DE60018639T2

DE60018639T2 - Verwendung einer strukturierten Packung zur Luftzerlegung

Info

Publication number: DE60018639T2
Application number: DE60018639T
Authority: DE
Inventors: Kevin Mckeigue; Krishnamurthy Chestnut Ridge Ramachandran; Hendrik Adriaan Kooijman
Original assignee: BOC Group Inc
Current assignee: Linde LLC
Priority date: 1999-06-25
Filing date: 2000-06-23
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2020-06-24
Also published as: EP1063009A1; JP2001038199A; EP1063009B1; CA2312214C; CN1130251C; ATE290924T1; KR100383775B1; CN1280876A; US6509082B1; DE60018639D1; KR20010049618A; CA2312214A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf strukturierte Packungen mit besonderer Anwendung bei der Lufttrennung, die aber auch in jeder Flüssigkeits-Dampf-Kontatktsäule benutzt werden können.
Strukturierte Packungen haben weit verbreitete Anwendung in einer Vielfalt von Destillationen einschließlich solcher für die Trennung von Luft in ihre Bestandteile gefunden. Destillationen werden in Destillationssäulen durchgeführt, die mit Massentransferelementen gefüllt sind, um aufsteigende Dampfphasen in innigen Kontakt mit absteigenden Flüssigkeitsphasen von zu trennenden Gemischen zu bringen. Während die aufsteigende Phase aufsteigt und die absteigende Flüssigkeitsphase berührt, wird sie noch mehr angereichert an der flüchtigeren Komponente des zu trennenden Gemischs. Gleichzeitig wird die absteigende Flüssigkeitsphase noch mehr an den weniger flüchtigen Komponenten des zu trennenden Gemischs konzentriert. In dieser Weise können Destillationssäulensysteme zum Trennen verschiedener Gemischkomponenten benutzt werden. Beispielsweise im Falle der Lufttrennung wird Stickstoff von Sauerstoff in einer Doppeldestillationssäuleneinheit getrennt. Argon wird dann von Sauerstoff in einer Argonsäule getrennt, die einer Säule niedrigeren Drucks einer solchen Doppeldestillationssäuleneinheit beigefügt ist.
Strukturierte Packungen werden wegen ihrer niedrigen Druckabfalleigenschaften in weitem Umfang als Massentransferelemente innerhalb von Destillationssäulen verwendet. Strukturierte Packungen umfassen im allgemeinen gewellte Materialplatten, wobei die Platten nebeneinander angeordnet platziert sind, wobei die Wellungen benachbarter Platten einander kreuzen. Im Betrieb wird die zu trennende flüssige Phase des Gemischs auf das obere Ende der Packung verteilt und breitet sich als absteigender Film durch die Packung aus. Die Dampfphase eines solchen Gemischs steigt durch die Wellungen auf und berührt den Flüssigkeitsfilm, während er absteigt.
Es sind im Stand der Technik viele Versuche unternommen worden, die Effizienz strukturierter Packungen zu steigern, d. h. die einer theoretischen Platte gleiche Packungshöhe (HETP) zu verringern. Offensichtlich gilt, je niedrigerer die Höhe, desto effizienter die Packung. Gleichzeitig hat eine strukturierte Packung mit einer niedrigen HETP von Haus aus einen gesteigerten Druckabfall gegenüber weniger effizienten Packungen. Eine solche strukturierte Packung ist in der US 4 597 916 beschrieben, wo die gewellten Platten durch flache perforierte Platten voneinander getrennt sind, die sich durch die Packung erstrecken. Es wird vermutet, daß die ebenen perforierten Platten dieser bekannten Packung die Effizienz sowohl durch Bereitstellten zusätzlicher Grenzflächen für den Dampf-Flüssigkeits-Kontakt als auch durch Steigerung der Turbulenz in der Dampfströmung und daher des Mischungsgrads zwischen Dampf- und Flüssigkeitsphasen steigern. Anders als bei der vorliegenden Erfindung wird eine Quermischung auch durch Perforationen gesteigert, die spezifisch ausgebildet und bemessen sind, um Flüssigkeits- und Dampfströmung in Querrichtung zur Packung zu begünstigen.
Die Erfindung befasst sich mit der Verwendung einer strukturierten Packung in einer Rektifizier- oder Destillationssäule zur Trennung von Luft, um das Erreichen hoher F-Faktoren am Flutungspunkt der Säule zu erreichen.
