JP2010082617A - Gas-liquid contacting mechanism in apparatus for performing mass transfer or the like - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多数の流路に区画された内部構造を有し、上部に配置された液分配器と下部に配置された液集合器を備え、気体と液体間の物質移動、熱交換または混合を行なう装置における気液接触機構に関する。 The present invention has an internal structure partitioned into a large number of flow paths, and includes a liquid distributor disposed at an upper portion and a liquid collector disposed at a lower portion, and mass transfer, heat exchange or mixing between a gas and a liquid. The present invention relates to a gas-liquid contact mechanism in a device that performs the above.
従来この種の装置における規則充填体として図18に部分断面図を示すような規則充填体が知られている。この規則充填体aは、装置を構成する充填体充填塔の上部に配置された液分配器の下方に所定の間隔をおいて複数の波型に成形され交互に積層されて成る多孔薄板からなるシートbを波型の斜め方向に延長するように相互に間隔をおいて平行に配置し、充填塔の内壁に当接する位置において逆方向に反転させて斜め方向に延長するように多層配置してなるものである。液分配器から液滴となって自由落下した液体はこれらの薄板シートbに沿って流下し、シートbの面を濡らす。一方気体は塔下部の気体入口から入り上昇し、規則充填体aを通過して塔上部の気体出口から塔外に出る。気体が規則充填体aを通過する間に気液接触が行われ所望の物質移動、熱交換または混合が行われる。 Conventionally, a regular filler as shown in a partial sectional view in FIG. 18 is known as a regular filler in this type of apparatus. This regular packed body a is formed of a porous thin plate that is formed into a plurality of corrugated shapes and alternately stacked at a predetermined interval below a liquid distributor disposed at the upper part of a packed packed column constituting the apparatus. The sheets b are arranged parallel to each other so as to extend in the diagonal direction of the corrugation, and are arranged in multiple layers so as to be inverted in the reverse direction and extended in the diagonal direction at the position contacting the inner wall of the packed tower. It will be. The liquid that freely falls as droplets from the liquid distributor flows down along these thin sheet sheets b and wets the surface of the sheet b. On the other hand, the gas enters and rises from the gas inlet at the bottom of the tower, passes through the regular packing a, and exits from the gas outlet at the top of the tower. While the gas passes through the regular packing a, gas-liquid contact is performed, and desired mass transfer, heat exchange, or mixing is performed.
上記従来の規則充填体の問題点は、第1に、規則充填体aを構成するシートbの一部がその折曲縁において充填塔の内壁cに接触することである。これらのシートbを伝って流下した液体は内壁cに移り、その大きな部分は再びシートbに戻ることなく壁流となって内壁cを伝って流下する。一方充填塔内を上昇する気体は断面の半径方向に放物線状の流速分布をもち、中心部がもっとも流速が早く、壁面に近づくと粘性によって流速はゼロに近づく。そのため上昇する気体は塔内の中心部を流れ易く壁面部はほとんど気体が流れないことになる。この気体の偏流により、液体の壁流は気体との接触が中心部を流れる液体よりも少なく、気液接触に不均一が生じる結果達成すべき反応においても不均一が生じる。 The problem with the conventional ordered packed body is that, firstly, a part of the sheet b constituting the ordered packed body a contacts the inner wall c of the packed tower at its bent edge. The liquid flowing down through these sheets b moves to the inner wall c, and a large portion of the liquid flows back along the inner wall c as a wall flow without returning to the sheet b. On the other hand, the gas rising in the packed tower has a parabolic flow velocity distribution in the radial direction of the cross section, the flow velocity at the center is the fastest, and when approaching the wall surface, the flow velocity approaches zero due to viscosity. Therefore, the rising gas tends to flow through the center of the tower, and almost no gas flows through the wall surface. Due to this gas drift, the wall flow of the liquid is less in contact with the gas than the liquid flowing in the center, resulting in non-uniformity in the reaction to be achieved as a result of non-uniform gas-liquid contact.
上記従来の規則充填体の第2の問題点は、この規則充填体aにおいては、シートbが斜めに配置されているため、圧力損失が高く、その分エネルギー消費が高く効率が悪いということである。 The second problem of the conventional regular packing body is that in this regular packing body a, the sheet b is arranged obliquely, so that the pressure loss is high, the energy consumption is correspondingly high, and the efficiency is low. is there.
上記従来の規則充填体の第3の問題点は、気体の負荷量を増大すると装置の健全な運転ができなくなるため気体の負荷量の上限が比較的に低く押さえられていることである。 The third problem of the above-mentioned conventional regular packing is that the upper limit of the gas load is kept relatively low because the device cannot be operated soundly when the gas load is increased.
すなわち、塔上部の液体分配器から塔内に供給する液の流量を増やすと、下降する液は充填物の表面を広がりながら濡らして行くが、さらに液量を増加すると液膜が厚くなり一部は液滴として液膜から離れる。そこで、液を上から流したままで塔の下部から加える気体の流量を増加すると、高い気体の流速によって液膜表面は乱され液滴になり易く、それは気体によって上方に吹き飛ばされる。 That is, when the flow rate of the liquid supplied from the liquid distributor at the top of the tower is increased, the descending liquid gets wet while spreading the surface of the packing, but when the liquid volume is further increased, the liquid film becomes thicker and partially Leaves the liquid film as droplets. Therefore, if the flow rate of the gas added from the lower part of the tower is increased while the liquid is flowing from the top, the liquid film surface is easily disturbed by the high gas flow velocity and becomes droplets, which are blown upward by the gas.
これによってせっかくある成分を濃縮して下降してきた液体を逆流させてしまうことになり、反応効率を悪化させる。液滴を気体が吹き飛ばす現象は塔上部の液分配器から液が規則充填体の頂部に落下するまであるいは塔下部に設けた液集合器付近でもよく見られる。それは、たとえば、台風の時の強風によって四方八方に吹き上げられた雨樋からの雨滴のような挙動である。液分配器は塔の断面方向に均一に液体を規則充填体に供給するためのものであり、液滴を吹き飛ばすような上記の挙動は充填塔の性能を下げるため、極力防がなければならない。一方、液集合器は分離した液を上方に液滴として吹き上げることなく集めなければならない。上記従来の装置は、このような気体の流速増加による液分配器と規則充填体との間および規則充填体と液集合器の間の空間における液滴の飛散、吹き上げに対して有効な対応策を持たない。 As a result, a certain component is concentrated and the descending liquid is caused to flow backward, and the reaction efficiency is deteriorated. The phenomenon that the gas blows off the droplets is often seen until the liquid falls from the liquid distributor at the top of the tower to the top of the regular packing or in the vicinity of the liquid collector provided at the bottom of the tower. For example, it behaves like raindrops from rain gutters blown in all directions by strong winds during typhoons. The liquid distributor is for supplying the liquid uniformly to the regular packed body in the cross-sectional direction of the tower, and the above behavior that blows off the droplets lowers the performance of the packed tower, and therefore must be prevented as much as possible. On the other hand, the liquid collector must collect the separated liquid without blowing it upward as droplets. The above-mentioned conventional apparatus is an effective countermeasure against the scattering and blowing up of liquid droplets in the space between the liquid distributor and the regular packing body and between the regular packing body and the liquid collector due to the increase in the gas flow rate. Does not have.
上記第3の問題点については、この問題を解決するために、特許文献1に記載された液体配給・集合機構が提案されている。この機構においては、図19に示すように、充填塔dの液分配器eに取付けられた液体配給パイプfのノスルgに複数のストランド部mが撚り合わされて形成された液体配給ロープhが接続され、液体配給ロープhは規則充填体iに接続されている。液体は液体配給パイプfから液体配給ロープhおよびこれから二手に分岐するストランド部mを伝って規則充填体iに分配され、気液接触を完了した液体は、複数のストランド部nが撚り合わされて形成された液体集合ロープjからなる液体集合機構kによって液体取り出し口lに移送される。したがって、この装置においては、液体は気体速度が高速でも上方に吹き上げられることがなく確実に規則充填体に移送され、また規則充填体から取り出されることが期待される。
Regarding the third problem, a liquid distribution / collection mechanism described in
この液体配給・集合機構は、理論的には、上記第3の問題点を解決した理想的な液体分配方式に見えるが、実験の結果、液体配給ロープhを構成する2本のストランド部mが同じ本数のワイヤーから構成されていたとしても、各ワイヤー間の僅かな撚り角度の差や各ワイヤーの表面粗さの差に基く液体のなじみ易さの差等の原因により各ワイヤーを最初に流れる液体の流れは各ワイヤーとも均一とはならず、最も流れ易いワイヤーには他のワイヤーに先駆けて液路ができ、後続の液体は追随してこの液路を通り他のワイヤーを伝って流れない傾向があるため、液分配器から液体配給ロープhに流れる液体はこれから分岐する2本のストランド部mに必ずしも均等には流れず、その結果規則充填体iに流れる液体にも不均一が生じ完全な気液接触ができないことが判った。 This liquid distribution / aggregation mechanism seems to be an ideal liquid distribution method that solves the third problem in theory, but as a result of the experiment, the two strand portions m constituting the liquid distribution rope h are Even if it is composed of the same number of wires, it flows through each wire first due to a slight twist angle difference between each wire or a difference in the compatibility of liquid based on the difference in surface roughness of each wire. The flow of liquid is not uniform for each wire, and the wire that flows most easily has a liquid path ahead of the other wires, and the subsequent liquid follows and does not flow along the other wires. Since there is a tendency, the liquid flowing from the liquid distributor to the liquid distribution rope h does not necessarily flow evenly to the two strand portions m branched from the liquid distributor, and as a result, the liquid flowing to the regular packing i also becomes non-uniform and complete. Gas-liquid contact It was found that can not be.
