(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その内部で液体とガスとが接触する接触チャンバと、
前記接触チャンバの上部に設けられるノズルプレートと、
前記ノズルプレートの上方に設けられるプレナムと、
を備え、
前記ノズルプレートは、
プレートと、
前記プレートに形成され、直線状に配された複数のノズルを含むアレイと、
前記複数のノズルのうちの少なくとも１つの上方に配され、前記プレートに取り付けられた安定化ユニットと、
を有し、
前記安定化ユニットは、
前記複数のノズルのうちの少なくとも１つのノズルのノズル口を少なくとも部分的に囲み、前記プレナム内で前記ノズルプレートを横切るように流れる液体の向きを、前記少なくとも１つノズルの前記ノズル口に垂直な方向に変えるように構成された供給流路、及び、前記複数のノズルのうちの少なくとも１つのノズルに配されるメッシュからなる群から選択される少なくとも１つを有し、
前記複数のノズルから形成される複数の平面形状の液体ジェットの空間的振動を低減するように構成されており、
前記複数のノズルのそれぞれは、前記複数の平面形状の液体ジェットのうちの１つを生成するように構成され、
前記ガスは、前記複数の平面形状の液体ジェットの平面の間を流れる、
気液接触装置。
【請求項２】
前記安定化ユニットは、前記供給流路、前記メッシュ、及び、前記複数のノズルのうち少なくとも１つのノズルの入口部分に配され、前記プレナム内で前記ノズルプレートを横切るように流れる液体の向きを、前記少なくとも1つノズルのノズル口に垂直な方向に変える分流器ユニットからなる群から選択される少なくとも２つを有する、
請求項１に記載の気液接触装置。
【請求項３】
前記安定化ユニットは、前記供給流路を有し、
前記供給流路は、複数の中空の柱状構造を有するハニカム構造を有し、
前記複数の中空の柱状構造は、複数のノズルのそれぞれの上方に配される、
請求項１または請求項２に記載の気液接触装置。
【請求項４】
前記プレナムに前記液体を供給する液体入口と、
液体出口と、
ガス入口と、
ガス出口と、
をさらに備え、
前記接触チャンバは、
前記ガス入口及び前記ガス出口の間に配され、且つ、
前記液体入口及び前記液体出口の間に配され、
前記液体入口は、前記ノズルプレートと連通し、
前記ガス入口は、前記ガスが前記接触チャンバを通過し、前記複数の平面形状の液体ジェットの間を流れるように構成される、
請求項１から請求項３までの何れか一項に記載の気液接触装置。
【請求項５】
エンハンサーが前記液体入口を通過する液体の流入ストリームに添加され、
前記気液接触装置は、
平行な複数の面に配置される、前記複数の平面形状の液体ジェットを形成し、
前記液体との反応性を有する又は前記液体に可溶性の気相分子を少なくとも１つ含む前記ガスを供給し、
前記ガスと前記複数の平面形状の液体ジェットとの間の前記気相分子の物質移動相互作用によって、前記気相分子の少なくとも一部を除去し、
前記エンハンサーは、前記複数の平面形状の液体ジェットの、粘度、表面張力及び密度のうちの少なくとも１つを増加又は低下させる、
請求項４に記載の気液接触装置。
【請求項６】
前記エンハンサーは、分子量が１千６百万から１千８百万の範囲の、部分的に加水分解された直鎖高分子ポリアクリルアミドを含むポリマーを含有する水溶液を含む、
請求項５に記載の気液接触装置。
【請求項７】
前記エンハンサーは、塩基性の過酸化水素溶液、グリセロール溶液、エチレングリコール溶液、ポリビニルアルコール溶液、キサンタンガム溶液、セルロースエーテル溶液、ポリプロピレングリコール溶液及びポリオキシアルキレン・アルキルエーテル溶液のうちの少なくとも１つを含む、
請求項５に記載の気液接触装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、装置に関し、特に、装置において、ノズルプレートから形成される液体ジェットの安定性を増大させる安定化ユニット及び／又はエンハンサーに関する。本発明の別の側面は、例えば、液滴形成装置のような、液体ジェットの安定性が低くなるような条件での装置の動作に関する。本発明の更なる別の側面は、水性スラリーを使用する装置の動作に関する。
【０００２】
［優先権情報及び関連出願］
本出願は、２００９年７月６日出願の米国特許出願１２／４５９，６８５号「Gas Liquid Contactor and Effluent Cleaning System and Method（気液接触器、廃液清浄システム及びその方法）」の一部継続出願であり、また、２００８年９月２６日出願の米国仮出願６１／１００，５６４号「System for Gaseous Pollutant Removal（ガス状汚染物質の除去システム）」、２００８年９月２６日出願の米国仮出願６１／１００，６０６号「Liquid-Gas Contactor System and Method（気液接触器システム及びその方法）」、及び２００８年９月２６日出願の米国仮出願６１／１００，５９１号「Liquid-Gas Contactor and Effluent Cleaning System and Method（気液接触器、廃液清浄システム及びその方法）」の優先権を主張するものであり、前記出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。また、本出願は、２００５年２月１４日出願の米国特許出願１１／０５７，５３９号「Two Phase Reactor（２相反応器）」の継続出願である２００８年２月４日出願の米国特許出願１２／０１２，５６８号「Two Phase Reactor（２相反応器）」、米国特許番号７，３７９，４８７の主題に関連し、これら出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
ガスの液体への吸収は、様々な気液接触器システムにおいて、鍵となるプロセスである。気液接触器又は気液反応器は、表面‐体積比型の反応器であり、２相の界面領域が、液体表面とバルク液体内のそれぞれに形成される。表面型気液反応器には多くの種類があり、例えば、回転ディスク、液体ジェット接触器などがある。回転ディスク発生器は、一部が液体に浸漬し、また一部がガス流に暴露されるディスク（ロータ）である。溶液の薄膜が、ロータの表面に形成され、並流反応物ガス流と接触する。ディスクが回転することにより、液体の反応物と、ガスとの接触が再び行われる。体積型気液反応器では、小さな泡としての気相が、バルク液体中に分散される。ガスの泡は、球状の形又は不規則な形をしていてもよく、ガススパージャにより、液体中に導入される。物質の移動を増大させるために、泡を機械的に攪拌してもよい。
【０００４】
多くの気液接触器システムにおいて、ガス輸送に対する液相の割合は、液相物質移動係数ｋ、界面面積Ａ、及びバルク流体と気液界面との間の濃度勾配デルタＣで制御される。ガスの液体への吸収率の実用的な式は、以下のように表される。
Φ＝φａ＝ｋＧａ（ｐ−ｐｉ）＝ｋＬａ（ＣＬ＊−ＣＬ）
ここで、Φは、反応器の単位体積あたりのガス吸収率（ｍｏｌ／ｃｍ３ｓ）、φは、単位界面面積あたりの平均吸収率（ｍｏｌ／（ｃｍ２ｓ））、ａは単位体積あたりの気液界面面積（ｃｍ２／ｃｍ３又はｃｍ−１）、ｐ及びｐｉは、バルクガス及び界面における反応物ガスの分圧（ｂａｒ）である。また、ＣＬ＊は、存在している気相の分圧ｐｉと平衡状態にある液側の濃度（ｍｏｌ／ｃｍ３）、ＣＬ（ｍｏｌ／ｃｍ３）は、バルク液体に溶解しているガスの平均濃度、ｋＧ（ｍｏｌ／（ｃｍ２＊ｓ＊ｂａｒ））及びｋＬ（ｃｍ／ｓ）は、それぞれガス側物質移動係数及び液体側物質移動係数である。
【０００５】
関連技術において、ガス接触器システムにおいて、物質移動及び比表面積を最大化する数多くの手法が存在する。主要な方法としては、ガススパージャ濡れ壁ジェット、及びスプレー又は噴霧化が含まれる。気液接触器は、ガス／液体フロー、物質移動、及び化学反応の性質を含む反応条件に応じて選択される。表１は、従来の様々な気液反応器の物質移動性能の特徴をまとめたものである。ガス吸収率を最適化するには、パラメータｋＬ、ａ、及び（ＣＬ＊−ＣＬ）を最大にしなければならない。多くの気液反応システムにおいて、ＣＬ＊の溶解度は非常に低く、濃度勾配の制御には限界があった。そこで、効率的な気液流反応器の設計において、考慮すべき主要なパラメータは、物質移動、及び比表面積と呼ばれる反応器体積に対する界面面積の比である。以下に示す表１は、従来の様々な気液反応器の性能を比較したものである。
【表１】
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【０００６】
様々な気液接触反応器で、その性能は、界面接触面積に依存する。例えば、化学酸素ヨウ素レーザー（ＣＯＩＬ）は、塩素ガス（Ｃｌ２）及び塩基性過酸化水素（ＢＨＰ）を化学燃料として、レーザーエネルギーを形成する。この反応による形成物は、一重項デルタ酸素であり、これがＣＯＩＬを発生させる。現在の技術では、一重項デルタ酸素を生成するのに、Ｃｌ２ガスと液体ＢＨＰとの混合物の円状ジェットを使用している。典型的な生成器では、ジェットは、直径３５０ミクロン以下のオーダーである。ジェットを形成するには、液体ＢＨＰに圧力が印加され、液体ＢＨＰが、高密度に孔が形成されたノズルプレートに向かって押し出される。これにより、Ｃｌ２ガスと接触する高界面領域が形成される。高界面領域であるほど、形成器は小さくなり、またレーザー空洞に到達する励起酸素の形成率が高くなる。小さいジェットを高密度で配置することにより、比表面積を改善できるが、目詰まりや分裂を起こしやすくなる。塩素と塩基性過酸化水素とが反応すると、アルカリ金属水酸化物の塩化塩が形成され、これは、塩基性過酸化水素を形成するのに使われてしまうことから、目詰まりは深刻な問題である。また、目詰まりを考慮すると、塩基性過酸化水素のモル濃度範囲が狭められてしまい、その結果、一重項酸素の生成及びレーザー出力が下がってしまう。したがって、ＣＯＩＬシステムにおいて、最も重要な要素は、この化学燃料である。燃料製造に伴う問題は、全体として、ＣＯＩＬレーザーの質量を増加させ、効率を低下させる。このようなことから、現在の設計よりも、高効率で質量の軽いＣＯＩＬレーザーが求められている。
【０００７】
別の例では、気液接触器は、好気性発酵プロセスにも使用されている。好気性発酵プロセスにおいて、酸素は、最も重要な反応物の１つである。水溶液における溶解度は低いが、培養増殖を維持するために、需要は高い。商用の発酵槽（＞１０，０００Ｌ）は、攪拌気泡分散を利用して、物質移動容量係数ｋＬａを高めている。攪拌することにより、溶解された酸素が、バルク液体中を移動して、合体した気泡を崩壊させて、気泡を囲む境界層を低減している。反応器における気泡の数を増大させ、気泡の直径サイズを小さくすることにより、このシステムにおける界面面積が大きくなっている。しかしながら、依然として、相対的に小さい気泡の界面面積、及び気泡の滞留時間の短さによって、酸素の微生物への物質移動が制限されてしまっている。現在のスパージャシステム（気泡拡散）は、相対的に、物質移動容量係数ｋＬａが小さい（約０．２／秒）ため、この物質移動の制限を克服するには、最大の界面面積を作り出す新たな手法が求められている。
【０００８】
産業利用のためのシステム設計においては、コスト及び効率の両方を考えなければならない。従来の考え方では、この両方を同時に最適化することは難しいとされてきた。気液接触器の場合、従来の考え方が、化学処理、産業的生物学的アプリケーション、汚染防止、又は、動的フローシステムにおいて気相を化学的に液相と反応させる又は溶解させることを必要とする同様なプロセスについて、あてはまる。
【０００９】
汚染防止の例として、目的の化合物、又はウェットプロセスにおける化合物を取り除く標準的な方法は、液相の微細な液滴を、１８０°の位相を持つ流動ガス中に反対の方向に落とすことを利用した向流システムを利用することである。通常、重力を利用して、液相を、カラム又は塔のベースに存在する捕捉槽へと引き付ける。気相は、同じカラム又は塔の中を上へと流れる。そして、気相は、捕捉されて更なる処理が行われる、又は、大気中に放出される。
【００１０】
大規模な化学処理に適用するには、所望のプロセスの長さ又は直径の大きさに直線的に比例するように、カラム又は塔の大きさを設計しなければならない。現在の論理的な方法では、単一ユニットプロセスの資本コストは、通常は、大きさと線形的に比例しないことから、単一ユニットプロセスの規模を大きくしている。
【００１１】
標準的な向流型の重力による又は噴霧器／液滴による気液接触器の、別の不都合な点として、重力の効果が液滴の浮力の効果を上回るように、ガス流の速度は十分に低い必要がある。それにも関わらず、接触時間が長くなることによって液相反応物の蒸散が通常発生してしまい、この蒸気を、第２の処理又は放出の前に、捕獲する必要がある。
【発明の概要】
【００１２】
本発明は、上述した制限によって生じる複数の問題、及び関連技術の不都合を実質的に取り除く装置及び方法を提供する。
【００１３】
本発明の利点は、ノズルプレートから形成されるジェットの安定性を増大させる安定化ユニットを提供することである。
【００１４】
本発明の別の利点は、ノズルプレートから形成されるジェットの安定性を増大させるエンハンサーを提供することである。
【００１５】
好ましい実施形態では、ガスと液体との間の接触時間を長くするために、比面積を最大化することが有用である。これは、液体ジェットを形成するのに使用する複数のノズルを密に配置することによって、ジェット同士の間隔を最小化することにより達成可能である。高密度に配置されたジェットを利用するために、本発明の側面は、ジェット形成の安定性を向上させることを目的とする。
【００１６】
本発明の更なる特徴及び効果については、以下の詳細な説明に記載され、その一部は明細書を読むことにより明らかとなり、また、本発明を実行することにより明らかとなる部分もある。本発明の目的及びその他の効果は、詳細な説明、特許請求の範囲及び図面に記載され、特に指摘される構造によって実現される。
