Контактор

Контактор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение касается контактора для выполнения контакта газ - жидкость, такого как абсорбция, отгонка и дистилляция, контакта жидкость - жидкость, такого как экстракция, и контакта газ - жидкость - твердое вещество, такого как каталитическая реакция жидкости, включая твердое тело, такое как суспензия, и газ.

Уровень техники

В промышленности, такой как нефтепереработка, газоочистка и нефтехимия, используется много процессов, таких как поглощение (абсорбция), отгонка, дистилляция, экстракция и каталитическая реакция, в которых отделение, очистка и превращение конкретного вещества осуществляется путем, например, создания контакта газа и жидкости друг с другом или создания контакта двух видов жидкостей друг с другом, чтобы использовать отдачу или прием вещества или энергии, которые переходят между этими текучими средами, реакцию между веществами и подобное. Например, контакторы, такие как поглотительная колонна, отгоночная колонна или экстракционная колонна, в которых две текучие среды в разных фазах заставляют контактировать друг с другом в колонне, чтобы способствовать массопереносу на поверхности раздела между текучими средами, и дистилляционная колонна, в которой температурный градиент задают в направлении высоты колонны, и отделение и очистка вещества осуществляются путем использования равновесия пар - жидкость, представляют собой оборудование, широко применяемое в этих процессах.

Обычно контактор обеспечивается механизмом для увеличения эффективности массопереноса путем диспергирования двух текучих сред очень хорошо друг в друге, чтобы сделать площадь контакта больше, и различные типы контакторов используются соответственно конкретной текучей среде или применяемому процессу. С такой точки зрения среди основных типов газожидкостных контакторов, например, есть (1) распылительная колонна или форсуночный скруббер, где жидкость подается в колонну в жидком капельном состоянии путем использования нагнетательного насоса и подобного, и жидкие капли диспергируются в газовой фазе, барботажная колонна, в которой пузырьки диспергируются в колонне, заполненной жидкой фазой, (2) насадочная колонна, в которой жидкость заставляют течь в состоянии жидкой пленки на поверхности насадочного объекта, расположенного в колонне, чтобы сделать поверхность контакта газ - жидкость больше, (3) тарельчатая колонна, в которой тарелки, заставляющие жидкость, временно пребывающую на них, течь вниз в колонне, располагаются с заданным интервалом, и пузырьки диспергируются в жидкой фазе, пребывающей на тарелке, посредством колпачка или отверстия, обеспеченного в каждой тарелке, и так далее.

Среди этих газожидкостных контакторов такие типы, как распылительная колонна и барботажная колонна, в которых жидкие капли или пузырьки диспергируются в газовой фазе или жидкой фазе соответственно, имеют преимущество в том, что дисперсионное состояние газа и жидкости является хорошим по сравнению с аналогичным состоянием насадочной колонны и подобного, но период времени контакта газ - жидкость является относительно коротким, и число теоретических тарелок во всей колонне эквивалентно только одной или двум. Следовательно, чтобы получить высокую эффективность поглощения или эффективность отгонки в, например, поглотительной колонне или отгоночной колонне, используют специальное строение оборудования, например, делая оборудование многостадийным путем соединения множества контакторов последовательно, и это является проблемой с точки зрения сложности оборудования и увеличения стоимости.

Напротив, в насадочной колонне или тарельчатой колонне число теоретических тарелок контактора может проектироваться сравнительно свободно путем увеличения/уменьшения упакованной высоты насадки или действительного числа тарелок. Однако рассматривая механизм газожидкостного контакта, контакт газа и жидкости происходит главным образом на поверхности жидкой пленки или на поверхности пузырьков в жидкой фазе, и нельзя сказать, что жидкость находится в хорошо диспергированном состоянии, так что дополнительное улучшение изучается. Кроме того, в тарельчатой колонне, так как применяется механизм контакта, при котором пузырьки диспергируются в жидкой фазе, существует проблема пенообразования, то есть вспенивание жидкой фазы снижает производительность или эффективность обработки, сужает рабочий диапазон (величину подачи газ/жидкость или подаваемую пропорцию, типы обрабатываемых текучих сред) контактора.

В патентном документе 1 описана технология, в которой, как показано на фиг.26А, в газожидкостном контакторе 100 тарельчатого типа газожидкостный контакт осуществляется, когда нисходящая жидкость и восходящий газ в колонне принуждаются течь параллельно по поверхности тарелки 101 без отверстия. Однако целью настоящей технологии является разработать компактный контактор, который может быть расположен в помещении, например, а не дополнительно усилить дисперсионное состояние газа и жидкости.

