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1、10申请公布号CN103347589A43申请公布日20131009CN103347589ACN103347589A21申请号201280007680922申请日20120203201190034320110203AUB01D53/18200601B01F3/04200601B01F9/1620060171申请人联邦科学与工业研究组织地址澳大利亚首都特区坎贝尔72发明人利托马斯瓦德豪唐纳德罗斯切斯爱德华安东尼加兰德克里斯多佛巴尔德索诺达尔74专利代理机构北京安信方达知识产权代理有限公司11262代理人惠磊郑霞54发明名称气液接触器57摘要一种气液接触容器，包括分配器设备。该分配器设备包括至少一。
2、个壳体，该至少一个壳体是围绕壳体的轴线可旋转的，以便接纳液体。每个可旋转壳体具有分配器区，该分配器区包括在壳体中形成的至少一个液体出口或液体出口的排列，从液体出口液体被从壳体作为至少一个液膜喷射至容器的内壁上。加压液体源，例如通过泵，用于经过分配器设备中的液体出口提供液体以便至少初始地把液体从壳体喷射成沿着相应于容器的内壁的液体出口的长度连续地延伸的液体的流；以及与气液接触空间连通的气体入口，该气体入口把气体导向成与从壳体中的出口喷射的液膜接触。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2013080586PCT申请的申请数据PCT/AU2012/0001002012020387PCT申请的公。
3、布数据WO2012/103596EN2012080951INTCL权利要求书2页说明书10页附图5页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书10页附图5页10申请公布号CN103347589ACN103347589A1/2页21一种气液相接触器，包括容器（1、31），其包括内壁、加压液体源以及与所述容器内的气液相接触空间（2）连通的气体入口（4），分配器设备（5），其用于把液体分配在所述容器（1、31）中，所述分配器设备（5）包括至少一个壳体（5、20、21），其是围绕所述壳体（5）的轴线可旋转的；每个可旋转壳体（5、20、21）具有分配器区，所述分配器区包括用于把。
4、液体朝向所述容器（1、31）的所述内壁导向穿过所述气液接触空间（2）的至少一个液体出口（12）或以在所述壳体（5、20、21）中并且围绕所述壳体（5、20、21）的形式排列的液体出口的排列，所述分配器设备（5）具有用于把液体从所述加压液体源引入所述壳体中的液体入口并且把加压液体提供至所述至少一个液体出口（12）或液体出口的排列，所述壳体中的加压液体从所述壳体（5、20、21）喷射为围绕所述壳体的中心轴线（170）朝向所述容器（1、31）的所述内壁旋转的至少一个液膜（100、110、150）；所述液膜具有两个侧部并且所述气体入口把气体穿过所述气液接触空间（2）导向为与从所述壳体（5、20、21）。
5、中的所述出口（12）喷射的所述至少一个液膜（100、110、150）的每个侧部都接触。2根据权利要求1所述的气液相接触器，其中所述液体出口（12）是在所述壳体的所述分配器区中形成的狭缝形状的孔口或狭缝形状的孔口的排列。3根据权利要求2所述的气液相接触器，其中每个液体出口或多个液体出口（12）是具有沿着其长度的连续开口的孔口。4根据权利要求1所述的气液相接触器，其中所述分配器设备的所述壳体（5、20、21）与所述气液相接触空间（2）轴向地对准。5根据权利要求4所述的气液相接触器，还包括调整机构（160），所述调整机构包括定位在所述可旋转壳体的中心的中心杆（170），所述中心杆（170）具有与所述。
6、可旋转壳体（5）接合的端部，所述液体出口（12）的宽度通过调整所述可旋转壳体（5）中的所述中心杆（170）的长度以缩小所述壳体以及所述液体出口的宽度而调整。6根据权利要求1或4所述的气液相接触器，其中在所述壳体的长度上围绕所述壳体延伸的出口的构造或所述液体出口（12）的长度是所述壳体（5、20、21）的有效直径的至少2倍。7根据权利要求1或4所述的气液相接触器，其中在所述壳体中并且围绕所述壳体的所述出口（12）的构造是螺旋状或螺线状的并且生成以螺旋状或螺线状的型式朝向所述气液相接触空间（2）的径向边界延伸的一个或多个液膜（100、110、150）。8根据权利要求7所述的气液相接触器，其中气体被。
