專利名稱：：流體混合器的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種具有填充的填充材料、混合兩種以上的流體的氣液接觸流體混合器。
背景技術：
：通過在垂直圓筒中規(guī)則地或不規(guī)則地填充填充材料來形成使用填充材料的氣液接觸流體混合器。當將液體引入圓筒時，通過填充在混合器中的填充材料使該液體分散，該液體沿著填充材料的表面通過，在圓筒中膜狀地向下流動。另一方面，氣體從上方或下方供給到圓筒，并且移過填充材料之間的間隙。這使得在圓筒中，在填充材料的表面附近液體與氣體接觸，以進行氣體冷卻、氣體吸收、集塵、蒸餾等。填充材料適當?shù)鼐哂欣绱蟮谋砻娣e并僅引起小的流體壓力損失。迄今為止，已經(jīng)使用例如拉西環(huán)(Raschigring)或貝爾鞍(Berlsaddle)作為具有這些特性的填充材料。此外，日本特開平7-80279號公報公開了一種包括填充材料的流體混合器，該填充材料平行地布置在填充塔中并由作為填充材料的多個薄層形成，該薄層均具有波紋槽和小孔排，該填充材料均具有較大的表面積并可改進氣液接觸效率。在該流體混合器中，液體可在塔中的所有截面上均勻分布。
發(fā)明內(nèi)容由于流體混合器中的反應是在作為氣液接觸部的填充材料的表面上的氣體與液體之間的接觸反應，因此填充材料的表面積極大地影響流體混合器的處理能力(capacity)。因此，必須盡可能地增大填充材料的表面積，以提供具有高處理能力的流體混合器。然而，當傳統(tǒng)的填充材料具有太大的表面積以改進氣液接觸效率時，材料可能能夠確保氣液接觸界面面積，但由于妨礙了流體的流通，所以流體的壓力損失不可避免地增大。當增大氣體或液體的流量以改進氣液接觸效率時，填充材料引起的壓力損失增大。此外，發(fā)生溢流(flooding)使得不能穩(wěn)定地操作流體混合器。因此，難以改進傳統(tǒng)的流體混合器中的氣液接觸效率。根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供一種流體混合器，其中，通過高效地混合流體來高效地進行不同流體之間的接觸反應。根據(jù)本發(fā)明的實施例的流體混合器是包括布置在填充塔中的多個流體混合單元的流體混合器，該多個流體混合單元均具有開口和混合部，其中，軸向彼此不同地不身見則地布置多個流體混合單元。根據(jù)本發(fā)明的實施例的流體混合器還是包括布置在填充塔中的多個流體混合單元的流體混合器，該多個流體混合單元均具有開口和混合部，其中，沿使軸向與填充塔的直徑垂直的方向規(guī)則且相鄰地布置多個流體混合單元。根據(jù)本發(fā)明的實施例的流體混合器是包括布置在填充塔中的多個流體混合單元的流體混合器，該多個流體混合單元均具有開口和混合部，其中，沿與填充塔中的流體流動方向垂直的方向相鄰地布置多個流體混合單元，以形成流體混合單元組，并且沿填充塔中的流體流動方向布置多層流體混合單元組。根據(jù)本發(fā)明的實施例的流體混合器包括作為填充材料的流體混合單元，該流體混合單元具有混合部。由于在流體混合單元的混合部中混合在流體混合器中流通的氣體和液體，因此不僅在填充材料的表面上發(fā)生接觸反應，而且通過流體混合單元混合的氣體和液體也發(fā)生4妻觸反應。因此，由于可不管填充材料的表面積而使氣體與液體接觸，因此可高效地進4亍氣液4妻觸。根據(jù)本發(fā)明的實施例的流體混合器，高效地進行氣液接觸，使得可高效地進行氣體與液體之間的接觸反應。圖l是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的流體混合器的斜剖視圖；圖2A和圖2B是均示出填充在流體混合器中的流體混合單元的斜視圖；圖3A至圖3H是均示出填充在流體混合器中的流體混合單元的俯浮見圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的流體混合器的斜剖視圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的流體混合器的斜剖視圖；圖6是示出使用流體混合器的流體混合裝置的示意圖；圖7是示出流體混合裝置中的流體混合器的狀態(tài)的示意圖；圖8是示出流體混合裝置中的流體混合器的狀態(tài)的示意圖；圖9是示出流體混合裝置中的流體混合器的狀態(tài)的示意圖；圖IO是在例子中使用的對流接觸流體混合裝置的方框圖；圖ll是在例子中使用的并流接觸流體混合裝置的方框圖；具體實施方式下面，將參照本發(fā)明的具體實施例。