Wie erörtert werden wird, ist die strukturierte Packung nach der vorliegenden Erfindung, anders als im Stand der Technik, nicht nur hinsichtlich der Effizienz optimiert, sondern auch für eine glatte, d. h. nicht turbulente Dampfströmung. Durch eine solche Optimierung ist es möglich, die Kapazität der Packung zu steigern und dadurch eine solche Packung in effizienterer, kosteneffektiver Weise einzusetzen.
Jedoch hemmt die vorliegende Packung eine Flüssigkeits- und Dampfquerströmung und vermindert dadurch den Mischungsgrad. Die verminderte Mischung ist ein signifikanter Packung, der in einer gesteigerten Packungskapazität resultiert.
Die Verwendung der Rektifizier- oder Destiallationssäule und das Verfahren der Lufttrennung nach der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.
Die ebenen Teile der bei der Erfindung verwendeten strukturierten Packungen können mit gleichen Längen und Breiten wie die gewellten Platten bemessen sein oder eine kürzere Länge als die gewellten Platten haben. Die Mehrzahl ebener Teile ist so positioniert, daß mindestens eine horizontale Kante der ebenen Teile und der gewellten Platten bei Betrachtung der strukturierten Packung im Gebrauch proximal zueinander gelegen sind. Die hier verwendeten Begriffe Länge und Breite beziehen sich auf die Abmessungen der strukturierten Packung, ebenen Teile und gewellten Platten bei Betrachtung der strukturierten Packung in ihrer Verwendung. Die Längenabmessung wird parallel zur Längsachse der Destillationssäule gemessen, in welcher die strukturierte Packung verwendet wird.
Bei einer Ausführungsform dieser Erfindung, wenn die ebenen Teile im wesentlichen die gleiche Länge wie die gewellten Platten haben, haben die ebenen Teile und die gewellten Platten Perforationen, die so bemessen sind, daß sie eine Flüssigkeits- und Dampfquerströmung hemmen, jedoch einen Druckausgleich ermöglichen. Mit anderen Worten, Größe und Anzahl dieser Perforationen sind nicht so, daß sie eine Dampfquerströmung in einer Weise ermöglichen, die eine Unterbrechung der glatten Dampfströmung herbeiführen würde. Bei einer weiteren Ausführungsform können ein oder mehr ebene Teile zwischen den gewellten Platten angeordnet und perforiert oder nicht perforiert sein.
Ein Beispiel dieser Ausführungsform umfasst Paare ebener Teile, die zwischen den gewellten Platten und voneinander beabstandet angeordnet sind, so daß die oberste und die unterste horizontale Kante der ebenen Teile und der gewellten Platten miteinander fluchten.
Bei diesen Ausführungsformen mit Perforationen hat jede der Perforationen vorzugsweise einen Durchmesser im Bereich von zwischen etwa 5% und etwa 40% der Kanalbreite der Wellungen in den gewellten Platten, zwischen benachbarten Scheiteln oder Tälern der Wellungen gemessen. Dieser Durchmesser kann zwischen etwa 5% und etwa 20% der Kanalbreite liegen. Höchst vorzugsweise beträgt der Durchmesser etwa 10% der Kanalbreite der Wellungen. Des weiteren können die Perforationen eine offene Fläche der ebenen Teile im Bereich zwischen etwa 5% und etwa 20% der Gesamtfläche der ebenen Teile bilden. Eine solche offene Fläche der ebenen Teile kann zwischen etwa 7% und etwa 15% der Gesamtfläche liegen. Vorzugsweise beträgt die offene Fläche der ebenen Teile etwa 10% der Gesamtfläche.
Die Länge der ebenen Teile kann kleiner als die Länge der gewellten Platten sein. Bei dieser Ausführungsform wird bevorzugt, daß die Länge kleiner als etwa ein Drittel, mehr vorzugsweise kleiner als ein Fünftel der Länge der gewellten Platten ist. Wenn die Länge der ebenen Teile kleiner als etwa ein Drittel der Länge der gewellten Platten ist, kann normalerweise ausreichender Druckausgleich stattfinden, und Perforationen sind im allgemeinen nicht erforderlich.