7、使得以沿着螺旋状或螺线状的路径流动穿过所述气液相接触空间（2），气体被从所述分配器设备（5）喷射的所述一个或多个液膜（100、110、150）的旋转运动而驱动。9根据权利要求8所述的气液相接触器，其中所述狭缝的节距在液体分配管外径的02至6倍的范围内。10权利要求1至8中任一项所述的气液相接触器的用途，用于燃烧后CO2捕获中的气体的吸收和/或解吸。11一种用于气相与液相的解吸和/或吸收的工艺，包括以下步骤（A）把加压液体源提供至壳体，所述壳体包括至少一个液体出口（12）或以在所述壳体权利要求书CN103347589A2/2页3（5、20、21）中并且围绕所述壳体（5、20、21）的形式排列的液。
8、体出口的排列；（B）通过把所述壳体中的加压液体穿过所述壳体中的所述至少一个液体出口（12）或液体出口的排列从所述壳体喷射来把所述壳体中的加压液相形成为至少一个液膜（100、110）；每个液膜包括两个侧部；以及（C）把所述气相与所述至少一个液膜（100、110）的所述两个侧部中的每个侧部都接触，其中所述至少一个液膜（100、110）形成界定所述气相流动穿过的气液相接触空间（2）的气体气体通道壁（100、110、120、5）的至少一部分并且其中所述至少一个液膜（100、110）处于围绕所述壳体的中心轴线（170）的旋转运动中。12根据权利要求11所述的工艺，其中通过所述至少一个液膜的所述旋转运动形。
9、成的所述气液相接触空间（2）是在其中所述气体接触所述至少一个液膜的每个侧部的螺旋状的气体通道。13根据权利要求11或12所述的工艺，其中所述气液体接触空间（2）被所述至少一个液膜（100、110）、容器的被液体包覆的内壁（120）和壳体（5）的外表面界定。14根据权利要求11至13中任一项所述的工艺，其中所述气体在围绕所述壳体的中心轴线（170）的旋转运动中的所述至少一个液膜（100、110）作用下运输经过所述容器（1）。15根据权利要求11至14中任一项所述的工艺，其中所述液膜（100、110）具有在01MM至20MM之间的平均厚度。16根据权利要求11至15中任一项所述的工艺，其中所述液膜。
10、构成所述气体通道壁的总的表面积的至少50。17一种控制单元，其特征在于被设计为实施根据权利要求11至16中任一项所述的工艺的工具。权利要求书CN103347589A1/10页4气液接触器发明领域0001本发明涉及气体液体接触装置。本发明可适用于其中气体流和液体流为了传递质量、动量或热的目的而被带到一起的技术领域。0002发明背景0003燃烧后CO2捕获（PCC）技术寻求通过以对现有设施的最小破坏增加改装车间而消除来自于现有的静态化石燃料燃烧设施例如燃煤或燃气发电厂、水泥窑炉或熔炉的排气的CO2。0004从发电厂烟道气的CO2捕获和管路压缩状况的总成本已经被估计为是可与其他的碳避免技术竞争，但是。
11、显著地高于被认为是在经济上可接受的碳排放的成本。因此，为了成为在经济上可接受的，捕获的成本和排放的提议成本之间的差异必须符合实质上减小PCC车间的资本和操作成本的技术发展。0005常规的PCC工艺以填充床为中心，在最近的开发中，填充床具有定制的规整填料和共混的胺、助催化剂、抗腐蚀和泡沫抑制添加剂的先进的溶剂包。填充床代表非常高的界面面积密度（每单位体积的面积），然而，进一步改进的机会受到以下事实限制，即通过把液体分配在填充表面上来创造表面积所需的能量单独地由重力提供，通式塔直径通过最大可允许的气体速度固定以限制液体夹带或防止溢流。对于给定的溶剂包和烟道气的处理量（工程规模），柱的尺寸是基本上固。
12、定的。0006常规的填充床设计具有关于质量传递性能和单一设计来处理一系列液体性质（例如粘度）的能力的局限。0007本发明的目的是通过引入气体和液体之间的不同接触机制来在很大程度上克服一般来说现有的气体吸收/解吸的局限性以及更具体地在PCC工艺中使用的那些气体吸收/解吸的局限性中的一个或多个。本发明使得液膜（LIQUIDSHEET）能够取得质量传递介质以及优选地气体传递工具的双重功能。这通过形成气体通道壁的至少一部分的液膜来实现，其中该液膜拥有旋转运动，使得气体沿着气体通道或路径以与计量螺杆、螺旋钻、风扇或涡轮的操作类似的方式来传递。本发明有利地在不需要金属压紧表面的情况下并且通过经由液相更高效。