圖l是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的流體混合器的斜剖視圖。流體混合器10由填充塔11和填充在填充塔11中的流體混合單元12形成。填充塔11由其中可流通流體的筒狀構(gòu)件形成。將作為填充材料的多個流體混合單元12軸向彼此不同地不規(guī)則地填充在填充塔ll中。填充在填充塔ll中的流體混合單元12均設置有開口14和流體混合部17。開口14設置在形成流體混合單元12的筒狀通路管13的兩端?；旌喜?7形成在通路管13中。例如，可通過將柵板(gridplate)等設置在填充塔ll的圓筒中，并且從填充塔11的上方將必要量的流體混合單元12不規(guī)則地填充在填充塔ll中來形成圖I所示的流體混合器IO。例如，根據(jù)需要，流體混合器沿直徑方向的長度大約是200mm至2，000mm。接著，將參照圖2A和圖2B以及圖3A至圖3H來說明填充在流體混合器10中的流體混合單元12。圖2A和圖2B是均示出填充在流體混合器10中的流體混合單元12的例子的斜視圖，而圖3A至圖3H是均示出流體混合單元12的例子的俯視圖。如圖3A至圖3H所示，以八種不同的形態(tài)形成填充在流體混合器10中的流體混合單元12。圖2A和圖2B所示的流體混合單元12A和12B分別由開口14和混合部17形成。開口14設置在形成流體混合單元12A或12B的筒狀通路管13的兩端。混合部17由形成在通路管13中的螺旋葉片15A或15B以及流體通路16形成。圖2A或圖2B所示的流體混合單元12A或12B的葉片15A或15B由以大約180°的間隔設置在通路管13的內(nèi)壁上的兩個葉片形成。從通路管13的長度方向的一端向另一端，順時針(向右)扭曲大約90。地形成圖2A所示的流體混合單元12A的葉片15A。逆時針(向左)扭曲大約90。地形成圖2B所示的流體混合單元12B的葉片15B。在通路管13的中央將順時針或逆時針扭曲的葉片15A或15B分成兩個。將葉片15A或15B分成兩個，使得貫通開口14形成沿通路管13的整個長度連通的流體通路16。接著，圖3A是圖2A所示的流體混合單元12A的俯視圖，而圖3B是圖2B所示的流體混合單元12B的俯視圖。在圖3C至圖3H所示的流體混合單元12C至12H中，流體混合單元12A或12B的葉片15A或15B由不同形態(tài)的葉片15C至15H形成。在圖3A至圖3H中，以與圖2A或圖2B所示的流體混合單元12A或12B中的開口相同的方式形成省略其附圖標記和說明的流體混合單元的開口14。圖3C或圖3D所示的流體混合單元12C或12D的葉片15C或15D在通路管13的內(nèi)壁中一體地形成為一個葉片。從通路管13的長度方向的一端向另一端，順時針(向右)扭曲大約90。地形成圖3C所示的流體混合單元12C的葉片15C。逆時針(向左)扭曲大約90。地形成圖3D所示的流體混合單元12D的葉片15D。在通路管13中一體地形成順時針或逆時針扭曲的葉片15C或15D,使得由葉片15C或15D形成兩個分開的流體通路16。圖3E或圖3F所示的流體混合單元12E或12F的葉片15E或15F由三個葉片形成，并且在通路管13的中央被分成三個，該三個葉片均以大約120°的間隔設置在通3各管13的內(nèi)壁上。從通路管13的長度方向的一端向另一端，順時針(向右)扭曲大約60°地形成圖3E所示的流體混合單元12E的葉片15E。逆時針(向左)扭曲大約60。地形成圖3F所示的流體混合單元12F的葉片15F。在通路管13的中央將順時針或逆時針扭曲的葉片15E或15F分成三個，使得貫通開口14形成沿通路管13的整個長度連通的流體通路16。圖3G或圖3H所示的流體混合單元12G或12H的葉片15G或15H由三個葉片形成，并且在通路管13的中央一體地形成，該三個葉片均以大約120°的間隔設置在通^各管13的內(nèi)壁上。從通路管13的長度方向的一端向另一端，順時針(向右)扭曲大約60°地形成圖3G所示的流體混合單元12G的葉片15G。逆時針(向左)扭曲60。地形成圖3H所示的流體混合單元12H的葉片15H。在通路管13中一體地形成順時針或逆時針扭曲的葉片15G或15H,使得在通路管13中形成三個分開的流體通路16。使兩種不同類型的流體(例如氣體和液體)在流體混合單元12的混合部17中對流或并流流動，使得部分流體沿葉片15螺旋狀轉(zhuǎn)動以形成向右或向左的旋流。以該方式混合和攪拌不同的流體。部分流體被葉片15剪切并被細化分割成多個部分。流體以該方式通過流體混合單元12的混合部17,使得流體在混合部17中重復地轉(zhuǎn)動、被剪切和分割，將兩種類型的流體混合、攪拌并使其高效地彼此接觸。