Es hat sich gezeigt, daß eine in der oben dargestellten Weise ausgebildete strukturierte Packung mit einer geringfügig höheren HETP als eine strukturierte Packung nach dem Stand der Technik funktioniert. Dies ist überraschend, wenn man die Tatsache betrachtet, daß die Packung mit den ebenen Zwischenteilen eine größere Oberfläche als eine ähnliche Packung hat, die keine solchen ebene Teile enthält. Ein weiteres unerwartetes Merkmal ist, daß die gesamte Packung jeder Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei höheren Dampfraten flutet. Es gibt verschiedenen Kriterien, die zum Beschreiben der Flutungsbedingung benutzt werden, zum Beispiel übermäßiger Druckabfall. In allen Fällen, wenn die HETP über dem F-Faktor aufgetragen wird (wobei der F-Faktor ein Produkt der oberflächlichen Dampfgeschwindigkeit und der Quadratwurzel der Dampfdichte ist), tritt die Flutung durch einen schnellen Anstieg der Steigung der Kurve in Erscheinung. Ein solcher Anstieg der HETP deutet darauf hin, daß der Dampf die absteigende Flüssigkeit trägt und dadurch die Säule verstopft und die Trennung unterbrochen wird. Diese Erhöhung des Flutungspunkts ermöglicht höhere Strömungsraten durch die Säule und dadurch bei einem gegebenen Packungsvolumen eine größere Produktion. Dies ermöglicht dünnere Säulen mit weniger Packung oder Säulen, die einen größeren Durchsatz handhaben können. Der Grund für einen solchen Betrieb liegt darin, daß das ebene Teil und die Öffnungsausbildung nach der vorliegenden Erfindung Turbulenzen in der durch die strukturierte Packung aufsteigenden Dampfströmung hemmen, was bei der Lufttrennung besonders markante Vorteile ergibt.
Die Verwendung der Rektifizier- oder Destillationssäule und das Verfahren der Lufttrennung nach der Erfindung werden nun beispielshalber unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer Lufttrennanlage, die eine strukturierte Packung nach der vorliegender Erfindung benutzen kann,
2 eine perspektivische Teildarstellung einer strukturierten Packung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Verwendung in der in 1 dargestellten Lufttrennanlage,
3 eine Seitenteilansicht der in 2 gezeigten strukturierten Packung, und
4 eine perspektivische Teilansicht einer alternativen Ausführungsform einer strukturierten Packung nach der vorliegenden Erfindung.
Gemäß 1 ist eine Lufttrennanlage 1 dargestellt. Die Luftrennanlage 1 weist eine Doppeldestillations- bzw. -Rektifiziersäuleneinheit 10 und eine Argonsäule 12 (d. h. eine Rektifiziersäule zur Trennung von Argon) auf. Obwohl nicht dargestellt, was aber dem Fachmann bekannt ist, könnte die Lufttrennanlage 1 zusätzlich einen Hauptwärmetauscher zum Kühlen der Luft auf eine Rektifiziertemperatur bei Erwärmung von Produktströmen auf Umgebungstemperaturen aufweisen. Des weiteren würden ein Hauptluftverdichter und eine Vorreinigungseinheit ebenfalls vorgesehen sein, um die Luft zu verdichten und dann die verdichtete Luft von Verunreinigungen wie Kohlendioxid und Feuchtigkeit zu reinigen.
Luft als Speisestrom 14 tritt in eine Säule 16 höheren Drucks der Doppeldestillationssäuleneinheit 10 ein, wo sie rektifiziert wird, um ein stickstoffreiches Kopfprodukt und rohen flüssigen Sauerstoff am Säulenboden zu erzeugen. Ein Strom 18 des rohen Flüssigsauerstoff-Säulenbodenprodukts wird in einer Unterkühlungseinheit 20 unterkühlt und dann durch ein Expansionsventil 22 expandiert. Die Expansion reduziert die Temperatur des Stroms 18 so, daß er als Kühlmittel für einen Kpfkondensator 24 dienen kann, der zur Bildung eines Rückflusses für eine Argonsäule 12 benutzt wird. Der im Strom 18 erhaltene rohe Flüssigsauerstoff wird im Kopfkondensator 24 verdampft und dann in eine Säule 26 niedrigeren Drucks (der Doppeldestillationssäuleneinheit 10) für die weitere Raffinierung zugeführt. Die weitere Raffinierung erzeugt ein sauerstoffangereichertes Säulenbodenprodukt und ein Stickstoffdampf-Kopfprodukt in der Säule 26 niedrigeren Drucks.
