用于混合气体和液体以重力、物理和化学收集化合物的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种混合气体和液体物流以在液体物流中收集存在于流体物流中的 化学化合物的方法和系统，特别地，用于混合气体和液体以重力、物理和化学收集化合物的 方法和系统。
【背景技术】
[0002] 已知人类的日常生活对环境的影响在每个领域都产生问题。一个问题是由工业工 厂、运输、居住和农业活动（包括耕作）所导致的污染物的产生，通常是空气污染。
[0003] 例如，由市政废弃物焚化排出的废气包含颗粒物、03、HC1、SOx、NO x、重金属（包括 水银），或少量成分如二鳴英、呋喃，就环境保护角度而言，必须除去这些有毒物质。其它物 质如CH4X6H6和PAH被排放至大气中。已知这些物质中的一些具有显著高的毒性且进一步 具有致癌作用，捕集/收集/除去这些二屬英类化合物被认为是一个迫切的问题。
[0004] 另一实例是在工业领域中由于工人呼吸来自玻璃纤维、石棉、木材、大理石等的粉 尘而对其造成的健康保护问题。
【发明内容】
[0005] 因此，本发明的主要目的是提出一种用于混合气体和液体以重力、物理和化学收 集化合物的方法和系统，其能解决上述问题。
[0006] 本发明的具体目的是一种用于在容器中混合气体和液体以重力、物理和化学收集 化合物或颗粒的方法，其包括如下步骤：
[0007] -重力贫化，包括减少化合物或颗粒和具有与所述化合物或颗粒的直径和体积相 比更大的直径和更大的体积的液体化学溶液滴；
[0008] -物理沉积，包括在容器的湿表面上凝聚减少的化合物；
[0009] -化学吸附，包括减少的化合物与液体化学溶液中的物质之间的化学反应，
[0010] 从而缩短所述化合物或颗粒在容器中的平均自由程。
[0011] 优选地，所述方法包括如下步骤：
[0012] -使气体经由气体入口进入容器的分离室中，在容器中存在液体溶液浴；
[0013] -在分离室中，使气体物流与液体溶液物流以顺流方式混合，从而变成流体物流， 以使得：
[0014] --些化合物或颗粒沉积在分离室壁上，然后洗出至液体溶液浴中，
[0015] --些其它的化合物或颗粒吸附在化学溶液滴中，然后收集在液体溶液浴中，
[0016] --些其它的化合物或颗粒通过转向表面瓦解并洗出；
[0017] -剩余的化合物或颗粒随液体溶液物流进入容器底部，然后以非层流方式上升至 容器的混合室内部的分离器床，其中流体以逆流方式与喷射的液体化学溶液流混合，从而 使得所有已湿润的化合物或颗粒被所述流吸收并在重力驱使下降至液体浴中；
[0018] -在分离所述化合物或颗粒之后，从容器中排出流体物流。
[0019] 本发明的另一目的是一种适于在容器中混合气体和液体以重力、物理和化学收集 化合物或颗粒的系统，其包括如下元件：
[0020] -重力贫化单元，其设置用于减少化合物和具有与所述化合物或颗粒的直径和体 积相比更大的直径和更大的体积的液体化学溶液滴；
[0021] -物理沉积单元，其设置用于在容器的湿表面上凝聚减少的化合物；
[0022] -化学吸附单元，其设置用于减少的化合物与液体化学溶液中的物质之间的化学 反应，
[0023] 从而缩短所述化合物或颗粒在容器中的平均自由程。
[0024] 优选地，所述系统包括：
[0025] -所述容器，其适于容纳所述液体且包括所述液体表面上方的所述气体和液体的 混合体积；
[0026] -多个与对应的饱和室连接的气体加载导管，其将所述流体物流加载至混合体积 中，所述饱和室的内壁起第一气体与液体交换表面的作用；
[0027] -至少一个用于在混合后将流体排出至容器外部的导管；
[0028] -至少一个具有多个喷嘴的所述液体的分布器，其适于将所述液体喷入所述混合 体积和所述饱和室中；
[0029] -至少一个置于对应的饱和室末端的转向器，所述转向器驱动流体物流进入容器 底部并起第二流体与液体交换表面的作用，起催化表面的作用。
[0030] 这些和其它目的通过所附权利要求书中所述的一种用于混合气体和液体以重力、 物理和化学收集化合物的方法和系统来实现，所述权利要求书构成本说明书的主要部分。
【附图说明】
[0031] 在参照附图阅读下，本发明将由下文的详细描述而变得充分清楚，所述详细描述 仅仅以示例和非限制性实例给出，在所述附图中：
[0032] -图1显示了本发明容器的实施方案的实例；
[0033] -图2显示了容器的歧管、喷嘴、饱和室组件的实施方案的实例；
[0034] -图3显示了容器的喷嘴系统组件的实施方案的实例；
[0035] -图4显示了容器的风扇系统组件的实施方案的实例；
[0036] -图5显示了容器的分离器/除沫器洗涤系统和UV系统组件的实施方案的实例。
[0037] 在附图中，相同的附图标记和字母表示相同或功能上等效的部件。
【具体实施方式】
[0038] 本发明的主题，即用于混合气体和液体以重力、物理和化学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贫化、物理沉积和化学吸附来缩短化合物在容器中的平均 自由程。