В патентном документе 2 описана технология, в которой в газожидкостной каталитической реакционной колонне 110 насадочного типа, как показано на фиг.26В, путем разделения внутренней части жидкостной каталитической реакционной колонны 110 на множество ячеек 111, в которых упакован гидрофобный катализатор, предотвращается смещение течения жидкости благодаря использованию гидрофобного катализатора. Кроме того, описывается технология, в которой, как показано на фиг.26С, путем преобразования поверхности стенки каждой ячейки 111 в волновую форму в направлении (горизонтальное направление), поперечном направлению (вертикальное направление) течения жидкости и течения газа, чтобы сформировать течение жидкости, зависящее от формы волны, площадь контакта потока жидкости и потока газа увеличивается. Настоящая технология имеет строение, подобное строению одного варианта осуществления настоящего изобретения, описанного позднее, в том отношении, что внутренняя область колонны разделена на множество ячеек, но по механизму газожидкостного контакта газ и жидкость принуждаются контактировать друг с другом на поверхности жидкости, текущей вниз по поверхности стенки ячейки 111, и ничего не говорится о технологии диспергирования жидкости в газовой фазе.

Кроме того, в качестве примера контакта жидкость - жидкость настоящий изобретатель разработал жидкостно-жидкостный контактор 120, в котором, как показано на фиг.27, множество тарелок 121 обеспечивается в жидкостно-жидкостном контакторе 120, чтобы заставить тяжелую жидкость (Н), которая течет вниз, и легкую жидкость (L), которая течет вверх, контактировать друг с другом, причем часть тарелки 121 отрезана, чтобы образовать путь течения 123 для тяжелой жидкости и легкой жидкости, и обеспечивается пластина перемычки 122, проходящая вертикально вниз от конечной части стороны пути течения 123 каждой тарелки 121 (патентный документ 3). Эта пластина перемычки 122 обеспечивается с отверстием 124, и легкая жидкость (L₃), блокированная пластиной перемычки 122 и временно пребывающая под тарелкой 121, вытекает в состоянии струи в горизонтальном направлении (L₁) через отверстие 124 и диспергируется в тяжелой жидкости (Н) путем образования жидких капель (L₂) с помощью сдвигового напряжения от тяжелой жидкости (Н), текущей вниз, посредством чего обе жидкости могут эффективно вступать в контакт друг с другом. Для такой технологии настоящий изобретатель выступает с развитием технологии, дополнительно улучшающей дисперсионное состояние тяжелой и легкой жидкостей в жидкостно-жидкостном контакторе.

[Патентный документ 1]

Выложенная японская патентная заявка № 2002-336657: пункт формулы изобретения 1, параграф 0010, фиг.1

[Патентный документ 2]

Выложенная японская патентная заявка № 2000-254402: параграфы от 0015 до 0020, фиг.1, фиг.4

[Патентный документ 3]

Выложенная японская патентная заявка № Hei 7-80283: параграфы от 0017 до 0019, параграф 0032, фиг.5

Описание изобретения

Настоящее изобретение сделано при таких обстоятельствах и его задачей является обеспечить контактор, способный заставлять текучие среды двух фаз контактировать друг с другом в хорошо диспергированном состоянии, и который может быть легко сделан многоступенчатым.

Согласно настоящему изобретению контактор, в котором восходящая текучая среда, представляющая собой газ, подается от нижней части в колонне, а нисходящая текучая среда, представляющая собой жидкость, подается от верхней части колонны, и данные газ и жидкость подвергаются противоточному контакту, включает в себя:

обеспечение множества ярусов ячеек таким образом, что ячейка верхнего бокового яруса и ячейка нижнего бокового яруса, соседствующие друг с другом вдоль путей течения восходящей текучей среды и нисходящей текучей среды, находятся на разных ярусах, причем ячейка образует область противоточного контакта восходящей текучей среды и нисходящей текучей среды;

разделение ячейки верхнего бокового яруса и ячейки нижнего бокового яруса с помощью перегородки; и

обеспечение в перегородке соответствующих ярусов отверстия ввода нисходящей текучей среды в нижней части ячейки верхнего бокового яруса, так что нисходящая текучая среда, блокированная перегородкой и прибывающая, вводится в ячейку нижнего бокового яруса, и обеспечение приточного порта восходящей текучей среды в более высокой стороне, чем область, в которой пребывает нисходящая текучая среда, причем через приточный порт восходящей текучей среды восходящая текучая среда из ячейки нижнего бокового яруса течет в ячейку верхнего бокового яруса.