13、率地增加能量来控制相之间的流体动力学，液相然后被传递至气相。0008在第一方面，本发明提供了一种气液相接触器，包括0009容器，其包括内壁、加压液体源以及与容器内的气液相接触空间连通的气体入口，0010分配器设备，其用于把液体分配在容器中，该分配器设备包括0011至少一个壳体，其是围绕壳体的轴线可旋转的；0012每个可旋转壳体具有分配器区，分配器区包括用于把液体朝向容器的内壁导向穿过气液接触空间的至少一个液体出口或以在壳体中并且围绕壳体的形式排列的液体出口的排列，0013分配器设备具有用于把液体从加压液体源引入壳体中的液体入口并且把加压液体提供到至少一个液体出口或液体出口的排列，壳体中的加压液。
14、体从壳体喷射为围绕壳体说明书CN103347589A2/10页5的中心轴线朝向容器的内壁旋转的至少一个液膜；该液膜具有两个侧部并且气体入口把气体穿过气液接触空间导向为与从壳体中的出口喷射的该至少一个液膜的每个侧部接触。0014液体出口可以是在壳体的分配器区中形成的狭缝形状的孔口或狭缝形状的孔口的排列。在壳体的壁中形成的液体出口与壳体的内部连通，从而提供用于液体穿过壳体壁的通路。液体出口形成表现为延伸穿过壳体的分配器区的表面在壳体的外表面中且围绕壳体的外表面的曲线的排列。液体出口可以被围绕壳体以螺旋状、螺线状或其他合适的布置隔开并且被成形以把液体从壳体的内部以液膜的形式进行喷射。液体出口的节距优。
15、选地在液体分配器外径的02至6倍的范围内，更优选地在液体分配器外径3至35倍的范围内。0015在本发明的上下文中，螺旋状布置或螺旋包括其中出口形成围绕壳体的具有恒定或变化的节距的曲线的排列，以及此外可能不会落入螺旋的数学定义内但是具有螺旋的外观的螺线状的排列。0016用于分配液体的设备优选地定位在容器内并且设置有液体入口，该液体入口与用于把液体分配在容器中的气液相接触空间内的分配器设备连通。液体分配设备还可以设置有加压液体源，例如通过泵经过分配器设备中的液体出口提供液体以便至少初始地把液体从壳体喷射成沿着相应于该排列的液体出口的长度连续地延伸的液体的流，并且液体分配设备还可以设置有与气液接触空。
16、间连通的气体入口，该气体入口把气体导向为与从壳体中的出口喷射的液膜接触。0017在第二方面中，提供了用于把液体分配在容器中的分配器设备，该分配器设备包括0018至少一个壳体，其是围绕壳体的轴线可旋转的；0019每个可旋转壳体具有分配器区，该分配器区包括用于把液体朝向容器的内壁导向经过气液接触空间的至少一个液体出口或以在壳体中并且围绕壳体的螺旋状或螺线状的形式排列的液体出口的排列，0020分配器设备具有用于把液体从加压液体源引入壳体中的液体入口并且把加压液体提供到至少一个液体出口或液体出口的排列，壳体中的加压液体从壳体喷射为围绕壳体的中心轴线朝向容器的内壁旋转的至少一个液膜；液膜具有两个侧部并且。
17、气体入口把气体穿过气液接触空间导向为与从壳体中的出口喷射的该至少一个液膜的每个侧部接触。0021容器（长度和直径）和壳体（长度、内径和外径以及壳体中的一个或多个液体出口的形状）的设计被优化以适合于系统的设计基础以及气体和液体流的物理性质。气体流速、液体流速、壳体的旋转速率和液体分配器狭缝的宽度是一些参数，这些参数优选地是在操作中通过具有控制算法的处理器可调整的，以使得液体出口能够把液体作为膜分配在液体分配器出口和容器壁之间的空间的大部分上，如果不是全部的话，从而根据系统的要求在质量、动量和热传递方面最大化总体性能。0022壳体和容器的内壁优选地被空隙分隔。空隙作为液膜可以关于其而喷射的空间起作。
18、用，使得当接触器运转时液膜的每个侧部都能够与气相交界。空隙优选地是环形的。0023接触器还包括加压液体源，优选地为连接于水源的泵，用于经过分配器设备中的液体出口提供液体以便至少初始地把液体从壳体喷射成沿着相应于该排列的液体出口的长度连续地延伸的液体的流。0024优选地，接触器还包括旋转驱动布置以使分配器设备围绕其旋转轴线旋转。分配说明书CN103347589A3/10页6器设备优选地以超过1RPM、更优选地至少10RPM并且甚至更优选地至少100RPM并且还甚至更优选地至少500RPM旋转。旋转速度越大，接触器的处理量就越高。0025施加在液膜上的旋转运动具有多个优点，包括0026改进气相和液。
19、相之间的质量传递；0027减少气体在液相中的截留；0028使液膜稳定，由此使得能够形成更薄的连续膜；以及0029向气体赋予泵送或驱动运动以把气体泵送或驱动穿过气体/液体接触空间。0030液体分配器的壳体可以与气液相接触空间轴向地对准，然而其他的定向也是可能的。这通常将给予壳体以竖直定向。0031优选地，分配器区中的出口的构造是螺旋状、螺线状或其他合适的排列并且生成理想地延伸至气液相接触空间的径向边界（即延伸至容器的内壁）的以螺旋状型式或其他合适的排列的一个或多个液膜。该一个或多个狭缝的节距优选地在液体分配管外径的02至6倍的范围内，更优选地在液体分配管外径的3至35倍的范围内。这等于约45度的。