如上所述，可使在本實施例的流體混合單元12中流動的流體在混合部17中高效地彼此接觸。當使用具有該特性的填充材料時，例如基于流體混合單元12自身的特性，增大了氣液接觸界面的面積并且可混合不同的流體，Y吏得流體可高效地;波此接觸。因此，當將流體混合單元12用作流體混合器的填充材料時，使流體混合以通過氣液接觸促進如液體中的氣體溶解或吸收等接觸反應。此外，由于流體混合單元12具有流體可通過的流體通3各16,因此可減小壓力損失。因此，可減少動力費用和維護費用，可增大裝置中的氣體流速(表面氣體速度)，并且可減小流體混合器10的尺寸?？梢宰杂傻剡x擇用于流體混合器10的流體混合單元12。例如，可使用流體混合單元12A至12H中的具有相同形狀的流體混合單元形成流體混合器IO。作為選擇，可同時使用具有不同形狀的多種類型的流體混合單元12形成流體混合器10。這里，例如，當與具有逆時針(向左)扭曲的葉片15的流體混合單元12B、12D、12F或12H組合使用具有順時針(向右)扭曲的葉片15的流體混合單元12A、12C、12E或12G時，可高效地混合不同的流體，并且可改進流體接觸效率。例如，可根據(jù)預期的用途自由設計流體混合單元12中的通路管13的直徑方向的寬度和軸向的長度、開口14的面積以及葉片15A至15H的直徑方向的寬度和軸向的長度等。葉片15A至15H的扭曲角度不限于大約90。，而是可自由設定成如大約45。、大約60?；虼蠹s180。等任意角度。然而，當扭曲角度大于90。時，不能通過注射成形法制造流體混合單元12A至12D，而當扭曲角度大于60。時，不能通過注射成形法制造流體混合單元12E至12H。因此，葉片15A至15H的扭曲角度在流體混合單元12A至12D中優(yōu)選是大約90°以下，而在流體混合單元12E至12H中優(yōu)選是大約60。以下。流體混合單元12由如不銹鋼、鈦、鐵或銅等金屬材料、塑料材料、陶瓷材料或這些材料的復合材料制成，并且可通過注射成形法、擠壓成形法、熔模鑄造法、金屬塑性加工法、粉末成形法等容易地制造流體混合單元12。接著，圖4示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的流體混合器20的斜剖視圖。圖4示出以不同的方式將流體混合單元12填充在圖l所示的流體混合器10中時的流體混合器20的狀態(tài)。除了流體混合單元12的填充方法之外，圖4所示的流體混合器20的構(gòu)造和填充在流體混合器中的流體混合單元12與圖1所示的流體混合器10中的相同；通過賦予相同的附圖標記省略其構(gòu)造的說明。雖然在圖1所示的流體混合器10中不規(guī)則地布置流體混合單元12,但在圖4所示的流體混合器20中沿使軸向與填充塔11的直徑垂直的方向規(guī)則且相鄰地布置流體混合單元12,以形成平面的流體混合單元組。在流體混合器20中布置流體混合單元12，并且使流體混合單元12的長度方向豎直。具體地，沿在流體混合器20中流動的流體的方向設置流體混合單元12的開口14。堆疊并布置層狀流體混合單元組的多個層以在流體混合器20中填充流體混合單元12。這里，堆疊流體混合單元12的層，使得上相鄰層中的開口14的位置偏離下相鄰層中的開口14的位置。因此，流體混合單元組的上相鄰層與流體混合單元組的下相鄰層之間的流體混合單元12的數(shù)量不同。在圖4所示的流體混合器20中，使流體混合單元12相鄰、堆疊且規(guī)則地填充，并且使流體混合單元12的軸向垂直。當多個流體混合單元12的通路管13的外壁彼此連接時，流體混合單元12形成使流體混合單元12平面狀布置的流體混合單元組。堆疊平面流體混合單元組，使得上相鄰組中的流體混合單元12的開口14的位置偏離下相鄰組中的流體混合單元12的開口14的位置，以形成多層的流體混合單元組。與圖1所示的具有不規(guī)則填充的流體混合單元12的流體混合器10不同，具有規(guī)則填充的流體混合單元12的流體混合器20不會阻止通過流體混合器的流體的流通。這是因為通過設置流體可通過的流體混合單元12，使得開口14和流體通^各16處于流體的流動方向來形成流體混合器20。因此，可減小流體混合器中的流體的壓力損失，可減少動力費用及維護費用，可增大裝置中的氣體流速(表面氣體速度),并且可減小流體混合器的尺寸。在流體混合器20中，由于將流體混合單元組堆疊成上相鄰組中的開口14的位置偏離下相鄰組中的開口14的位置，因此，即使通過一層中的流體混合單元12之間的間隙的流體也可通過不同層中的流體混合單元12。因此，在流體混合單元12中混合流體，并且可改進流體接觸效率。