Rückfluß für beide Säulen 16 und 26 höheren und niedrigeren Drucks wird durch Kondensieren des stickstoffreichen Kopfprodukts in einem Kondensatorrückverdampfer 30 bereitgestellt, um Rückflussströme 32 und 34 für die Säulen höheren und niedrigeren Drucks zu erzeugen. Der Rückflussstrom 34 für die Säule niedrigeren Drucks wird in einer Unterkühleinheit unterkühlt und durch ein Expansionsventil 36 im Druck abgesenkt, bevor er in die Säule 28 niedrigeren Drucks eingeleitet wird. Das Stickstoffdampf-Kopfprodukt wird als Stickstoffstrom 38 abgeführt, das in der Unterkühleinheit 22 zum Unterkühlen des Stroms 18 und des Rückflussstroms 34 zur Säule niedrigeren Drucks dient. Ein Sauerstoffproduktstrom 40 kann als Flüssigkeit aus einem Bodenbereich der Säule 28 niedrigeren Drucks abgeführt werden. Sowohl der Stickstoffstrom 38 als auch der Sauerstoffproduktstrom 40 können in den Hauptwärmetauscher eingeleitet werden, um die ankommende Luft abzukühlen.
An einer Zwischenstelle der Säule 26 niedrigeren Drucks kann ein argonreicher Dampfstrom 42 abgeführt und in die Argonsäule 12 eingeleitet werden. Ein argonreiches Kopfprodukt wird in der Argonsäule 12 erzeugt. Ein sauerstoffreiches Säulenbodenprodukt wird ebenfalls erzeugt, das als Flüssigkeitsstrom 44 in die Säule 26 niedrigeren Drucks zurückgeleitet wird. Ein Argonproduktstrom 46 kann als Teil des Kondensats des Kopfkondensators 24 abgeführt werden.
Um die Destillation zu bewirken, müssen aufsteigende Dampfphasen und absteigende Flüssigkeitsphasen durch Massentransferelemente miteinander in Berührung gebracht werden. Beispielsweise ist die Säule 16 höheren Drucks mit Transferelementen 48 ausgestattet, die Schalen oder eine strukturierte Packung sein können. Während Dampf innerhalb der Massentransferelemente 48 aufsteigt, wird er reicher an Stickstoff, bis er das obere Ende der Säule 16 höheren Drucks erreicht. Dort wird der Dampf kondensiert und teilweise als Säulenrückflussstrom 32 höheren Drucks zur Säule 16 höheren Drucks zurückgeleitet. Das stickstoffreiche Kopfprodukt steigt als Flüssigkeit innerhalb der Säule 16 höheren Drucks ab und wird durch Berührung mit dem aufsteigenden Dampf noch reicher an Sauerstoff, um das rohe Flüssigsauerstoff-Säulenbodenprodukt zu erzeugen.
In der Säule 28 niedrigeren Drucks aufsteigender Dampf gelangt durch Betten 50, 52, 56 und 58, die durch eine strukturierte Packung gebildet sind. Die aufsteigende Dampfphase, die durch Sieden der sauerstoffreichen Flüssigkeit erzeugt wird, steigt durch die Säule auf und wird noch stickstoffreicher, um das Stickstoffdampf-Kopfprodukt zu bilden. Die absteigende Flüssigkeitsphase wird als Rückflussstrom 34 der Säule höheren Drucks erzeugt. Diese Flüssigkeit wird, während sie absteigt, noch reicher an Sauerstoff.
Die Argonsäule 26 ist mit Massentransferelementen 60 versehen, die wiederum eine strukturierte Packung sind. Die durch Einleiten des argonreichen Dampfstroms 42 gebildete Dampfphase wird noch reicher an Argon. Der in das obere Ende der Argonsäule 26 eingeleitete Rückfluß wird, während er absteigt, noch sauerstoffreicher.