20、节锥角。0032分配器设备可以由单一壳体形成。可选择地，分配器设备可以具有模块化构造，使得多重壳体轴向地对准。优选地，每个壳体具有分离的液体收集区以及用于每个液体收集区的泵。0033在一个实施方案中，该设备还包括调整装置，该调整装置包括位于壳体的内部通路内并且沿着壳体的中心轴线延伸的杆；并且杆被调整臂附接于壳体，调整臂是相对于壳体或杆可运动的，使得其能够压缩或伸展壳体以由此缩小或扩大液体出口的宽度。调整臂相对于壳体或杆的运动可以通过螺旋机构或类似物来实现。本发明的关键组成部分是液膜，液膜作为向气相的质量传递且优选地作为运输介质起作用。在本发明的该方面和其他方面的上下文中，液膜是至少初始地沿着液。
21、体出口或狭缝形状的孔口的长度连续的液体的流。为了从液体出口形成液膜，液体出口理想地应当是具有沿着其长度的连续开口的孔口。孔口的深度和液体经过孔口的速度将还影响离开孔口的液体是否以液膜的形式。本领域的技术人员能够容易地设计孔口以生产用于给定的液体和流速的液膜。0034优选地，液体出口或狭缝具有大于约5的纵横比，使得狭缝的长度尺寸是宽度尺寸的约5倍。更优选地，狭缝具有大于约10、甚至更优选地大于约20并且还甚至更优选地大于约50的纵横比。0035优选地，液体出口或狭缝沿着壳体的长度延伸的长度是壳体的有效直径的至少2倍（即2D），更优选地大于4D，甚至更优选地至少6D，还甚至更优选地至少10D并且最。
22、优选地至少20D。为了本发明的目的，壳体的有效直径是从把壳体的横截面积转换为圆形而确定的直径。优选地，液膜的长度近似是从其来源的液体出口的长度。0036优选地，平行地延伸穿过壳体的轴线的平面将交叉经过该至少一个液体出口或液体出口的排列至少2次，更优选地至少4次，甚至更优选地至少8次并且还甚至更优选地至少16次。液体出口的这种构型有助于从其形成的液膜作为容纳并且传递气相的传输气体通道的壁起作用。0037液体出口也可以包括以一排列、优选地螺旋状排列的形式的狭缝形状的孔口的排列。在其中狭缝形状的孔口以螺旋状排列的形式的实施方案中，狭缝优选地围绕壳体延伸说明书CN103347589A4/10页7至少2。
23、圈（即至少720度），甚至更优选地至少5圈，还甚至更优选地至少10圈并且最优选地至少20圈。圈的数目越大，所得到的液膜形成的气体通道的长度就越大，这由此使得气体在气液接触空间中的驻留时间能够增加，从而增加气体和液相之间的质量传递。将理解，圈的数目可以散布在气液接触器的一个或多个模块化节段上（如图2中图示的），以避免通过来自于气相的目标组分而使液相变得饱和。0038液体出口的宽度可以通过调整装置调整。因为壳体的材料具有弹性量，所以调整机构优选地调整旋转壳体的长度，从而调整液体出口的宽度。通过缩小壳体的端部之间的轴向距离，出口的宽度减小，并且类似地，通过延长端部之间的距离，出口的宽度增加。在优选的。
24、形式中，调整机构可以是机械装置。调整机构优选地包括定位在可旋转壳体的中心的中心杆，中心杆具有与可旋转壳体接合的端部。液体出口的宽度通过调整可旋转壳体中的中心杆的长度而调整。这可以通过改变中心杆的与可旋转壳体接合的端部之间的距离来实现。杆的端部中的一个可以设置有与中心杆上的互补螺纹接合的螺纹。通过把杆卷绕在螺纹中或螺纹外，出口的宽度可以减小或增加。0039气液相接触空间中的气体优选地在从壳体的出口喷射的液膜之间导向，引起气体以被离开分配器设备的液体的旋转运动驱动的路径流动经过气液相接触空间。0040气液相接触空间优选地通过一个或多个液膜的接触表面或侧部和壳体的外表面界定。壳体的外表面可以至少部分。
25、地被液相覆盖，这是由于其紧邻液膜的性质，液体可以从液膜发射至壳体的外表面的表面上。在这个意义上，壳体的外表面还包括液体的这种偶然包覆。0041液膜优选地从来自于壳体的液体出口延伸至容器的内部壁。一旦液膜接触容器的内部壁，其就沿着该内部壁朝向容器的液体出口行进。0042与常规的气液相接触器相比，根据本发明定义的构型提供了大的界面面积，液膜的两个自由表面二者穿过该大的界面面积形成气液相接触空间的一部分。因为气体和液体在可旋转壳体和容器的内壁之间的空间或空隙中接触，所以空间优选地具有环形构型。为了最小化液膜的没有或仅一个侧部在其中形成气液相接触空间的一部分的气液相接触空间的比例，液膜从液体出口行进至。