上記問題点を解決する装置として、特許文献2は、内部構造を構成する規則充填体であって、複数の充填体構成要素からなり、各充填体構成要素は、装置の内壁および隣り合う充填体構成要素と非接触状態で互いに平行に垂直方向に延長する規則充填体と、該液分配器と該規則充填体を連結し、該液分配器から液体を該規則充填体に供給する複数のアダプターと、該液集合器と該規則充填体を連結し、該規則充填体からの液体を該液集合器に供給する複数のコレクターとを備える気液接触機構を開示している。この装置によれば、各充填体構成要素は、装置の内壁および隣り合う充填体構成要素と非接触状態で互いに平行に垂直方向に延長するので、液分配器から各充填体構成要素に流下した液体は装置の内壁に移って壁流となることなく、また隣り合う充填体構成要素に移って液体の流れに不均一を生じることなく液集合器に流れる。その結果各充填体構成要素を流れる液体の量は均一となり、均一な気液接触が達成される。また各充填体構成要素は装置内で垂直方向に延長しているので、圧力損失を最小限に押えることができる。さらに、液分配器と規則充填体はアダプターで直結されており、規則充填体と液集合器もコレクターで直結されているので、気体の流速増加による液分配器と規則充填体との間および規則充填体と液集合器の間の空間における液滴の飛散、吹き上げを防止することができる。
As an apparatus for solving the above-mentioned problems,
この気液接触機構における気液接触性能をさらに向上させることを目的として、本出願人は、特許文献3にかかる気液接触機構を提案した。
In order to further improve the gas-liquid contact performance in this gas-liquid contact mechanism, the present applicant has proposed a gas-liquid contact mechanism according to
この気液接触機構は、装置の上部に配置された液分配器と装置の下部に配置された液集合器との間において多数の流路を区画する内部構造を有し、気体と液体間の物質移動、熱交換または混合を行なう装置において、該内部構造を構成する規則充填体であって、複数の充填体構成要素からなり、各充填体構成要素は、装置の内壁および隣り合う充填体構成要素と非接触状態で互いに平行に垂直方向に延長する規則充填体を備え、前記各充填体構成要素は、2筋または3筋のワイヤーからなり、該2筋または3筋のワイヤーはそれぞれリング形状部と集結部が交互に繰り返す構造を有することを特徴とするものである。 This gas-liquid contact mechanism has an internal structure that partitions a large number of flow paths between a liquid distributor disposed at the upper part of the apparatus and a liquid collector disposed at the lower part of the apparatus. In an apparatus for mass transfer, heat exchange or mixing, a regular packing constituting the internal structure, comprising a plurality of packing body components, each packing body component comprising an inner wall of the apparatus and an adjacent packing body configuration A regular packing body extending in a vertical direction in parallel with each other in a non-contact state with each of the elements, each of the packing body components comprising two or three wires, each of the two or three wires being a ring shape It has the structure where a part and a gathering part repeat alternately.
この気液接触機構を構成する各充填体構成要素は、2筋または3筋のワイヤーからなり、該2筋または3筋のワイヤーは夫々リング形状部と集結部が交互に繰り返す構造を有するので、これを伝って流下する液体はリング形形状部ではリング内の円形空間を覆う薄い液膜となり、液の表面積が最大となり、気体との接触効果を上げる。そして次に液を集合させる。この動作を連続して繰り返し、液膜が更新され良好な気液接触の効果が達成された。 Each filling body component constituting the gas-liquid contact mechanism is composed of two or three wires, and each of the two or three wires has a structure in which a ring-shaped portion and a collecting portion are alternately repeated. The liquid flowing down along this becomes a thin liquid film covering the circular space in the ring at the ring-shaped portion, and the surface area of the liquid is maximized, and the effect of contact with the gas is increased. Then, the liquid is collected. By repeating this operation continuously, the liquid film was renewed and a good gas-liquid contact effect was achieved.
特許文献3記載の装置により最大の気液接触効果を得ようとすると、縦方向に流れる液流の本数すなわちワイヤーの本数を増す事が求められる。リング形状を持つワイヤーの本数を設置する密度を増大できるだけ増大し、こうして得られた最大の本数が、最大の気液接触効果でありこれが限界であった。
ところが、最近気液接触機構に対する市場の要求は更に高くなる傾向があり、気液接触効果の更なる増大が求められている。
本発明は、このような市場の要求に対応して、気液接触効果をさらに増進することができる気液接触装置を提供しようとするものである。
In order to obtain the maximum gas-liquid contact effect by the apparatus described in
However, recently, the market demand for the gas-liquid contact mechanism tends to be higher, and further increase of the gas-liquid contact effect is required.
The present invention is intended to provide a gas-liquid contact device capable of further enhancing the gas-liquid contact effect in response to such market demands.
本発明者は、上記課題を解決するため数々の試行錯誤を繰り返した結果本発明に到達した。
すなわち、本発明の第1の構成は、装置の上部に配置された液分配器と装置の下部に設置された液集合器との間において多数の流路を区画する内部構造を有し、気体と液体間の物質移動、熱交換又は混合を行う装置において、
該内部構造は複数の充填体構成要素からなる規則充填体からなり、各充填体構成要素に、水平方向に延長する撚り線状または密着複線状の線条を,垂直方向に一定の間隔で複数条結合させることにより、液体の保持を増進させることを特徴とする物質移動等を行う装置内の気液接触機構である。
The present inventor has reached the present invention as a result of repeating a number of trials and errors in order to solve the above problems.
That is, the first configuration of the present invention has an internal structure that partitions a large number of flow paths between a liquid distributor disposed in the upper part of the apparatus and a liquid collector disposed in the lower part of the apparatus. In a device that performs mass transfer, heat exchange or mixing between a liquid and a liquid,
The internal structure is composed of a regular packing body composed of a plurality of packing body components, and each of the packing body components is provided with a plurality of strands extending in the horizontal direction or in the form of closely spaced double wires at regular intervals in the vertical direction. This is a gas-liquid contact mechanism in a device for performing mass transfer, etc., characterized in that the retention of the liquid is enhanced by connecting the strips.
本発明の第2の構成は、第1の構成に加え、水平方向に延長する該線条の端部を上方に折り曲げ塔壁に接するように設置し塔壁を伝い流れる液流を各充填体構成要素に流入させることを特徴とする気液接触機構である。 In addition to the first configuration, the second configuration of the present invention is arranged such that the end of the filament extending in the horizontal direction is bent upward and in contact with the tower wall, and the liquid flow flowing along the tower wall is supplied to each packing body. It is a gas-liquid contact mechanism characterized by flowing into a component.
本発明の第3の構成は、第1または第2のいずれかの構成に加え、装置の上部に配置された液分配器と該規則充填体を連結し、該液分配器から液体を該規則充填体に供給する複数のアダプターと、装置の下部に配置された液体集合器と該規則充填体を連結し、該規則充填体からの液体を該液集合器に供給する複数のコレクターとを備え、該アダプターは装置の頂部に開口する気体の流出口よりも下方に配置され、該コレクターは装置の下部に開口する気体の流入口よりも上方に配置されていることを特徴とする気液接触機構である。 According to a third configuration of the present invention, in addition to either the first or the second configuration, a liquid distributor disposed at the top of the apparatus and the regular packing are connected, and the liquid is supplied from the liquid distributor to the regular liquid. A plurality of adapters for supplying the filling body; a liquid collector disposed at a lower portion of the apparatus; and a plurality of collectors for connecting the regular packing body and supplying the liquid from the regular packing body to the liquid collector. The gas-liquid contact is characterized in that the adapter is disposed below the gas outlet opening at the top of the apparatus, and the collector is disposed above the gas inlet opening at the bottom of the apparatus. Mechanism.
本発明の第4の構成は、第1〜第3のいずれかの構成に加え、該充填体構成要素は、糸状および帯状のいずれかの形状を有し、装置の内壁および隣り合う規則充填体構成要素と非接触状態で互いに平行に垂直方向に延長することを特徴とする気液接触機構である。 According to a fourth configuration of the present invention, in addition to any of the first to third configurations, the filler component has any one of a thread shape and a belt shape, and the inner wall of the apparatus and the adjacent regular filler It is a gas-liquid contact mechanism characterized by extending vertically in parallel with each other in a non-contact state with a component.
本発明の第5の構成は、第1〜第3のいずれかの構成に加え、該充填体構成要素は、2筋および3筋のワイヤーからなり、該ワイヤーはそれぞれリング形状部と集結部が交互に繰り返す構造を有し、装置の内壁および隣り合う充填体構成要素と非接触状態で互いに平行に垂直方向に延長することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の気液接触機構である。
In the fifth configuration of the present invention, in addition to any of the first to third configurations, the filler component includes two and three wires, each of which has a ring-shaped portion and a concentrating portion. 5. The gas-liquid contact according to
本発明の第6の構成は、第1〜第3のいずれかの構成に加え、該充填体構成要素は、折れ線状の糸状の形状を有し装置の内壁および隣り合う充填体構成要素と非接触状態で互いに平行に垂直方向に延長することを特徴とする気液接触機構である。 In addition to any one of the first to third configurations, the sixth configuration of the present invention has a polygonal thread-like shape, and the inner wall of the apparatus and the adjacent filler component are not. It is a gas-liquid contact mechanism characterized by extending in a vertical direction parallel to each other in a contact state.