Gemäß den 2 und 3 ist eine strukturierte Packung 2 dargestellt. Diese strukturierte Packung kann als für irgendeine oder sämtliche der Packungen in der in 1 gezeigten Anlage eingesetzt werden. Während die strukturierte Packung 2 aus einer Vielzahl rechteckiger Bleche hergestellt ist, können andere Formen benutzt werden, wie dem Fachmann bekannt ist. Die strukturierte Packung 2 besteht aus sich wiederholenden Paaren von vertikal gewellten Blechen 62 und 64, die geneigte Wellungen 66 bzw. 68 enthalten. Der leichteren Darstellung ist nur ein solches Paar dargestellt. Die Wiederholung der gewellten Bleche 62 und 64 bildet entweder die obere oder die untere Hälfte eines Packungsbetts. Die Wellungen 66 und 68 sind unter einem Winkel zur vertikalen geneigt, beispielsweise von 30 oder 45° oder noch größer in einer entsprechenden Anwendung. Die gewellten Bleche 62 und 64 sind so positioniert, daß die Wellungen 66 und 68 einander kreuzen. Die Wellungen 66 und 68 bilden Kanäle für das Aufsteigen von Dampf.
Vertikale flache ebene Bauteile 70 und 72 sind abwechselnd mit und zwischen den gewellten Blechen 62 und 64 positioniert, aber typischerweise in Berührung mit ihnen. Vorzugsweise ist jedes ebene Bauteil 70 und 72 mit einer Breite W bemessen, die gleich der Breite der gewellten Bleche 62 und 64 ist, und mit einer Länge 1 bemessen, die kleiner als diejenige der gewellten Bleche 62 und 64 ist. Während mindestens ein ebenes Bauteil vorhanden sein muß, zeigt diese Ausführungsform die Verwendung von zwei ebenen Bauteilen anstelle eines einzigen ebenen Bauteils in einer oberen und unteren Streifenkonfiguration bei in Gebrauch befindlicher strukturierter Packung. Die ebenen Teile 70 und 72 können perforiert oder nicht perforiert sein, je nach der Länge der ebenen Bauteile. Wenn die Höhe der ebenen Bauteile 70 und 72 kleiner als ein Drittel der Länge der gewellten Bleche ist, sind Perforationen normalerweise nicht notwendig. Im allgemeinen ist die Breite der ebenen Bauteile im wesentlichen die gleiche wie die der gewellten Bleche. Wie dargestellt, fluchten die untersten horizontalen Kanten 71 mit denjenigen der gewellten Bleche 62 und 64, und die obersten horizontalen Kanten 73 fluchten mit denen der gewellten Bleche 62 und 64. Es versteht sich jedoch, daß ein gewisser Fluchtungsfehler im Bereich von 5 Millimeter vorhanden sein kann und daher diese untersten und obersten horizontalen Kanten bei jeder Ausführungsform zumindest nahe bzw. proximal denjenigen der gewellten Ble che 62 und 64 gelegen sind. Die unteren Bauteile 72 sind besonders wichtig, um die Dampfströmung am Boden, d. h. am Dampfeinlassteil der Packung, zu beruhigen.
Obwohl die ebenen Bauteile 72 und 70 dargestellt sind, umfasst die vorliegende Erfindung auch eine Ausführungsform, bei denen die oberen ebenen Bauteile 70 weggelassen sind. Bei einer solchen möglichen Ausführungsform sind die verbleibenden ebenen Bauteile 72 so positioniert, daß die unteren (quer verlaufenden) horizontalen Kanten derselben mit denjenigen der gewellten Bleche 62 und 64 ausgerichtet sind.
Wie dargestellt, sind die gewellten Bleche 60 und 62 und die ebenen Bauteile 70 und 72 mit Perforationen 76 versehen, obwohl Perforationen in den ebenen Bauteilen nicht notwendig sein können. Solche Perforationen dienen dazu, Dampf- und Flüssigkeitsquerströme zu verhindern, jedoch einen Querdruckausgleich durch die strukturierte Packung zuzulassen.