【００１７】
本発明の目的に沿ったこれら及びその他の効果を達成するために、本明細書に広く記載され具体的に示されるように、本発明の実施形態は、液体入口、ガス入口及びガス出口を備える気液接触器装置を提供する。装置は、また、液体入口及びガス入口と連通する複数のノズルのアレイを有するノズルプレートを備える。ノズルプレートは、ノズルプレートと接続され、気液接触器から形成されるジェットの不安定性を低減する安定化ユニットを含む。
【００１８】
本発明の別の実施形態では、気液接触器に使用されるノズルプレートを提供する。ノズルプレートは、プレートに形成された複数のノズルのアレイを備える。また、ノズルプレートは、プレートに接続された安定化ユニットを備える。安定化ユニットは、ノズルプレートから形成されたフラット液体ジェットの不安定性を低減するよう構成される。
【００１９】
また、本発明の別の実施形態では、気液接触器のノズルプレートから形成されるジェットの不安定性を低減するべく、エンハンサーを使用する方法を提供する。方法は、気液接触器から形成されるジェットの不安定性を低減するべく、エンハンサーを気液接触器の流入ストリームに添加する段階を備える。また、方法は、それぞれが液体の平面シートを含み、実質的に平行な複数の面に配置される基本的に平面形状の複数の液体ジェットを形成する段階を備える。また、方法は、反応性気相分子及び可溶性気相分子のうちの少なくとも１つを含むガスを供給する段階と、気相分子と複数の液体ジェットとの間の物質移動相互作用によって、気相分子を少なくとも一部を除去する段階とを備える。
【００２０】
本発明の別の実施形態では、気液接触器を使用して気相分子を処理する方法を提供する。方法は、複数のノズルのアレイからの滴の分布を含む、複数の不安定な液体ジェットを形成する段階を含む。方法において、反応性気相分子及び可溶性気相分子のうちの少なくとも１つを含むガスが供給される。そして、気相分子と滴の分布との間の物質移動相互作用によって、気相分子が少なくとも一部除去される。
【００２１】
また、本発明の別の実施形態では、気液接触器を使用して気相分子を処理する方法を提供する。方法は、それぞれが液体の平面シートを含み、実質的に平行な複数の面に配置される基本的に平面形状の複数の液体ジェットを形成する段階を含む。基本的に平面形状の複数の液体ジェットは、水性スラリーを使用して形成される。方法において、反応性気相分子及び可溶性気相分子のうちの少なくとも１つを含むガスが供給され、気相分子と前記複数の液体ジェットとの間の物質移動相互作用によって、気相分子の少なくとも一部が除去される。
【００２２】
また、本発明の別の実施形態では、装置を使用して、少なくとも２つの流体を分離する方法を提供する。方法は、少なくとも２つの流体のうちの少なくとも１つの流体を、当該流体の蒸気分圧にまで加熱する段階を備える。また、方法は、少なくとも２つの流体を使用して、複数の基本的に平面形状の液体ジェット形成することにより、前記少なくとも２つの流体のうちの少なくとも１つの流体を、少なくとも一部取り除く段階を備え、複数の液体ジェットは、それぞれが実質的に液体の平面シートを含み、実質的に平行な複数の面に配置される。
【００２３】
上述の従来技術の記載及び以下の詳細な説明は、本発明を例示するためのものであり、特許請求の範囲に記載された発明を説明するものである。
【００２４】
添付の図面は、本発明の更なる理解を提供するためのものであり、本明細書の一部として組み込まれ、明細書の詳細な説明と共に、本発明の実施形態を例示するのに使用され、本発明の原理を説明する役割を果たす。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係るフラットジェットを形成するシステムのブロック図である。
【図２Ａ】本発明の別の実施形態に係る供給流路を有するノズルの斜視図である。
【図２Ｂ】図２ＡのＡ−Ａ'に沿った供給流路を有するノズルの断面図である。
【図２Ｃ】図２Ａの供給流路を有するノズルを上から見た図である。
【図２Ｄ】本発明の別の実施形態に係る個々に設けられた供給流路を有するノズルを上から見た図である。
【図３Ａ】本発明の別の実施形態に係るメッシュを有するノズルの断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａのメッシュを有するノズルを上から見た図である。
【図３Ｃ】本発明の別の実施形態に係る供給流路及びメッシュを有するノズルの断面図である。
【図４Ａ】本発明の別の実施形態に係る分流器ユニットを有するノズルの断面図である。
【図４Ｂ】本発明の別の実施形態において、分流器ユニット、供給流路及びメッシュを有するノズルの斜視図である。
【図４Ｃ】図４Ｂの線Ｂ−Ｂ'に沿ったノズルの断面図である。
【図４Ｄ】本発明の一実施形態に係る蒸留システムのブロック図である。
【図４Ｅ】本発明の別の実施形態に係る蒸留システムのブロック図である。
【図５Ａ】実施例１で使用された装置を示した図である。
【図５Ｂ】実施例１で使用されたノズルプレートの出口側を示した図である。
【図５Ｃ】実施例１で使用されたノズルプレートの入口側を示した図である。
【図５Ｄ−Ｅ】実施例１で形成されたジェットの正面及び側面の写真である。
【図６Ａ】実施例２で使用された２４個のノズルを含むノズルプレートの入口側を示した図である。
【図６Ｂ】実施例２で形成されたジェットの側面の写真である。
【図７】実施例３で形成されたジェットの側面の写真である。
【図８】実施例４で様々な流体によって形成されたジェットの写真である。
【図９】実施例５で水及びＳｕｐｅｒ−ｗａｔｅｒ（登録商標）によって形成されたジェットの写真である。
【図１０】実施例６で水及びＳｕｐｅｒ−ｗａｔｅｒ（登録商標）によって形成されたジェットの写真である。
【図１１】実施例５及び６で形成されたジェットの側面の写真である。
【図１２Ａ】実施例７で使用されたノズルプレートの出口側を示した図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａのノズルプレートの一部を拡大した図である。
【図１２Ｃ】実施例７で使用された蜂の巣形状の供給流路構造を示している。
【図１２Ｄ−Ｅ】実施例７で形成されたジェットの側面の写真である。
【図１３Ａ】実施例８で使用された装置を示した図である。
【図１３Ｂ】実施例８で使用された第１ジェットボックスの側面図である。
【図１３Ｃ】図１３Ｂの線Ｃ−Ｃ'に沿った第１ジェットボックスの側断面図である。
【図１３Ｄ】実施例８で使用された第２ジェットボックスの断面図である。
【図１３Ｅ】実施例８で第１ジェットボックスを使用して形成されたジェットの側面の写真である。
【図１３Ｆ】実施例８で第２ジェットボックスを使用して形成されたジェットの側面の写真である。
【図１４】実施例９で形成されたジェットの側面の写真である。
【図１５】実施例１１で形成されたジェットの側面の写真である。
【図１６】実施例１３におけるサンプルスペクトルのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明は、概して、装置に関し、特に、装置において、ノズルプレートから形成される液体ジェットの安定性を増大させる安定化ユニット及び／又はエンハンサーに関する。本発明の別の側面は、例えば、液滴形成装置のような、液体ジェットの安定性が低くなるような条件での装置の動作に関する。更なる本発明の別の側面は、水性スラリーを使用する装置の動作に関する。本発明の側面は、気液接触器及び廃液清浄システム、並びにその方法に関し、特に、安定した液体ジェットを形成するよう構成されたノズルアレイに関する。
【００２７】
気液接触器の性能パラメータは、本発明の気液接触器から形成される液体ジェットの比面積（ｃｍ−１）である。比面積とは、液体ジェットが占める有効体積に対する液体ジェットの全表面積の比である。通常の動作条件下では、液体は、液体ジェットを形成するよう構成されたノズルアレイから射出されるが、これは、２００９年７月６日出願の米国特許出願１２／４５９，６８５号明細書「Gas liquid contactor and effluent cleaning system and method（気液接触器及び廃液清浄システム並びに方法）」に記載されており、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。動作時には、ジェットの不安定性が生じる場合があり、本発明の側面は、ジェットの不安定性を低減することを目指す。
【００２８】
好ましい実施形態において、比面積を最大にすることによって、ガスと液体との間の接触時間を長くできることは有益である。これは、ジェットとジェットの間の間隔を最小にして、液体ジェットを形成するのに使用するノズルを密集させることにより、達成可能である。高いジェット密度を利用して、安定したジェット形成を行うのが望ましい。
【００２９】
ジェットの不安定性は、動作時に、形成されたジェットがノイズ源と結合してしまうことにより発生することが分かっている。ノイズ源としては、少なくとも、機械的振動、流体振動、ノズル間の流体の競合、及びガス供給の不安定性が含まれる。これらのノイズ源により、線形シート不安定性（水膜の線形不安定性）の発生が加速されて、隣接するジェット同士の衝突を破壊するようなジェットが形成されてしまう。
【００３０】
一実施形態において、ジェットの不安定性は、線形シート不安定性として特徴付けられる。線形シート不安定性は、形成されたジェットで発生する空間的振動として現れる。この振動の振幅が大きくなると、不安定性がより重要となる。例えば、複数のジェットが、近接して配置され、装置のジェットの数が増加したとする。線形シート不安定性から生じたジェット同士の衝突によって、ジェットが分裂してしまうといった不安定性が起きることが分かっている。比面積を大きくするには、ジェット間の間隔を小さくして、線形シート不安定性が生じる可能性を小さくする。また、供給振動、及び不適切に制御された流体のジェットへの供給によっても、線形シート不安定性が誘起されて、ジェットの分裂につながる。例えば、供給振動は、ポンプの羽根によって発生する場合がある。
【００３１】
本発明の一実施形態は、安定した液体ジェットを形成する気液接触器を提供することを目的とする。気液接触器は、液体入口及び液体出口、並びに、ガス入口及びガス出口を備える。気液接触器は、また、液体入口及びガス入口と連通する複数のノズルのアレイを有するノズルプレートを備える。ノズルプレートは、ジェットボックスの形態であってもよい。また、気液接触器は、ノズルプレートと接続され、気液接触器から形成されたジェットの不安定性を低減するよう構成された安定化ユニットを備える。ノズル及びジェットボックスについては、２００９年７月６日出願の米国特許出願１２／４５９，６８５号明細書「気液接触器及び廃液清浄システム並びに方法」に詳細に記載されており、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【００３２】
好ましい実施形態では、安定化ユニットは、例えば、線形シート不安定性の振幅を小さくすることにより、気液接触器から形成されたジェットの不安定性を増加させるよう構成されている。加えて、安定化ユニットは、オリフィス又はフィルタを制御する下流の流れによって容易に減衰するポンプの羽根の周波数を適切に選択することにより、振動を最小にしてもよい。
【００３３】
好ましい実施形態では、液体供給は、実質的にノズル上方の方向に流れるように行われ、例えば、ノズルの出口方向に流れるように構成される。安定化ユニットは、液体入口のモーメントを変化させるように構成されていてもよく、例えば、ノズルの供給モーメントは、形成されるジェットの振動につながってしまうことから、安定化ユニットは、モーメントによる振動を低減させてもよい。また、外部のノイズ源を減らすことによっても、線形シート不安定性の振幅を低減することができる。機械的振動は、線形シート不安定性を誘起する因子として働く。機械的振動により過剰なエネルギーがジェットと結合して、ジェットへの供給に影響を与える、又は振動を引き起こす。いずれの場合も、線形シート不安定性にエネルギーが付加され、ジェットの分裂につながる。したがって、外部のノイズ源を減衰させるために、標準的な振動絶縁を施してもよい。
【００３４】
本発明の実施形態において、安定化ユニットは、少なくとも１つの供給流路、メッシュ、分流器ユニット、及びこれらの組み合わせを含む。安定化ユニットは、ジェットの不安定性を低減させるよう構成されている。
【００３５】
供給流路は、ノズルアレイの少なくとも１つのノズル少なくとも部分的に囲む。供給流路は、液体入口からの液体のモーメントを変化させるように構成されており、実質的にノズル口に垂直な方向に流れの向きを変えることにより、ジェットの不安定性を低減する。供給流路は、約１ｍｍから約２５ｍｍの範囲の高さ、又はこれより大きい高さを有してもよい。好ましい実施形態では、供給流路は、約８ｍｍから約１２ｍｍの範囲の高さを有する。供給流路は、例えば、蜂の巣形状構造のように、複数の様々な幾何学的形状に配置されていてもよい。複数の供給流路は、個々の流路を形成し、供給された液体がノズルに良好に向けられ、隣接するノズル間の液体供給の競合が低減される／取り除かれるように配置される。これにより、線形シート不安定性を引き起こす主原因を低減する／取り除くことができる。
【００３６】
複数のノズルのアレイにおける少なくとも１つのノズルに、メッシュが形成されてもよい。メッシュは、ノズル入口の方向に向けられると、入口からの液体のモーメントを分裂させるように構成されており、これにより、ジェットの不安定性を低減することができる。好ましい実施形態では、メッシュは、液体のモーメントをランダム化する又は静止させる。メッシュは、ノズル入り口の真上に配置されてもよいし、供給流路の上に配置されてもよい。メッシュは、等間隔で、又は不規則な間隔で配置されてもよい。好ましい実施形態では、メッシュは、実質的に垂直なグリッドパターンに形成され、パターンのグリッドのそれぞれは、約０．１ｍｍから約２ｍｍの範囲の開口領域を有する。別の好ましい実施形態では、メッシュは、ノズルを約６７％閉塞する目の粗い篩であってもよい。他の実施形態では、メッシュは、約５％から約９５％の範囲の閉塞を提供するものであってもよい。好ましい実施形態では、約３５％から約７５％の閉塞である。