26、容器的内壁的距离增加和/或每个液膜之间的距离（例如当壳体竖直地安装时为竖直距离）减小。这种排列最小化由壳体的外表面（没有液膜界面）或容器的内部壁（与液膜的一个侧部交界）界定的气液相接触空间的比例。旋转的液膜形成由液膜的接触表面、壳体的外表面和容器的内部表面界定的气体通道。液膜的旋转运动在螺旋钻或螺纹作用中把气体驱动或泵送穿过壳体和容器的内表面之间的空间。当出口以围绕壳体的螺旋状或螺线状排列的方式排列时，液膜形成在环形空间中围绕壳体的螺旋状或螺线状排列。0043相应地，从穿过容器的横截面图，在容器内的壳体的任一侧部上的接触空间的数目优选地为至少4（图1图示了4个接触空间），更优选地为至少10，甚。
27、至更优选地为至少30并且还甚至更优选地为至少50。0044在经过气液相接触空间之后，气体可以然后被从气液相接触容器通过气体出口排气。0045液体可以被收集在至少一个液体收集区中并且可以通过液体出口除去。0046在气液接触设备的上下文中，液体吸收或解吸气液相接触空间中的气体的组分并说明书CN103347589A5/10页8且因此液体收集区中的液体在气体的该组分中比进入容器的液体是高/低的。该液体可以被后续传递至解吸/吸收工艺以收回/去除该组分或者流的至少一部分可以被再循环以再进入分配器设备。0047与现有的填充床柱相比，本发明的气液相接触器具有被优化以用于不同的气体/液体体系的能力。例如，可接触。
28、的表面积可以通过以下方式调整液体质量流速；液体分配器的尺寸，该尺寸本身可以通过合适的机构调整，例如与中心杆相关联的机构；以及液体分配器的旋转速率。这种动态调整气液相接触器的能力使得质量传递速率能够被连续地优化以用于气液相系统并且使得一种气液相接触器能够用于每种要求不同的参数设置的不同应用。0048优选地，本发明的第一方面的设备或本发明的第二方面的气液相接触器还包括控制单元。控制单元优选地包括计算机辅助控制系统或被配置为控制液体分配器或气液相接触器算法，以控制和优化气相和液相之间的质量、热和/或动量传递。计算机化的控制系统优选地包括包含控制和优化气相和液相之间的质量、热和/或动量传递的算法的计算。
29、机软件。该一个或多个算法优选地使用气液系统的化学和工艺参数，例如液体的粘度和可用的质量传递数据。优选地，该一个或多个算法可以使用该设备或气液相接触器的性能数据来提供相关的等式以进一步优化工艺。0049优选地，该一个或多个算法设定操作参数以最大化装置的质量传递性能同时最小化工艺的能量要求。液体和气体流速优选地通过该算法设定以符合特定的工艺和性能要求，同时该一个或多个算法还能够调整旋转速率和缝隙间隔，使得流体动力学性能被保持在所要求的性能范围内。液体开口的宽度可以借助于对壳体的长度的机械调整来控制。液膜的稳定性由液体的粘度和表面张力、膜的速度和厚度来决定，当液体从液体分配器延伸出来时膜缩小。优选地。
30、，该一个或多个算法通过调整操作参数以最大化质量传递和气态输出或泵送容量二者来最大化总体性能。0050在第三方面中，第一或第二方面被用在气体在PCC中的吸收和/或解吸中。0051在第四方面中，提供了用于气相与液相的解吸和/或吸收的工艺，该工艺包括以下步骤0052（A）把加压液体源提供至壳体，该壳体包括至少一个液体出口或以在壳体中并且围绕壳体的形式排列的液体出口的排列；0053（B）通过把壳体中的加压液体穿过壳体中的至少一个液体出口或液体出口的排列从壳体喷射而把壳体中的加压液相形成为至少一个液膜；每个液膜包括两个侧部；以及0054（C）把气相与该至少一个液膜的两个侧部中的每个侧部都接触，0055其。
31、中该至少一个液膜形成界定气相流动穿过的气液相接触空间的气体通道壁的至少一部分并且其中该至少一个液膜处于围绕壳体的中心轴线的旋转运动中。0056优选地，液膜构成气体通道壁的总的表面积的至少50，更优选地至少70并且甚至更优选地至少90。0057液相可以是浆料（固体/液相）或乳液（混合液相）。在当液相是浆料的实施方案中，液体出口的宽度优选地小于浆料混合物中的颗粒的平均最大直径的25，并且更优选地小于15。这有助于防止固体颗粒阻挡液体出口。0058优选地，气体通过在围绕中心轴线的旋转运动中的该至少一个液膜的动作运输经说明书CN103347589A6/10页9过容器。0059优选地，如上文所描述的控制。