本発明の第7の構成は、該充填体構成要素は、第1〜第3のいずれかの構成に加え、シート状の形状を有し装置の内壁および隣り合う充填体構成要素と非接触状態で互いに平行に垂直方向に延長することを特徴とする気液接触機構である。 In the seventh configuration of the present invention, the filler component has a sheet-like shape in addition to any of the first to third configurations, and is in a non-contact state with the inner wall of the apparatus and the adjacent filler component. The gas-liquid contact mechanism extends in the vertical direction in parallel with each other.
本発明の第8の構成は、第1〜第3のいずれかの構成に加え、該充填体構成要素は、波付けをしたシート状で、波の方向をずらせて交互に重ね合わせるか、または波付けシートと平板シートを交互に重ね合わせることにより形成したことを特徴とする気液接触機構である。 In an eighth configuration of the present invention, in addition to any one of the first to third configurations, the filler component is a corrugated sheet, and alternately overlaps with the wave direction shifted, or The gas-liquid contact mechanism is formed by alternately superposing corrugated sheets and flat sheets.
本発明の第9の構成は、装置の上部に配置された液分配器と装置の下部に設置された液集合器との間において多数の流路を区画する内部構造を有し、気体と液体間の物質移動、熱交換又は混合を行う装置において、
該内部構造は複数の充填体構成要素からなる規則充填体からなり、各充填体構成要素に、水平方向に延長する撚り線状または密着複線状の線条を,垂直方向に一定の間隔で複数条結合させ、該水平方向に延長する該線条の端部を下方に折り曲げ塔壁に接するように設置し各充填体構成要素の液流の一部を塔壁に流出させることを特徴とする気液接触機構である。
The ninth configuration of the present invention has an internal structure that partitions a large number of flow paths between a liquid distributor disposed at the upper part of the apparatus and a liquid collector disposed at the lower part of the apparatus. In a device that performs mass transfer, heat exchange or mixing between
The internal structure is composed of a regular packing body composed of a plurality of packing body components, and each of the packing body components is provided with a plurality of strands extending in the horizontal direction or in the form of closely spaced double wires at regular intervals in the vertical direction. The ends of the filaments extending in the horizontal direction are bent downward and installed so as to be in contact with the tower wall, and a part of the liquid flow of each packing component is discharged to the tower wall. It is a gas-liquid contact mechanism.
本発明の第10の構成は、第1〜第3のいずれかの構成に加え、該液分配器は長手方向に延長しかつ長手方向に複数の液供給口を有する液分配器であり、この液分配器を複数個並列に配置し、該充填体構成要素は網状の充填体構成要素であり、この網状充填体構成要素を各液分配器の長手方向両側から垂下するように接続し、隣り合う該網状充填体構成要素の間に配置された前記水平方向線条をそれぞれその両側の該網状充填体構成要素に固定するとともに、各水平方向線条をそれが固定された該網状充填体構成要素をはさんで隣り合う上下方向の2つの水平方向線条の中間位置に配置することを特徴とする気液接触機構である。 According to a tenth configuration of the present invention, in addition to any one of the first to third configurations, the liquid distributor extends in the longitudinal direction and has a plurality of liquid supply ports in the longitudinal direction. A plurality of liquid distributors are arranged in parallel, and the packing element is a mesh-shaped packing element, and the mesh-packing element is connected so as to hang down from both longitudinal sides of each liquid distributor. The horizontal filaments arranged between the mesh filler components that fit each other are fixed to the mesh filler components on both sides thereof, and each horizontal filament is fixed to the mesh filler structure. The gas-liquid contact mechanism is characterized in that the element is arranged at an intermediate position between two horizontal lines in the vertical direction that are adjacent to each other with the element interposed therebetween.
本発明の第11の構成は、装置の上部に配置された液分配器と装置の下部に設置された液集合器との間において多数の流路を区画する内部構造を有し、気体と液体間の物質移動、熱交換又は混合を行う装置において、
該内部構造は複数の充填体構成要素からなる規則充填体からなり、各充填体構成要素は複数の縦線と複数の横線からなる織物であり、該横線として撚り線または密着複線状の線条を使用することにより、液体の保持を増進させることを特徴とする物質移動等を行う装置内の気液接触機構である。
The eleventh configuration of the present invention has an internal structure that partitions a large number of flow paths between a liquid distributor disposed in the upper part of the apparatus and a liquid collector disposed in the lower part of the apparatus. In a device that performs mass transfer, heat exchange or mixing between
The internal structure is composed of a regular packing composed of a plurality of filler constituents, and each filler constituent is a woven fabric composed of a plurality of vertical lines and a plurality of horizontal lines, and the horizontal lines are stranded or close-contact double-wire filaments. This is a gas-liquid contact mechanism in the apparatus for performing mass transfer, etc., characterized in that the retention of the liquid is promoted by using.
本発明の第12の構成は、第11の構成に加え、該横線の端部を上方に折り曲げ塔壁に接するように設置し塔壁を伝い流れる液流を各充填体構成要素に流入させることを特徴とする気液接触機構である。 In the twelfth configuration of the present invention, in addition to the eleventh configuration, the end of the horizontal line is bent upward so as to be in contact with the tower wall, and a liquid flow flowing along the tower wall is caused to flow into each packing component. It is a gas-liquid contact mechanism characterized by this.
本発明の第13の構成は、第11又は第12の構成に加え、装置の上部に配置された液分配器と該規則充填体を連結し、該液分配器から液体を該規則充填体に供給する複数のアダプターと、装置の下部に配置された液体集合器と該規則充填体を連結し、該規則充填体からの液体を該液集合器に供給する複数のコレクターとを備え、該アダプターは装置の頂部に開口する気体の流出口よりも下方に配置され、該コレクターは装置の下部に開口する気体の流入口よりも上方に配置されていることを特徴とする気液接触機構である。 According to a thirteenth configuration of the present invention, in addition to the eleventh or twelfth configuration, the liquid distributor disposed in the upper part of the apparatus is connected to the regular filler, and liquid is supplied from the liquid distributor to the regular filler. A plurality of adapters for supplying, a liquid collector disposed at a lower part of the apparatus, and a plurality of collectors for connecting the regular fillers and supplying the liquid from the regular fillers to the liquid collectors. Is a gas-liquid contact mechanism characterized in that it is disposed below a gas outlet opening at the top of the apparatus, and the collector is disposed above a gas inlet opening at the bottom of the apparatus. .
本発明の第14の構成は、第11〜13のいずれかの構成に加え、該網状の充填体構成要素は、装置の内壁および隣り合う規則充填体構成要素と非接触状態で互いに平行に垂直方向に延長することを特徴とする気液接触機構である。 According to a fourteenth configuration of the present invention, in addition to any one of the first to thirteenth configurations, the mesh-shaped filler component is perpendicular to each other in a non-contact state with the inner wall of the apparatus and the adjacent regular filler component. It is a gas-liquid contact mechanism characterized by extending in the direction.
本発明の第15の構成は、第11〜14のいずれかの構成に杜加え、該充填体構成要素の各縦線は、2筋および3筋のワイヤーからなり、該ワイヤーはそれぞれリング形状部と集結部が交互に繰り返す構造を有し、装置の内壁および隣り合う充填体構成要素と非接触状態で互いに平行に垂直方向に延長することを特徴とする気液接触機構である。 The fifteenth configuration of the present invention is in addition to any of the first to fourteenth configurations, and each vertical line of the filler component includes two and three wires, each of which is a ring-shaped portion. The gas-liquid contact mechanism has a structure in which the concentrating portion and the collecting portion are alternately repeated, and extends in a vertical direction in parallel with each other in a non-contact state with the inner wall of the apparatus and the adjacent filler component.
本発明の第16の構成は、第11〜15のいずれかの構成に加え、該充填体構成要素の各縦線は、折れ線状の糸状の形状を有し装置の内壁および隣り合う充填体構成要素と非接触状態で互いに平行に垂直方向に延長することを特徴とする気液接触機構である。 According to a sixteenth configuration of the present invention, in addition to any one of the first to fifteenth configurations, each vertical line of the filler component has a broken line-like thread shape, and the inner wall of the apparatus and the adjacent filler configuration It is a gas-liquid contact mechanism characterized by extending vertically in parallel with each other in a non-contact state with an element.
本発明の第17の特徴は、第11〜12のいずれかの構成に加え、該充填体構成要素は、波付けをした網状で、波の方向をずらせて交互に重ね合わせるか、または波付け網と平板状網を交互に重ね合わせることにより形成したことを特徴とする気液接触機構である。 According to a seventeenth feature of the present invention, in addition to any of the first to twelfth configurations, the filler component is a corrugated net, and alternately superimposes or corrugates with the wave direction shifted. The gas-liquid contact mechanism is formed by alternately overlapping a net and a flat net.
本発明の第18の構成は、第11、13〜17のいずれかの構成に加え、該横線の端部を下方に折り曲げ塔壁に接するように設置し各充填体構成要素の液流の一部を塔壁に流出させることを特徴とする気液接触機構である。 According to an eighteenth configuration of the present invention, in addition to any one of the eleventh and thirteenth to seventeenth configurations, the end of the horizontal line is bent downward so as to be in contact with the tower wall, The gas-liquid contact mechanism is characterized in that the part flows out to the tower wall.