【００３７】
分流器ユニットは、ノズルアレイにおける少なくとも１つのノズルの入口部分に配置され、液体入口からの液体のモーメントを変化させるように構成されており、これにより、ノズルの不安定性を低減することができる。好ましい実施形態では、ノズルの列及び／又は行のそれぞれが、分流器ユニットを含む。一実施形態にでは、分流器は、ノズル入口面から約５°〜８５°の範囲の角度で配置される。好ましい実施形態では、約２０°〜７０°の範囲の角度で配置される。最も好ましい実施形態では、約３０°〜６０°の範囲の角度で配置される。分流器ユニットは、前記角度が、４５°となるように配置されていてもよい。分流器ユニットは、供給流路に配置されていてもよいし、直接ノズル面に配置されていてもよい。また、分流器ユニットは、メッシュのあるなしに関わらず使用することができる。無論、様々な幾何学的配置の別の構造を使用して、ジェットの不安定性を低減してもよい。
【００３８】
本発明の別の実施形態では、ジェット流体組成を最適化する及び／又は外部ノイズ源を最小にすることによって、線形シート不安定性の振幅を低減することができる。流体組成の最適化は、安定化ユニットのあるなしに関わらず、実行してもよい。ジェット流体組成を最適化することにより、リニアシート不安定性を引き起こすノイズ源がジェット形成に及ぼす影響を、低減することができる。流体組成の最適化は、流体組成の密度、表面張力及び粘度を調整することによって、ジェット形成を最適化するように行われる。
【００３９】
本発明の実施形態において、エンハンサーが例えば、吸着剤のような流体として、又は流体と共に使用されて、液体の粘度、表面張力、密度及びこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを増大又は減少させる。エンハンサーは、ポリマーを含む水溶液を含んでもよく、ポリマーとしては、例えば、部分的に加水分解された直鎖高分子ポリアクリルアミドであって、分子量が約１千６百万から約１千８百万の範囲であり、約１質量％（ｗ／ｗ）から約１００質量％（ｗ／ｗ）の濃度のグリコール水溶液を含むものであってもよい。別のエンハンサーとしては、例えば、塩基性過酸化水素、グリセロール、エチレングリコール、ポリビニルアルコール、キサンタンガム、セルロースエーテル、ポリプロピレングリコール及びポリオキシアルキレン・アルキルエーテルのうちの少なくとも１つを含んでもよい。
【００４０】
本発明の他の実施形態では、流体密度を増加させることを考える。密度が増加すると、所定の振動を維持するのに必要なエネルギー量も増加する。したがって、ノイズ源が一定である場合には、流体密度を高くすることにより、リニアシート不安定性の振幅を低減させことができる。流体粘度を増大させることにより、同様な効果を達成することができる。粘度は、せん断応力又は伸長応力による流体の変形に対抗する抵抗力の尺度となっている。その結果、粘度が増大すると、ジェットの安定性も増大する。流体表面張力の場合、表面張力が小さければ小さいほど、所定のプレナム圧において形成されるジェットが大きくなる。これらの効果は、以下に記載するように、グリコール及びＳｕｐｅｒ−ｗａｔｅｒ（登録商標）のようなエンハンサーを使用した実験により実証されている。
【００４１】
好ましい実施形態では、Ｓｕｐｅｒ−ｗａｔｅｒ（登録商標）は、ジェットの不安定性を低減するためのエンハンサーとして使用される。Ｓｕｐｅｒ−ｗａｔｅｒ（登録商標）は、Ｂｅｒｋｅｌｅｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ社製のポリマーを含む水溶液である。より具体的には、ポリマーは、分子量が約１千６百万から約１千８百万の範囲の、部分的に加水分解された直鎖高分子ポリアクリルアミドである。Ｓｕｐｅｒ−ｗａｔｅｒ（登録商標）については、Ｈｏｗｅｌｌｓ，"Ｓｕｐｅｒ−Ｗａｔｅｒ（登録商標）ジェットアプリケーション１９７４年から１９９９年"ページ１−２１、１９９９年にも記載されており、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【００４２】
しかしながら、汚染物質を取り除くのに使用される液体の、例えば、密度、粘度、表面張力等の性質を調整するのに、当技術分野において知られた化学物質を使用してもよい。したがって、注入する液体の効果的な化学的性質を考慮すべきである。効果的な化学的性質を有する様々な液体を本発明で利用可能であり、液体の選択は、汚染物質除去、ガス分離等の装置の所望のオペレーションに依存する。様々な効果的化学性質を有する液体のリストが、２００９年７月６日出願の米国特許出願１２／４５９，６８５号明細書「気液接触器及び廃液清浄システム並びに方法」に記載されており、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【００４３】
本発明の別の側面は、液体ジェットの安定性を低減させる条件で動作させる装置、例えば、液滴形成装置に関する。装置は、複数のノズルを含み、その大まかな構成は、２００９年７月６日出願の米国特許出願１２／４５９，６８５号明細書「気液接触器及び廃液清浄システム並びに方法」に記載されており、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。この実施形態では、装置は、本明細書に概して記載されたような安定化ユニットを含まない。
【００４４】
具体的には、装置は、安定したジェットを形成するのではなく、不安定なジェットを形成するような条件で動作する。不安定なジェットは、気液接触器において、少なくとも液体とガス（気体）の混合を増加させる。典型的には、不安定なジェットでは、ジェットが分裂して形成される液滴の大きさが小さくなることから、安定したジェットの表面積と比較して、不安定なジェットの表面積は小さい。一方で、攪拌作用が増大するので、飽和状態となり物質移動が増加する、特に、高い物質移動係数を有する液体で装置が動作している場合には、物質移動が増加する。このように、あるアプリケーションでは、装置を液滴形成器として動作させる及び／又は設計するのが、有効である。
【００４５】
また、別の好ましい実施形態では、気液接触器を使用して、気相の分子を処理する方法を提供する。方法は、ノズルのアレイから形成された滴の分布を含む、複数の不安定な液体ジェットの形成を含む。また、方法は、少なくとも反応性気相分子又は可溶性気相分子のうちの１つを含むガスの供給と、気相分子と滴の分布との間の物質移動相互作用によって、気相分子の少なくとも一部を除去することとを含む。
【００４６】
本発明の一実施形態では、例えば、高いプレナム圧のような動作条件を、高密度に形成されたノズルのアレイと組み合わせることにより、滴の分布を形成する複数のジェット間での衝突を引き起こす。好ましい実施形態では、滴の分布は高密度であって、実質的に均一な分布となっている。液滴分布は、約５０μｍから約２ｍｍの範囲の大きさの液滴を含み、液体部分容積が、０．５％から２０％の間の範囲である。プレナム圧が増加すると、ノズルに供給される液体の速度も増加し、これにより水の競合が生じ、フラットジェットにおける不安定性につながる。ジェットにおける不安定性が現れるには、少なくとも２つの場合がある。１つ目は、水の流れの同軸及び横軸（ノズル対ノズルの競争）の両方に沿って、ジェットの脈動が存在することが挙げられる。ジェットの脈動は、高いプレナム流量によって生じ、ジェットの幅方向が振動するといったように、隣接するノズル間での競合が発生する。競合が発生すると、個々のノズルの流量が変化し、それによってジェットの脈動が発生する。２つ目は、最適な条件下でこの種のジェットに存在する線形シート不安定性の発展が加速される場合である。
【００４７】
本発明の別の実施形態において、複数のジェットの間隔は、各ジェットからの脈動及びリニアシート不安定性の組み合わせが、隣接するジェット間での衝突を発生させるように設定される。衝突により、大きい速度が形成され、例えば、約５ｍ／秒から約１０ｍ／秒の範囲、又はこれより大きい速度が形成される。高速の液滴は、ノズル出口におけるジェットの大きい初期速度、例えば、約５ｍ／秒から約１０ｍ／秒の範囲の速度又はこれより大きい速度によって生じる。液滴の大きさの分布と結合した高速の液滴速度により、液滴の全体としてのモーメントを変化させることなく、ガス流又は重力によって生じる力のような、液滴に作用する外力の効果を最小にすることができる。更に、液滴の速度が十分に小さい場合には、表面積が大きくなるため、反応が促進される。
【００４８】
本発明の別の実施形態では、ノズルの切り込みの深さ（ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  ｃｕｔ：ＤＯＣ）、ノズルとノズルとの間の間隔、ノズルバンクとノズルバンクとの間の間隔、動作プレナム圧のうちの少なくとも１つを調整し、表面張力及び／又は粘度を低下させるエンハンサー、及び自然に発生するジェットの不安定性を増大させるような組み合わせを使用することにより、液滴形成器を得ることができる。例えば、ノズルの切り込みの深さが浅くなると、ジェットにおける不安定性を得るのに必要な動作圧が下がる。また、ノズルとノズルとの間の間隔が狭まると、ジェットにおける不安定性を得るのに必要な動作圧が下がる。動作プレナム圧が増加すると、ジェットの速度が大きくなり、衝突が生じて、ジェットの不安定性が発生する。表面張力を低減するエンハンサーは、ジェットを広げる傾向があり、その結果、ジェット間の衝突が増大し、自然発生するジェットの不安定性も増大する。そして、粘度を低下させるエンハンサーは、ジェットによって変形されることに対する流体の感受性を増大させ、それにより、自然発生するジェットの不安定性を増加させる傾向がある。
【００４９】
好ましい実施形態では、気液接触器は、０．５２ＤＯＣ、ノズル間の間隔が約２ｍｍ、及びノズルバンク間の間隔が約２ｃｍであるノズルを有するノズルアレイを含み、安定化ユニットは含まない。気液接触器及びノズルに関しての更なる構成については、２００９年７月６日出願の米国特許出願１２／４５９，６８５号明細書「気液接触器及び廃液清浄システム並びに方法」に記載されており、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。気液接触器は、分裂する不安定なジェットを形成するのに、１５ｐｓｉ以上のプレナム圧で動作する。好ましくは、約１７ｐｓｉから約７５ｐｓｉの範囲のプレナム圧で動作し、より好ましくは、約１７ｐｓｉから約３０ｐｓｉの範囲のプレナム圧で動作する。
【００５０】
別の好ましい実施形態では、気液接触器は、０．５４ＤＯＣ、ノズル間の間隔が約２ｍｍ、及びノズルバンク間の間隔が約２ｃｍであるノズルを有するノズルアレイを含み、安定化ユニットは含まない。気液接触器の更なる構成については、２００９年７月６日出願の米国特許出願１２／４５９，６８５号明細書「気液接触器及び廃液清浄システム並びに方法」に記載されており、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。気液接触器は、分裂する不安定なジェットを形成するのに、１３ｐｓｉ以上のプレナム圧で動作する。好ましくは、約１５ｐｓｉから約７３ｐｓｉの範囲のプレナム圧で動作し、より好ましくは、約１５ｐｓｉから約２８ｐｓｉの範囲のプレナム圧で動作する。
【００５１】
また、別の好ましい実施形態では、気液接触器は、０．５６ＤＯＣ、ノズル間の間隔が約２ｍｍ、及びノズルバンク間の間隔が約２ｃｍであるノズルを有するノズルアレイを含み、安定化ユニットは含まない。気液接触器の更なる構成については、２００９年７月６日出願の米国特許出願１２／４５９，６８５号明細書「気液接触器及び廃液清浄システム並びに方法」に記載されており、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。気液接触器は、分裂する不安定なジェットを形成するのに、１１ｐｓｉ以上のプレナム圧で動作する。好ましくは、約１１ｐｓｉから約７１ｐｓｉの範囲のプレナム圧で動作し、より好ましくは、約１３ｐｓｉから約２６ｐｓｉの範囲のプレナム圧で動作する。
【００５２】
したがって、ノズルのＤＯＣが大きくなる、すなわち、ノズルの寸法が大きくなると、ジェットに不安定性を発生させるのに必要なプレナム圧の量が減少する。これは、ＤＯＣが大きくなる又はノズルサイズが大きくなると、ノズルを通過する流体の速度が増加するためである。
【００５３】
本発明の別の実施形態では、気相分子は、硫黄酸化物、窒素酸化物、二酸化炭素、アンモニア、酸性ガス、アミン、ハロゲン、還元硫黄化合物、及び酸素のうちの少なくとも１つを含む。好ましい実施形態では、気相分子は、硫黄酸化物を含む。更に好ましい実施形態では、気相分子は、二酸化炭素を含む。滴の分布は、アンモニア、アンモニア塩、アミン、アルカノールアミン、アルカリ塩、アルカリ土類塩、過酸化物、次亜塩素酸塩、及びこれらの組み合わせを含む。無論、その他の気相分子及び／又は液体を使用してもよく、この点については、２００９年７月６日出願の米国特許出願１２／４５９，６８５号明細書「気液接触器及び廃液清浄システム並びに方法」に記載されており、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【００５４】
本発明の別の実施形態では、気液接触器において、水性スラリーを液体として使用してノズルを通過させて、ジェットを形成する。スラリーを使用して形成したジェットは、安定しており、基本的に平面液体ジェットであり、ジェットそれぞれが、液体の平面シートを含み、複数の液体ジェットが、実質的に平行な複数の面内に配置される。