32、单元用于实施根据本方面的工艺并且可以用于从液相形成至少一个液膜。0060在一个实施方案中，气液相接触空间是单一螺旋状气体通道。在可选择的实施方案中，液体接触空间包括多重气体通道，这些气体通道是螺旋状的或者是围绕从液体出口喷射的液膜存在的所得到的多重路径。0061液相的旋转运动优选地通过旋转驱动排列产生以使分配器设备围绕其旋转轴线旋转，这可以在本发明的第一和/或第二方面中提供。优选地，气体被实质上借助于液膜的旋转运动运输经过气体通道（即，不需要或需要最少的用于气体的外部泵送工具）。0062接触空间或气体通道的几何形状（例如长度、圈数和节距等）可以被设计为适合于具体的应用。0063在第五方面中，提。
33、供了一种控制单元，其特征在于被设计为实施本发明的第四方面的工艺的工具。0064如本文所使用的，除了其中上下文另有要求，否则术语“包括（COMPRISE）”和该术语的变体，例如“包括（COMPRISING）”、“包括（COMPRISES）”和“包括（COMPRISED）”，不意在排除另外的添加物、组分、整数或步骤。0065为了本发明的目的，除非另外指明，否则单数形式的使用应当也包含复数形式的使用。0066为了本发明的目的，除非另外指明，否则术语液膜是双面液膜（即两个自由表面二者都与气相接触）。对容器的被液体包覆的内壁的指代是对单面液膜的指代。0067为了本发明的目的，术语“喷射”意指发送到空间中。
34、。0068附图简述0069图1是演示在根据本发明的设备中的液体和气体流的流动形象化的示意图；0070图2是本发明的分配器设备的示意图，其中壳体是两个部件的模块化设计；0071图3是可以在本发明中使用的凹槽的可能的排列的示意图；0072图4（A）是根据本发明的液体排放管的示意图；0073图4（B）是在操作中的图4（A）的实施方案的示意图；以及0074图5是作为在顺时针方向（负的RPM向上泵送）和逆时针方向（正的RPM向下泵送）上的旋转速率的函数的在气体入口管线处的压力的曲线图。为了这些测量，气体入口在如图1中所示的平面A处关闭。0075实施方案的详细描述0076本发明已经被研发以解决在从工业烟道。
35、气捕获二氧化碳（CO2）的领域中现有工艺的局限性。然而，作为气体液体接触装置，本发明具有在其中气体流和液体流为了传递质量、动量或热的目的而被带到一起的领域中的应用。实例包括但不限于其中需要气体和液体之间的相互作用以捕获污染物的化学工艺，污染物例如挥发性有机化合物（VOC）、硫和氮氧化物（SOX、NOX），蒸馏工艺例如在石油和天然气工业、低温气体和化学处理工业、药物工业中。其他的用途可以包括空气调节、蒸发加热和冷却应用。0077参照图1，根据本发明的气液相接触设备被示出为包括具有液体入口3和气体入口4的容器1。容器1优选地具有至少100MM且更优选地至少500MM的外径。这些尺寸可说明书CN10。
36、3347589A7/10页10能适合于精细化工类型的应用。更大的工业应用，包括PCC，优选地具有至少1M、优选地至少5M且最优选地至少10M的外径。典型地，为了制造的原因，使用不大于15M或20M的最大直径。0078液体进入入口3优选地在压力下被导向到分配器设备5中，分配器设备5包括用于围绕其的在轴承7、8、9上的纵向进口旋转的壳体5。马达M被提供以使壳体5围绕其轴线旋转。在大多数的情况下将具有竖直定向的分配器设备5设置有在壳体的壁的分配器区中形成的一个或多个出口。图1中的出口被示出为在壳体的壁中形成的单一的连续狭缝12。容器1中的气液相接触空间2界定在壳体中的一个或多个液体出口附近。接触空间。
37、2优选地由液膜100、液膜110、容器的被液体包覆的内壁（120）以及壳体5的外表面界定。液膜100、110还形成接触空间130、140的气体通道壁的与接触空间2连通的一部分，作为螺旋状接触空间的界定穿过容器1的气相路径的一部分。0079提供泵10以在压力下把液体经过入口3供应至分配器设备。被泵送到壳体5中的液体以依赖于液体出口向壳体壁的定向的型式喷射经过液体出口12。根据本发明，从壳体的液体出口被排列为把液体以液体的薄膜喷射，距离优选地相应于容器1的半径。所需要的压力将取决于多个参数，包括液体粘度、薄层厚度和容器直径以及气体通道几何形状。然而，液体压力应当使得正的液体静压力保持在分配器壳体的。