本発明の第19の構成は、装置の上部に配置された液分配器と装置の下部に設置された液集合器との間において多数の流路を区画する内部構造を有し、気体と液体間の物質移動、熱交換又は混合を行う装置において、
該内部構造は複数の充填体構成要素からなる規則充填体からなり、各充填体構成要素はニット、メリヤスまたはレース等の編物であり、編み込まれた複数の線条により液体の保持を増進させることを特徴とする物質移動等を行う装置内の気液接触機構である。
A nineteenth configuration of the present invention has an internal structure that partitions a large number of flow paths between a liquid distributor disposed in the upper part of the apparatus and a liquid collector disposed in the lower part of the apparatus. In a device that performs mass transfer, heat exchange or mixing between
The internal structure is composed of a regular filler composed of a plurality of filler components, and each filler component is a knitted fabric such as a knit, knitted fabric or lace, and promotes liquid retention by a plurality of knitted filaments. This is a gas-liquid contact mechanism in the apparatus for performing mass transfer and the like characterized by the above.
本発明の第20の構成は、装置の上部に配置された液分配器と装置の下部に設置された液集合器との間において多数の流路を区画する内部構造を有し、気体と液体間の物質移動、熱交換又は混合を行う装置において、
該内部構造は複数の充填体構成要素からなる規則充填体からなり、各充填体構成要素は平面状に組織された網状であり、組み込まれた複数の線条により液体の保持を増進させることを特徴とする物質移動等を行う装置内の気液接触機構である。
The twentieth configuration of the present invention has an internal structure that partitions a large number of flow paths between a liquid distributor disposed in the upper part of the apparatus and a liquid collector disposed in the lower part of the apparatus. In a device that performs mass transfer, heat exchange or mixing between
The internal structure is composed of a regular packing body composed of a plurality of packing body components, and each packing body component is a network organized in a planar shape, and the retention of liquid is enhanced by a plurality of incorporated filaments. It is a gas-liquid contact mechanism in the apparatus that performs the characteristic mass transfer and the like.
本発明によれば、各充填体構成要素に、水平方向に延長する撚り線状または密着複線状の線条を,垂直方向に一定の間隔で複数条結合させることにより、液体の保持を増進させる効果が得られる。すなわち、水平方向に延長する撚り線状または密着複線状の線条は、毛細管力が強く絶えず一定量の液体を保持している。そして、各充填体構成要素との結合部にて、液体は混合し、徐々に入れ替わる。この様にして、水平方向に保持された液体は上昇する気体と効果的に、しかも長時間の気液接触効果を得ることができる。さらに垂直方向に、最適の間隔で水平方向の線条を設置することにより、最大の気液接触効果すなわち、最大の性能を得ることができる。 According to the present invention, liquid holding is promoted by joining a plurality of stranded or coherent double filaments extending in the horizontal direction to each filler component at regular intervals in the vertical direction. An effect is obtained. In other words, the stranded wire or the contact double wire that extends in the horizontal direction has a strong capillary force and constantly holds a certain amount of liquid. And a liquid mixes in a coupling | bond part with each filling body component, and changes gradually. In this way, the liquid held in the horizontal direction can effectively obtain the gas-liquid contact effect for a long time with the rising gas. Further, by installing horizontal stripes in the vertical direction at optimum intervals, the maximum gas-liquid contact effect, that is, the maximum performance can be obtained.
元来、液体の滞留時間は充填体構成要素を伝って流れる流下時間である。一方、物質移動の性能、即ち,気液接触の性能は、液体の滞留時間に大きく影響する。液体の滞留時間は、元来、充填体構成要素の頂上から最下端に流下する時間のみで、気液接触時間は終了していたのである。 Originally, the liquid residence time is the flow-down time flowing through the filler components. On the other hand, the performance of mass transfer, that is, the performance of gas-liquid contact greatly affects the liquid residence time. The liquid residence time was originally only the time for flowing from the top of the packing body component to the bottom end, and the gas-liquid contact time was completed.
ところが、本発明の多数条の水平方向の線条が液体を保持し、長時間の滞留時間が加わりその分気液接触時間が増加する事により、大幅な物質移動効果が得られ、性能の大幅な向上をもたらす事が出来る。 However, a large number of horizontal filaments according to the present invention hold the liquid, and a long residence time is added, which increases the gas-liquid contact time. Can be improved.
更に、水平方向の線条は、液体を長時間滞留させるのみでなく、多数の充填体構成要素と多数箇所で交差し、その箇所で液体の混合を行う為、多数の充填体構成要素の垂直の液流を平均化させる効果も併せ持ち、さらに性能の向上に寄与する。 Furthermore, the horizontal stripes not only cause liquid to stay for a long time, but also intersect with a large number of filler components at a large number of locations and mix the liquid at that location, so that a large number of filler components are vertical. It also has the effect of averaging the liquid flow and contributes to further performance improvement.
他方、製品の構造的にも、垂直方向の充填体構成要素に多数条の水平方向の線条が加わり理想的な立体構造物が得られ、製品の運搬、及び装置内への設置にも役立つ効果もあわせ得ることができる。 On the other hand, in terms of the structure of the product, an ideal three-dimensional structure is obtained by adding a large number of horizontal filaments to the vertical packing component, which is useful for transporting the product and installing it in the apparatus. The effect can also be obtained.
また、本発明の1実施提要においては、各充填体構成要素が、複数の縦線と複数の横線からなる網状充填体構成要素であり、該横線として撚り線または密着複線状の線条を使用することにより、上記充填体構成要素と同様の効果を奏することができる。 Further, in one embodiment of the present invention, each filler component is a reticulated filler component composed of a plurality of vertical lines and a plurality of horizontal lines, and a stranded wire or a contact double-wire line is used as the horizontal line. By doing this, the same effects as those of the above-described filler component can be obtained.
以下添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図1、図2および図14は本発明にかかる気液接触機構の1実施形態を示すもので、図1はこの気液接触機構が使用される装置全体を示す模式的縦断面図、図2および図14は気液接触機構のワイヤー状充填体構成要素を示す斜視図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
1, 2 and 14 show an embodiment of the gas-liquid contact mechanism according to the present invention. FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing the entire apparatus in which the gas-liquid contact mechanism is used, FIG. FIG. 14 is a perspective view showing the wire-like filler component of the gas-liquid contact mechanism.