Wie weiter aus 4 hervorgeht, ist die strukturierte Packung 3 von der Bauart mit sich wiederholenden Paaren vertikal gewellter Bleche 76 und 78, die durch ein flaches vertikales ebenes Bauteil 80 getrennt sind und damit abwechseln, das eine unterste und eine oberste Kante 82 bzw. 84 aufweist, die im wesentlichen koinzedent mit den obersten und untersten Kanten der gewellten Bleche 76 und 78 sind. Das ebene Bauteil steht typischerweise in körperlicher Berührung mit den Blechen 76 und 78. Das ebene Bauteil 80 ist mit gleicher Länge und Breite wie die gewellten Bleche 76 und 78 bemessen. Zusätzlich sind die gewellten Bleche 76 und 78 und die ebenen Bauteile 80 mit Perforationen 86, 88 und 90 versehen. Bei dieser Ausführungsform müssen die Perforationen 86, 88 und 90 vorhanden und so bemessen sein, daß sie Flüssigkeits- und Dampfquerströme vermeiden, da diese die glatte Dampfströmung aufwärts durch die Packung stören würden, und einen Druckausgleich zulassen. In solcher Weise werden glatte statt turbulente Dampfströmungen begünstigt, um die oben beschriebene vorteilhafte Wirkung zu erzeugen. Im Falle der Lufttrennung kann jede der Perforationen 86, 88 und 90 so bemessen sein, daß sie einen Durchmesser im Bereich von zwischen etwa 5% und etwa 40% der Kanalbreite CW hat, wie in 2 dargestellt. (Die Kanalbreite ist zwischen den Wellungen von Tal zu Tal oder von Scheitel zu Scheitel gemessen). Dieser Durchmesser liegt mehr vorzugsweise zwischen etwa 10% und etwa 25% der Kanalbreite CW, und liegt höchst vorzugsweise bei etwa 15% der Kanalbreite CW.
Die ebenen Bauteile und die gewellten Bleche können aus mehreren verschiedenen Materialien einschließlich Metallen und Metalllegierungen, Kunststoffen, Keramik oder Kompositmaterialien je nach Anwendungsfall hergestellt sein. Des weiteren können die ebenen Bauteile strukturiert oder glatt sein und aus massiven Platten, gewobenen Materialien oder gestrickten Materialien hergestellt sein. Im allgemeinen sind die ebenen Bauteile aus den gleichen Materialien wie die gewellten Platten hergestellt.
Eine weitere Optimierung der Lufttrennung ist die Steuerung der Anzahl der Perforationen und daher ihres wirksamen Öffnungsquerschnitts. Vorzugsweise können die Perforationen 86, 88 und 90 eine offene Fläche der gewellten Platten 76 und 78 und des ebenen Bauteils 80 im Bereich von zwischen etwa 5% und etwa 20% ihrer Gesamtfläche bilden. Im Falle der gewellten Platten 76 und 78 wird diese offene Fläche durch Multiplizieren von Länge und Breite der gewellten Platten 76 und 78 berechnet. Mehr vorzugsweise kann diese offene Fläche zwischen etwa 7% und etwa 15% der Gesamtfläche betragen, und höchst vorzugsweise beträgt die offene Fläche etwa 10% der Gesamtfläche.
Die strukturierten Packungen 2 und 3 wurden gegenüber einer von Sulzer Chemtech Ltd., Winterthur, Schweiz, als Modell Mellapak-500YL getestet. Diese Packung hat eine Dichte von etwa 500 m²/m³. Die strukturierten Packungen 2 und 3 wurden dann aus gewellten Blechen gefertigt, so daß sie, abgesehen von den ebenen Bauteilen 70, 72 bzw. 80 die gleiche Dichte haben, deshalb aber eine etwas größere Dichte haben. Daher war eine größere HETP zu erwarten.
Das Testen zeigte jedoch, daß mit den in einer Lufttrennanlage zu trennenden Gemischarten, entweder in einer Säule niedrigeren Drucks, wie beispielsweise einer Säule 26 niedrigeren Drucks, oder in einer Argonsäule wie beispielsweise der Argonsäule 12, bei Betriebsbereichen des F-Faktors vor dem Fluten, die strukturierte Packung 2 eine HETP von etwa 15% mehr als die Mellapak-500YL-Packung hatte. Die strukturierte Packung 3 (dichter als die strukturierte Packung 2) hatte eine HETP von etwa 25% mehr als die Mellapak- 500-YL-Packung. Darüber hinaus lagen die Flutungspunkte der strukturierten Packungen 2 und 3 etwa 25% bzw. 40% höher als bei der Mellapak-500YL-Packung.
Die strukturierte Packung nach der vorliegenden Erfindung ist zur Verwendung bei Lufttrennanwendungen dargestellt worden. Wie oben beschrieben, arbeiten sie besonders gut bei der Lufttrennung. Jedoch kann die vorliegende strukturierte Packung auch in zahlreichen anderen Destillationsanwendungen wie beispielsweise chemischen und Erdöltrennungen Anwendung finden.