38、顶部以保持液体在壳体5中的连续供应并且连续的液膜100、110从出口12喷射。在实践中，压力限制基本上由经济决定（泵的成本和功率相对于优点）。应预期，可以保持高至12BARG的压力（单级离心泵），但是压力可以高至120BARG（多级离心泵）。0080薄膜的厚度优选地是尽可能地低同时保持膜稳定性的。通过在略微地高于破碎点处操作，可以实现高的质量传递。典型的平均膜厚度在01MM至20MM的范围内，并优选地在05MM至10MM且更优选地在10MM至50MM的范围内。通常，更低的厚度导致膜的不稳定性，然而更高的厚度减小质量传递效率。液膜是至少初始地沿着液体出口的长度连续的液体的流。液膜可以在其从液体分。
39、配器向容器的内壁行进时变薄（由于质量平衡的考虑），并且应当通过设计参数的合适选择保持完整并且在距容器的内壁的距离的大部分（例如优选地至少50，更优选地80，最优选地至少90）上不断裂，如果不是全部的话。膜可以在其接触壁之前由于被称为罗利不稳定（RALEIGHINSTABILITY）的表面张力效应分解为液滴，但是这种分解应当尽可能地靠近壁发生并且优选地根本不发生。优选地，任何液膜破裂是使得质量传递速率和/或气体泵送速率相对于没有发生液膜破解时减小不大于30并且优选地不大于10。0081为了从液体出口形成液膜，液体出口理想地应当是具有沿着其长度的连续开口的孔口。液体出口理想地是在壳体的分配器区中形。
40、成的狭缝形状的孔口或狭缝形状的孔口的排列。壳体中的出口被排列为使得从壳体喷射的液体形成经过容器1中的气液相接触空间2的螺旋状薄膜。0082在操作中，液体被经过入口3泵送到壳体5中并且壳体5围绕其轴线旋转。液体被从壳体5以有利的型式（例如用于较低流速的螺旋状形状以及用于较高流速的涡轮叶片）在气液相接触空间2的全部宽度上喷射。经过气体入口4进入容器1的气体被导向到气液相接触空间2中，其中气体优先地在从壳体1喷射的薄的液膜之间经过。壳体5的旋转向正在喷射的液膜赋予旋转运动。液膜的旋转运动起作用以把气体泵送经过液膜之间的气体说明书CN103347589A108/10页11接触区，使在气液相接触空间2中。
41、的气相和液相之间的接触最大化。0083在经过气液相接触空间之后，气体传递至气体出口13。液膜优选地在气液接触空间2中接触容器的壁并且在经过出口14离开容器1之前向下行进至液体收集区。然而，液体的至少一部分可以然后被再循环至容器的液体入口以进一步改进容器的性能。0084图1的设备优选地还设置有在向泵10的液体管线中的过滤器1以及用于测量向液体入口3的液体的流速和压力的仪器以及用于测量壳体5的旋转速度的装置。气体入口优选地设置有用于把气体移动到容器1中的风扇以及用于测量气体的流速的仪器。0085在图2中示出的分配器设备和本发明的设备的可选择的实施方案中，分配器设备包括两个（或更多的）壳体20、21。
42、，其被对准并且安装以用于围绕其在轴承22、23、24上的纵向轴线旋转。0086轴承中的每个轴承为壳体提供液体入口，其中泵把液体供应至每个入口。多个液体收集区25、26、27毗邻于容器31的壁设置，以收集被供应至泵28、29、30的吸入侧的液体。液体收集区的数目通常相应于泵的数目。0087壳体20、21的节段中的每个节段中的液体出口被排列为把液膜150从壳体喷射，如关于图1所描述的。如图2中所示的液体和气体出口可以前进至优选地安装在图2中示出的那些模块上方和/或下方的另外的模块。0088图3是示出了在本发明的范围内的液体出口112的替换排列的示意图。如图3A中所示的，凹槽112可以被排列为形成螺。
43、旋或多头螺旋，例如双螺旋、三螺旋或四螺旋。液膜116的三维形状（关于水平喷射线118）被图示为从液体出口112喷射。0089在图3B中示出的可选择的设计中，凹槽114可以被排列为使得液体的多重分离膜从壳体喷射，但是这些多重膜仍然以合适的型式排列（例如模仿涡轮叶片的型式），以把必要的泵送作用提供至气体。从在图3B中图示的构型喷射的多重液膜作为延伸气态路径或气体通道的长度以及因此气相和液相在接触空间内的接触时间的旋转叶片起作用。实施例0090根据图1设置试验设备。本发明的关键的组成部分是旋转分配器设备（图4A），其是具有外径25MM的管或壳体5，具有以节距22MM的螺旋的形状几次（在我们的实验中为。
44、45次）横越管的在管中切割的薄的（12MM）狭缝12。这相当于节距是直径的088倍并且狭缝是直径的004至01倍，狭缝的缝隙间隔（即液体出口的宽度）可以通过调整装置来调整。调整机构60优选地调整旋转壳体的长度，从而调整液体出口的宽度。在优选的形式中，调整机构160可以是机械装置。调整机构优选地包括定位在可旋转壳体的中心的中心杆170，中心杆170具有与可旋转壳体5接合的端部。液体出口12的宽度通过调整可旋转壳体5中的中心杆170的长度来调整。这可以通过变化中心杆的与可旋转壳体接合的端部之间的距离来实现。杆160的端部中的一个端部可以设置有与中心杆上的互补螺纹接合的螺纹。0091优选地，沿着壳体。
