专利名称：用于在液体中吸收气体的方法以及用于该方法的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于产生气体溶于液体中的溶液的方法，其中，该气体可溶于该液体中，该溶液具有直到饱和的预定浓度；本发明还涉及用于该方法的装置。
气体溶解于液体中通常称为吸收，并可以以多种已知和普通的方式来进行。吸收可以在塔(所谓的吸收塔)中进行，在该塔中，气体相对于流动的液体以逆流关系流动。它还可以通过液体喷射泵来进行，吸收在形成于液体射流中的细小液滴中进行。还可以采用其它几种技术，主要为逆流，因此在气体和液体之间提供用于吸收的、尽可能大的接触表面。
对于完成吸收的已知方法和现有的吸收装置，它们都在一定程度上需要持续的人工监控。它们还需要可能很大或很复杂的部件系统。考虑到它的效果、空间要求、安全方面、操作要求和经济性，并不希望使该处理成为复杂处理的一部分。通常需要能够在很宽范围的流率内进行吸收，并需要能够选择所产生的溶液的浓度。还可能需要使得气体几乎完全由液体吸收，因此不需要关注有时有毒或对环境有害的气体。而且，为了节省空间或考虑到所使用的材料，可能要求使得尺寸较小。
本发明的目的是提供一种在不需要进行大量监控的情况下执行控制气体—液体吸收的方法和合适装置，同时基本避免前述缺点。
因此，本发明的方法和装置具有在附加权利要求中所述的特征。
根据本发明，气体和液体被以与溶液的预定浓度相对应的比例控制供给到一起。使气体和液体形成穿过公共导管的流体流。气体和液体在重力作用下相互混合，且在要使气体和液体分离之前重复该相互混合，这样，气体基本吸收于液体中，从而形成预定浓度的气体—液体溶液。
优选的是，执行该方法以使流体流产生湍流，用于加强气体和液体的相互混合。优选的是，混合在高于大气压的压力下进行。
该方法通常用于气体和液体的任意组合，特别是这样的组合，即当进行该组合时吸收较复杂，例如当可溶性较低时。不过，如果需要使得氯气溶液的浓度在很宽范围内选择和当气体有很宽的流率范围时以及当由于材料和环境因素而使得装置的小尺寸是或多或少必须考虑的问题时，该方法特别适用于氯气在水中的吸收。
本发明的装置包括导管，该导管包括形成有多个朝向上和朝向下的部分的连续盘管。优选是，产生湍流的元件布置在盘管内，优选是提供有压力维持阀，以便使导管中保持预定超压。至少盘管优选是安装在防护耐压密封外壳内。盘管优选的是可以设有充装体(packingbody)和/或褶皱(fold)，用于加强气体和液体的相互混合。优选的是，盘管形成为水平螺旋的形状，它的长度可以根据要执行的吸收处理而变化。
下面将参考附图
更详细地介绍本发明，附图表示了用于进行吸收的优选装置的原理。
气体在液体中的吸收通过在导管系统中将气体例如氯气控制供给导管A和将液体例如水供给导管B来进行。在吸收过程中，在气体流率和液体流率之间的比例能够在系统中通过用于气体的节流器装置2和用于液体的节流器装置4而保持恒定。压力能够在系统中通过多个压力指示器(P1)来测量，流率能够通过导管中的多个流量指示器(F1)来测量。气体流和液体流相遇，因此气体与液体发生分散混合，且液体在一定超压下在系统中前进通过形成有多个向上和向下延伸管状部分的盘管5，该盘管5形成水平螺旋或类似形状的结构。当气体和液体经过多圈盘管5时，它们反复混合，从而恒定保持在气体和液体之间的有利接触面积。为了加强相互混合，盘管5优选是提供有元件例如褶皱(图中未示出)，用于在流动的流体流中引起湍流，并因此更高效地吸收。盘管5的圈数也可以变化，以便优化吸收。而且，盘管5可以提供有充装体，该充装体有利于吸收，从而能够使用更短的盘管5。在装置中通过压力保持阀6来保持超压(P4)，以便加速处理。气体—液体混合物通过连接器C而离开导管系统。