用于流體混合器20的流體混合單元12可具有適當選擇的形狀。例如，可^^用具有相同形狀的流體混合單元12形成流體混合器20。作為選擇，可同時使用具有不同形狀的多種類型的流體混合單元12來形成流體混合器20。設置在流體混合單元12中的葉片15可具有相同的形狀或不同的形狀。例如，當組合4吏用具有沿不同方向扭曲的葉片15的流體混合單元12時，可高效地混合不同的流體，并且可改進流體接觸效率。圖4所示的流體混合器20由多層的流體混合單元組形成，其中，形成流體混合單元組的流體混合單元12的數(shù)量在各層之間不同。然而，當上相鄰層中的流體混合單元12的開口14的位置偏離下相鄰層中的開口14的位置時，對于各層，形成流體混合單元組的流體混合單元12的數(shù)量可相等。在該情況下，優(yōu)選將形成層狀流體混合單元組的各層的流體混合單元12的數(shù)量設計成可在流體混合器20中密集地填充流體混合單元12。在圖4所示的流體混合器20中，例如，根據(jù)填充塔ll的截面積，使流體混合單元12的通路管13的外壁^皮此粘結(jié)，以形成多個層狀流體混合單元組。層狀流體混合單元組被設置在填充塔ll中的柵板(未示出)上并被堆疊至預定高度，從而可形成流體混合器20。作為選擇，例如，可通過制備具有均與流體混合單元12的直徑對應的孔的固定板并將流體混合單元12插入該固定板來形成層狀流體混合單元組?？赏ㄟ^與固定板一起將多層的層狀流體混合單元組堆疊并布置至預定高度而在流體混合器20中填充流體混合單元12。此外，可填充流體混合單元12,使得通路管13的邊緣彼此接合。接著，圖5示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的流體混合器30的斜剖視圖。圖5示出以與圖4所示的流體混合器20不同的方式規(guī)則地填充流體混合單元12的流體混合器30的狀態(tài)。除了流體混合單元12的填充方法之外，圖5所示的流體混合器30的構(gòu)造及填充在流體混合器中的流體混合單元12與圖1和圖4所示的流體混合器IO和20中相同；通過賦予相同的附圖標記省略其構(gòu)造的說明。如在圖4所示的流體混合器20中的那樣，圖5所示的流體混合器30具有規(guī)則填充的流體混合單元12。通過使通路管13的邊緣彼此連接，使得開口14彼此對準來在長度方向上連結(jié)流體混合單元12。因此，多個流體混合單元12的開口14和流體通路16彼此連通，以形成筒狀流體混合單元組。沿使軸向與填充塔11的直徑垂直的方向規(guī)則且相鄰地布置筒狀流體混合單元組。布置多個筒狀流體混合單元組以在流體混合器30中填充流體混合單元12。在用于流體混合器30的筒狀流體混合單元組中，由于流體混合單元12的開口14彼此連接，因此流體從最上部或最下部流體混合單元12的開口14通過流體混合單元12和流體混合單元組。因此，可在流體混合單元12的混合部17和開口14中連續(xù)地混合流體，并且可改進接觸效率。由于具有流體可通過的流體通路16的流體混合單元12彼此連通，因此，與不規(guī)則地布置流體混合單元12的情況不同，不會阻止通過流體混合單元12的流體的流通。因此，可減小流體混合器中的流體的壓力損失，可減少動力費用和維護費用，可增大裝置中的氣體流速(表面氣體速度)，并且可減小流體混合器的尺寸?？墒褂镁哂邢嗤螤畹牧黧w混合單元12或同時使用具有不同形狀的多種類型的流體混合單元12在流體混合器30中形成筒狀流體混合單元組。設置在流體混合單元12中的葉片可處于相同的方向或不同的方向。例如，當組合使用具有沿不同方向扭曲的葉片15的流體混合單元12時，可高效地混合不同的流體，并且可改進流體接觸效率。在圖5所示的流體混合器30中，例如，使流體混合單元12的開口14彼此對準，并且使通路管13的邊緣在長度方向上彼此粘結(jié)，以形成具有預定高度的多個筒狀流體混合單元組。在填充塔ll中的柵板(未示出)上相鄰地布置筒狀流體混合單元組，從而可形成流體混合器30。作為選擇，例如，可通過制備具有均與流體混合單元12的直徑對應的孔的固定板并將流體混合單元12插入該固定板來形成層狀流體混合單元組。然后，可通過與固定板一起將多層的流體混合單元組堆疊并布置至預定高度而在流體混合器30中填充流體混合單元12,使得流體混合單元12的開口14在上下相鄰層中;f皮此對準。當使用固定板堆疊多層時，在流體混合器30中可用固定板填充相鄰的流體混合單元12之間的間隙。因此，供給到流體混合器30的流體不通過流體混合單元12之間的間隙，而是通過流體混合單元12,從而可改進流體接觸效率。