45、的长度延伸的狭缝的长度是壳体的有效直径的至少2倍（即2D），更优选地大于4D，甚至更优选地至少6D，还甚至更优选地至少10D并且最优选地至少20D。为了本发明的目的，壳体的有效直径是从把壳体的横截面积转换为圆形而确定的直径。说明书CN103347589A119/10页120092优选地，平行地延伸穿过壳体的轴线的平面将交叉经过该至少一个液体出口或液体出口的排列至少2次，更优选地至少4次，甚至更优选地至少8次并且还甚至更优选地至少16次。液体出口的这种构型有助于从其形成的液膜作为容纳并且传递气相的传递气体通道的壁起作用。0093液体从顶部经由在管的顶部处的旋转密封件以受控的流速进入管。管的底部被。
46、塞住并且水经过螺旋状的狭缝作为连续的液膜或（以较高的流速或旋转速率）作为喷雾离开管。管用合适的马达以受控的速度旋转（通过实验测试的0950RPM，更高的旋转速率已经使用CFD（计算流体动力学）模型来测试并且可以是有利的）。管的旋转向液体赋予离心力并且向液膜赋予相似于阿基米德螺旋的运动。0094通过设定为液膜100（在图4B中示出的）生产均匀形状的液体流速并且设定强制通风气体速率（最常见设置为零，使得装置的天生泵送作用被测量）来进行实验，其中液体流速是缝隙12和螺旋状切管设计的函数。管旋转速率在各步骤中从零变化至超过900RPM，其中每个步骤被保持至少10分钟。在给定的管旋转速率下，气体速率或液。
47、体速率也可以以步进值变化。对于每个步骤，在气体入口处的压力和速度（皮托管）测量以1秒的间隔进行数据记录。两个压力传感器在法向且相反的极性中以能够测量正和负的表压力。0095为了确认在之前的实验中的泵送作用，气体入口4从气量计断开连接并且管线被密封。以增加的顺时针旋转速率（向上泵送），密封的气体入口管线中的压力在各步骤中相应于旋转速率而减小。颠倒旋转的方向（逆时针向下泵送）引起在气体入口处的压力上的步进增加，其中每个步骤在管的旋转速率上增加，如图5中所示的。向两个旋转方向二者的恰当响应证实，泵送作用是真实现象并且不是实验或设备设计的人为结果。0096已经通过实验显示出，从旋转的管发出的液膜的运动。
48、将把气体流动驱动经过柱，这与由从分配器设备5喷射的液膜100形成的螺旋或叶片的运动的速度和方向直接地有关。如果螺旋状的螺旋或叶片是固体结构（如在螺旋钻、涡轮或压缩机中），那么这个结果将是完全地预期的。使用液体形成螺旋或叶片的表面的优点是，现在具有在液膜和气体的两个自由表面之间的紧密接触（该气体被液体的运动驱动正在以一型式在液体螺旋或叶片的叶之间的间隙中行进），并且获得高的表面积，而不需要固体压紧材料（这增加了成本和压力下降）或者不需要细小液滴的形成（这增加夹带）。质量传递测量值可以从气体和液体的相对速度估计。大多数的实验已经使用自然通风（风扇不运行）来进行，然而已经显示出液膜的形状在强加的气体。
49、流动的范围内保持稳定。迄今的实验结果显示出关键的因素是管和一个或多个狭缝的设计和公差（缝隙宽度、长度和形状）、入口管路和密封件的设计、液体排放速率、气体流速（用于强制通风操作）和管旋转速率。其他的关键参数是液体性质（特别是粘度）、气体性质、不同于螺旋状螺旋的形状（例如风扇或压缩机叶片形状）、其他定向（原则上该装置可以以任何定向操作，例如水平地）。0097常规的喷雾也已经在试验装置上测试并且被发现在给定的气体和液体流速下具有高得多的夹带率。该信息正在评估以量化该装置超过常规系统的优势。0098所描述的类型的液体接触器可以向气体赋予泵送作用，这与液膜的形状和本质、液体流速和分配器设备的旋转速率有关。表面积和相对速度可以被测量并且用于估计质量传递速率以允许与常规装置的比较。0099主要的可选择设计是使用在概念上与涡轮、压缩机或喷射发动机的叶片相似的叶说明书CN103347589A1210/10页13片状液膜，这可以证明在更高的旋转速率和液体速度下是更合适的。0100本发明的气液相接触器还可以包括控制单元。控制单元优选地包括计算机辅助控制系统或被配置为通过算法或工艺步骤控制液体分配器或气液相接触器，以控制和优化气相和液相之间的质量、热和/或动量传递。计算机辅助控制系统可以包括包含控制和优化气相和液相之间的质量、热和/或动量传递的算法的计算机软件。一个或多个算法可以使用气液系统的化学。