Согласно другому изобретению контактор, в котором восходящая текучая среда, представляющая собой жидкость, подается от нижней части в колонне, а нисходящая текучая среда, представляющая собой жидкость, подается от верхней части колонны, и данные жидкости подвергаются противоточному контакту, включает в себя:

обеспечение множества ярусов ячеек таким образом, что ячейка верхнего бокового яруса и ячейка нижнего бокового яруса, соседствующие друг с другом вдоль путей течения восходящей текучей среды и нисходящей текучей среды, находятся на разных ярусах, причем ячейка образует область противоточного контакта восходящей текучей среды и нисходящей текучей среды;

разделение ячейки верхнего бокового яруса и ячейки нижнего бокового яруса с помощью перегородки; и

обеспечение в перегородке соответствующих ярусов отверстия ввода нисходящей текучей среды в нижней части ячейки верхнего бокового яруса, так что нисходящая текучая среда, пребывающая в ячейке верхнего бокового яруса, вводится с помощью ее потенциальной энергии в ячейку нижнего бокового яруса, и обеспечение приточного порта восходящей текучей среды в более высокой стороне, чем отверстие ввода нисходящей текучей среды, причем через приточный порт восходящей текучей среды восходящая текучая среда из ячейки нижнего бокового яруса течет посредством ее плавучести в ячейку верхнего бокового яруса.

Согласно еще одному изобретению контактор, в котором восходящая текучая среда, представляющая собой жидкость, подается от нижней части в колонне, а нисходящая текучая среда, представляющая собой жидкость, подается от верхней части колонны, и данные жидкости подвергаются противоточному контакту, включает в себя:

обеспечение множества ярусов ячеек таким образом, что ячейка верхнего бокового яруса и ячейка нижнего бокового яруса, соседствующие друг с другом вдоль путей течения восходящей текучей среды и нисходящей текучей среды, находятся на разных ярусах, причем ячейка образует область противоточного контакта восходящей текучей среды и нисходящей текучей среды;

разделение ячейки верхнего бокового яруса и ячейки нижнего бокового яруса с помощью перегородки; и

обеспечение в перегородке соответствующих ярусов отверстия ввода восходящей текучей среды в верхней части ячейки нижнего бокового яруса, так что восходящая текучая среда, пребывающая в ячейке нижнего бокового яруса, вводится с помощью ее плавучести в ячейку верхнего бокового яруса, и обеспечение в более нижней стороне, чем отверстие ввода восходящей текучей среды, приточного порта нисходящей текучей среды, через который нисходящая текучая среда из ячейки верхнего бокового яруса течет посредством ее потенциальной энергии в ячейку нижнего бокового яруса.

Каждый контактор, описанный выше, имеющий отверстие ввода нисходящей текучей среды, может быть построен так, что ячейка верхнего бокового яруса и ячейка нижнего бокового яруса находятся во взаимном расположении, в котором их части уложены выше и ниже друг друга, и отверстие ввода нисходящей текучей среды обеспечено в нижней боковой поверхности и/или нижней поверхности ячейки верхнего бокового яруса, тогда как в контакторе, имеющем отверстие ввода восходящей текучей среды, ячейка верхнего бокового яруса и ячейка нижнего бокового яруса могут быть во взаимном расположении, в котором их части уложены выше и ниже друг друга, и отверстие ввода восходящей текучей среды может быть обеспечено в верхней боковой поверхности и/или потолочной поверхности ячейки нижнего бокового яруса. Предпочтительно, когда отверстие ввода нисходящей текучей среды, отверстие ввода восходящей текучей среды, приточный порт восходящей текучей среды или приточный порт нисходящей текучей среды представляют собой прорезь, проходящую в поперечном направлении или продольном направлении, или секцию многочисленных отверстий, расположенных в поперечном направлении или продольном направлении.