【００５５】
気液接触器については本明細書、又は２００９年７月６日出願の米国特許出願１２／４５９，６８５号明細書「気液接触器及び廃液清浄システム並びに方法」に記載されており、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。また、上記の気液接触器は、安定化ユニット及び／又はエンハンサーを含んでもよい。
【００５６】
気液接触器の用途に応じて、化学反応を最適化するために固体の存在が必要とされる場合もあり、及び／又は化学反応の副産物として固体が形成される場合もある。スラリーは、約０．０１質量％（ｗ／ｗ）から約４０質量％（ｗ／ｗ）の範囲の固体濃度を含む水溶液であってもよく、固体が気液接触器に導入される場合には、個々のケースに応じて、ジェットの特性を有効とするために、この程度の固体濃度を必要とする場合がある。好ましい実施形態では、スラリーは、約０．２質量％（ｗ／ｗ）から約３０質量％（ｗ／ｗ）の範囲の固体組成を含んでもよい。実施例１０〜１２では、ノズルを通過した液体中に存在する固体について調査した。その結果、固形物濃度は、０．２質量％（ｗ／ｗ）から３０質量％（ｗ／ｗ）の範囲であった。固体が凝集したり、沈殿したりする程に長い時間が与えられない限り、ノズルを通過するのに何の問題も生じない。
【００５７】
別の実施形態において、ノズル寸法又は動作条件に様々な変更を行うことが可能である。これらの変更は、例えば、固体が液体の表面張力を乱すような働きをする場合など、ジェットの特性に対してスラリーがどのような効果を有するかに応じた変更を行ってもよい。例えば、ノズルの主軸を小さくすることにより、表面張力の乱れによって引き起こされる拡がったジェットの効果を打ち消すことができると考えられる。また、プレナム圧を下げることによっても、表面張力の乱れによって引き起こされる拡がったジェットの効果を打ち消すことができる。
【００５８】
本発明の別の実施形態は、装置を使用して、少なくとも２つの流体を分離する方法を提供する。この実施形態で使用される装置については、本明細書及び２００９年７月６日出願の米国特許出願１２／４５９，６８５号明細書「気液接触器及び廃液清浄システム並びに方法」に記載されており、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。この実施形態では、装置は、蒸留塔として使用される。方法は、２つの流体のうち少なくとも１つを、当該流体の蒸気圧にまで加熱することを含む。加熱は、例えば、熱交換器を有するキャッチタンクで行うことができる。次に、複数の実質的に平坦な液体ジェットが形成され、２つの流体のうち前記少なくとも１つが取り除かれる。液体ジェットは、実質的に平坦なシート状の液体を含み、実質的に平行な複数の面に配置される。２つの液体の分離をより確実にするために、平衡段階を更に追加して、モジュール化度を上げてもよい。例えば、装置のモジュール化度については、本明細書及び２００９年７月６日出願の米国特許出願１２／４５９，６８５号明細書「気液接触器及び廃液清浄システム並びに方法」に記載されており、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【００５９】
この実施形態において、液体ジェットは、約１０μｍから約１０００μｍの範囲の厚みを有するフラット液体ジェットとして形成されてもよく、更に好ましい実施形態では、約１０μｍから約２５０μｍの範囲の厚みを有するフラット液体ジェットとして形成されてもよい。フラット液体ジェットは、約５ｃｍから約３０ｃｍの範囲の長さを有してもよく、より好ましくは、約５ｃｍから約２０ｃｍの範囲の長さを有してもよい。アレイの中の少なくとも１つのフラット液体ジェットは、ノズルからの射出速度が１５ｍ／秒未満であり、より好ましくは、約５ｍ／秒から約１０ｍ／秒の範囲である。
【００６０】
この実施形態において、少なくとも２つの流体は、この分野において知られた蒸気圧等の熱力学特性にそれぞれ基づいて、分離可能なあらゆる液体を含んでもよい。流体は、液体、気体、及び／又は固体粒子を含んでもよい。流体は、紙及びパルプ化凝縮液、都市下水及び産業排水、化学工程及び薬剤の副産物の流れであってもよい。
【００６１】
また、一実施形態において、流体は、炭酸塩及び水性炭酸塩を含んでもよい。流体は、陽イオン、アルキル、カルバミン酸アリル、アルカリ、アルカリ土類金属、カルバミン酸アンモニウム、炭酸アンモニウム塩、及びこれらの組み合わせを含んでもよい。流体は、アルコール、アンモニア、水、海水、ブライン、酸性水、還元硫黄化合物、有機含硫黄化合物、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、及びこれらの組み合わせを含んでもよい。
【００６２】
本発明の一実施形態について、添付の図面に示された例を参照して詳細に説明する。
【００６３】
図１は、本発明の一実施形態に係るフラットジェットを形成するシステムのブロック図である。
【００６４】
図１に示すように、気液接触器は、参照番号１００で表されている。気液接触器は、液体入口及びガス入口を含む。気液接触器は、参照番号１００で表される。この実施形態において、直交流配置が利用されており、ガス流は、気液接触器１００を左側から右側に向かって流れる。液体は、気液接触器１００の上部１０２から入口プレナム１０４を通過して注入され、接触チャンバ１０８の上部に設けられたノズルプレート１０６へと押し出される。この実施形態において、安定化ユニットは、ノズルプレートに連結され、気液接触器から形成されたジェットの不安定性を低減するように構成されている。
【００６５】
ほぼ安定な複数のフラット液体ジェットが、複数のノズルによって形成され、チャンバを伝って流れる。図１に示したシステム中の平行なジェットの間を左から右にガスが流れ、物質移動が起きる。そして、入口１１３から低圧蒸気滴除去器１１０を通過して、出口１１２へと流れる。気液接触器の下部に設けられた跳ね防止グリッド１１２を通じて液体が収集され、必要であれば処理が行われ、また、再循環されてもよい。跳ね防止グリッドサブモジュール１１２は、フラットジェットを受け入れるような形に形成された開口部を有するグリッドである。また、跳ね防止ガード又は気液分離器を設けて、動作時の、液体の跳ねを実質的に低減するように構成される。跳ね防止グリッドサブモジュール１１２の複数の開口は、液体収集出口プレナム１１８の出口１１４及び／又は出口１１６の側に僅かに角度をつけて傾けられていてもよく、このように構成することにより、液体に圧力を付加することなく、流体が排出されるのを助ける。装置は、様々なモジュール及びノズルを含んでもよく、そのような例は、２００９年７月６日出願の米国特許出願１２／４５９，６８５号明細書「気液接触器及び廃液清浄システム並びに方法」に記載されており、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【００６６】
図２Ａは、本発明の別の実施形態に係る供給流路を有するノズルの斜視図である。図２Ｂは、図２ＡのＡ−Ａ'に沿った供給流路を有するノズルの断面図である。図２Ｃは、図２Ａの供給流路を有するノズルを上から見た図である。
【００６７】
図２Ａ〜図２Ｃでは、ノズルプレートが参照番号２００で示されている。ノズルプレート２００は、入口２０４及び出口２０６を有する複数のノズル２０２のアレイを含む。ノズルについては、２００９年７月６日出願の米国特許出願１２／４５９，６８５号明細書「気液接触器及び廃液清浄システム並びに方法」に詳細に記載されており、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。供給流路２０８が、複数のノズルのそれぞれの上方に配置されており、気液接触器１００から形成されるジェットの不安定性を低減する安定化ユニットとして構成されている。
【００６８】
図２Ｄは、本発明の別の実施形態に係る個々に設けられた供給流路を有するノズルを上から見た図である。この実施形態において、各ノズルは、横材２１０で示された供給流路をそれぞれ有する。無論、ノズルの別の幾何学的配置をしようしてもよく、例えば、ノズル開口部の外周を囲み垂直に延在するように構成されていてもよい。
【００６９】
図３Ａは、本発明の別の実施形態に係るメッシュを有するノズルの断面図である。図３Ｂは、図３Ａのメッシュを有するノズルを上から見た図である。
【００７０】
図３Ａ〜図３Ｂには、ノズルプレートの一部が、参照番号３００で示されている。ノズルプレート３００は、入口３０４及び出口３０６を有する複数のノズル３０２のアレイを含む。メッシュ３０８は、複数のノズルのそれぞれの上方に配置されており、気液接触器１００から形成されるジェットの不安定性を低減する安定化ユニットとして構成されている。この実施形態において、メッシュは、実質的に等間隔で配置されている。メッシュ３０８は、方格状のパターンを含み、ステンレス鋼から形成されている。方格状のパターンは、高さ約０．７６ｍｍ及び幅約０．７６ｍｍを有する開口部を含む。図３Ｂにおいて、メッシュ３０８は、ノズルプレート３００上方の退色した領域で表されている。本発明の別の実施形態では、メッシュ３０８は、図３Ｃに示すように、供給流路２０８と共に構成されてもよい。
【００７１】
図４Ａは、本発明の別の実施形態に係る分流器ユニットを有するノズルの断面図である。
【００７２】
図４Ａには、ノズルプレートの一部が参照番号４００で示されている。ノズルプレート４００は、入口４０４及び出口４０６を有する複数のノズル４０２のアレイを含む。各ノズルの上方に安定化ユニット４０８が配置され、気液接触器１００から形成されるジェットの不安定性を低減する安定化ユニットとして構成されている。この実施形態において、分流器ユニットは、角度４１０で設けられた羽根を含み、角度４１０は、約３０度から約６０度の範囲である。
【００７３】
図４Ｂは、本発明の別の実施形態において、分流器ユニット、供給流路及びメッシュを有するノズルの斜視図である。図４Ｃは、図４Ｂの線Ｂ−Ｂ'に沿ったノズルの断面図である。
【００７４】
図４Ｂ〜図４Ｃには、ノズルプレートの一部が参照番号４１６で示されている。この実施形態において、安定化ユニットは、供給流路２０８、メッシュ３０８、及び図４Ｃに示すように分流器ユニットの羽根４０８を含む。無論、羽根４０８は、流体の流れが右から左ではなく、左から右である場合には、反対の方向に設けられていてもよい。
【００７５】
図４Ｄは、本発明の一実施形態に係る蒸留システムのブロック図である。この実施形態において、混合液体から２つ以上の構成要素を分離する典型的な抽出プロセスを、３つのセクションを参照して説明する。また、この実施形態における混合液体は、石油精製、食品及び飲料、薬品、バイオテクノロジー、化学処理、石油化学製品、化石燃料発電所及び天然ガスユニットオペレーション由来のものであってもよい。
【００７６】
セクション１は、蒸留ユニット４２２、液体流入４２４、液体流出４２６、及びガス又は蒸気流出４２８を含む。蒸留ユニット４２２は、熱の付加又は除去により、蒸気圧を利用して、供給された原料に含まれる２つ以上の化学物質を分離するような条件下で、動作する。すなわち、発明が属する技術分野でよく知られた熱力学的蒸留メカニズムで動作する。蒸留ユニット４２２は、蒸気と液体との間の物質移動を促進するために、フラットジェットを高表面積に密に配置したジェットのアレイを含んでおり、これについては、２００９年７月６日出願の米国特許出願１２／４５９，６８５号明細書「気液接触器及び廃液清浄システム並びに方法」に詳細に記載されており、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。蒸気流４２８は、蒸留ユニット４２２を出て、凝縮器４４０に入る。蒸留ユニット４２２（セクション１）からの流出液体４２６は、キャッチタンク４２８（セクション２）に流れ込み、ここで、液体は、例えば、リボイラーのような熱交換器を通じて、構成成分の蒸気圧にまで液体を加熱する。
【００７７】
セクション２は、熱交換器４３４が取り付けられたキャッチタンク４２８である。図のセクション２に示すように、キャッチタンク４２８は、供給流入４２０、熱交換器４３４への供給流出４３０、熱交換器からの供給戻り４３２、及びセクション１からの液体流入４２６を含む。供給流出４３０は、熱交換器４３４へと送られて、そこで温度及び供給液体の蒸気圧を上昇させた後、供給戻り４３２となって、キャッチタンク４２８へと再循環する。熱交換器４３４へのエネルギー注入４３３は、蒸気、電気、又は当分野で知られたその他の形態で行われてもよい。
【００７８】
セクション３は、液体ポンプ４３８である。図のセクション３に示すように、液体ポンプ４３８は、液体流入４３６及び液体流出４２４を含む。液体ポンプ４３８は、セクション２からセクション１へと供給液体を再循環させる。
【００７９】
セクション４は、凝縮器４４０である。図のセクション４に示すように、セクション１で形成された蒸気流４２８が凝縮されて、流れ４２２の形成物として収集される。
【００８０】
図４Ｅは、本発明の別の実施形態に係る蒸留システムのブロック図である。この実施形態では、蒸留プロセスを、溶媒再生及び形成ガスのストリッピング、並びにユニット動作からの回復の観点で記載している。この実施形態では、ストリッピングプロセスを、５つのセクションを参照して説明する。
【００８１】
セクション１は、濃／希薄溶媒熱交換器である。図のセクション１に示すように、熱交換器４５０は、ストリーム流入４４８、４５６及びストリーム流出４５２、４５４を含む。回収可能なガスが充填された濃溶媒を含むユニットオペレーションからの形成ストリーム４４８が、熱交換器４５０を通過して、流出ストリーム４５２となる。希薄な溶媒を含み、セクション２及びセクション３で取り出された形成ガスを伴う流入戻りストリーム４５６は、熱交換器４５０を通過して、流出ストリーム４５４となり、処理ユニットで再び使用される。
【００８２】