接著，圖6和圖7示出包括根據(jù)本發(fā)明的實施例的流體混合器并且用于氣體和液體之間的接觸反應的流體混合裝置的例子的示意圖。圖6是將流體混合器41用于氣液接觸的流體混合裝置40的示意圖，而圖7是示出流體混合裝置40中的流體混合器41的示意圖。在圖6和圖7中，虛線箭頭表示液體的流動，而實線箭頭表示氣體的力t動。圖6所示的流體混合裝置40設置有由填充塔11和流體混合單元12(參見圖1)形成的流體混合器41。在流體混合裝置40中，將吸收劑44從設置在上部的噴嘴(spraynozzle)43噴入裝置中，將原氣體45從流體混合裝置40的位于流體混合器41下方的側(cè)面供給到裝置中。當吸收劑44與原氣體45通過流體混合器41時，通過流體混合器41的作用來進行吸收劑44與原氣體45之間的接觸反應。吸收劑44從流體混合裝置40的下部排出，原氣體45作為處理過的氣體46從流體混合裝置40的上部排出。流體混合裝置40可以以該方式使原氣體45與吸收劑44在流體混合器41中接觸。流體混合裝置40可用于例如反應吸收、物理吸收、冷卻、干燥或除塵。吸收塔、填充塔、蒸餾塔等可由流體混合裝置40和流體混合器41形成，以使其可以進行排氣的消毒(detoxification),回收和凈化、除臭、除塵(集塵)、蒸餾和凈化等?？扇我膺x擇各種吸收劑44。例如，可以使用NaOH、Mg(OH)2、Ca2C03或CaCl2等的堿性水溶液、H2SCU或HC1的酸性水溶液，自來水、海水或純凈水等?？筛鶕?jù)原氣體45中含有的物質(zhì)選擇吸收劑44。例如，在吸收反應中，當原氣體45含有酸性氣體時，使用堿性水溶液作為吸收劑44可改進吸收效率。當原氣體45含有堿性氣體時，使用酸性水溶液作為吸收劑44可改進吸收效率。接著，如圖7所示，通過使具有與流體混合裝置40的直徑相同的直徑的填充塔11連結(jié)到流體混合裝置40來將流體混合器41設置在流體混合裝置40中。這里使用的流體混合器41可以是圖1、圖4和圖5所示的流體混合器IO、20和30中的任一種，其中，不規(guī)則地或規(guī)則地填充流體混合單元12。在流體混合裝置40中，吸收劑44從流體混合器41的上方流入流體混合器41,而原氣體45從流體混合器41的下方流入流體混合器41。具體地，流體混合裝置40是進行對流氣液接觸的流體混合裝置。接著，將說明圖6和圖7所示的流體混合裝置40的動作。首先，從裝置的下部供給作為將在流體混合裝置40中處理的氣體的原氣體45。然后，為了在該處理中進行原氣體45的接觸反應，從裝置的上部供給吸收劑44。原氣體45和吸收劑44以預定比率供給到流體混合裝置40。這里，向從裝置的上部供給的吸收劑44施加勢能。將施加了勢能的流體引入設置在下方的流體混合器41中。從裝置的下部供給的原氣體45在裝置中上升并且供給到流體混合器41。因此，原氣體45和吸收劑44在流體混合器41中混合并接觸，并且進行充分的氣液接觸?；诹黧w混合器41中的氣液接觸，進^f亍如原氣體45中含有的物質(zhì)的分離、在吸收劑44中的原氣體45的溶解或化學反應進程等接觸反應。這樣，在流體混合裝置40中，通過重復地分割、接合和剪切，來使從流體混合器41的上方供給的吸收劑44和從流體混合器41的下方供給的原氣體45在流體混合器41中混合、攪拌和接觸。46從流體混合裝置40的上部排出或回收。吸收劑44從流體混合裝置40的下部排出或回收。不僅可通過用噴嘴噴灑的方法將吸收劑44供給到流體混合裝置40，而且還可通過其它方法將吸收劑44供給到流體混合裝置40。在流體混合裝置40的上部用噴嘴噴灑吸收劑44,使得吸收劑44在流體混合器41中均勻分布，并且可高效地進行氣液接觸。接著，圖8示出圖6所示的使用根據(jù)本發(fā)明的實施例的流體混合器41進行氣體和液體之間的接觸反應的流體混合裝置40的例子中的流體混合器41A和41B的示意圖，在該流體混合裝置中使用多個流體混合器41。在圖8中，通過賦予相同的附圖標記省略與圖6和圖7中相同的構(gòu)造的說明。在圖8的流體混合裝置40中，吸收劑44從流體混合器41A和41B的上方流入流體混合器41A和41B,而原氣體45從流體混合器41A和41B的下方流入流體混合器41A和41B。具體地，流體混合裝置40是進行對流氣液接觸的流體混合裝置。通過使均具有與流體混合裝置40的直徑相同的直徑的填充塔11連結(jié)到流體混合裝置40來將流體混合器41A和41B設置在流體混合裝置40中。這里使用的流體混合器41A和41B可以是圖1、圖4和圖5所示的流體混合器IO、20和30中的任一種，其中，不規(guī)則地或規(guī)則地填充流體混合單元12。流體混合器41A和41B可分別具有自由選擇的構(gòu)造。