Кроме того, в контакторе, в котором газ представляет собой восходящую текучую среду и жидкость представляет собой нисходящую текучую среду, можно обеспечить отверстие ввода нисходящей текучей среды с первой заслонкой, открывающейся и закрывающейся соответственно количеству нисходящей текучей среды, блокированной перегородкой, чтобы предотвратить восходящую текучую среду, текущую в ячейке нижнего бокового яруса, от протекания в ячейку верхнего бокового яруса через отверстие ввода нисходящей текучей среды. В этом случае первая заслонка может быть обеспечена на стороне вытекания отверстия ввода нисходящей текучей среды таким образом, чтобы закрываться путем отклонения с помощью первого отклоняющего средства, и может быть построена так, чтобы открываться против отклонения первым отклоняющим средством посредством давления, то есть гидравлического давления нисходящей текучей среды, пребывающей в ячейке верхнего бокового яруса.

Дополнительно, в контакторе, в котором газ представляет собой восходящую текучую среду и жидкость представляет собой нисходящую текучую среду, в этом случае можно обеспечить отверстие ввода нисходящей текучей среды на боковой поверхности ячейки, первая заслонка выполнена с возможностью перемещения вверх и вниз между нижним положением, в котором закрыто отверстие ввода нисходящей текучей среды, и верхним положением, в котором оно открыто и может подниматься за счет плавучести нисходящей текучей среды, пребывающей в ячейке верхнего бокового яруса. Дополнительно, в случае если отверстие ввода нисходящей текучей среды выполнено на нижней поверхности ячейки, первая заслонка выполнена с возможностью закрытия указанного отверстия нижней поверхности в нижнем положении. Дополнительно, первая заслонка, перемещаемая вверх и вниз за счет плавучести нисходящей текучей среды, может иметь компенсатор плавучести, выступающий в боковом направлении в направлении верхнего яруса боковой ячейки.

Дополнительно, в контакторе, в котором газ представляет собой восходящую текучую среду и жидкость представляет собой нисходящую текучую среду, возможно когда приточный порт восходящей текучей среды обеспечивается второй заслонкой, открывающей и закрывающей часть приточного порта восходящей текучей среды соответственно давлению восходящей текучей среды, текущей из ячейки нижнего бокового яруса в ячейку верхнего бокового яруса. В этом случае можно рассмотреть конструкцию, в которой вторая заслонка обеспечивается на стороне вытекания приточного порта восходящей текучей среды таким образом, чтобы закрываться путем отклонения с помощью второго отклоняющего средства и открываться против отклонения вторым отклоняющим средством посредством давления восходящей текучей среды и так далее.

Нижняя поверхность ячейки может быть наклонена, чтобы снижаться к отверстию ввода, обеспеченному в данной ячейке, и это применимо для случая, когда нисходящая текучая среда представляет собой суспензию и подобное, содержащую измельченный материал.

Кроме того, возможно, что располагается множество линий ячеек, в которых многочисленные ячейки расположены в одну продольную линию, причем ячейки, принадлежащие каждой линии ячеек, и ячейки соседней линии ячеек располагаются на разных ярусах, причем соответствующие линии ячеек размещаются поперечно вдоль одного направления, и соответствующие ячейки размещаются концентрически поперечно в контакторе, имеющем цилиндрическую форму.

Контактор согласно настоящему изобретению имеет многочисленные ярусы ячеек, образующих пространства противоточного контакта восходящей текучей среды (газа или жидкости) и нисходящей текучей среды (жидкости) в каждой из этих ячеек, и нисходящая текучая среда, вводимая из ячейки верхнего бокового яруса через отверстие ввода, и восходящая текучая среда, текущая из ячейки нижнего бокового яруса через приточный порт, подвергаются противоточному контакту, так что хорошее дисперсионное состояние может быть получено в каждой ячейке. В результате в случае газожидкостного контактора, например, можно увеличить эффективность поглощения операции поглощения или эффективность отгонки операции отгонки.

Кроме того, так как эти пространства контакта могут быть легко сформированы путем только разделения внутренней части колонны перегородками, можно легко создать многоярусную колонну, так что становится возможно построить сложный контактор при низкой стоимости.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой продольный вид в разрезе, показывающий структуру всего газожидкостного контактора согласно одному варианту осуществления данного изобретения;

фиг.2 представляет собой поясняющий вид, показывающий направления, в которых газ и жидкость текут в газожидкостном контакторе;

фиг.3А и фиг.3В представляют собой поясняющие виды, показывающие структуру области контакта в газожидкостном контакторе;

фиг.4 представляет собой вид в перспективе, показывающий структуру области контакта;

фиг.5 представляет собой вид в перспективе для объяснения действия области контакта;