[0040] -第一种机理（重力贫化）包括减少化合物和具有更大直径和更大体积的液体化 学溶液滴（大液滴意指较大体积的液滴）；
[0041] -第二种机理（物理沉积）包括在系统的大湿表面上凝聚减少的化合物；
[0042] -第三种机理（化学吸附）包括减少的化合物与液体化学溶液中的物质之间的化 学反应。
[0043] 随后将描述所述方法的实施方案的实例。
[0044] 对所述方法的实施方案而言，提供了一种用于混合气体和液体以重力、物理和化 学收集化合物的系统，其基于缩短化合物在容器中的平均自由程且其包括如下元件：
[0045] -重力贫化单元，其包括减少化合物和具有更大直径和更大体积的液体化学溶液 滴；
[0046] -物理沉积单元，包括在容器的湿表面上凝聚减少的化合物；
[0047] -化学吸附单元，包括减少的化合物与液体化学溶液中的物质之间的化学反应。
[0048] 下文将参照附图描述本发明系统的实施方案的实例。
[0049] 首先，所述系统包括图1中的容器。
[0050] 如下所述，容器适于容纳用于该方法中的液体物流的液体。容器可置于带轮的平 台112上，该平台112用于定位和保持水平。优选存在手柄106以控制容器的运动。
[0051] 容器可具有圆筒形几何形状或立方体或平行六面体或定制的几何形状。体积尺寸 取决于待处理的气体物流的体积。
[0052] 容器材料可为聚合物如聚乙烯、金属如钢、玻璃纤维和其它对环境和生物生命无 危险的稳定材料。针对所用液体和气体的类型以及用途选择材料。
[0053] 容器提供有用于排出液体的连接器103 (直径大于半英寸）、用于收集液体的连接 器102 (直径大于半英寸）和用于加载液体的连接器114 (直径大于半英寸）。
[0054] 容器包含处于底部104'中的液体化学溶液，和优选覆盖所述液体化学溶液表面的 浮动表面和/或浮动聚合物网和/或具有多个直径的浮球。
[0055] 可存在外管107以显示容器中的液位。
[0056] 这些物体浮动在容器中并适于增大流体-液体接触表面，且取决于领域，减少液 体化学溶液（例如水）的蒸发。
[0057] 容器提供有位于容器侧面的用于在容器内部加载气体的多个导管105,和至少一 个用于将流体排出至容器外部的导管110。导管可具有圆形、正方形、矩形、椭圆形和常规截 面。在任一容器中，该类导管的数量可达6个。容器中的进入流体加载压力小于lObar。
[0058] 导管包括气体流量传感器、温度和相对湿度传感器。
[0059] 导管用网113进行安全防护以避免侵入容器内部。
[0060] 网可由金属如钢、聚合物或任何对环境和生物生命无危险的材料制成。所述网具 有大于〇· 5 [mm]的筛目。
[0061] 容器包括吸气器110,优选风扇，其驱使流体物流通过其从容器中排出。风扇在容 器内部产生低压，这有利于外部气体（空气）经由导管105进入容器内部。
[0062] 风扇具有可变的角速度，其包括电压和电流传感器、流体流量传感器、温度和相对 湿度传感器。
[0063] 参照图1和2,容器显示出上部104和底部104'。在二者之间存在至少一个液体 溶液的分布器，即歧管109,其位于液体溶液表面上方的中间位置且围绕容器的圆周设置， 特别地，取决于形状，围绕容器的周长设置。
[0064] 容器中存在闭合液体溶液泵送系统，包括泵101、用于使液体溶液从容器底部 104'流至歧管109和从歧管流入容器内部的加料管108。容器外部存在用于液体溶液的加 料连接器和阀门102以及出料连接器和阀门103。
[0065] 在歧管上对称分布有多个具有喷嘴211的管，取决于导管105的数量，该分布甚至 可为非对称的。
[0066] 泵包括电压和电流传感器，且水力管包括液体流量传感器。
[0067] 在与用于加载气体的导管105连接的多个饱和室205和容器内部的混合体积中， 液体分别相对于流体物流逆流和顺流地喷射（图2, 3)。混合体积为其中流体侧面由容器表 面界定、底部由液体化学溶液表面上的浮动表面界定、顶部由填料床表面（如下文所述）界 定的体积。
[0068] 导管105和饱和室205优选以0-90°、优选30-60°、优选α = 45°的角度α向 下弯曲。
[0069] 喷嘴211 (图3)将液体溶液由歧管109喷射至饱和室205的内部和容器内部的混 合体积中的导管外部。
[0070] 喷嘴211产生具有大范围的液滴直径、优选大于0.1 ym的液体射流。
[0071] 液滴形状为球形至椭球形。
[0072] 喷射形状为全圆锥的、中空圆锥的、扁平射流，喷射角为15-100°，优选为 80-100°，优选为 90°。
[0073] 为了使喷嘴保持清洁，压电组件（图中未示出）以机械方式与喷嘴完美接触。周 期性地，合适的电子控制系统优选以大于3mHz的频率激发所有存在的压电元件大于IOOms 的时间。
[0074] 在该过程中不允许发生污染物的沉积。
[0075] 如下文参照图5所述，在容器的内壁处存在多个用于相应数量的分离器/除沫器 洗涤系统的支架212。
[0076] 用于加载气体物流的导管105-205类似于饱和室工作。
[0077] 如上所述，在导管内存在具有喷嘴211的管以润湿该导管的所有表面、在所有导 管体积内与气体物流顺流地释放喷射的液体物流，以产生流体物流