セクション２は、ストリッパーユニットである。図のセクション２に示すように、ストリッパーユニット４５８は、供給流入４５２、供給流出４６２及び蒸気排出４６０を含む。供給流出４６２は、セクション３のキャッチタンク４６４に送られる。ストリッパーユニット４５８は、蒸気と液体との間の物質移動を強化するために、フラットジェットを高表面積に密に配置したジェットのアレイを含んでおり、これについては、２００９年７月６日出願の米国特許出願１２／４５９，６８５号明細書「気液接触器及び廃液清浄システム並びに方法」に詳細に記載されており、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。以上のようにして、本発明に係るフラットジェットシステムを利用することにより、拡散距離が大幅に縮まり、ジェット表面が絶えず更新され、ジェットの暴露時間が短くなることにより、再生性能に大きな改善が期待される。蒸気形成物ストリーム４６０は、ストリッパーユニット４５８を出て、真空ポンプ４７６へと入る。液体ジェット流出４６２は、セクション３のキャッチタンク４６４へと流れ込む。
【００８３】
セクション３は、リボイラーに取り付けられたキャッチタンクである。セクション３に示すように、キャッチタンク４６４は、セクション２からの供給流入４６２、リボイラー４６８への供給流出４６６、リボイラーからの供給戻り４７０を含む。リボイラー４６８は、蒸気流を形成するために濃溶媒を加熱するのに、蒸気の形態又は他の熱印加の形態でのエネルギー入力４９０を含む。リボイラー４６８によりキャッチタンクの底で形成された溶媒蒸気は、向流的に上昇して、セクション２からの下降流フラットジェット溶媒流４６２となるストリッピング蒸気として機能する。リボイラー４６８は、また、セクション４への希薄溶媒流出ストリーム４７２を含む。
【００８４】
セクション４は、液体ポンプである。セクション４に示すように、液体ポンプは、セクション３からの再生された（希薄）液体流入４７２と液体流出４５６とを含む。希薄液体流出４５６は、セクション１の熱交換器４５０へと戻り再循環する。
【００８５】
セクション５は、真空ポンプである。セクション５に示すように、真空ポンプは、セクション２からの流入蒸気ストリーム４６０、及び流出蒸気ストリーム４７８を含む。真空ポンプは、セクション２において、液体フラットジェットを超える圧力を低減して、溶媒温度を下げ、また、セクション３の濃溶媒からのガスをストリッピングする仕事当量を下げる働きをする。流出蒸気ストリーム４７８は、必要であれば産業アプリケーションのために収集し利用してもよい。
【００８６】
［実施例］
＜実施例１＞
実施例１では、単射型ジェット試験装置を使用して、通常の動作条件下で、どのように水がノズルから射出されるかを例示した。試験装置を、図５Ａ〜５Ｃを参照して説明する。
【００８７】
図５Ａ〜５Ｃでは、装置は、参照番号５００で示され、動作チャンバ５０２、液体入口５０４、流体出口５０８、ガス入口５１３及びガス流出口５１４を含む。流体出口５０８は、再循環ループに接続され、ポンプ（図示せず）及び流体入口５０４と連結される。ノズルプレート５１２上方に設けられているプレナム５０９内の流体圧を計測するために、圧力計（図示せず）が搭載されている。プレナムは、プレート５１２上方に形成された密閉室であり、幅２２６ｍｍ、高さ２８．５ｍｍ、深さ２０ｍｍの寸法を有する。ノズルプレート５１２は、３つのノズルバンク５１４、５１６及び５１８を含む。この構成では、各ノズルバンクは、３つのノズルを含む。具体的には、ノズルバンク５１６は、第１ノズル５２０、第２ノズル５２２及び第３ノズル５２４を含む。ノズルはそれぞれ、等間隔で設けられ、第１ノズル５２０と第２ノズル５２２との間の距離は４ｍｍである。ノズルバンク５１４、５１６及び５１８の間の距離は、均一である。この例では、ノズルバンク５１４とノズルバンク５１６との間の距離は、約５ｃｍである。
【００８８】
各ノズル（５２０、５２２、５２４）は、チューブ（図示せず）への切り込みの深さ（ＤＯＣ）が０．０５６インチとなるように切り込みを入れて形成された。そして、チューブが切断されて、レーザーによりプレートと溶接されて、ノズルバンクのプレートが形成された。チューブは、厚さ０．９０ｍｍのステンレス鋼材とした。ノズルプレートは、厚さ４．７２ｍｍのステンレス鋼材とした。各ノズルは、２．６７ｍｍの主軸及び１．２ｍｍの短軸を有するように形成される。この例において、ノズルバンク５１４及びノズルバンク５１８には、ビーズ状のワックス、すなわち、高融点パラフィンが充填された。また、ノズルバンク５１６、ノズル５２０及びノズル５２４にも、同じワックス材が充填され、１つのノズル５２２のみが動作可能とされた。そして、図５Ａに示すように、プレート５１２を、装置５００に配置した。液体プレナム５０９は、プレート５１２上方に配置され、液体は、実質的に水平方向にプレート５１２を横切るように流れるように構成されている。ノズル５２２の開口部と液体プレナムとの面積比は、１：３５０である。
【００８９】
オペレーションにおいて、液体入口５０４は、周囲条件下にある水道水を、プレナム５０９に供給するのに使用された。プレナム５０９内の圧力を、圧力計で測定したところ、約７ｐｓｉであった。図５Ｄ‐Ｅは、例１で形成されたジェットの正面及び側面の写真である。
【００９０】
図５Ｄ‐Ｅに示すように、ノズル５２２から水が射出され、フラットジェット５２４を形成している。ジェット５２４は、長さ約１２ｃｍに形成されている。この長さは、参照番号５２６で示されている。ジェットの長さは、ノズル出口から、ジェットが底部で再結合するまでの長さとして、計測している。セクション５２８に示す点から、線形シート不安定性が開始し、ジェットが分裂を始める。分裂長は、ジェットが分裂を始める点である。ジェットの安定領域は、参照番号５３０で示されている。不安定な領域は、参照番号５３２で示されており、上述したように、この領域は、複数のジェットが近接して配置される場合に重要となる。
【００９１】
＜実施例２＞
実施例２では、実施例１で記載した試験台装置及び異なるノズルプレートを使用して、ジェットのアレイを形成した。図６Ａは、実施例２で使用された２４個のノズルを含むノズルプレートの入り口側を示している。図６Ａには、ノズルプレートは、参照番号６００で示されている。ノズルプレート６００は、３つのノズルバンク６０２、６０４及び６０６を含む。この構成において、各ノズルバンクは、２４個のノズルを含む。ノズルはそれぞれ、約４ｍｍの均一な距離で間隔を空けて設けられている。ノズルバンク同士の間の距離も、均一である。この例では、ノズルバンク間の距離は、約２ｃｍである。また、この例では、複数のノズルバンクのうち、２つのノズルバンク６０２及び６０４は、高融点パラフィンワックスで塞がれている。実施例１に記載したように０．０５６インチＤＯＣを有するノズルバンクが形成された。
【００９２】
図６Ｂに示すように、オペレーションでは、装置の液体入口は、周囲条件下にある水道水を液体プレナムに供給するのに使用された。液体プレナム圧を圧力計で計測したところ、約７ｐｓｉであった。液体プレナムの流量は、約３ｃｍ／秒であった。図６Ｂに示すように、形成されたジェットは、２つの領域、すなわち、安定領域６０８及び不安定領域６１０を有する。不安定領域は、（実施例１及び本実施例で述べたように）線形シート不安定性から生じるジェット間の衝突によって、ジェットが分裂を開始する点から始まる。領域６０８の距離は、約６０ｍｍである。したがって、不安定領域は、約６０ｍｍから約７０ｍｍの距離の点から始まる。図６Ｂには、一辺が１ｃｍの正方形の目盛が示されている。また、液体プレナム流量を、３ｃｍ／秒から、約１２ｃｍ／秒（７ｐｓｉプレナム圧）に増加させたが、安定ジェットの長さは、相対的に変化しなかった。最終的に、この実施例で形成されたジェットは、実施例１で形成されたジェットと同様なものとなった。
【００９３】
＜実施例３＞
実施例３では、実施例２の試験台装置及び図６Ａのノズルプレートを変更したものを使用して、ジェットのアレイを形成する。この実施例では、いずれのノズルバンクも塞がれていない７２個のノズルが使用された。ノズルバンク６０４における複数のノズルは、ノズルバンク６０２及びノズルバンク６０６におけるノズルとインターレース（交互に使用）される。すなわち、ノズルを密に配置するために、列６０４のノズルは、ノズルバンク６０２及び６０６のノズルのオフセット（分枝流）となる。
【００９４】
図７は、７２個のノズルプレートからのジェットの側面図である。オペレーションでは、装置の液体入口は、周囲条件下にある水を液体プレナムに供給するのに使用された。液体プレナム圧を、圧力計で計測したところ、約７ｐｓｉであった。
【００９５】
図に示すように、ジェットは、安定領域７０２と、（実施例１で述べたように）線形シート不安定性から生じるジェット間の衝突によってジェットが分裂している不安定領域７０４を形成する。図６Ｂと図７とを比較すると、２４個のノズルによるジェットの、ノズルから測った分裂点までの距離は、７２個のノズルによるジェットの場合よりも長くなっている。これは、インターレースされた複数のノズルバンクのジェット間の距離が２ｍｍであるのに対して、１列のジェット間の距離は、４ｍｍであることに起因する。
【００９６】
＜実施例４＞
実施例１に記載した装置を使用して、複数の単射型ジェットを形成した。特に、液体入口を、周囲条件下にある水を液体プレナムに供給するのに使用した。圧力計で計測したところ、約７ｐｓｉであった。
【００９７】
ピペラジン及びＫ２ＣＯ３含む水溶液、Ｎａ２ＳＯ４、水、海水及びグリコールの５つの異なる流体を使用して、それぞれの流体についてジェットを発生させるべく５回作動させた。その結果を表２に示す。
【表２】
0005740671.tif 000003
【００９８】
ジェット幅は、ジェットの最も幅の広い箇所で測定した。ジェット長は、ノズル出口から、ジェットが再結合する点までとして測定した。ジェットが再結合しない場合には、ジェット長は、該当なし（Ｎ／Ａ）として記録した。分裂長は、ノズル出口から、線形シート不安定性が開始する点までとして測定した。図８及び表２に示すように、流体の組成によっても、線形シート不安定性の効果を低減することができる。
【００９９】
まず、ピペラジン及びＫ２ＣＯ３の混合水溶液と、水とを比較する。
【０１００】
ピペラジン及びＫ２ＣＯ３の混合水溶液と水とは、例えば、密度、表面張力及び粘度等の性質が似ていることから予測されるように、違いは僅かであった。具体的は、水の密度、粘度及び表面張力はそれぞれ、１ｇ／ｃｍ３、１×１０−３ｋｇ／ｍ／秒、７３×１０−３Ｎ／ｍである。１．２Ｍのピペラジンの密度、粘度及び表面張力はそれぞれ、約１ｇ／ｃｍ３、１．６×１０−３ｋｇ／ｍ／秒、６９×１０−３Ｎ／ｍである。
【０１０１】
次にプラント水と水とを比較する。
【０１０２】
プラント水と水とは同様な密度及び表面張力を有することから推察されるように、僅かな違いしか見られなかった。
【０１０３】
海水と水とを比較する。
【０１０４】
海水と水とは同様な密度及び表面張力を有することから推察されるように、僅かな違いしか見られなかった。海水の密度、粘度及び表面張力はそれぞれ、約１．０２ｇ／ｃｍ３、約１×１０−３ｋｇ／ｍ／秒、約７３×１０−３Ｎ／ｍである。
【０１０５】
次に、グリコールと水とを比較する。
【０１０６】
グリコールの密度、粘度及び表面張力はそれぞれ、１．１ｇ／ｃｍ３、１６×１０−３ｋｇ／ｍ／秒、約４８×１０−３Ｎ／ｍである。同じ条件下で、グリコールジェットの幅は、水ジェットの幅よりも大きくなっていることが分かる。これは、水と比較して、グリコールの表面張力が低いことに起因する。グリコールの密度は、水の１．１倍であり、粘度は水の１６倍であり、表面張力は水の６５％である。グリコールで形成したフラットジェットは、同じプレナム圧における水のジェットよりも顕著に幅が大きくなっている。これは、グリコールの表面張力が、水の表面張力と比べて低いことによる。
【０１０７】
一般的に、表面張力が低くなればなるほど、所定のプレナム圧で形成されるジェットが大きくなる。粘度は、せん断応力又は伸長応力による流体の変形に対抗する抵抗力の尺度となっている。その結果、図８に見られるように、粘度が上昇すると、ジェットの安定性が増大する。また、流体密度が上昇すると、所与の振動を維持するのに必要となるエネルギーの量も増加する。したがって、一定なノイズ源の場合には、流体密度を高くすると、線形シート不安定性の振幅が小さくなる。
【０１０８】
＜実施例５＞
実施例５では、実施例１の単射型装置を使用して、様々なプレナム圧で、統制群としての水、及びＳｕｐｅｒ−ｗａｔｅｒ（登録商標）エンハンサーを利用した単射ジェットを幾つか形成した。具体的には、表３に示すように、様々なプレナム圧で、７回作動させた。
【表３】
0005740671.tif 000004
【０１０９】
作動１を、Ｓｕｐｅｒ−ｗａｔｅｒ（登録商標）を含む作動である作動２〜７との比較のための、統制群作動として使用した。Ｓｕｐｅｒ−ｗａｔｅｒ（登録商標）の分子量は、１千６百万から１千８百万の間である。この高分子量のポリマーは、ラミネーター流を安定化させ、乱流を低減する。このようなエンハンサーを使用することにより、形成されるジェットの安定性を大幅に増加させることができる。
【０１１０】
図９は、実施例５に従って、水及びＳｕｐｅｒ−ｗａｔｅｒ（登録商標）により形成したジェットの写真である。
【０１１１】
図９及び表３に示されるように、液体プレナムが増加すると、形成されるジェットのサイズが増加し、長さ及び幅の両方が増加する。したがって、観察されたように、ジェット形成は、プレナム圧、表面張力、粘度及び密度に依存する。
【０１１２】
＜実施例６＞
実施例６では、実施例１の単射型装置を使用して、様々なプレナム圧で、水及びＳｕｐｅｒ−ｗａｔｅｒ（登録商標）をエンハンサーとして利用した単射ジェットを幾つか形成した。具体的には、表４に示すように、様々なプレナム圧で、作動させた。
【表４】
0005740671.tif 000005