図1において、気体と液体間の物質移動等のために気液接触を行なう規則充填体を収容する充填塔10は上下方向に長い円筒状の塔で、その上部には気液接触の対象物である液体を下方の規則充填体に分配するための上下方向に延長する複数の管状の液分配器2が配置されている。液分配器2には液供給管11を介して液体が供給される。充填塔10の下部には気液接触を完了した液体を収集する複数の管状の液集合器3が配置されている。液集合器3は液体取り出し口8に連通している。
In FIG. 1, a packed
塔10の下部側壁には気液接触の対象となる気体の流入口9が開口しており、塔10の頂部には気液接触を完了した気体の流出口12が開口している。
A
塔10内には、上から、液分配器2に連結された複数のワイヤー状アダプター4、各アダプター4と一体的に成形された複数のワイヤー状の充填体構成要素6からなる規則充填体5、各充填体構成要素6と一体的に成形された複数のワイヤー状コレクター7が配置されている。
In the
規則充填体5は、多数の垂直方向に延長するワイヤー状充填体構成要素6が相互に所定間隔を維持した状態で、すなわち隣り合う充填体構成要素6どうしが非接触状態で平行に、横断面において行と列を形成するようにして配置されている。各充填体構成要素6は塔10の内壁とも非接触状態を維持するように配置されている。
The
本実施形態において、液分配器2と規則充填体5を連結し液分配器2から液体を規則充填体5に供給する各ワイヤー状アダプター4は充填体構成要素6の中のいずれかと1対1の関係で一体的に形成されている。各アダプター4は、他のアダプターから分岐することなく、また他のアダプターを分岐することなく、管状液分配器2に直接連結されている。したがって、管状液分配器2の下端部の内部には集合体を構成する複数の充填体構成要素6のそれぞれと一体化した複数のアダプター4が集合し束ねられた形で挿入され保持されている。各アダプター4は隣り合うアダプターとの間にある程度の隙間が形成され、液体が各アダプター4の全周からアダプター4を伝って流下するようにゆるやかに束ねられた状態で挿入されている。
In this embodiment, each wire-
本実施形態において、管状の液集合器3と規則充填体5を連結し規則充填体5からの液体を液集合器3に供給する各ワイヤー状コレクター7は、アダプター4と同様、充填体構成要素6の中のいずれかと1対1の関係で一体的に形成されている。各コレクター7は、他のコレクターから分岐することなく、また他のコレクターを分岐することなく、管状液集合器3に直接連結されている。したがって、管状液集合器3の上端部の内部には複数の充填体構成要素6のそれぞれと一体化した複数のコレクター7が集合し束ねられた形で挿入され保持されている。
In this embodiment, each wire-
ワイヤー状充填体構成要素6、ワイヤー状アダプター4およびワイヤー状コレクター7を形成するワイヤー材料としては、金属線のほかプラスチック繊維、カーボン繊維、セラミック繊維、綿等の植物繊維、羊毛等の動物繊維等あらゆる繊維が使用可能である。また、ワイヤーの態様としてはワイヤー、撚り線、結束線等の密着複線等特に限定はないが、複数本の細い鋼線を撚り合わせて作ったワイヤー等の撚り糸状または撚り線状のワイヤー材料は、液体が毛細管現象により撚り糸を構成する複数の糸または線材の間の空間を伝って流れることにより液体の保持を増進するので好ましい。本実施形態においては、好ましい1例として、直径0.25mmの鋼線を4本撚り合わせて作った鋼線を2本撚り合わせて1本の充填体構成要素6、アダプター4、コレクター7として使用することができる。
The wire material forming the wire-
図2は、規則充填体5を形成する各ワイヤー状充填体構成要素6の実施形態として3筋のワイヤーからなる充填体構成要素6を示す斜視図である、
各充填体構成要素6は3筋のワイヤーがリング形状部と終結部が交互に繰り返す構造を有する。すなわち、図3の拡大図に示すように、各充填体構成要素6の外側の2筋のワイヤー6a、6bはそれぞれ外側に張り出す円弧状に曲げられてリングを形成し、中央の1筋のワイヤー6cは上下方向に直線状に延長する。そしてこれら3筋のワイヤー6a、6b、6cによってリング形状部15が形成されている。
FIG. 2 is a perspective view showing a
Each filling
リング形状部15の直下には外側ワイヤー6a、6bが中央ワイヤー6cの周りに捩じられて集結部17が形成されている。
Directly below the ring-shaped
集結部17の直下においては集結部17で捩じられていた外側ワイヤー6a、6bか開いて円弧状に曲げられ、再びリング形状部15を形成されている。
The
こうして、各充填体構成要素6は上下方向にリング形状部15と集結部17が連続して交互に繰り返し形成される構造となっていうる。
Thus, each
規則充填体5においては、鋼線等の長い部材からなる複数のスペーサー19が上下方向に所定の間隔で充填体構成要素6の集結部17を貫通してかつスペーサーどうしが交差するようにして配置されており、これらスペーサー19はその両端部が塔壁または図示しないフレームに固定されている。このように構成されたスペーサー19は、隣り合う充填体構成要素6に所定の間隔を維持させる機能を果たし、隣り合う充填体構成要素6間に液の移動が行われることによる偏流の発生を防止する。
In the
図21は本実施形態の変更例を示す。図21において、図2と同一構成要素は同一符号で示し、詳細な説明を省略する。図2の実施形態においては、線条20a、20bは垂直方向に一定の間隔をおいて充填体構成要素6に結合されているが、図21の例においては、各線条20a、20bは垂直方向に各リング形状部15に挿入され結合されている。
FIG. 21 shows a modified example of the present embodiment. In FIG. 21, the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In the embodiment of FIG. 2, the
図4は及び図14は規則充填体5を形成する各ワイヤー状充填体構成要素6の他の実施形態として2筋のワイヤーからなる充填体構成要素6を示す図3と同様の拡大図である。
各充填体構成要素6は2筋のワイヤーがリング形状部と終結部が交互に繰り返す構造を有する。すなわち、図4及び図14に示すように、各充填体構成要素6の外側の2筋のワイヤー6a、6bはそれぞれ外側に張り出す円弧状に曲げられてリングを形成する。この実施態様においては、中央の1筋のワイヤー6cは使用されていない。そしてこれら2筋のワイヤー6a、6bによってリング形状部15が形成されている。
4 and FIG. 14 are enlarged views similar to FIG. 3 showing a
Each filling
リング形状部15の直下には外側ワイヤー6a、6bが捩じられて集結部17が形成されている。
集結部17の直下においては集結部17で捩じられていた外側ワイヤー6a、6bか開いて円弧状に曲げられ、再びリング形状部15を形成されている。
こうして、各充填体構成要素6は上下方向にリング形状部15と集結部17が連続して交互に繰り返し形成される構造となっていうる。
The
Thus, each
各充填体構成要素6には垂直方向に一定の間隔で、水平方向に延長する撚り線状または密着複線状の線条20が複数条結合している。
A plurality of
ここで、密着複線状の線条とは、複数本のモノフイラメントまたは撚り線を相互に密着して並列に配置してなる線条、複数本のモノフイラメントまたは撚り線を1束に束ねて適宜の間隔で結束してなる結束線条、組みひもなどを包含するものである。 Here, the contact double-wire is a bundle of a plurality of monofilaments or stranded wires arranged in parallel with each other, and a plurality of monofilaments or stranded wires bundled in one bundle as appropriate. It includes binding wires, braids and the like that are bundled at intervals of.
図2に示す実施形態においては、水平方向に延長する撚り線状または密着複線状の線条20は垂直方向に一定の間隔で充填体構成要素6に結合されている。
この実施形態においては、3筋のワイヤは2つのリング部を形成するので、図示のように1つのリング形状部15に線条20a、20bを挿入している。線条20と充填体構成要素6の結合は製作時にリング形状を小さくすると線条20は締め付けられて理想的な結合が得られる。また結合のために溶接する場合もある。
各撚り線20a、20bは、好ましい1例として、ワイヤー6a、6b、6cと同様、直径0.25mmの鋼線を4本撚り合わせて作った鋼線を2本撚り合わせたワイヤーで形成されている。
各水平方向線条20はそれぞれ3本の充填体構成要素6を水平方向に連結している。
In the embodiment shown in FIG. 2, the
In this embodiment, since the three wires form two ring portions, the
Each of the stranded
Each
図14に示す実施形態においても、水平方向に延長する撚り線状または密着複線状の線条20は垂直方向に一定の間隔で充填体構成要素6に結合されている。
この実施形態においては、リング形状部15は2筋のワイヤで形成されるので、図示のように1つのリング形状部15に1本の線条20を挿入している。線条20と充填体構成要素6の結合は、図2の実施形態と同様に、製作時にリング形状を小さくすると線条20は締め付けられて理想的な結合が得られる。また結合のために溶接する場合もある。
In the embodiment shown in FIG. 14 as well, the
In this embodiment, since the ring-shaped
図22は図14の実施形態の変更例を示す。図22において、図14と同一構成要素は同一符号で示し、詳細な説明を省略する。図14の実施形態においては、線条20は垂直方向に一定の間隔をおいて充填体構成要素6に結合されているが、図22の例においては、各線条20a、20bは垂直方向に各リング形状部15に挿入され結合されている。
図示の実施形態においては、線条20は撚り線からなり、この撚り線は好ましい1例として、直径0.25mmの鋼線を4本撚り合わせて作った鋼線を3本撚り合わせたワイヤーで形成されている。
各水平方向線条20はそれぞれ3本の充填体構成要素6を水平方向に連結している。
FIG. 22 shows a modification of the embodiment of FIG. 22, the same components as those in FIG. 14 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In the embodiment of FIG. 14, the
In the illustrated embodiment, the
Each
なお、上記充填体構成要素6は、水平方向線条の固定方法を除いて上記特許文献3に記載された方法で製造することができる。また水平方向線条の固定方法は、上記の方法に限らず、充填体構成要素6の製造工程において、水平方向線条20をワイヤー6cに挟んだ後リング形状部15を捻って水平方向線条20を外側から締め付ける方法によっても固定することができる。
In addition, the said filling
次に上記充填体構成要素6を使用する気液接触機構の動作について図2,3,21を用いて説明する。
上記実施態様によれば、気液接触機構を構成する各充填体構成要素6は、3筋のワイヤー6a、6b、6cからなり、2筋のワイヤー6a、6bはそれぞれリング形状部15と集結部17が交互に繰り返す構造を有するので、これを伝って流下する液体はリンク形状部15ではリング内の円形空間を覆う薄い液膜となり、液の表面積が最大となって、下方から上昇する気体と最も効果的な接触が行われることになる。次いでこの液膜を形成する液体はワイヤーのリング形状部15から直下の集結部17に流下し、ここで液を集合した後さらにその直下のリング形状部15に流下して再びリング内部空間を覆う液膜となり、以下この動作および形状変化を交互に繰り返す。こうして次ぎ次ぎと連続して液膜が更新され優れた気液接触効果が達成される。
Next, the operation of the gas-liquid contact mechanism using the
According to the above embodiment, each filling
また、筋状のワイヤーは途中の分岐がないので圧力損失は少ない。また、性能が高いことにより、性能に対する圧力損失は極めて低いことになる。 Further, since the streaky wire has no branching in the middle, there is little pressure loss. Also, the high performance results in very low pressure loss for performance.