фиг.6 представляет собой продольный вид в разрезе для объяснения действия области контакта;

фиг.7А-7С представляют собой виды поверхности сбоку, показывающие примеры модификации входа/выхода газа или жидкости, подаваемых в область контакта;

фиг.8А и фиг.8В представляют собой поясняющие виды, показывающие пример модификации области контакта;

фиг.9А-9С представляют собой поясняющие виды, показывающие второй пример модификации области контакта;

фиг.10А-10С представляют собой поясняющие виды, показывающие третий пример модификации области контакта;

фиг.11А и фиг.11В представляют собой поясняющие виды, показывающие четвертый пример модификации области контакта;

фиг.12А и фиг.12В представляют собой вид спереди и продольный вид в разрезе ячейки, имеющей первую и вторую заслонки;

фиг.13А и фиг.13В представляют собой поясняющие виды, показывающие действие ячейки, имеющей первую и вторую заслонки;

фиг.14 представляет собой вид спереди ячейки согласно первому примеру модификации первой заслонки;

фиг.15 представляет собой продольный вид в разрезе ячейки согласно первому примеру модификации;

фиг.16А и 16В представляют собой поясняющие виды, показывающие действие ячейки согласно первому примеру модификации;

фиг.17А и 17В представляют собой продольные виды в разрезе ячеек согласно второму и третьему примерам модификации первой заслонки;

фиг.18А и 18В представляют собой поясняющие виды, показывающие действия ячеек согласно второму и третьему примерам модификации;

фиг.19 представляет собой продольный вид в разрезе, показывающий пример применения внутренней области газожидкостного контактора для дистилляционной колонны;

фиг.20 представляет собой продольный вид в разрезе, объясняющий действие жидкостно-жидкостного контактора согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.21 представляет собой продольный вид в разрезе, показывающий соответствующий пример экстракционной колонны, в которой применяется жидкостно-жидкостный контактор согласно второму варианту осуществления, описанному выше;

фиг.22 представляет собой продольный вид в разрезе, показывающий пример модификации второго варианта осуществления, описанного выше;

фиг.23 представляет собой продольный вид в разрезе, показывающий строение дистилляционной колонны, используемой в эксперименте в рабочем примере;

фиг.24 представляет собой продольный вид в разрезе, показывающий строение жидкостно-жидкостной экстракционной колонны, используемой в эксперименте сравнительного примера в другом рабочем примере;

фиг.25 представляет собой продольный вид в разрезе, показывающий строение жидкостно-жидкостной экстракционной колонны, используемой в эксперименте в другом рабочем примере, описанном выше;

фиг.26А-26С представляют собой поясняющие виды, относящиеся к обычной технологии газожидкостного контактора; и

фиг.27 представляет собой поясняющий вид, относящийся к обычной технологии жидкостно-жидкостного контактора.

Лучший вариант осуществления изобретения

В качестве одного варианта осуществления согласно настоящему изобретению газожидкостный контактор 1, осуществляющий газожидкостный контакт, такой как поглощение или отгонка, берется в качестве примера, и его структура описывается с использованием фиг.1-4. Фиг.1 и фиг.2 представляют собой продольные виды в разрезе, схематично показывающие полную структуру газожидкостного контактора 1 согласно настоящему изобретению, тогда как фиг.3А, фиг.3В и фиг.4 представляют собой поясняющие виды его внутренней структуры.

Газожидкостный контактор 1, образованный из цилиндрического контейнера, сделанного, например, из нержавеющей стали, заставляет газ (восходящая текучая среда), восходящий в этом газожидкостном контакторе, и жидкость (нисходящая текучая среда), нисходящую в газожидкостном контакторе, контактировать в противотоке друг с другом. Как показано на фиг.1, верхняя часть колонны газожидкостного контактора обеспечена секцией 11 подачи жидкости, чтобы подавать жидкость во внутреннее пространство газожидкостного контактора 1, и секцией 14 выпуска газа, чтобы выпускать газ, тогда как нижняя часть колонны обеспечена секцией 12 выпуска жидкости, чтобы выпускать жидкость, и секцией 13 подачи газа, чтобы подавать газ.

Как показано на фиг.1, в области газожидкостного контакта между секцией 11 подачи жидкости и секцией 13 подачи газа в газожидкостном контакторе 1 обеспечена вертикальная стенка 10, проходящая вертикально в диаметральном положении круга, образованного внутренней периферийной поверхностью газожидкостного контактора 1 таким образом, чтобы разделять основной корпус газожидкостного контактора 1 на две части - правую и левую на фиг.1.