Claims

Verwendung einer strukturierten Packung in einer lufttrennenden Rektifizier- oder Destillationssäule, mit einer Vielzahl von im wesentlichen vertikalen gewellten Blechen, wobei die Wellungen eine Vielzahl von Dampfströmungskanälen bilden, eine Vielzahl von im wesentlichen vertikalen ersten flachen ebenen Bauteilen, die mit dem gewellten Blechen abwechseln, wobei die Unterkanten der ebenen Bauteile und der gewellten Bleche miteinander ausgerichtet sind, so daß in Gebrauch die ersten flachen ebenen Bauteile Turbulenzen mindestens im Bodenbereich der Packung hemmen, wobei jedes erste flache ebene Bauteil eine begrenzte vertikale Ausdehnung und/oder Perforationen derart aufweist, daß im Betrieb ein Druckausgleich zwischen Kanälen über dieses Bauteil stattfinden kann, wobei die Größe und Anzahl irgendwelcher Perforationen in den ersten flachen ebenen Bauteilen unzureichend sind, um irgendeine wesentliche Turbulenz in der Dampfströmung in den Bodenbereich zu bewirken.
Verwendung nach Anspruch 1, wobei die gewellten Bleche rechteckig sind.
Verwendung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die ersten ebenen Bauteile jeweils eine Breite haben, die gleich derjenigen jedes gewellten Blechs ist.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die strukturierte Packung zusätzlich aufweist: Eine Mehrzahl von zweiten flachen ebenen Bauteilen, die mit den gewellten Blechen abwechselnd und zwischen diesen angeordnet sind, um Turbulenzen in dem durch die strukturierte Packung aufsteigenden Dampf zu hemmen, wobei diese Mehrzahl zweiter flacher ebener Bauteile so positioniert ist, daß die oberen Querkanten der zweiten flachen ebenen Bauteile und der gewellten Bleche proximal zueinander und miteinander ausgerichtet sind, wie gesehen, wenn die strukturierte Packung sich im Betrieb befindet, und wobei jedes der zweiten ebene Bauteile Perforationen aufweist, die einen Druckausgleich ermöglichen, aber Querströmungen von Flüssigkeit und Dampf hemmen.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die ersten flachen ebenen Bauteile jeweils eine Länge haben, die derjenigen jedes gewellten Blechs entspricht.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die unteren Querkanten der ersten flachen ebenen Bauteile und der gewellten Bleche miteinander ausgerichtet sind.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede der Perforationen einen Durchmesser im Bereich zwischen etwa 5% und etwa 40% einer Kanalbreite der Wellungen der gewellten Bleche, gemessen zwischen benachbarten Spitzen oder Täler der Wellungen, hat.
Verwendung nach Anspruch 7, wobei der genannte Durchmesser zwischen etwa 10% und etwa 25% der genannten Kanalbreite liegt.
Verwendung nach Anspruch 8, wobei der genannte Durchmesser etwa 15% der Kanalbreite der Wellungen liegt.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Perforationen eine Öffnungsfläche jedes ebenen Bauteils im Bereich zwischen etwa 5% und etwa 20% von dessen Gesamtfläche bilden.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der genannte Öffnungsbereich des ebenen Bauteils zwischen 7 und 15% der Gesamtfläche beträgt.
Verwendung nach Anspruch 1, wobei die gewellten Bauteilen alle im wesentlichen die gleiche vertikale Länge haben, die ersten flachen ebenen Bauteile alle im wesentlichen die gleiche vertikale Länge haben, und die vertikale Länge jedes ersten flachen ebenen Bauteils nicht größer als ein Drittel der vertikalen Länge irgendeines der gewellten Bauteile ist.
Verwendung nach Anspruch 1 oder 12, wobei die strukturierte Packung zusätzlich eine Vielzahl von im wesentlichen vertikalen zweiten flachen ebenen Bauteilen abwechselnd mit den gewellten Blechen aufweist, wobei die Oberkanten der zweiten flachen ebenen Bauteile und der gewellten Bleche miteinander ausgerichtet sind, wodurch im Betrieb die zweiten flachen ebenen Bauteile Turbulenzen im oberen Bereich der Packung hemmen.