また上記3筋のワイヤーからなる充填体構成要素6を使用する実施態様によれば、リングを形成する外側の2筋のワイヤーの中間に直線状の第3のワイヤー6cが配置されているので、この第3のワイヤー6cがリングを補強し、円形の液膜の破損を防止する機能を発揮し、一層効率の良い気液接触を行うことができる。
Moreover, according to the embodiment which uses the filling
さらに、水平方向線条20は、毛細管力が強く、絶えず一定量の液体を保持している。そして、各充填体構成要素との結合部にて、液体は混合し、徐々に入れ替わる。したがって、水平方向に保持された液体は上昇する気体と効果的に、しかも長時間の気液接触効果を得ることができる。さらに垂直方向に、最適の間隔で水平方向線条20を設置することにより、最大の気液接触効果すなわち、最大の性能を得ることができる。
Further, the
また、水平方向線条20は、液体を長時間滞留させるのみでなく、多数の充填体構成要素6と多数箇所で交差し、その箇所で液体の混合を行う為、多数の充填体構成要素6の垂直の液流を平均化させる効果も併せ持ち、さらに性能の向上に寄与する。
In addition, the
他方、製品の構造的にも、垂直方向の充填体構成要素6に多数条の水平方向線条20が加わり理想的な立体構造物が得られ、スペーサー19のみを備える場合に比べて製品の運搬、及び装置内への設置にも役立つ効果もあわせ得ることができる。
On the other hand, in terms of the structure of the product, an ideal three-dimensional structure can be obtained by adding a large number of
なお、複数本の充填体構成要素6を水平方向に連結するスペーサー19も水平方向に伸びる線条であるが、スペーサー19はモノフイラメントすなわち複数の線を撚ったものではない単一の針金からなるものであって、各充填体構成要素6を流下する液体を長時間保持したり隣の充填体構成要素に流したりする機能をまったく備えていない。本発明の水平方向線条が液体を長時間保持し、充填体構成要素との交差点で液体の混合を行うことができるのは、ひとえに水平方向線条が撚り線状または密着複線状の線条であって、毛細管現象により各充填体構成要素を流下する液体を吸引できるからであり、機能上スペーサーとはまったく異なるものである。
In addition, although the
なお、本発明は、図1に示すようなアダプター、コレクターを備えず、液分配器から複数の充填体構成要素が直接垂直に垂れ下がる構造の気液接触機構にも適用できるものである。 Note that the present invention can also be applied to a gas-liquid contact mechanism that does not include the adapter and collector as shown in FIG. 1 and that has a structure in which a plurality of filler components hang directly from the liquid distributor.
図5は図1、図2の実施形態の変更実施形態である。図5およびそれ以降の図面において、図1、図2と同一構成要素は同一符号で示し、その説明を省略する。 FIG. 5 is a modified embodiment of the embodiment of FIGS. In FIG. 5 and subsequent drawings, the same components as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図5の実施形態においては、水平方向に延長する線条の20は多数の規則充填体構成要素6を水平方向に連結しており、両端部20cが上方に折り曲げられて塔内壁10aに接するように設置されており、塔内壁10aを伝い流れる液流を各充填体構成要素6に流入させるように動作する。図5の実施形態においてはアダプター4が設けられているので、ほとんどの液流はアダプター4から各充填体構成要素に流れるが、液流の小部分は周囲に飛散して塔内壁10aを伝って流下するので、この液流を回収して水平方向線条20に集めることにより気液接触効率を一層増進することができる。
In the embodiment of FIG. 5, the
図6の実施形態は図5の実施形態の変更例である。この実施形態においては、アダプター、コレクターは設けられておらず、液分配器2からの液滴が飛散して塔内壁10aを伝い流れる比率は図5の実施形態よりも大きい。したがって、この実施形態においても、塔内壁10aを伝い流れる液流を回収して水平方向線条20に集め保持することにより気液接触効率を一層増進することができる。
The embodiment of FIG. 6 is a modification of the embodiment of FIG. In this embodiment, an adapter and a collector are not provided, and the ratio of the liquid droplets from the
図7は本発明の他の実施形態を示す部分斜視図である。この実施形態においては、充填体構成要素60は、撚り糸状の形状を有し、装置の内壁および隣り合う規則充填体構成要素と非接触状態で互いに平行に垂直方向に延長している。撚り糸状の水平方向線条62は垂直方向に適宜の間隔で複数(図示の例では3本)の充填体構成要素60を水平方向に連結し、各充填体構成要素60の側面に溶接、接着等適宜の方法で固定されている。なお符号19はスペーサーである。
FIG. 7 is a partial perspective view showing another embodiment of the present invention. In this embodiment, the
図8は本発明の他の実施形態を示す部分斜視図である。この実施形態においては、アダプターは設けられておらず、充填体構成要素64は折れ線状に屈曲した糸状の形状を有し装置の内壁および隣り合う充填体構成要素と非接触状態で互いに平行に垂直方向に延長している。撚り糸状の水平方向線条65は垂直方向に適宜の間隔で複数(図示の例では3本)の充填体構成要素64を水平方向に連結し、各充填体構成要素60に溶接、接着等適宜の方法で固定されている。この実施形態においては、各充填体構成要素64を流下する液体は折れ線状に形成されているのでゆっくりと流れ、さらに流れの一部が水平方向線条65に保持されて全体として塔内に滞留する時間が長くなるので、気液接触の時間もそれだけ長くなり、高い気液接触効率を挙げることができる。
FIG. 8 is a partial perspective view showing another embodiment of the present invention. In this embodiment, no adapter is provided, and the
図9は本発明の他の実施形態を示す部分斜視図である。図9において図8と同一構成要素は同一符合で示し、説明を省略する。この実施形態においては、上部に液分配器66、下部に液集合器67が設けられ、液分配器66の液体はアダプター68を介して各充填体構成要素64に流れ、気液接触を終了した液体はコレクター69を介して液集合器67に集められる。
FIG. 9 is a partial perspective view showing another embodiment of the present invention. 9, the same components as those in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In this embodiment, a
図10は本発明にかかる気液接触装置の他の実施形態を示す斜視図である。この実施形態においては各充填体構成要素40は金網等やシートメタルからなり、水平方向に適宜間隔をおいて平行に配置された複数の充填体構成要素40がスペーサー19により相互に固定されて規則充填体を形成している。この実施形態においては、撚り糸状の水平方向線条42は各シート状充填体構成要素40の表面に、垂直方向に適宜の間隔で溶接、接着等適宜の方法で固定されている。
FIG. 10 is a perspective view showing another embodiment of the gas-liquid contact device according to the present invention. In this embodiment, each filling
図11は、本発明にかかる気液接触装置の他の実施形態を示す斜視図である。 この実施形態においては、液分配器はトラフ30からなり、充填体構成要素31は金網からなるシート状の形状を有し、アダプター32およびコレクター33も金網からなるシート状に形成されており、充填体構成要素31と一体的に形成されている。アダプター32は他のアダプターから分岐することなく、また他のアダプターを分岐することなく、トラフ30に直接連結されている。
FIG. 11 is a perspective view showing another embodiment of the gas-liquid contact device according to the present invention. In this embodiment, the liquid distributor is composed of a
図示の実施形態においては、充填体構成要素31−1、アダプター32−1、コレクター33−1が一体的に形成された1枚のシートと、充填体構成要素33―2、アダプター32−2、コレクター33−2が一体的に形成された1枚のシートがペアを組み、アダプター32−1、32−2の上端部およびコレクター33−1、32−2の下端部が溶接されている。また充填体構成要素31−3、アダプター32−3、コレクター33−3が一体的に形成された1枚のシートと、充填体構成要素31―4、アダプター32−4、コレクター33−4が一体的に形成された1枚のシートがペアを組み、アダプター32−3、32−4の上端部およびコレクター33−3、33−4の下端部が溶接されている。 In the illustrated embodiment, a single sheet integrally formed with a filler component 31-1, an adapter 32-1, and a collector 33-1; a filler component 33-2, an adapter 32-2, One sheet in which the collector 33-2 is integrally formed forms a pair, and the upper ends of the adapters 32-1 and 32-2 and the lower ends of the collectors 33-1 and 32-2 are welded. In addition, one sheet integrally formed with the packing body component 31-3, the adapter 32-3, and the collector 33-3, and the packing body component 31-4, the adapter 32-4, and the collector 33-4 are integrated. One sheet formed as a pair forms a pair, and the upper ends of the adapters 32-3 and 32-4 and the lower ends of the collectors 33-3 and 33-4 are welded.
アダプター32−1と32−4の上端両側部は鉤状に内側に曲げられて係止部35が形成されており、トラフ30の側壁30aに引っ掛けられている。トラフ30の側壁30aには所定間隔をおいて液体流出ノッチ30bが形成されている。また、アダプター32−1〜32−4の上部およびコレクター33−1〜33−4の下部には気体が流通するための気体流通孔46が開口している。
Both ends of the upper ends of the adapters 32-1 and 32-4 are bent inward in a bowl shape to form a locking
相互に固定されたコレクター33−1、33−2のペアおよび33−3、33−4のペアはそれぞれ液排出口(図示せず)に連通した液集合器34に挿入されている。
The pair of collectors 33-1 and 33-2 and the pair of 33-3 and 33-4 fixed to each other are respectively inserted into a
この実施形態においては、撚り糸状の水平方向線条50は各シート状充填体構成要素31−1〜31−4の表面に、垂直方向に適宜の間隔で溶接、接着等適宜の方法で固定されている。
In this embodiment, the twisted
図12は本発明の他の実施形態を示す部分斜視図であり、シート状規則充填体の他の例を示す。この例においては、規則充填体5を構成する各充填体構成要素36がそれぞれ平板状の金網からなるシート37と横断面が波を打つ波形状の金網からなるシート38を重ね合わせた形状を有する。図中右端のシート39は波形状のシートを有しない平板である。この実施形態においては、波形シート38が隣り合う平板37を所定間隔で維持するスペーサーとして機能するので、前述の実施形態で使用される棒状スペーサー14は不要であり、施工が簡単である。
FIG. 12 is a partial perspective view showing another embodiment of the present invention, and shows another example of a sheet-like regular filler. In this example, each of the filler
この実施形態においては、撚り糸状の水平方向線条52は各シート状充填体構成要素の平板状のシート37の表面に、垂直方向に適宜の間隔で溶接、接着等適宜の方法で固定されている。また、撚り糸状の水平方向線条53は各波形シート38の表面に垂直方向に適宜の間隔で適宜の方法で固定されている。
In this embodiment, the twisted
図13は本発明の他の実施形態を示す概略図である。図13において、図1と同一構成要素は同一符号で示し、その説明を省略する。この実施形態においては、水平方向に延長する線条の70は2個の規則充填体5を水平方向に連結しており、両端部70aが下方に折り曲げられて塔内壁10aに接するように設置されており、液流の一部を各充填体構成要素6から塔内壁10aに伝播させるように動作する。この実施形態は、気液接触工程において塔内壁10aが乾燥することを防止する必要がある特殊な熱移動を効果的に行わせるプロセスにおいて塔内壁10aを湿らせるために使用することができる。
FIG. 13 is a schematic view showing another embodiment of the present invention. In FIG. 13, the same components as those in FIG. In this embodiment, the
図15および図16は本発明の他の実施形態を示すもので、図15はその部分斜視図、図16はその側面図である。 15 and 16 show another embodiment of the present invention. FIG. 15 is a partial perspective view thereof, and FIG. 16 is a side view thereof.
