DE69510000T2 - Strukturierte Packung mit erhöhter Kapazität für Rektifikationssysteme - Google Patents

Strukturierte Packung mit erhöhter Kapazität für Rektifikationssysteme

Info

Publication number
DE69510000T2
DE69510000T2 DE69510000T DE69510000T DE69510000T2 DE 69510000 T2 DE69510000 T2 DE 69510000T2 DE 69510000 T DE69510000 T DE 69510000T DE 69510000 T DE69510000 T DE 69510000T DE 69510000 T2 DE69510000 T2 DE 69510000T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
section
structured packing
layers
base region
packing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Revoked
Application number
DE69510000T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69510000D1 (de
Inventor
John Frederick Billingham
Michel James Lockett
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Praxair Technology Inc
Original Assignee
Praxair Technology Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=23233926&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=DE69510000(T2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Praxair Technology Inc filed Critical Praxair Technology Inc
Application granted granted Critical
Publication of DE69510000D1 publication Critical patent/DE69510000D1/de
Publication of DE69510000T2 publication Critical patent/DE69510000T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Revoked legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/34—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping with one or more auxiliary substances
    • B01D3/38—Steam distillation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
    • F25J3/04896—Details of columns, e.g. internals, inlet/outlet devices
    • F25J3/04909—Structured packings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/32—Packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit or module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203—Sheets
    • B01J2219/3221—Corrugated sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203—Sheets
    • B01J2219/32213—Plurality of essentially parallel sheets
    • B01J2219/3222—Plurality of essentially parallel sheets with sheets having corrugations which intersect at an angle different from 90 degrees
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203—Sheets
    • B01J2219/32224—Sheets characterised by the orientation of the sheet
    • B01J2219/32227—Vertical orientation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203—Sheets
    • B01J2219/32237—Sheets comprising apertures or perforations
    • B01J2219/32241—Louvres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203—Sheets
    • B01J2219/32237—Sheets comprising apertures or perforations
    • B01J2219/32244—Essentially circular apertures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203—Sheets
    • B01J2219/32255—Other details of the sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203—Sheets
    • B01J2219/32255—Other details of the sheets
    • B01J2219/32258—Details relating to the extremities of the sheets, such as a change in corrugation geometry or sawtooth edges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/326—Mathematical modelling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