В левой боковой области 20 газожидкостного контактора 1, отделенной вертикальной стенкой 10, обеспечено множество горизонтальных стенок 21 с равными интервалами, посредством чего пространство левой боковой области 20 разделено на множество областей в продольном направлении. С другой стороны, в правой боковой области 30, отделенной вертикальной стенкой 10, обеспечено множество горизонтальных стенок 31 с равными интервалами на других ярусах относительно горизонтальных стенок 21, посредством чего пространство правой боковой области 30 разделено на множество областей в продольном направлении. Следует заметить, что горизонтальная стенка 31 правой боковой области 30 располагается на уровне высоты середины горизонтальных стенок 21, продольно соседствующих в левой боковой области 20.

Следовательно, когда пространство, ограниченное двумя горизонтальными стенками 21, 21 (31, 31), продольно соседствующими друг с другом, стенкой 15 колонны газожидкостного контактора 1 и вертикальной стенкой 10, называется ячейкой, в газожидкостном контакторе 1 образовано две линии ячеек, в каждой из которых эти ячейки продольно располагаются на множестве ярусов, и ячейки, принадлежащие одной из линии ячеек, расположены на других ярусах относительно ячеек, принадлежащих другим линиям ячеек. Следует отметить, что в последующем описании ссылочные позиции 22, 32 соответственно относятся к ячейке левой боковой области 20 и ячейке правой боковой области 30.

Эти ячейки 22, 32 составляют противоточно контактирующие пространства газа и жидкости, текущих в газожидкостном контакторе 1. Соответствующие ячейки 22, 32 в газожидкостном контакторе имеют строение, аналогичное друг другу, и далее ячейка 32, показанная пунктирной линией на фиг.1, например, берется в качестве примера для объяснения. Фиг.3А представляет собой вид сверху (видимый от поверхности А-А на фиг.1) горизонтальной стенки 31 нижней стороны поверхности ячейки 32, тогда как фиг.3В представляет собой вид поверхности сбоку (видимый от поверхности В-В на фиг.3А) вертикальной стенки 10 ячейки 32. Фиг.4 представляет собой вид в перспективе, показывающий внутреннюю структуру ячейки 32 газожидкостного контактора 1.

Как показано на фиг.3В, в вертикальной стенке 10 в положениях сразу под соответствующими горизонтальными стенками 21, 31 образованы отверстия 51 для протока газа, сделанные в виде прорезей, проходящих в горизонтальном направлении, тогда как в положениях непосредственно над соответствующими горизонтальными стенками 21, 31 в вертикальной стенке 10 образованы отверстия 52 для протока жидкости, проходящие в горизонтальном направлении и сделанные, например, в виде трех прорезей. Нижние поверхности соответствующих горизонтальных стенок 21, 31 и верхние периферийные края прорезей отверстий 51 для протока газа являются общими, тогда как положение высоты самой нижней прорези из данных трех прорезей, составляющих отверстие 52 для протока жидкости, подобрано так, чтобы быть ниже, чем поверхность жидкости объема жидкости в то время как работа газожидкостного контактора 1 становится стационарной, как будет показано ниже.

С помощью вышеописанного строения, как показано на виде в перспективе на фиг.4, например, когда вертикальная стенка 10 видна от определенной ячейки 32, отверстие 51 для потока газа и отверстие 52 для потока жидкости в верхней половине стороны соответственно равнозначны (равны) порту вытекания газа, из которого газ, являющийся восходящей текучей средой, вытекает в ячейку 22 в диагонально верхнем боковом ярусе (предыдущего яруса), и равнозначны порту втекания жидкости, в который жидкость, являющаяся нисходящей текучей средой, втекает из ячейки 22 в диагонально верхнем боковом ярусе. Аналогично, отверстие 51 для протока газа и отверстие 52 для протока жидкости в нижней половине стороны соответственно равнозначны порту втекания газа, из которого газ втекает из ячейки 22 в диагонально нижнем боковом ярусе (следующий ярус), и порту вытекания жидкости, из которого жидкость вытекает в ячейку 22 в диагонально нижнем боковом ярусе.