図15において、液分配器70は長手方向に延長し、かつ長手方向に複数の液供給口71を有する型のものであり、各液供給口71には網状の充填体構成要素74を構成する縦線72がフック(図示せず)を介して垂れ下がっている。各縦線72を水平方向に連結する横線73が上下方向に適宜の間隔で配置されており、これら複数の縦線72と横線73で網状充填体構成要素74を形成する。1個の液分配器70には両側に網状充填体構成要素74が垂れ下がるように接続されており、液が供給される。各縦線72および横線73は撚り線または密着複線で構成されることが好ましい。
In FIG. 15, the
各網状充填体構成要素74には垂直方向に適宜の間隔で撚り線または密着複線からなる線条A1、A2およびB1,B2が水平方向に延長するようにして配置されており、各水平方向線条A1、A2はその両側の網状充填体構成要素74にクリップ等適宜の方法で固定されている。各水平方向線条の直径は液分配器70の幅とほぼ同一数値に設定されており、たとえば5mmから10mm程度が好適である。
In each net-
図16の側面図には、並列に配置された3個の液分配器70のそれぞれの両側から網状充填体構成要素74が垂れ下がっており、各網状充填体構成要素74の間には垂直方向に適宜の間隔で水平方向線条A1、A2,B1,B2,C1、C2,D1,D2、E1,E2が配置されており、各水平方向線条の両側の網状充填体構成要素74に固定されている。ここで、1対の網状充填体構成要素74に固定された水平方向線条例えばB1、B2は、それに隣り合わせて配置された水平方向線条例えばA1、A2およびC1、C2と側面において上下方向にジグザグ状に、すなわち各水平方向線条がそれが固定された網状充填体構成要素74をはさんで隣り合う上下方向の二つの水平方向線条の中間位置に配置されている。
In the side view of FIG. 16, a
この実施形態においては、たとえば図16において中央に位置する水平方向線条C1,C2について観察すると、上昇する気体は下端の水平方向線条C2に遮られてこれを迂回するようにして矢印方向に上昇し、上方の水平方向線条C1においても同様に迂回して矢印方向に上昇する。他の水平方向線条も同様の動作を行う。したがって、上昇する気体は各網状充填体構成要素74の間の空間を直進的に上昇するのではなく、ジグザグ状に上昇するので、塔内に滞留する時間がそれだけ長くなり、その分気液接触効果が増進されることになる。
In this embodiment, for example, when observing the horizontal line C1 and C2 located in the center in FIG. 16, the rising gas is blocked by the horizontal line C2 at the lower end and bypasses it in the direction of the arrow. Similarly, the upper horizontal direction line C1 also detours and rises in the direction of the arrow. The other horizontal filaments perform the same operation. Therefore, the rising gas does not rise straight in the space between each
図17は図16の実施形態の変更例を示す同様の側面図である。図17の実施形態において、図16の実施形態と同一構成要素は同一符号で示し、その説明を省略する。 FIG. 17 is a similar side view showing a modification of the embodiment of FIG. In the embodiment of FIG. 17, the same components as those of the embodiment of FIG. 16 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
この実施形態においては、各水平方向線条75はその両側の網状構成要素74に固定されていることは図16の実施形態と同様であるが、各水平方向線条の直径は液分配器70のは幅よりも小さく設計されており、したがって各水平方向線条75と網状充填体構成要素74の配置状態は図示のような形状となる。これによって、上昇する気体が水平方向線条に遮られてジグザグ状に上昇する上に、網状構成要素74自体も垂直に垂れ下がるのではなく、側面ににおいてジグザグ状に垂下することになり、垂直に垂下する場合に比べて気体と接触する面積が拡大し、気液接触効果が一層増進される。
In this embodiment, the
図20図は、各充填体構成要素が複数の縦線と複数の横線からなる網状充填体構成要素である実施形態を示す。 FIG. 20 shows an embodiment in which each filler component is a reticulated filler component composed of a plurality of vertical lines and a plurality of horizontal lines.
図20において、充填体構成要素80は複数の縦線81と複数の横線82が格子状に織り込まれて形成されており、各縦線81と複数の撚り線又は密着複線からなる横線82(図示の例では撚り線)が垂直方向に交互に図中表側と裏側に配置されるようにして、かつ隣り合う縦線どうしでは同一の横線が裏表が反対側に配置されるようにして織り込まれている。
In FIG. 20, the filling
この充填体構成要素80を液分配器に取り付けるには、たとえば、図15の実施形態と同様に、長手方向に延長し、かつ長手方向に複数の液供給口を有する型の液分配器の各液供給口に網状充填体構成要素80の各縦線81がフックを介して垂れ下がるようにして取り付けることができる。1個の液分配器には両側に網状充填体構成要素80が垂れ下がるように接続され、液が供給される。なお、縦線81は図示の例のように単線でもよいが、撚り線又は密着複線であることが好ましい。
In order to attach the filling
この網状充填体構成要素からなる実施形態は、種々の変更例が考えられる。たとえば、図5の実施形態と同様に、横線の端部を上方に折り曲げ塔壁に接するようにして塔壁を伝い流れる液流を充填体構成要素に流入させるようにしてもよい。 Various modifications can be considered for the embodiment including the mesh-like filler component. For example, as in the embodiment of FIG. 5, the end of the horizontal line may be bent upward so as to be in contact with the tower wall, and the liquid flow flowing along the tower wall may be caused to flow into the packing component.
また、この実施形態も、装置の上部に配置された液分配器と規則充填体を連結し、液分配器から液体を規則充填体に供給する複数のアダプターと、装置の下部に配置された液体集合器と規則充填体を連結し、規則充填体からの液体を液集合器に供給する複数のコレクターとを備え、該アダプターは装置の頂部に開口する気体の流出口よりも下方に配置され、該コレクターは装置の下部に開口する気体の流入口よりも上方に配置されている気液接触機構内に配置することができる。 Also in this embodiment, the liquid distributor and the regular packing body arranged at the upper part of the apparatus are connected, a plurality of adapters for supplying the liquid from the liquid distributor to the regular packing body, and the liquid arranged at the lower part of the apparatus A plurality of collectors for connecting the collector and the regular packing, and supplying the liquid from the regular packing to the liquid collector, the adapter being disposed below the gas outlet opening at the top of the apparatus; The collector can be disposed in a gas-liquid contact mechanism disposed above a gas inlet opening in the lower part of the apparatus.
網状の充填体構成要素は、装置の内壁および隣り合う規則充填体構成要素と非接触状態で互いに平行に垂直方向に延長するように構成してもよい。 The reticulated filler component may be configured to extend vertically in parallel with each other in a non-contact manner with the inner wall of the apparatus and the adjacent regular filler component.
この実施形態の1変形例として、図21の実施形態および図22の実施形態と同様に、網状充填体構成要素の各縦線は、2筋および3筋のワイヤーからなり、該ワイヤーはそれぞれリング形状部と集結部が交互に繰り返す構造を有し、装置の内壁および隣り合う充填体構成要素と非接触状態で互いに平行に垂直方向に延長するように構成してもよい。 As a modification of this embodiment, as in the embodiment of FIG. 21 and the embodiment of FIG. 22, each vertical line of the mesh-like filler component is composed of two and three wires, each of which is a ring. It may have a structure in which the shape portion and the concentrating portion are alternately repeated, and may be configured to extend vertically in parallel with each other in a non-contact state with the inner wall of the apparatus and the adjacent filler component.
この実施形態の他の変更例として、網状充填体構成要素の各縦線は、図8の実施形態と同様に折れ線状の糸状の形状を有し装置の内壁および隣り合う充填体構成要素と非接触状態で互いに平行に垂直方向に延長するように構成してもよい。 As another modification of this embodiment, each vertical line of the mesh-like filler component has a broken line-like thread shape as in the embodiment of FIG. 8, and the inner wall of the apparatus and the adjacent filler component are not. You may comprise so that it may extend in a perpendicular direction in parallel with each other in a contact state.
また、網状充填体構成要素は、図11の実施形態と同様に波付けをした網状で、波の方向をずらせて交互に重ね合わせるか、または図12の実施形態と同様に波付け網と平板状網を交互に重ね合わせることにより形成するように構成してもよい。 Further, the net-like filler constituent element is a wave-like net as in the embodiment of FIG. 11, and alternately overlaps with the wave direction shifted, or the wave-like net and the flat plate as in the embodiment of FIG. You may comprise so that a net-like net | network may be piled up alternately.