为了安全原因，可能重要的是防止在气体导管A中和在液体导管B中的逆流。因此，普通的止回阀并不充分，且优选是监测在这些导管中的压力。安全条件是压力P1＞P2＞P3，且当该条件不能满足时，阀1和3自动关闭，以便防止逆流。还可以监测和控制流率q1和q2，以便防止逆流。
本发明与现有技术方法相比提供了多个重要的优点。这些优点可以总结如下吸收在很宽的流率范围内有效，因为气体和液体的相互混合只借助于重力来进行，且对于每圈盘管都重复进行混合，这与静止混合器或类似装置不同，在该静止混合器或类似装置中，只能在很窄范围的流率中获得足够湍流。
吸收能够通过盘管中的褶皱或充装体而更高效地进行，这能够增加湍流，并提高在气体和液体之间的接触。
吸收也可以通过使系统置于合适的预定超压下而加速进行。通常在腐蚀环境(例如氯)中需要的昂贵材料要求紧凑的、节约材料的单元。
不需要单独处理气体，因为调节用于溶解气体的液体流率。
当处理氯时，系统包含的氯少于其它情况，因此产生的氯化水更少。因此，泄漏的危险更小，从而提高了环境安全性和人员安全性。
不需要使一定量的液体循环，也就是只有“单”流动通路。
可以获得紧凑结构，当对于环境和安全性有特别严格的要求时，这使得盘管(并可能使得整个系统)能够装入耐压密封外壳中。
装置的成本小于现有系统，因为它的部件和/或部分能够具有较小尺寸。
权利要求
1.一种用于产生气体溶于液体中的溶液的方法，其中，该气体可溶于该液体中，该溶液具有直到饱和的预定浓度，其特征在于气体和液体被以与溶液的预定浓度相对应的比例控制供给到一起；使气体和液体形成穿过公共导管的流体流；使流体流中的气体和液体在重力作用下相互混合；以及在气体和液体分离之前重复该相互混合，这样，气体被基本吸收于液体中，从而形成预定浓度的气体-液体溶液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于流体流产生湍流，用于加强气体和液体的相互混合。
3.根据权利要求1和2所述的方法，其特征在于相互混合在高于大气压的压力下进行。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其特征在于气体是氯，液体是水。
5.一种用于执行如权利要求1所述方法的装置，其特征在于设有连续盘管，该连续盘管形成有多个朝向上和朝向下的管状部分。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于在盘管中设有产生湍流的元件。
7.根据权利要求5和6所述的装置，其特征在于还设有压力保持阀，它保持导管中的预定超压。
8.根据权利要求5至7中任意一项所述的装置，其特征在于至少盘管安装在防护耐压密封外壳中。
9.根据权利要求6至8中任意一项所述的装置，其特征在于盘管设有充装体和/或褶皱。
10.根据权利要求5至8中任意一项所述的装置，其特征在于盘管形成为水平螺旋的形状。
全文摘要
本发明涉及一种用于产生气体溶于液体中的溶液的方法，其中，该气体可溶于该液体中，该溶液具有直到饱和的预定浓度。气体和液体被以与溶液的预定浓度相对应的比例控制供给到一起，以及使气体和液体形成穿过公共导管的流体流。在流体流中的气体和液体在重力作用下相互混合，且在气体和液体分离之前重复该相互混合，这样，气体基本吸收于液体中，从而形成预定浓度的气体－液体溶液。流体流可以产生湍流，用于加强气体和液体的相互混合。用于执行该方法的装置包括导管，该导管包括形成有多个朝向上和朝向下的部分的连续盘管。优选的是，产生湍流的元件布置在盘管内，还优选的是设有压力维持阀，它保持导管中的预定超压。优选的是，盘管形成为水平螺旋的形状。
文档编号B01F5/06GK1894023SQ200480037716
公开日2007年1月10日 申请日期2004年12月16日 优先权日2003年12月17日
发明者R·约翰松, Y·隆格伦, S·马克隆德 申请人:奥托昆普技术公司