Другими словами, порт вытекания жидкости, обеспеченный в ячейке 22 в диагонально верхнем боковом ярусе от ячейки 32, показанной на фиг.4, равнозначен порту втекания жидкости ячейки 32, тогда как порт вытекания газа, обеспеченный в ячейке 22 в диагонально нижнем боковом ярусе, равнозначен порту втекания газа ячейки 32. Как установлено выше, с помощью отверстий 51 для протока газа и отверстий 52 для протока жидкости, обеспеченных в соответствующих ячейках 22, 32, путь течения, в котором газ течет вверх, и путь течения, в котором жидкость течет вниз, образованы в газожидкостном контакторе 1, как показано на фиг.2. Следует заметить, что стрелка, показанная пунктирной линией на фиг.2, указывает течение 17 газа, тогда как стрелка, показанная сплошной линией, указывает течение 16 жидкости.

Здесь отверстие 52 для протока жидкости образовано в виде узкого пути течения щелевидной формы, как описано выше, вследствие чего это отверстие 52 для протока жидкости функционирует в качестве сопротивления, когда жидкость, втекающая в ячейку 32, вытекает в ячейку 22 в диагонально нижнем боковом ярусе, как показано на фиг.4. В результате пространства нижних сторон в соответствующих ячейках 22, 32 становятся секциями 53 пребывания, блокирующими и удерживающими жидкость, текущую в ячейках 22, 32, с помощью вертикальной стенки 10, и жидкость, текущая в ячейках 22, 32, направляется в ячейки 32, 22 нижнего бокового яруса через отверстие 52 для протока жидкости после формирования некоторого объема жидкости в секции 53 пребывания. Глубина (глубина жидкости) объема жидкости, пребывающего в секции 53 пребывания, определяется величиной потока жидкости, подаваемой секцией 11 подачи жидкости, и чем больше величина потока, тем больше глубина жидкости, тогда как чем меньше величина потока, тем меньше глубина жидкости.

На основании описанной выше конструкции действие газожидкостного контактора 1 согласно настоящему варианту осуществления будет описано со ссылкой на фиг.5 и фиг.6. Фиг.5 представляет собой вид в перспективе, объясняющий механизм газожидкостного контакта потока 17 газа и потока 16 жидкости в ячейке 32, показанной на фиг.4, тогда как фиг.6 представляет собой продольный вид в разрезе, схематично показывающий состояние газожидкостного контакта в газожидкостном контакторе 1.

Жидкость, подаваемая в газожидкостный контактор 1 с помощью секции 11 подачи жидкости, показанной на фиг.1, течет вниз в колонне с помощью гравитации, проходя через соответствующие ячейки 22, 32, и достигает ячейки 22 в диагонально верхнем боковом ярусе от ячейки 32, показанной на фиг.5. Здесь, как уже описано, жидкость, подаваемая в ячейку 22 верхнего бокового яруса, находится в секции 53 пребывания, блокированная вертикальной стенкой 10, и образует объем жидкости. Когда данный объем жидкости образуется в секции 53 пребывания, потенциальная энергия жидкости в этом объеме жидкости превращается в кинетическую энергию у отверстия 52 для протока жидкости и становится силой, выталкивающей жидкость в ячейку 32 нижнего бокового яруса. В результате если смотреть от ячейки 32 нижнего бокового яруса, жидкость, пребывающая в секции 53 пребывания или ячейке 22 верхнего бокового яруса, вводится в виде листоподобного жидкого потока 16 через щелеподобное отверстие 52 для протока жидкости, как показано на фиг.5. Как можно узнать из таких действий, щелеподобное отверстие 52 для протока жидкости играет роль отверстия ввода, вводящего жидкость, блокированную вертикальной стенкой 10 и пребывающую в секции 53 пребывания, в ячейку 32 нижнего бокового яруса.

С другой стороны, газ, подаваемый в газожидкостный контактор 1 из секции 13 подачи газа, течет вверх в газожидкостном контакторе 1 под действием давления, сжимающего газ, или силы всплытия, действующей на газ, проходя через соответствующие ячейки 22, 32, достигает ячейки 22 в диагонально нижнем боковом ярусе от ячейки 32, показанной на фиг.5, и направляется в ячейку 32 через отверстие 51 для протока газа. Как уже описано, так как отверстие 51 для протока газа образовано в форме прорези, газ становится листообразным быстрым газовым потоком 17 и вводится из отверстия 51 для протока газа, если смотреть со стороны ячейки 32, как показано на фиг.5.