また、図13の実施形態と同様に、網状充填体構成要素の横線の端部を下方に折り曲げ塔壁に接するように設置し各充填体構成要素の液流の一部を塔壁に流出させるように構成してもよい。 Similarly to the embodiment of FIG. 13, the end of the horizontal line of the reticulated packing component is bent downward and in contact with the tower wall, and a part of the liquid flow of each packing element flows out to the tower wall. You may comprise as follows.
また、網状充填体構成要素の変更例として、規則充填体の各充填体構成要素を織物状充填体構成要素とするかわりに、ニット、メリヤスまたはレース等の編物状充填体構成要素として形成し、編み込まれた複数の線条により液体の保持を増進させるようにしてもよい。 In addition, as a modification of the reticulated filler component, instead of using each filler component of the regular filler as a woven filler component, it is formed as a knitted filler component such as knit, knitted or lace, The retention of the liquid may be promoted by a plurality of knitted filaments.
さらに、網状充填体構成要素の変更例として、規則充填体の各充填体構成要素を魚網、すだれ状、溶接式スクリーン等平面状に組織された網状に形成し、組み込まれた複数の線条により液体の保持を増進させるようにしてもよい。 Furthermore, as a modification example of the net-like packing body component, each packing body component of the regular packing body is formed into a net-like structure organized in a plane such as a fish net, interdigital, welded screen, etc. Liquid retention may be enhanced.
本発明にかかる規則充填体の効果を示すために従来の規則充填体と比較して行った真空蒸留実験の結果について以下に述べる。 In order to show the effect of the ordered packing according to the present invention, the results of a vacuum distillation experiment conducted in comparison with a conventional ordered packing will be described below.
本発明に係る規則充填体として、図22に示す型のものを使用した。すなわち、充填体構成要素として、0.25mm径の鋼線を12本撚り合わせて形成した1.2mm径のワイヤ2筋からなりリング形状部と集結部が交互に繰返す形状の縦線を種々のピッチで蒸留塔内に配置し、横線として、0.25mm径の鋼線を4本撚り合わせて形成したワイヤを使用して各縦線を垂直方向に8.5mmのピッチで結合した。 As the regular packing according to the present invention, the type shown in FIG. 22 was used. That is, as the filling body component, various vertical lines having a shape in which ring-shaped portions and concentrating portions are alternately repeated, which are composed of two 1.2-mm diameter wires formed by twisting twelve 0.25-mm diameter steel wires. The wires were arranged in a distillation column at a pitch, and each vertical line was joined at a pitch of 8.5 mm in the vertical direction by using a wire formed by twisting four 0.25 mm diameter steel wires as horizontal lines.
対照として、前記特許文献3の図4に記載されたタイプの縦線のみからなる規則充填体を使用した。この縦線は0.45mm径の鋼線を8本撚り合わせて形成したワイヤ2筋からなりリング形状部と集結部が交互に繰り返す形状のもので、この縦線を種々のピッチで蒸留塔内に配置した。
液種としてシクロヘキサン/n−へプタンを使用し、真空度100Torr〜125Torrで蒸留実験を行った。
As a control, a regular packing consisting of only vertical lines of the type described in FIG. This vertical line consists of two wires formed by twisting 8 pieces of 0.45 mm diameter steel wire, and has a shape in which the ring-shaped portion and the concentrating portion are alternately repeated. Arranged.
Distillation experiments were conducted using cyclohexane / n-heptane as the liquid type and a degree of vacuum of 100 Torr to 125 Torr.
規則充填物の蒸留性能は蒸留塔内の充填体構成要素(縦線)の本数すなわちピッチに依存し、ピッチが大きくなるほど性能を示すNT(理論段数)は小さくなるものであるが、実験の結果、対照規則充填体では、縦線ピッチ8.0mmでNT1.7であったのに対し、本発明にかかる則充填体では縦線ピッチが対照よりも大きい8.5mmでNT2.0が得られた。したがって、このNT値の相違は同一縦線ピッチで比較すれば有意に大きな差であって、本発明の規則充填体における横線の液体保持増進効果を示すものと考えられる。 The distillation performance of the regular packing depends on the number of packing components (vertical lines) in the distillation column, that is, the pitch, and the NT (theoretical plate number) indicating the performance decreases as the pitch increases. In the control regular packing, the vertical line pitch was 8.0 mm, and NT 1.7, whereas in the regular packing according to the present invention, the vertical pitch was 8.5 mm larger than the control, and NT 2.0 was obtained. It was. Therefore, the difference in the NT value is a significant difference when compared at the same vertical line pitch, and it is considered that the horizontal line liquid retention and promotion effect in the regular packing of the present invention is exhibited.
本発明は装置の上部に配置された液分配器と装置の下部に設置された液集合器との間において多数の流路を区画する内部構造を有し、気体と液体間の物質移動、熱交換又は混合を行う装置において、気液接触効果を向上させる気液接触機構として有効に利用することができる。 The present invention has an internal structure that partitions a large number of flow paths between a liquid distributor disposed at the upper part of the apparatus and a liquid collector disposed at the lower part of the apparatus. In an apparatus for exchanging or mixing, it can be effectively used as a gas-liquid contact mechanism for improving the gas-liquid contact effect.
6 充填体構成要素
15 リング形状部
17 集結部
19 スペーサー
20 水平方向線条
6 Packing
Claims (20)
該内部構造は複数の充填体構成要素からなる規則充填体からなり、各充填体構成要素に、水平方向に延長する撚り線状または密着複線状の線条を,垂直方向に一定の間隔で複数条結合させることにより、液体の保持を増進させることを特徴とする物質移動等を行う装置内の気液接触機構。 It has an internal structure that divides a large number of flow paths between the liquid distributor located at the top of the device and the liquid collector located at the bottom of the device, and mass transfer, heat exchange or mixing between gas and liquid In a device that performs
The internal structure is composed of a regular packing body composed of a plurality of packing body components, and each of the packing body components is provided with a plurality of strands extending in the horizontal direction or in the form of closely spaced double wires at regular intervals in the vertical direction. A gas-liquid contact mechanism in a device for performing mass transfer, etc., characterized by promoting retention of liquid by being coupled to a strip.
該内部構造は複数の充填体構成要素からなる規則充填体からなり、各充填体構成要素に、水平方向に延長する撚り線状または密着複線状の線条を,垂直方向に一定の間隔で複数条結合させ、該水平方向に延長する該線条の端部を下方に折り曲げ塔壁に接するように設置し各充填体構成要素の液流の一部を塔壁に流出させることを特徴とする気液接触機構。 It has an internal structure that divides a large number of flow paths between the liquid distributor located at the top of the device and the liquid collector located at the bottom of the device, and mass transfer, heat exchange or mixing between gas and liquid In a device that performs
The internal structure is composed of a regular packing body composed of a plurality of packing body components, and each of the packing body components is provided with a plurality of strands extending in the horizontal direction or in the form of closely spaced double wires at regular intervals in the vertical direction. The ends of the filaments extending in the horizontal direction are bent downward and installed so as to be in contact with the tower wall, and a part of the liquid flow of each packing component is discharged to the tower wall. Gas-liquid contact mechanism.
該内部構造は複数の充填体構成要素からなる規則充填体からなり、各充填体構成要素は複数の縦線と複数の横線からなる織物状であり、該横線として撚り線または密着複線状の線条を使用することにより、液体の保持を増進させることを特徴とする物質移動等を行う装置内の気液接触機構。 It has an internal structure that divides a large number of flow paths between the liquid distributor located at the top of the device and the liquid collector located at the bottom of the device, and mass transfer, heat exchange or mixing between gas and liquid In a device that performs
The internal structure is composed of a regular packing body composed of a plurality of packing body components, and each packing body component is a woven fabric consisting of a plurality of vertical lines and a plurality of horizontal lines, and the horizontal lines are stranded wires or closely-bonded double-wire lines. A gas-liquid contact mechanism in a device for performing mass transfer, etc., characterized by promoting retention of liquid by using a strip.
該内部構造は複数の充填体構成要素からなる規則充填体からなり、各充填体構成要素は編物であり、編み込まれた複数の線条により液体の保持を増進させることを特徴とする物質移動等を行う装置内の気液接触機構。 It has an internal structure that divides a large number of flow paths between the liquid distributor located at the top of the device and the liquid collector located at the bottom of the device, and mass transfer, heat exchange or mixing between gas and liquid In a device that performs
The internal structure is composed of a regular packing body composed of a plurality of packing body components, each of the packing body components is a knitted fabric, and the mass transfer is characterized in that the retention of liquid is promoted by a plurality of knitted filaments. A gas-liquid contact mechanism in the device.
該内部構造は複数の充填体構成要素からなる規則充填体からなり、各充填体構成要素は平面状に組織された網状であり、組み込まれた複数の線条により液体の保持を増進させることを特徴とする物質移動等を行う装置内の気液接触機構。 It has an internal structure that divides a large number of flow paths between the liquid distributor located at the top of the device and the liquid collector located at the bottom of the device, and mass transfer, heat exchange or mixing between gas and liquid In a device that performs
The internal structure is composed of a regular packing body composed of a plurality of packing body components, and each packing body component is a network organized in a planar shape, and the retention of liquid is enhanced by a plurality of incorporated filaments. A gas-liquid contact mechanism in a device that performs the featured mass transfer.
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