例如，可以使用具有相同構(gòu)造的流體混合器IO、20或30,或者作為替換，可以使用具有不同構(gòu)造的流體混合器IO、20或30。在具有兩個流體混合器41的流體混合裝置40中，使吸收劑44與原氣體45在設置于不同位置的流體混合器41A和41B中對流接觸。因此，裝置具有多個可使氣體和液體混合并接觸的構(gòu)造，使得可改進氣體與液體之間的接觸效率。以該方式在流體混合裝置40中設置多個流體混合器41,使得可高效地進4亍氣液4妻觸反應?？稍诹黧w混合器41A與流體混合器41B之間設置空間。此外，可在該空間中設置用于供給吸收劑44的噴嘴。接著，圖9示出圖6所示的使用根據(jù)本發(fā)明的實施例的流體混合器41進行氣體和液體之間的接觸反應的流體混合裝置40的例子中的流體混合裝置40的示意圖，在該流體混合裝置中使氣體和液體并流4姿觸。在圖9中，通過賦予相同的附圖標記省略與圖6至圖8中相同的構(gòu)造的說明。通過使具有與流體混合裝置40的直徑相同的直徑的填充塔ll連結(jié)到流體混合裝置40來將流體混合器41設置在流體混合裝置40中。這里使用的流體混合器41可以是圖1、圖4或圖5所示的流體混合器IO、20或30,其中，不規(guī)則地或身見則地填充流體混合單元12。在流體混合裝置40中，吸收劑44和原氣體45從流體混合器41的上方流入流體混合器41。當吸收劑44和原氣體45通過流體混合器41時，進行上述接觸反應。吸收劑44和處理過的氣體46從流體混合裝置40的下部排出。具體地，流體混合裝置40是進行并流氣液接觸的流體混合裝置。這里，向從裝置的上部供給的吸收劑44施加勢能。將施加了勢能的流體連同氣體引入設置在下方的流體混合器41。這樣使吸收劑44和原氣體45通過流體混合裝置，從而可使流體混合、攪拌和接觸。因此，原氣體45和吸收劑44在流體混合器41中混合并接觸，并且進行充分的氣液接觸。基于流體混合器41中的氣液接觸，進行如原氣體45中含有的物質(zhì)的分離、在吸收劑44中的原氣體45的溶解或化學反應進程等接觸反應。這里使用的流體混合器41可以是圖1、圖4和圖5所示的流體混合器IO、20和30中的任一種，其中，不規(guī)則地或規(guī)則地填充流體混合單元12。在進行并流氣液接觸的流體混合裝置40中，液體從裝置的上部噴灑和供給，以^吏液體連同氣體通過流體混合器41,從而通過混合、攪拌和接觸來處理液體和氣體。因此，可在無需動力的情況下供給氣體并進行混合、攪拌以及接觸操作。因此，不必使用動力設備來供給氣體，并且可形成低成本、節(jié)約能源的流體混合裝置。與圖8所示的流體混合裝置一樣，甚至可通過設置兩個流體混合器41來形成進行并流接觸的流體混合裝置40。在流體混合裝置40中設置多個流體混合器41,使得可高效地進行氣液接觸反應。下面將通過例子說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的流體混合器。在這些例子中，流體混合器用在進行實驗的對流接觸流體混合裝置及并流接觸流體混合裝置中。對流接觸流體混合裝置首先，將參照用于這些例子的對流接觸流體混合裝置。圖IO是用于下述的實施例l和比較例l的流體混合裝置50的方框圖。流體混合裝置50是由具有流體混合器52的吸收塔(^真充i荅)5丄、4非氣源53、4非i^l才幾(airexhaustventilator)59和循環(huán)液槽54形成的對流接觸流體混合裝置。來自排氣源53的排氣(原氣體)由排風機59從具有流體混合器52的吸收塔(填充塔)51的下方供給。來自流體混合裝置50的凈化過的排氣(處理過的氣體)經(jīng)由濕氣分離器55從吸收塔(填充塔)51的上部釋放到大氣。吸收塔51被連結(jié)到設置在吸收塔51下方的循環(huán)液槽54。通過適當?shù)卮蜷_閥56將循環(huán)液槽54中的水溶液排出以進行廢水處理等，將新鮮液體適當?shù)毓┙o到循環(huán)液槽54中。在吸收塔51的頭部設置噴嘴57,并且通過循環(huán)液泵58將循環(huán)液槽54中的液體供給到噴嘴57。因此，循環(huán)使用循環(huán)液槽54中的液體，其中，通過噴嘴57將液體噴射到吸收塔51,然后在循環(huán)液槽54中收集液體，隨后通過循環(huán)液泵58將液體供給到噴嘴57。并流4妄觸流體混合裝置接著，將參照用于這些例子的并流接觸流體混合裝置。圖ll是用于下述的實施例2和實施例3的流體混合裝置60的方框圖。流體混合裝置60是由具有流體混合器62的吸收塔(填充塔)61、排氣源63、排風機69和循環(huán)液槽64形成的并流接觸流體混合裝置。