【０１１３】
作動１は、Ｓｕｐｅｒ−ｗａｔｅｒ（登録商標）をエンハンサーとして利用した場合の作動である作動２〜５との比較のための、統制群作動として使用された。表３と表４、及び図９〜１１を比較すると、前の実施例の溶液と比較して、同じサイズのジェットの形成に必要とする液体プレナム圧は低くなるが、表面積は大きくなる。また、全ての場合において、水の場合よりも高い液体プレナム圧を必要とするが、形成されたＳｕｐｅｒ−ｗａｔｅｒ（登録商標）ベースのジェットは、高いレベルの安定性を呈する。また、ジェットにおける線形シート不安定性は、プレナム圧及びジェット液体の組成に依存する。ここで、注目すべきは、全てのＳｕｐｅｒ−ｗａｔｅｒ（登録商標）ベースの溶液について、線形シート不安定性が低減されていることである。
【０１１４】
次に、水の場合と、０．３％Ｓｕｐｅｒ−ｗａｔｅｒ（登録商標）の１８．５ｐｓｉの場合とを比較する。
【０１１５】
図９（１７ｐｓｉの場合）から、形成されるフラットジェットは、同様な表面積を有しているように見える。Ｓｕｐｅｒ−ｗａｔｅｒ（登録商標）で形成されたジェットの線形シート不安定性は、非常に低い。これは、Ｓｕｐｅｒ−ｗａｔｅｒ（登録商標）の、粘度の高さ、高分子量、及び縦方向の安定化構造に起因する。
【０１１６】
次に、水の場合と、０．１５％Ｓｕｐｅｒ−ｗａｔｅｒ（登録商標）の９ｐｓｉの場合とを比較する。
【０１１７】
図９（９ｐｓｉの場合）から、形成されるフラットジェットは、同様な表面積を有しているように見える。Ｓｕｐｅｒ−ｗａｔｅｒ（登録商標）で形成されたジェットの線形シート不安定性は、非常に低い。これは、Ｓｕｐｅｒ−ｗａｔｅｒ（登録商標）の、粘度の高さ、高分子量、及び縦方向の安定化構造に起因する。
【０１１８】
次に、水の場合と、０．０７５％Ｓｕｐｅｒ−ｗａｔｅｒ（登録商標）の９ｐｓｉの場合とを比較する。
【０１１９】
Ｓｕｐｅｒ−ｗａｔｅｒ（登録商標）で形成されたジェットの線形シート不安定性は、低い。これは、Ｓｕｐｅｒ−ｗａｔｅｒ（登録商標）の、粘度の高さ、高分子量、及び縦方向の安定化構造に起因する。高濃度のＳｕｐｅｒ−ｗａｔｅｒ（登録商標）で形成されたジェットと比べると、少し大きな偏位が見られる。
【０１２０】
＜実施例７＞
試験台を使用して、実施例２に説明したように複数ジェットのアレイを形成した。図１２Ａは、実施例７で使用されたノズルプレートを示している。図１２Ｂは、図１２Ａのノズルプレートの一部を拡大した図である。ノズルプレートは、参照番号１２００として示されている。ノズルプレート１２００は、４つのノズルバンク１２０２、１２０４、１２０６及び１２０８を含む。この構成では、各ノズルバンクが、４５個のノズルを含む。ノズルは、それぞれ均一な距離４ｍｍの間を空けて、配置されている。図１２Ｂに示すように、ノズル列が交互にインターレースされる。すなわち、ノズルバンク１２０４におけるノズルは、ノズルバンク１２０２及び１２０６のノズルのオフセットとなる。また、ノズルバンク１２０６におけるノズルは、ノズルバンク１２０４及び１２０８のノズルのオフセットとなる。ノズルバンク間の距離も均一に設定されており、その距離は、２０ｍｍである。
【０１２１】
各ノズルは、０．０５６インチの深さの孔を形成するようにチューブ（図示せず）を切ることにより形成された。すなわち、０．０５６ＤＯＣのノズルが形成された。そして、チューブが切断されて、レーザーによりプレートと溶接されて、ノズルバンクのプレートが形成された。チューブは、厚さ０．９０ｍｍのステンレス鋼材とした。ノズルプレートは、厚さ６．４ｍｍのステンレス鋼材とした。各ノズルは、２．６７ｍｍの主軸及び１．２ｍｍの短軸を有するように形成された。
【０１２２】
図１２Ｃは、実施例７で使用された蜂の巣形状の供給流路構造を示している。蜂の巣形状供給流路構造は、参照番号１２１０で示されており、１４ｍｍの距離１２１４及び７．４ｍｍの距離１２１６を有する蜂の巣形状の複数の羽根を含む。蜂の巣形状供給流路構造１２１０のブロックそれぞれは、高さ１５．９ｍｍの複数の羽根を有する。蜂の巣形状供給流路構造１２１０は、ＲＴＶシリコン接着剤により、ノズルプレート１２００に取り付けられた。蜂の巣形状供給流路構造１２１０は、ステンレス鋼材から形成された。液体プレナムが、蜂の巣構造の上方に位置し、水が蜂の巣構造１２１０を通過してノズルプレート１２００の各ノズルに入るように、組み立てられたノズルプレートを、図５Ａの装置に配置した。
【０１２３】
装置を、２つの条件下で動作させた。１つ目の条件では、蜂の巣形状の供給流路構造を使用せず、７ｐｓｉの圧力で水を供給した。２つ目の条件では、蜂の巣形状の供給流路構造を使用して、７ｐｓｉの圧力で水を供給した。図１２Ｄ‐Ｅに示すように、蜂の巣形状の供給流路構造を使用することにより、ジェット形成が大幅に改善された。図１２Ｄに示すように、形成されたジェットの流れは、水の流れる方向を追随する。図１２Ｅに示すように、蜂の巣形状の供給流路構造は、ノズルの液体供給の形を整えるのに使用されている。これにより、垂直方向にジェットが形成される。また、ノズルへの液体供給が改善されると、線形不安定性の強度が低減し、ジェット形成の改善につながる。
【０１２４】
＜実施例８＞
この実施例では、図１３Ａに示すような２つの異なるジェットボックスを有する装置が使用された。第１ジェットボックスは、供給流路のみを備えるノズルを含んでいた。第２ジェットボックスは、供給流路、メッシュ及び約４５度の角度で設けられた羽根を有する分流器ユニットを備えるノズルを含んでいた。
【０１２５】
装置は、参照番号１３００で示されている。装置１３００は、チャンバ１３０２、液体入口１３０４及び液体出口１３０６を含む。装置１３００は、ジェットボックス１３１０の上方にプレナム１３０８を含む。また、装置は、ガス入口１３１２及びガス出口１３１４を含む。
【０１２６】
第１ジェットボックス１３１０は、図１３Ｂ及び図１３Ｃに示されている。ジェットボックス１３１０は、５０個のジェットバンクを含むノズルプレート１３１６を含む。ノズルプレート１３１６は、ノズル上方の高さ約６．４ｍｍの箇所に、複数の供給流路１３１８を含む。また、この構成では、ノズルバンクはそれぞれ、４５個のノズルを含む。複数のノズルは、均一な距離４ｍｍの間を空けて、配置されている。上述したように、複数のノズル列は交互にインターレースされる。すなわち、各ノズルバンクの複数のノズルは、隣接するノズルバンクのノズルからのオフセットとなる。ノズルバンク間の距離も均一に設定されており、その距離は、２０ｍｍである。
【０１２７】
各ノズルは、０．０５６ＤＯＣノズルであった。そして、チューブが切断されて、レーザーによりプレートと溶接されて、ノズルバンクのプレートが形成された。チューブは、厚さ０．９０ｍｍのステンレス鋼材とした。ノズルプレートは、厚さ６．４ｍｍのステンレス鋼材とした。各ノズルは、２．６７ｍｍの主軸及び１．２ｍｍの短軸を有するように形成された。加えて、この実施例では、中央に位置する２０個のバンクのみを使用し、残りは、平坦なゴムのガスケット材で覆って、覆われたノズル（図示せず）からの液体の流れをブロックした。
【０１２８】
この実施例で使用された第２ジェットボックス１３２０が、図１３Ｄに示されている。図１３Ｄに示すように、第２ジェットボックスは、参照番号１３２０で示されている。第２ジェットボックス１３２０は、高さ約６．４ｍｍの場所に、複数の供給流路１３２２を含み、また、一辺が約０．７６ｍｍの大きさのほぼ均一な正方形である目の粗い篩（メッシュ１３２４）を含む。メッシュ１３２４は、ステンレス鋼で形成され、ワイヤーの直径は約０．５ｍｍであった。分流器の羽根１３２６は、約４５度の角度で使用される。オペレーションでは、ジェット形成に適用される液体プレナム圧は、５．３ｐｓｉとした。圧力は、アナログの圧力計で測定した。
【０１２９】
図１３Ｅは、第１ジェットボックスを使用して、形成したジェットの写真である。図１３Ｆは、供給流路、メッシュ及び分流器を含む第２ジェットボックスを使用して形成したジェットの写真である。
【０１３０】
図１３Ｅ〜１３Ｆを比較すると、分流器の羽根、スクリーン及び流路を使用する第２ジェットボックスは、供給流路のみを使用した場合と比較して、より安定したフラットジェットを形成できる。すなわち、図１３Ｅに示されているジェット１３２８の安定性は、例えば、ジェット１３２８が分裂する位置までのノズルからの距離は、ジェット１３３０のそれよりも短くなっているといったように、図１３Ｆに示されているジェット１３３０の安定性よりも低くなっている。
【０１３１】
＜実施例９＞
本実施例では、図１３Ａに示した装置と同様な、安定化ユニットを備えないジェット、すなわち分流器、メッシュ及び供給流路を備えないジェットを有する装置を使用した。本実施例のジェットボックスは、２０個のノズルバンクを含み、各ノズルバンクは、４５個のノズルを含んでいた。ノズル同士の間の間隔は、４ｍｍであり、ノズルバンク同士の間の間隔は、約２ｃｍであった。
【０１３２】
ノズルはそれぞれ、０．０５６インチの深さの孔を形成するようにチューブ（図示せず）を切ることにより形成された。すなわち、０．０５６ＤＯＣのノズルが形成された。そして、チューブが切断されて、レーザーによりプレートと溶接されて、ノズルバンクのプレートが形成された。チューブは、厚さ０．９０ｍｍのステンレス鋼材とした。ノズルプレートは、厚さ６．４ｍｍのステンレス鋼材とした。各ノズルは、２．６７ｍｍの主軸及び１．２ｍｍの短軸を有するように形成された。
【０１３３】
液体プレナム圧は、７ｐｓｉに維持され、プレナムを通過する液体の流速のみ変更した。また、プレナム内の圧力を下げると、液体の流速が下がり、その結果、形成されるジェットの不安定性が開始して分裂する前の部分の長さが長くなることが観察された。
【０１３４】
図１４は、実施例９のジェットの側面の写真である。図に示すように、セクション１４０２の部分ではジェットが分裂した、すなわち、ノズルから約１．５インチの範囲において、ジェットが分裂した。セクション１４０４又はノズルからの距離の約３分の１の距離では、フラットジェットが見られず、滴のみが見られた。
【０１３５】
＜実施例１０＞
一重項デルタ酸素形成器を使用した。この実施例では、実施例１に記載したものと同様な装置を使用した。ノズルはそれぞれ、２．２ｍｍの主軸及び０．８１ｍｍの短軸を有するように形成された。この装置の名目動作プレナム圧は、２０ｐｓｉである。ノズルプレートは、２５個のノズルバンクを含み、１バンクにつき、３９個及び４０個のノズルが配置されたバンクが交互に並んでいる。ノズル同士の間の間隔は、３ｍｍであり、ノズルバンク同士の間の間隔は、約９．６ｍｍであった。装置は、米国特許第７，３７９，４８７号明細書の図２に記載された装置と同様なものであり、その記載の内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【０１３６】
以下に示す反応式によると、ヘリウム（Ｈｅ）に希釈された塩素ガス（Ｃｌ２）と塩基性過酸化水素（ＢＨＰ，ＫＯ２Ｈ）との反応による副形成物は、塩（ＫＣｌ）である。
Ｃｌ２＋２ＫＯ２Ｈ  →  Ｏ２＋Ｈ２Ｏ２＋２ＫＣｌ
典型的な反応器のオペレーションでは、６０Ｔｏｒｒ近傍で、Ｃｌ２／Ｈｅが反応器に流入し、Ｏ２／Ｈｅが反応器から流出し、名目上のＣｌ２→Ｏ２の変換率は、＞９０％である。標準的なＢＨＰはｍ＝５モル／ｋｇＫＯ２Ｈであり、Ｃｌ２と反応して、本発明のフラットジェット反応器内では＜ｍ＝１モル／ｋｇＫＯ２Ｈとなる（Δｍ＝４）。形成されたＫＣｌは、不溶性塩として溶液中にとどまる。この反応で形成された塩は、使用されたＫＯ２Ｈと同じものであり、したがって、Δｍ＝４の反応において形成される塩は、ＢＨＰ１Ｋｇあたり２９８ｇとなる。この実験の間に、ジェットに目立った品質低下は見られず、スラリー中に３０％重量パーセント近い塩が形成された。
【０１３７】
この反応において塩から形成されたスラリーは、塩が、小さく緩く結合した凝集体を形成する理想的な場合である。塩の個々の結晶は、通常小さい（＜２００μｍ）が、より大きな塊を形成することもできる。ポンプ及び／又はノズルオリフィスを介してスラリーを循環させることにより、塊を容易に分解することができる。スラリーを絶えず再循環させておきさえすれば、塩のジェットに対する影響は、非常に小さいか、まったくないと考えられる。
【０１３８】
＜実施例１１＞
実施例１では、単射型ジェット試験装置を使用して１つのジェットを形成し、どのようにスラリーがノズルから射出するかを例示した。この実施例では、３つの別々のノズルプレートについて試験し、これらの切り込み深さ（ＤＯＣ）はそれぞれ、０．０５２インチ、０．０５４インチ、０．０５６インチであった。
【０１３９】
試験装置を、図５Ａ〜５Ｃを参照して説明する。図５Ａ〜５Ｃでは、装置は、参照番号５００で示され、動作チャンバ５０２、２つの液体入口５０４及び５０６、及び流体出口５０８を含む。流体出口５０８は、再循環ループに接続され、ポンプ（図示せず）及び流体入口５０４と連結される。プレナム内の流体圧を計測するために、圧力計（図示せず）が搭載されている。プレナムは、プレート５１２上方に形成された密閉室である。プレナムは、２２６ｍｍ（幅）×２８．５ｍｍ（高さ）×２０ｍｍ（深さ）の寸法を有する。ノズルプレート５１２は、３つのノズルバンク５１４、５１６及び５１８を含む。この構成では、各ノズルバンクは、３つのノズルを含む。具体的には、ノズルバンク５１６は、第１ノズル５２０、第２ノズル５２２及び第３ノズル５２４を含む。ズルはそれぞれ、等間隔で設けられ、第１ノズル５２０と第２ノズル５２２との間の距離は４ｍｍである。ノズルバンク５１４、５１６及び５１８の間の距離は、均一である。この例では、ノズルバンク５１４とノズルバンク５１６との間の距離は、約５ｃｍである。
【０１４０】