Здесь, как уже описано, так как отверстие 51 для протока газа ячейки 32 обеспечено в положении непосредственно под отверстием 52 для протока жидкости, газовый поток 17 пересекается с потоком 16 жидкости до расширения в пространстве ячейки 32 и снижения его скорости и течет таким образом, что раздувает поток 16 жидкости снизу. В результате поперечная сила путем пересечения с воздушным потоком 17 действует на поток 16 жидкости, и поток 16 жидкости превращается в капли жидкости и диспергируется в пространстве ячейки 32, как показано на фиг.6. Таким образом, посредством того, что отверстие 52 для протока жидкости и отверстие 51 для протока газа расположены выше и ниже друг друга, ячейка 32 функционирует в качестве пространства, в котором поток 16 жидкости и поток 17 газа подвергаются противоточному контакту.

Далее, так как быстрый газовый поток 17 сразу после вытекания из отверстия 51 для протока газа вызывает снижение давления вокруг газового потока 17, можно также вызывать действие ускоренного ввода потока 16 жидкости путем затягивания в жидкости, проходящей вблизи отверстия 52 для протока жидкости.

Массоперенос выполняется между поверхностями капель жидкости, диспергированных в ячейке 32, и окружающим газом, и массоперенос происходит из газа в жидкость в случае поглощающей колонны или из жидкости в газ в случае отгоночной колонны. С другой стороны, так как площадь горизонтального сечения пространства внутри ячейки 32 больше, чем площадь отверстия 51 для протока газа, газовый поток 17 течет вверх в ячейке 32 со скоростью, постепенно уменьшающейся после пересечения с потоком 16 жидкости. Когда течение газового потока 17 замедляется, сила газового потока 17, раздувающая капли жидкости, ослабевает, так что капли жидкости начинают оседать вниз в секцию 53 пребывания, и газ и жидкость разделяются. С другой стороны, даже в случае, когда течение газового потока 17 снижает его скорость, можно достаточно отделять капли жидкости в противоточном контакте, в котором мелкие капли жидкости сопровождаются газовым потоком, путем установления туманоуловителя в отверстие 51 для протока газа.

При достижении горизонтальной стенки 31 в верхней стороне поверхности газ, восходящий в ячейке 32, направляется в ячейку 22 в диагонально верхнем боковом ярусе через отверстие 51 для протока газа, обеспеченное в вертикальной стенке 10. С другой стороны, капли жидкости, осевшие в секцию 53 пребывания, сливаются с объемом, образованным в секции 53 пребывания, концентрация там делается однородной, и затем капли жидкости направляются в ячейку 22 в диагонально нижнем боковом ярусе через отверстие 52 для протока жидкости.

Таким образом, в соответствующих ячейках 22, 32 газожидкостного контактора 1 повторяющимся образом выполняется операция осуществления газожидкостного контакта путем превращения жидкости в капли жидкости и диспергирования их в газе и операция разделения газа и жидкости после газожидкостного контакта и направления их в ячейки 22, 32 стороны ниже по ходу вдоль соответствующих путей течения, посредством чего протекает поглощение или отгонка между газом и жидкостью. Когда жидкость достигает дна колонны, жидкость прекращает контактировать с газом и выпускается в секцию 12 выпуска жидкости. Аналогично для газа после того как газ достигает вершины колонны, газ прекращает контактировать с жидкостью и выпускается в секцию 14 выпуска газа.

В газожидкостном контакторе 1 согласно настоящему варианту осуществления, описанному выше, может быть получен следующий эффект. Внутренняя область газожидкостного контактора 1, осуществляющего газожидкостный контакт, разделена на множество ячеек 22, 32, образующих пространства противоточного контакта газа и жидкости, и жидкость, пребывающая в секции 53 пребывания соответствующих ячеек 22, 32, вводится в ячейки 22, 32 нижнего бокового яруса через отверстие 52 для протока жидкости, играющее роль отверстия ввода, или направляется в ячейки 22, 32 верхнего бокового яруса под действием силы, с которой газ течет вверх в ячейках 22, 32. Следовательно, соответствующие текучие среды могут забрасываться в соседние ячейки 22, 32 без использования специального средства приложения давления. В соответствующих ячейках 22, 32 поток 16 жидкости и поток 17 газа, которые вводятся в форме листов, например, подвергаются противоточному контакту, и капли жидкости диспергируются в газовой фазе, так что может быть получено хорошее дисперсионное