來自排氣源63的排氣(原氣體)從具有流體混合器62的吸收塔(填充塔)61的上方供給。吸收塔6l被連結(jié)到設置在吸收塔61下方的循環(huán)液槽64。來自流體混合裝置60的凈化過的排氣(處理過的氣體)通過排風機69釋放到大氣。通過適當?shù)卮蜷_閥66將循環(huán)液槽64中的水溶液排出以進行廢水處理等，將新鮮液體適當?shù)毓┙o到循環(huán)液槽64中。在吸收塔61的頭部設置噴嘴67,并且通過循環(huán)液泵68將循環(huán)液槽64中的液體供給到噴嘴67。因此，循環(huán)使用循環(huán)液槽64中的液體，其中，通過噴嘴67將液體噴射到吸收;荅61,然后在循環(huán)液槽64中收集液體，隨后通過循環(huán)液泵68將液體供給到噴嘴67。實施例1以與圖1所示的具有不規(guī)則布置的流體混合單元12的流體混合器10相同的方式形成對流接觸流體混合裝置50中的流體混合器52。在流體混合器52中混合并填充與圖2A和圖2B所示的流體混合單元12A和12B相同的兩種類型的流體混合單元。流體混合單元12A或12B具有分別向右或向左扭曲大約90。的兩個螺旋狀形成的葉片，并且具有62mm的外徑，52mm的內(nèi)徑和40mm的高度。以50:50的體積比在流體混合器52中填充流體混合單元12A和流體混合單元12B。在上述條件下形成實施例1的流體混合器，并且將該流體混合器用于對流接觸流體混合裝置50。實施例2以與圖4所示的具有規(guī)則布置的流體混合單元12的流體混合器20相同的方式形成并流接觸流體混合裝置60中的流體混合器62。在流體混合器62中填充與圖2A和圖2B所示的流體混合單元12A和12B相同的流體混合單元。流體混合單元12A或12B具有分別向右或向左扭曲大約90。的兩個螺旋狀形成的葉片，并且具有62mm的外徑，52mm的內(nèi)徑和40mm的高度。以50:50的體積比在流體混合器62中填充流體混合單元12A和流體混合單元12B。在上述條件下形成實施例2的流體混合器，并且將該流體混合器用于并流接觸流體混合裝置60。實施例3以與圖5所示的具有規(guī)則布置的流體混合單元12的流體混合器30相同的方式形成并流接觸流體混合裝置60中的流體混合器62。在流體混合器62中填充與圖2A和圖2B所示的流體混合單元12A和12B相同的流體混合單元。流體混合單元12A或12B具有分別向右或向左扭曲大約90。的兩個螺旋狀形成的葉片，并且具有62mm的夕卜徑，52mm的內(nèi)徑和40mm的高度。以50:50的體積比在流體混合器62中填充流體混合單元12A和流體混合單元12B。在上述條件下形成實施例3的流體混合器，并且將該流體混合器用于并流接觸流體混合裝置60。比專交例1對流接觸流體混合裝置50中的流體混合器52具有作為填充材料的不規(guī)則填充的泰勒填料S型(TelleretteS-type)填充才才才牛(由TsukishimaKankyoEngineeringLtd.制造)。在上述條件下形成比較例1的流體混合器，并且將該流體混合器用于對流接觸流體混合裝置50。在使用了實施例1至3以及比較例1中形成的流體混合器的流體混合裝置50和60中進行使排氣中含有的HC1被吸收到作為循環(huán)液(吸收劑)的3重量。/。的NaOH水溶液中的實驗。對于該實驗，設計在實施例l至3以及比較例l中制備的各流體混合裝置50和60，使得排氣在裝置入口處的HC1氣體濃度是100ppm,而在裝置出口處的HCl氣體濃度是3ppm。在對流接觸流體混合裝置50中，在排風機59的入口處測量排氣中含有的HC1氣體的濃度。在吸收塔51的出口處測量在使氣體在流體混合裝置50中與循環(huán)液(吸收劑)對流接觸之后的處理過的氣體中的HC1氣體濃度。在并流接觸流體混合裝置60中，在吸收塔(填充塔)61的入口處測量排氣中含有的HC1氣體的濃度。在排風機69的出口處測量在使氣體在流體混合裝置60中與循環(huán)液(吸收劑)并流接觸之后的處理過的氣體中的HC1氣體濃度。表l示出在上述實驗中制備的實施例1至3以及比較例l的吸收塔51和61以及流體混合器52和62的設計條件。[表l]<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>如表1所示，在實施例1中形成的吸收塔51和流體混合器52的塔徑比比較例1中的塔徑小大約30%、填充高度比比較例1中的填充高度小大約20%,并且使壓力損失比比較例1中的壓力損失小大約30%;然而，對于HC1濃度來說，在實施例l和比較例l中得到相同的結(jié)果。