この実施例では、切り込みの深さ（ＤＯＣ）がそれぞれ異なる３つの別個に設けられたノズルプレートが使用され、０．０５２ＤＯＣノズルプレート、０．０５４ＤＯＣノズルプレート及び０．０５６ＤＯＣノズルプレートである。０．０５２ＤＯＣノズルプレートは、各ノズル（５２０、５２２、５２４）が、チューブ（図示せず）への切り込みの深さが０．０５２インチとなるように切り込みを入れて形成されたプレートである。０．０５２ＤＯＣノズルプレートのノズルはそれぞれ、２．３７ｍｍの主軸及び０．９９ｍｍの短軸を有する。０．０５４ＤＯＣノズルプレートは、別のノズルプレートに、チューブ（図示せず）への切り込みの深さが０．０５４インチとなるように切り込みを入れて形成された。０．０５４ＤＯＣノズルプレートのノズルはそれぞれ、２．５３ｍｍの主軸及び１．１２ｍｍの短軸を有する。０．０５６ＤＯＣノズルプレートは、別のノズルプレートに、チューブ（図示せず）への切り込みの深さが０．０５６インチとなるように切り込みを入れて形成された。０．０５６ＤＯＣノズルプレートのノズルはそれぞれ、２．６７ｍｍの主軸及び１．２ｍｍの短軸を有する。
【０１４１】
各ノズルのチューブは、切断されて、レーザーによりプレートと溶接されて、ノズルバンクのプレートが形成された。チューブは、厚さ０．９０ｍｍのステンレス鋼材とした。ノズルプレートは、厚さ４．６５ｍｍのステンレス鋼材とした。この例において、ノズルバンク５１４及びノズルバンク５１８には、ビーズ状のワックス（高融点パラフィン）が充填された。同様に、ノズルバンク５１６、ノズルバンク５２０及びノズルバンク５２４に、同じワックス材を充填し、１つのノズル５２２のみが動作するようにした。そして、図５Ａに示すように、プレート５１２を、装置５００に配置した。また、プレート５１２上方に配置された液体プレナム（図示せず）が存在し、液体は、実質的に水平方向にプレート５１２を横切るように流れるように構成されている。ノズル１２０の開口部と液体プレナムとの面積比は、１：３５０である。
【０１４２】
表５に示すように、様々な圧力及び異なる液体で、動作させた。
【表５】
0005740671.tif 000006
【０１４３】
図１５は、実施例１１で形成されたジェットの側面の写真である。以下、図１５及び表５を参照する。硫酸ナトリウム溶液を、統制群として使用した。
【０１４４】
１１ｐｓｉでのＮａ２ＳＯ４とジプサムとを比較する。
【０１４５】
０．０５２ＤＯＣノズルを使用して、１１ｐｓｉで、５重量％のジプサムにより、液体ジェットを形成した。同じプレナム圧１１ｐｓｉで作動させた統制群の流体（Ｎａ２ＳＯ４）と比較して、ジプサム溶液では、より幅の大きいジェットが形成された。これは、ジプサム溶液の表面張力が低いことを暗に示す。また、ジプサムの分裂長が、統制群溶液の分裂長よりも小さくなっている。
【０１４６】
次に、９ｐｓｉでのＮａ２ＳＯ４とジプサムとを比較する。
【０１４７】
０．０５２ＤＯＣノズルを使用し、９ｐｓｉで、５重量％のジプサムにより、液体ジェットを形成した。同じプレナム圧９ｐｓｉで作動させた統制群の流体（Ｎａ２ＳＯ４）と比較して、ジプサム溶液では、より幅の大きいジェットが形成された。これは、ジプサム溶液の表面張力が低いことを暗に示す。また、ジプサムの分裂長が、統制群溶液の分裂長よりも小さくなっている。
【０１４８】
次に、７ｐｓｉでのＮａ２ＳＯ４とジプサムとを比較する。
【０１４９】
０．０５２ＤＯＣノズルを使用し、７ｐｓｉで、５重量％のジプサムにより、液体ジェットを形成した。同じプレナム圧７ｐｓｉで作動させた統制群の流体（Ｎａ２ＳＯ４）と比較して、ジプサム溶液では、より幅の大きいジェットが形成された。これは、ジプサム溶液の表面張力が低いことを暗に示す。また、ジプサムの分裂長が、統制群溶液の分裂長よりも小さくなっている。
【０１５０】
また、上述の実施例の塩とは異なり、ジプサム粒子は、凝集する傾向があり、沈殿するのに十分長い時間が与えられる場合には、ジェットを詰まらせるのに十分な大きさの粒子を形成する。凝集時間が短い条件では、５％ジプサムで形成されたジェットは、統制群の場合と比較して、僅かに大きくなり、これは、ジプサムが水の表面張力を下げることに起因する。このスラリーの場合、動作圧力が下がると、固体が存在しない状態で、形成される複数のジェットを互いに酷似したものにできることが分かった。また、この種のスラリーに固有のノズルを選択することにより、水と同様な表面張力及び粘度を有する液体に対して設計されたノズルを使用した場合と比較して、幅の広いジェットが形成されてしまう効果を相殺することができると考えられる。
【０１５１】
＜実施例１２＞
図５Ａに示した試験台装置を使用して、複数ジェットのアレイを形成した。試験台は、参照番号５００で示され、動作チャンバ５０２、液体入口５０４、流体出口５０８、及びプレナム５０９を含む。プレナム５０９は、ノズルプレート５１２の上方に配置され、ノズルプレート５１２の上で密閉室を形成している。流入流体圧を計測する圧力計（図示せず）も使用された。
【０１５２】
この実施例では、図６Ａに示したものと同様なノズルプレート６００を使用したが、図６Ａに示されたノズルプレートは３つのノズルバンクを有していたのに対し、本実施例で使用されたノズルプレートは、４つのノズルバンクを有する。ノズルプレートの構造は、実施例２と同様である。この構成では、各ノズルバンクは、２４個のノズルを含む。ノズル同士の間の間隔は、４ｍｍである。ノズルバンク同士の間の距離も、均一である。本実施例の場合、ノズルバンク同士の間の距離は２ｃｍであった。これら４つのノズルバンク全てを試験するため、作動させた。
【０１５３】
試験では、バグ室を通過した後の、大きさが未知であるフライアッシュ（飛散灰）を０．４７ポンドを水と０．２質量％（ｗ／ｗ）に対応する濃度で混合させたものを使用した。フライアッシュは、米国コロラド州、コロラドスプリングズに位置する、コロラドスプリングズ電力、Ｄｒａｋｅ発電所から採取した。試験では、ＤＯＣが０．０５３のノズルを使用した。０．０５３ＤＯＣのノズルは、２．４５ｍｍの主軸及び１．０５ｍｍの短軸を有する。アナログ圧力計で測定されたプレナム圧は、９ｐｓｉであった。試験台は、連続して約１５００時間動作させた。延長した試験の間、ジェットに目立った質の低下は観察されなかった。
【０１５４】
＜実施例１３＞
炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）とピペラジン（ＰＺ、ここでは、１，４−ジアミノシクロヘキサン）との水溶液から、ＣＯ２を真空ストリッピングを例示するのに、試験装置が使用された。また、カルバミン酸ピペラジン（ＰＺＣＯＯ−）、ジカルバミン酸ピペラジン（ＰＺ（ＣＯＯ−）２）及びこれらのプロトン化形態であると推定されるＣＯ２の反応形成物についても例示する。この実施例は、溶媒再生及び燃焼燃料ガスからのＣＯ２隔離を必要とする、燃焼後の炭素捕捉（ＣＯ２捕捉）システムにも適用可能である。
【０１５５】
図５Ａに示したような、１段で構成された装置が使用された。この実施例では、装置を、ストリッパーとして分類することができる。装置の主な構成要素として、図５Ａを参照して先に説明したように、ジェットノズルプレート及びプレナム、気液分離器、液体供給及びガス供給が含まれる。
【０１５６】
この実施例では、装置は、真空ストリッピングモード下で作動し、このモードでは、ＣＯ２ガスは、ジェットに吸収されるのではなく、ジェットから脱離する。この実施例で使用されたジェットノズルプレートは、上記した設計とは僅かに異なる。１つのノズルプレートが使用され、プレートは、幅５ｃｍ、長さ１５ｃｍのサイズであった。流路の入口での断面積は、５ｃｍ×１４ｃｍであった。本実施例では、４つのノズルバンクが使用され、各ノズルバンクは、１列につき、１２列のノズルを含む。ノズル間の距離は、約４ｍｍであった。隣接するノズルバンク間の距離は、約３０ｍｍであった。各ノズルは、公称２．６７ｍｍの主軸及び公称１．２ｍｍの短軸を有するように形成された。プレート上方の液体プレナムは、公称の長さが１４ｃｍの均一な垂直方向に流れる液体フラットジェットを形成するように構成された。
【０１５７】
装置はまた、ルーツ送風機を背面部に備える機械的回転翼のポンプを含む真空システムを含み、２００ｍＴｏｒｒのバックグラウンド圧力を実現した。吸収セルが１０ｃｍの長さの経路長に取り付けられ、また、ＦＴＩＲスペクトロメーターを使用して、脱離したＣＯ２及び水の吸収度、分圧、及びジェットパックからのフラックスを測定した。ストリッパー及び吸収セルにおける全圧を、それぞれ、絶対０〜１０００Ｔｏｒｒ及び０〜１００Ｔｏｒｒの静電容量型圧力計を使用して測定した。吸収セルにおける圧力は、吸収セル全体に渡る圧力低下を計算するための、２つの圧力の平均値として計算した。
【０１５８】
ストリッパー及び光学セルの圧力調整は、真空ポンプ及びストリッパーの出口に設けられた圧力制御バルブを調整することにより行った。吸収セルは、外径１．２７ｃｍのプラスチックチューブにより、ストリッパーと接続されていた。吸収セルの窓を温かく保ち、また、過熱された窒素の小さな流れを吸収セルの窓に吹き付けることにより、水分凝縮が起こらないようにした。トレーサーガスとして機能する少量のＣＯ２を、ストリッパーの下流に導入して、ジェットパックからのＣＯ２フラックスの較正及び測定を行った。較正された電子質量流制御装置を使用して、トレーサーガスの導入を行った。再循環恒温槽を使用して、ストリッパーにおける溶媒の加熱及び温度の維持を行った。溶媒の温度は、３つの熱電温度計を使用して測定され、１つは、ジェットパックにおいて、１つはキャッチタンクの上部において、そしてもう１つは、キャッチタンクの底部において測定を行った。
【０１５９】
全アルカリ度１モルにつき、０．５０モルＣＯ２の充填量の疑似濃溶媒混合液を、５モルのＫＨＣＯ３及び２．５モルのピペラジンを１ｋｇの水で混ぜ合わせることにより調合した。この充填剤は、ＣＯ２燃焼／燃料ガス捕獲実験の結果得られた通常の動作条件をシミュレートするために、調合された。溶媒の充填量は、ストリッピング実験の間に減ってしまうことから、溶媒を追加のＣＯ２で再充填して、ほぼ一定量の溶媒を保つようにしている。これは、ＣＯ２ガスを、大気圧条件下で、ストリッパー室に充填することにより行い、再循環ポンプ作動させてフラットジェットを形成した。その結果得られた充填量は、ＣＯ２の平衡蒸気圧を測定し、Oyenekan他、「Alternative Stripper Configurations for CO2 Capture by Aqueous Amines（水性アミンによるＣＯ２捕獲のための別のストリッパー較正）」AIChE Journal, Ｖｏｌ．５３、Ｎｏ．１２、３１４４−３１５４ページ、２００７年に記載されている式から求められる。
【０１６０】
ＣＯ２及びＨ２Ｏの分圧は、実験で得られた回転線強度と、較正したＣＯ２及び水の流量とから得られた基準スペクトルの回転線強度とを比較することにより、計算した。ＣＯ２及びＨ２Ｏの吸収スペクトルは、ストリッパー圧とは異なる圧力の吸収セルで測定した。ストリッパーにおけるＣＯ２及びＨ２Ｏの蒸気分圧を計算するには、吸収セルで測定された蒸気分圧に、セルの圧力に対する反応器の圧力の比を掛けて、算出する。
【数１】
0005740671.tif 000007
【数２】
0005740671.tif 000008
【０１６１】
図１６は、この実施例に従って、６０℃、全圧２３ｋＰａでのＣＯ２ストリッピングデータのサンプルスペクトルを示している。測定されたＣＯ２流の分圧及びフラットジェットアレイから脱離した流速は、それぞれ、１．９３ｋＰａ及び０．６１スタンダードリットル／分（ｓｌｍ）であった。ＣＯ２流及び圧力が測定されると、ジェットからの脱離に対する物質移動係数ｋを、次式を用いて計算することができる。
【数３】
0005740671.tif 000009
【０１６２】
ここで、ＪはＣＯ２流、Ｓは界面面積（１３３４ｃｍ２）、括弧の中の言葉は、推進力を表す。物質移動係数をｃｍ／秒の単位で求めるため、圧力を、濃度の単位に変換した。測定されたジェットからのＣＯ２脱離に対する物質移動係数は、２．３ｃｍ／秒であった。１段で構成されたシステムとしてストリッパーを動作させたところ、脱離したＣＯ２の圧力は、平衡蒸気圧の０．８倍であった。結果のデータが、表６にまとめられている。
【表６】
0005740671.tif 000010
【０１６３】
本発明の範囲及び精神の範囲内で、様々な変更及び改良が可能であることは、当業者にとって明らかである。本発明は、このような変更及び改良についても、添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲に含まれるものと仮定して包含することを意図している。
（項目１）
液体入口と、
ガス入口と、
ガス出口と、
上記液体入口及び上記ガス入口と連通する複数のノズルのアレイを有するノズルプレートと、
上記ノズルプレートと接続され、上記ノズルプレートから形成される、実質的に平面形状のフラット液体ジェットの不安定性を低減する安定化ユニットと、
を備える気液接触器装置。
（項目２）
上記安定化ユニットは、上記複数のノズルのアレイのうちの少なくとも１つのノズルを少なくとも部分的に囲む供給流路を有する項目１に記載の装置。
（項目３）
上記供給流路は、上記少なくとも１つのノズルの入口の上方で、約１〜２５ｍｍの範囲の高さを有する項目２に記載の装置。
（項目４）
上記安定化ユニットは、上記複数のノズルのアレイのうちの少なくとも１つのノズルに、メッシュを有する項目１に記載の装置。
（項目５）
上記メッシュは、均一な複数の開口部を有する項目４に記載の装置。
（項目６）
上記複数の開口部は、それぞれ、約０．１〜２ｍｍの範囲の長さ、及び約０．１〜２ｍｍの範囲の幅を有する項目５に記載の装置。
（項目７）
上記安定化ユニットは、上記複数のノズルのアレイのうち少なくとも１つのノズルの入口部分に配置される分流器ユニットを有し、上記分流器ユニットは、上記液体入口から流出する液体のモーメントを変化させる項目１に記載の装置。
（項目８）
上記分流器ユニットは、約３０〜６０度の範囲の角度で設けられた羽根を有する項目７に記載の装置。
（項目９）
