dǎo)管105,和至少一 個用于將流體排出至容器外部的導(dǎo)管110。導(dǎo)管可具有圓形、正方形、矩形、橢圓形和常規(guī)截 面。在任一容器中，該類導(dǎo)管的數(shù)量可達(dá)6個。容器中的進(jìn)入流體加載壓力小于lObar。
[0058] 導(dǎo)管包括氣體流量傳感器、溫度和相對濕度傳感器。
[0059] 導(dǎo)管用網(wǎng)113進(jìn)行安全防護(hù)以避免侵入容器內(nèi)部。
[0060] 網(wǎng)可由金屬如鋼、聚合物或任何對環(huán)境和生物生命無危險的材料制成。所述網(wǎng)具 有大于〇· 5 [mm]的篩目。
[0061] 容器包括吸氣器110,優(yōu)選風(fēng)扇，其驅(qū)使流體物流通過其從容器中排出。風(fēng)扇在容 器內(nèi)部產(chǎn)生低壓，這有利于外部氣體（空氣）經(jīng)由導(dǎo)管105進(jìn)入容器內(nèi)部。
[0062] 風(fēng)扇具有可變的角速度，其包括電壓和電流傳感器、流體流量傳感器、溫度和相對 濕度傳感器。
[0063] 參照圖1和2,容器顯示出上部104和底部104'。在二者之間存在至少一個液體 溶液的分布器，即歧管109,其位于液體溶液表面上方的中間位置且圍繞容器的圓周設(shè)置， 特別地，取決于形狀，圍繞容器的周長設(shè)置。
[0064] 容器中存在閉合液體溶液泵送系統(tǒng)，包括泵101、用于使液體溶液從容器底部 104'流至歧管109和從歧管流入容器內(nèi)部的加料管108。容器外部存在用于液體溶液的加 料連接器和閥門102以及出料連接器和閥門103。
[0065] 在歧管上對稱分布有多個具有噴嘴211的管，取決于導(dǎo)管105的數(shù)量，該分布甚至 可為非對稱的。
[0066] 泵包括電壓和電流傳感器，且水力管包括液體流量傳感器。
[0067] 在與用于加載氣體的導(dǎo)管105連接的多個飽和室205和容器內(nèi)部的混合體積中， 液體分別相對于流體物流逆流和順流地噴射（圖2, 3)。混合體積為其中流體側(cè)面由容器表 面界定、底部由液體化學(xué)溶液表面上的浮動表面界定、頂部由填料床表面（如下文所述）界 定的體積。
[0068] 導(dǎo)管105和飽和室205優(yōu)選以0-90°、優(yōu)選30-60°、優(yōu)選α = 45°的角度α向 下彎曲。
[0069] 噴嘴211 (圖3)將液體溶液由歧管109噴射至飽和室205的內(nèi)部和容器內(nèi)部的混 合體積中的導(dǎo)管外部。
[0070] 噴嘴211產(chǎn)生具有大范圍的液滴直徑、優(yōu)選大于0.1 ym的液體射流。
[0071] 液滴形狀為球形至橢球形。
[0072] 噴射形狀為全圓錐的、中空圓錐的、扁平射流，噴射角為15-100°，優(yōu)選為 80-100°，優(yōu)選為 90°。
[0073] 為了使噴嘴保持清潔，壓電組件（圖中未示出）以機(jī)械方式與噴嘴完美接觸。周 期性地，合適的電子控制系統(tǒng)優(yōu)選以大于3mHz的頻率激發(fā)所有存在的壓電元件大于IOOms 的時間。
[0074] 在該過程中不允許發(fā)生污染物的沉積。
[0075] 如下文參照圖5所述，在容器的內(nèi)壁處存在多個用于相應(yīng)數(shù)量的分離器/除沫器 洗滌系統(tǒng)的支架212。
[0076] 用于加載氣體物流的導(dǎo)管105-205類似于飽和室工作。
[0077] 如上所述，在導(dǎo)管內(nèi)存在具有噴嘴211的管以潤濕該導(dǎo)管的所有表面、在所有導(dǎo) 管體積內(nèi)與氣體物流順流地釋放噴射的液體物流，以產(chǎn)生流體物流