根據(jù)實施例l的構(gòu)造，與比較例l的構(gòu)造相比，即使氣體流量相等，也可增大塔中的氣體速度，并且可減小壓力損失?；趯嵤├?和比較1中的填充高度，使實施例2和3中的流體混合器62的填充材料的填充高度減小到大約1/3。這是因為填充材料在吸收塔中規(guī)則地填充，使得可增大塔與實施例2的構(gòu)造相比，在實施例3的構(gòu)造中，具有規(guī)則填充的流體混合單元的塔中的氣體速度更高。這是因為在實施例3中，用作填充材料的流體混合單元開口彼此對準地彼此連接，使得可在不妨礙流體流通的情況下流體通過裝置。因此，在實施例2或3的構(gòu)造中，可減小填充塔的尺寸，并且可減少使用的填充材料的量。因為當氣體流速越高時壓力損失越大，所以實施例2和3中的壓力損失比實施例l和比較例l中的壓力損失大。因此，假設當實施例2和3中的塔中的氣體速度等于實施例l和比較例l中的塔中的氣體速度時，實施例2和3中的壓力損失可小于實施例l和比較例l中的壓力損失。如上所述，可通過實施例l至3的構(gòu)造形成具有良好的流體混合效率的節(jié)約能量、節(jié)約空間的流體混合器。此外，當使用對流接觸流體混合器時，不會發(fā)生溢流，并且可以以高的液氣比L/G進行處理。例如，可以以10L/mS以上的液氣比進行處理，并且可容易地處理具有1體積％以上的HC1氣體濃度的排氣。此外，流體混合單元12A至12H可包括用于形成流體混合器的多孔體。包括多孔體的流體混合器可用于支持如微生物和酶等生物催化劑的生物反應器或除臭裝置等。本發(fā)明不限于上述構(gòu)造，在不背離本發(fā)明的要旨的前提下，各種其它的構(gòu)造是可能的。已經(jīng)參照了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，應該理解的是，本發(fā)明不限于這些精確的實施例，在不背離由所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精神或范圍的前提下，本領域技術人員可進行各種修改和變形。相關申請的交叉引用本發(fā)明包含2007年1月29日在日本專利局提交的日本專利申請JP2007-18377所涉及的主題，該日本專利申請的全部內(nèi)容通過引用包含于此。權(quán)利要求1.一種流體混合器，其包括布置在填充塔中的多個流體混合單元，所述多個流體混合單元均具有開口和混合部，其中，軸向彼此不同地不規(guī)則地布置所述多個流體混合單元。2.—種流體混合器，其包括布置在填充塔中的多個流體混合單元，所述多個流體混合單元均具有開口和混合部，其中，沿使軸向與所述填充塔的直徑垂直的方向規(guī)則且相鄰地布置所述多個流體混合單元。3.—種流體混合器，其包括布置在填充塔中的多個流體混合單元，所述多個流體混合單元均具有開口和混合部，其中，沿與所述填充;荅中的流體流動方向垂直的方向相鄰地布置所述多個流體混合單元，以形成流體混合單元組，以及沿所述填充塔中的所述流體流動方向布置多層所述流體混合單元組。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的流體混合器，其特征在于，對于各層，形成所述流體混合單元組的所述流體混合單元的數(shù)量相等。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的流體混合器，其特征在于，形成所述流體混合單元組的所述流體混合單元的數(shù)量在相鄰層之間不同。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的流體混合器，其特征在于，所述流體混合單元在筒狀通路管中均具有至少一個螺旋葉片和至少一個流體通3各。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的流體混合器，其特征在于，所述多個流體混合單元具有相同的形狀。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的流體混合器，其特征在于，所述流體混合單元包括多孔體。全文摘要公開了一種流體混合器，其包括布置在填充塔中的多個流體混合單元，該多個流體混合單元均具有開口和混合部。在該流體混合器中，軸向彼此不同地不規(guī)則地布置多個流體混合單元。文檔編號B01F3/04GK101234319SQ20071018834公開日2008年8月6日申請日期2007年11月19日優(yōu)先權(quán)日2007年1月29日發(fā)明者小島久夫申請人:風神有限公司