上記複数のノズルのアレイは、少なくともノズルの第１列と、隣接するノズルの第２列とを含み、上記ノズルの第１列と、上記ノズルの第２列とは、互いにオフセットとなる項目１に記載の装置。
（項目１０）
上記ノズルの第１列におけるノズル同士の間隔は、約０．５〜１０ｍｍの範囲である項目９に記載の装置。
（項目１１）
気液接触器に使用されるノズルプレートであって、
プレートと、
上記プレートに形成された複数のノズルのアレイと、
上記プレートに接続された安定化ユニットと、
を備え、
上記安定化ユニットは、上記ノズルプレートから形成されたフラット液体ジェットの不安定性を低減するノズルプレート。
（項目１２）
上記安定化ユニットは、上記複数のノズルのアレイのうちの少なくとも１つのノズルを少なくとも部分的に囲む供給流路を有する項目１１に記載のノズルプレート。
（項目１３）
上記供給流路は、蜂の巣形状に形成された要素が複数相互接続された構造を有する項目１２に記載のノズルプレート。
（項目１４）
上記安定化ユニットは、上記複数のノズルのアレイのうちの少なくとも１つのノズルに、メッシュを有する項目１１に記載のノズルプレート。
（項目１５）
上記メッシュは、グリッドパターンを有するように形成され、上記グリッドパターンのグリッドはそれぞれ、約０．１〜２ｍｍの範囲の開口領域を有する項目１４に記載のノズルプレート。
（項目１６）
上記安定化ユニットは、上記複数のノズルのアレイのうち少なくとも１つのノズルの入口部分に配置される分流器ユニットを有る項目１１に記載のノズルプレート。
（項目１７）
上記分流器ユニットは、約３０〜６０度の範囲の角度で設けられた羽根を有する項目１６に記載のノズルプレート。
（項目１８）
上記ノズルプレートと接続された第１側面部と、
上記ノズルプレートと接続された第２側面部と、
上記第１側面部及び上記第２側面部と接続され、囲いを形成する底面部とを更に備える項目１１に記載のノズルプレート。
（項目１９）
上記安定化ユニットは、
上記複数のノズルのアレイのうちの少なくとも１つのノズルを少なくとも部分的に囲む供給流路と、
上記複数のノズルのアレイのうちの少なくとも１つのノズルに配置されるメッシュと、
を有する項目１１に記載のノズルプレート。
（項目２０）
気液接触器のノズルプレートから形成されるジェットの不安定性を低減するべく、エンハンサーを使用する方法であって、
気液接触器から形成されるジェットの不安定性を低減するべく、エンハンサーを上記気液接触器の流入ストリームに添加する段階と、
それぞれが液体の平面シートを含み、実質的に平行な複数の面に配置される、基本的に平面形状の複数の液体ジェットを形成する段階と、
少なくとも１つの反応性又は可溶性の気相分子を含むガスを供給する段階と、
上記気相分子と上記複数の液体ジェットとの間の物質移動相互作用によって、上記気相分子を少なくとも一部を除去する段階と、
を備える方法。
（項目２１）
上記エンハンサーは、上記複数の液体ジェットの、粘度、表面張力及び密度のうちの少なくとも１つを増加又は低下させる項目２０に記載の方法。
（項目２２）
上記エンハンサーは、分子量が約１千６百万から約１千８百万の範囲の、部分的に加水分解された直鎖高分子ポリアクリルアミドを含むポリマーを含有する水溶液を含む項目２０に記載の方法。
（項目２３）
上記エンハンサーは、約１〜１００質量％（ｗ／ｗ）の範囲の濃度のグリコール水溶液を含む項目２０に記載の方法。
（項目２４）
上記エンハンサーは、塩基性の過酸化水素溶液、グリセロール溶液、エチレングリコール溶液、ポリビニルアルコール溶液、キサンタンガム溶液、セルロースエーテル溶液、ポリプロピレングリコール溶液及びポリオキシアルキレン・アルキルエーテル溶液のうちの少なくとも１つを含む項目２０に記載の方法。
（項目２５）
気液接触器を使用して気相分子を処理する方法であって、
複数のノズルのアレイからの滴の分布を含む、不安定な複数の液体ジェットを形成する段階と、
少なくとも１つの反応性又は可溶性の気相分子を含むガスを供給する段階と、
上記気相分子と上記滴の分布との間の物質移動相互作用によって、上記気相分子を少なくとも一部を除去する段階と、
を備える方法。
（項目２６）
上記滴の分布は、約５０μｍ〜２ｍｍの範囲の大きさを有する複数の液滴を含む項目２５に記載の方法。
（項目２７）
上記滴の分布は、実質的に均一な滴の分布を含む項目２５に記載の方法。
（項目２８）
上記不安定な複数の液体ジェットを形成する段階は、約１３〜７５ｐｓｉのプレナム圧で動作することを含む項目２５に記載の方法。
（項目２９）
上記不安定な複数の液体ジェットのうちの少なくとも１つは、１５ｍ／秒よりも大きい速度を有する項目２５に記載の方法。
（項目３０）
上記気相分子は、硫黄酸化物、窒素酸化物、二酸化炭素、アンモニア、酸性ガス、アミン、ハロゲン、還元硫黄化合物、及び酸素のうちの少なくとも１つを含む項目２５に記載の方法。
（項目３１）
上記気相分子は、硫黄酸化物を含む項目２５に記載の方法。
（項目３２）
上記気相分子は、二酸化炭素を含む項目２５に記載の方法。
（項目３３）
上記気相分子は、窒素酸化物を含む項目２５に記載の方法。
（項目３４）
上記気相分子は、アミンを含む項目２５に記載の方法。
（項目３５）
上記気相分子は、塩素を含む項目２５に記載の方法。
（項目３６）
上記滴の分布は、水、アンモニア、アンモニア塩、アミン、アルカノールアミン、アルカリ塩、アルカリ土類塩、過酸化物及び次亜塩素酸塩のうちの少なくとも１つを含む項目２５に記載の方法。
（項目３７）
上記複数の液体ジェットの表面張力を低下させるべくエンハンサーを添加する段階を更に備える項目２５に記載の方法。
（項目３８）
上記複数の液体ジェットの密度を増加させるべくエンハンサーを添加する段階を更に備える項目２５に記載の方法。
（項目３９）
上記滴の分布は、水性スラリーを含む項目２５に記載の方法。
（項目４０）
上記水性スラリーは、固形物及び水を、水溶液中に含む項目３９に記載の方法。
（項目４１）
上記水性スラリーは、約１〜２０質量％（ｗ／ｗ）の範囲で固体を含む項目３９に記載の方法。
（項目４２）
上記水性スラリーは、複数の粒子を含み、上記複数の粒子は、約５００ミクロン未満の粒径を有する項目３９に記載の方法。
（項目４３）
気液接触器を使用して気相分子を処理する方法であって、
それぞれが液体の平面シートを含み、実質的に平行な複数の面に配置される基本的に平面形状の複数の液体ジェットを、水性スラリーで形成する段階と、
反応性気相分子又は可溶性気相分子を含むガスを供給する段階と、
上記気相分子と上記複数の液体ジェットとの間の物質移動相互作用によって、上記気相分子を少なくとも一部を除去する段階と、
を備える方法。
（項目４４）
上記平面形状の複数の液体ジェットのアレイにおける少なくとも１つの液体ジェットが、約１０〜１０００μｍの範囲の厚さを有する項目４３に記載の方法。
（項目４５）
上記平面形状の複数の液体ジェットのアレイにおける少なくとも１つの液体ジェットが、約１０〜２５０μｍの範囲の厚さを有する項目４３に記載の方法。
（項目４６）
上記平面形状の複数の液体ジェットのアレイにおける少なくとも１つの液体ジェットが、約５〜３０ｃｍの範囲の長さを有する項目４３に記載の方法。
（項目４７）
上記平面形状の複数の液体ジェットのアレイにおける少なくとも１つの液体ジェットが、約５〜２０ｃｍの範囲の長さを有する項目４３に記載の方法。
（項目４８）
上記平面形状の複数の液体ジェットのアレイにおける少なくとも１つの液体ジェットが、１５ｍ／秒未満の速度を有する項目４３に記載の方法。
（項目４９）
上記平面形状の複数の液体ジェットのアレイにおける少なくとも１つの液体ジェットが、約５〜１０ｍ／秒の範囲の速度を有する項目４３に記載の方法。
（項目５０）
上記水性スラリーは、約５００ミクロン未満の大きさを有する複数の粒子を含む項目４３に記載の方法。
（項目５１）
上記水性スラリーは、約３００ミクロン未満の大きさを有する複数の粒子を含む項目４３に記載の方法。
（項目５２）
上記水性スラリーは、約８０ミクロン未満の大きさを有する複数の粒子を含む項目４３に記載の方法。
（項目５３）
上記水性スラリーは、約０．２〜３０重量％（ｗ／ｗ）の範囲の固形物濃度を有する項目４３に記載の方法。
（項目５４）
上記水性スラリーは、約１０〜２５質量％（ｗ／ｗ）の範囲の固形物濃度を有する項目４３に記載の方法。
（項目５５）
上記気相分子は、硫黄酸化物、窒素酸化物、二酸化炭素、アンモニア、酸性ガス、アミン、ハロゲン及び酸素のうちの少なくとも１つを含む項目４３に記載の方法。
（項目５６）
上記水性スラリーは、アンモニア塩、アミン、アルカノールアミン、アルカリ塩、アルカリ土類塩、過酸化物及び次亜塩素酸塩のうちの少なくとも１つを含む項目４３に記載の方法。
（項目５７）
水溶液は、Ｃａ（ＯＨ）２及びＭｇ（ＯＨ）２のうちの少なくとも１つを含む項目４３に記載の方法。
（項目５８）
水溶液は、フライアッシュを含む項目４３に記載の方法。
（項目５９）
上記水性スラリーは、固形物及び水を含む項目４３に記載の方法。
（項目６０）
上記固形物は、アルカリ性物質を含む項目５９に記載の方法。
（項目６１）
上記アルカリ性物質は、ケイ酸塩を含む項目６０に記載の方法。
（項目６２）
上記ケイ酸塩は、ケイ酸カルシウム／ケイ酸マグネシウムを含む項目６１に記載の方法。
（項目６３）
上記ケイ酸カルシウム／ケイ酸マグネシウムは、かんらん石材、珪灰石材及び蛇紋石材のうちの少なくとも１つを含む項目６２に記載の方法。
（項目６４）
上記アルカリ性物質は、産業廃棄物アルカリ物質を含む項目６０に記載の方法。
（項目６５）
上記産業廃棄物アルカリ物質は、製鋼スラグ、セメント窯ダスト及びフライアッシュのうちの少なくとも１つを含む項目６４に記載の方法。
（項目６６）
上記固形物は、約１〜２０質量％（ｗ／ｗ）濃度である項目６０に記載の方法。
（項目６７）
装置を使用して、少なくとも２つの流体を分離する方法であって、
上記少なくとも２つの流体のうちの少なくとも１つの流体を、当該流体の蒸気分圧にまで加熱する段階と、
上記少なくとも２つの流体を使用して、基本的に平面形状の複数の液体ジェット形成することにより、上記少なくとも２つの流体のうちの上記少なくとも１つの流体を、少なくとも一部取り除く段階と、
を備え、
上記複数の液体ジェットは、それぞれ、実質的に液体の平面シートを含み、実質的に平行な複数の面に配置される方法。
（項目６８）
アレイにおける上記平面形状の複数の液体ジェットのうちの少なくとも１つが、約１０〜１０００μｍの範囲の厚さを有する項目６７に記載の方法。
（項目６９）
アレイにおける上記平面形状の複数の液体ジェットのうちの少なくとも１つが、約１０〜２５０μｍの範囲の厚さを有する項目６７に記載の方法。
（項目７０）
アレイにおける上記平面形状の複数の液体ジェットの少なくとも１つが、約５〜３０ｃｍの範囲の長さを有する項目６７に記載の方法。
（項目７１）
アレイにおける上記平面形状の複数の液体ジェットの少なくとも１つが、約５〜２０ｃｍの範囲の長さを有する項目６７に記載の方法。
（項目７２）
アレイにおける上記平面形状の複数の液体ジェットの少なくとも１つが、１５ｍ／秒未満の速度を有する項目６７に記載の方法。
（項目７３）
アレイにおける上記平面形状の複数の液体ジェットの少なくとも１つが、約５〜１０ｍ／秒の範囲の速度を有する項目６７に記載の方法。
（項目７４）
上記少なくとも２つの流体は、カルバミン酸及び水性カルバミン酸を含む項目６７に記載の方法。
（項目７５）
上記少なくとも２つの流体は、炭酸塩及び水性炭酸塩を含む項目６７に記載の方法。
（項目７６）
上記少なくとも２つの流体のうちの少なくとも１つの流体は、陽イオン、アルキル、カルバミン酸アリル、アルカリ、アルカリ土類金属、カルバミン酸アンモニウム、炭酸アンモニウム塩、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される物質を含む項目６７に記載の方法。
（項目７７）
上記少なくとも２つの流体のうちの少なくとも１つの流体は、アルコール、アンモニア、水、海水、ブライン、酸性水、還元硫黄化合物、有機含硫黄化合物、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される物質を含む項目６７に記載の方法。
【図１】
0005740671.tif 000011
【図２Ａ】
0005740671.tif 000012
【図２Ｂ】
0005740671.tif 000013
【図２Ｃ】
0005740671.tif 000014
【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
0005740671.tif 000019
【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
0005740671.tif 000021
【図４Ｄ】
0005740671.tif 000022
【図４Ｅ】
0005740671.tif 000023
【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
0005740671.tif 000025
【図５Ｃ】
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【図５Ｄ−Ｅ】
0005740671.tif 000027
【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ−Ｅ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
0005740671.tif 000041
【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
0005740671.tif 000043
【図１３Ｆ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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