Description

    Technisches Gebiet
  • Diese Erfindung bezieht sich auf strukturierte Packung und deren Verwendung zur Durchführung einer Trennung eines Fluidgemisehes durch einen Dampf-Flüssigkeits-Kontakt im Gegenstrom wie z. B. die Tieftemperaturrektifikation von Luft.
    • Stand der Technik
  • Die Destillation eines Fluidgemisches, z. B. von Luft, in zwei oder mehrere Teile mit einer Anreicherung der jeweiligen Gemischkomponente ist im allgemeinen unter Anwendung einer oder mehrerer Destillations- oder Rektifikationskolonnen durchgeführt worden, welche Böden als die Kolonneneinbauten oder Stoffübergangselemente verwendet haben. In jüngerer Zeit ist eine zunehmende Verwendung von strukturierter Packung als die Stoffübergangselemente in Rektifikationskolonnen verwendet worden, da strukturierte Packung einen viel geringeren Druckabfall als Böden aufweist.
  • EP-A-0 467 395 offenbart eine Luftzerlegungsanlage, die mindestens eine Kolonne mit einer Mehrzahl von Kolonnenabschnitten aufweist. Weiterhin ist ein Verfahren zur Trennung eines Gemisches von mindestens zwei Komponenten mit unterschiedlichen Flüchtigkeiten offenbart, wobei das Verfahren in einer Kolonne mit einer Mehrzahl von Kolonnenabschncitten durchgeführt wird. In diesem Verfahren und System sind mindestens zwei der Kolonnenabschnitte mit strukturierter Packung gepackt, und die Packungsdichte der strukturierten Packung in einem Kolonnenabschnitt unterscheidet sich von der Packungsdichte der strukturierten Packung in einem anderen Kolonnenabschnitt.
  • DE-A-41 22 369 offenbart eine Packung zum Wärme- und Stoffaustausch zwischen flüssigen und gasförmigen Komponenten. Die Packung besteht aus einer Mehrzahl von Packungsabschnitten, die an der Oberseite jedes anderen Abschnitts angeordnet sind und jeweils im allgemeinen vertikal ausgerichtete, profilierte Packungselemente aufweisen. Die Profile der Packungselemente in benachbarten Packungsabschnitten weisen eine entgegengesetzte Neigung bezüglich der Vertikalen auf. Die Höhe der einzelnen Packungsabschnitte nimmt in der Durchflußrichtung des Stroms in der Flüssigphase ab.
  • Während strukturierte Packung Vorteile gegenüber konventionellen Böden beim Betrieb einer Destillationskolonne aufweist, sind die Kosten der Packung im allgemeinen höher als die der Böden. Das zur Bewirkung einer Trennung notwendige Packungsvolumen hängt von der Packungshöhe und dem Kolonnendurchmesser ab. Der letztere wird von der Packungskapazität oder äquivalent dazu von der Überflutungsgrenze vorgegeben, bei der das Gas oder der Dampf und die Flüssigkeit effektiv nicht länger in einem Gegenstromkontakt fließen. Daher wäre eine strukturierte Packung mit einer gesteigerten Kapazität wodurch ein erhöhter Kolonnendurchsatz vor dem Erreichen der Überflutungsbedingungen bewerkstelligt werden könnte, sehr wünschenswert.
  • Dementsprechend besteht eine Aufgabe dieser Erfindung in der Bereitstellung einer strukturierten Packung, die eine im Vergleich zu einer konventionellen strukturierten Packung erhöhte Wirksamkeit erreicht.
  • Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht in der Bereitstellung einer strukturierten Packung zur Verwendung in einer Rektifikationskolonne mit einer gesteigerten Kapazität, wodurch ein erhöhter Kolonnendurchsatz vor dem Erreichen der Überflutungsbedingungen ermöglicht wird.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die obigen und weitere Aufgaben, die dem Fachmann anhand dieser Beschreibung offenbar werden, werden durch die vorliegende Erfindung erreicht, wobei ein Aspekt der Erfindung in:
  • Einem strukturierten Packungsabschnitt mit einer Mehrzahl von vertikal ausgerichteten Lagen von strukturierter Packung besteht, die eine Abschnittshöhe bestimmen, wobei der Abschnitt einen Basisbereich hat, der bis zu 50 Prozent der Abschnittshöhe im unteren Teil derselben ausmacht, sowie einen Hauptbereich, der mindestens einen Teil des Rests der Abschnittshöhe ausmacht, wobei die Lagen von strukturierter Packung in dem Basisbereich eine derartige Konfiguration haben, daß der Gasströmungswiderstand zwischen den Lagen in dem Basisbereich kleiner als der Widerstand gegen einen Gasstrom zwischen den Lagen in dem Hauptbereich ist.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht in:
  • Einem Gas/Flüssigkeits-Gegenstromverfahren, bei welchem Flüssigkeit durch einen strukturierten Packungsabschnitt, der eine Mehrzahl von vertikal ausgerichteten Lagen von strukturierter Packung aufweist, die eine Abschnittshöhe bestimmen, nach unten geleitet und Gas durch diesen nach oben geleitet wird, wobei der Abschnitt einen Basisbereich aufweist, der die unteren maximal 50 Prozent der Abschnittshöhe ausmacht, sowie einen Hauptbereich, der mindestens einen Teil des Rests der Abschnittshöhe ausmacht, und bei welchem Gas durch den Basisbereich mit einem geringeren Gasströmungswiderstand geleitet wird als das Gas, welches durch den Hauptbereich geleitet wird.
  • Der hier verwendete Begriff "Kolonne" bezeichnet eine Destillations- oder Fraktionierkolonne oder - zone, d. h. eine Kontaktkolonne oder -zone, in der flüssige und dampfförmige Phasen im Gegenstrom in Kontakt gebracht werden, um eine Trennung eines Fluidgemisches zu bewirken, z. B. indem die dampfförmige und die flüssige Phase an Packungselementen in Kontakt gebracht werden. Für eine weitere Beschreibung von Destillationskolonnen sei verwiesen auf das "Chemical Engineers' Handbook", fünfte Ausgabe, herausgegeben von R.H. Perry und C.H. Chilton, McGraw-Hill Book Company, New York, Abschnitt 13, "Destillation", B.D. Smith et. al., Seite 13-3, The Continuous Distillation Process.
  • Trennverfahren mit Dampf-/Flüssigkeitskontakt sind abhängig von dem Unterschied in den Dampfdrücken der Komponenten. Die Komponente mit dem hohen Dampfdruck (oder die flüchtigere oder niedrigsiedende Komponente) wird dazu neigen, sich in der Dampfphase zu konzentrieren, wohingegen die Komponente mit dem niedrigen Dampfdruck (oder die weniger flüchtige oder hochsiedende Komponente) dazu neigen wird, sich in der flüssigen Phase zu konzentrieren. Destillation ist das Trennverfahren, bei dem eine Erwärmung eines Flüssigkeitsgemisches benutzt werden kann, um die flüchtige(n) Komponente(n) in der Dampfphase und somit die weniger flüchtige(n) Komponente(n) in der flüssigen Phase zu konzentrieren. Partielle Kondensation ist das Trennverfahren, bei dem die Kühlung eines Dampfgemisches benutzt werden kann, um die flüchtige(n) Komponente(n) in der Dampfphase und dadurch die weniger flüchtige(n) Komponente(n) in der flüssigen Phase zu konzentrieren. Rektifikation oder kontinuierliche Destillation ist das Trennverfahren, das aufeinanderfolgende partielle Verdampfungen und Kondensationen kombiniert, wie sie durch eine Gegenstrombehandlung der dampfförmigen und flüssigen Phasen erzielt werden. Das Inkontaktbringen der dampfförmigen und flüssigen Phasen im Gegenstrom kann adiabatisch oder nicht-adiabatisch sein, und es kann einen integralen (stufenweisen) oder differentiellen (kontinuierlichen) Kontakt zwischen den Phasen beinhalten. Trennverfahrensanordnungen, die die Prinzipien der Rektifikation zum Trennen von Gemischen benutzen, werden oft als Rektifikationskolonnen, Destillationskolonnen oder Fraktionierkolonnen bezeichnet, wobei diese Begriffe untereinander ausgetauscht werden können. Die Tieftemperaturrektifikation besteht aus einer mindestens teilweise bei Temperaturen unter 150ºK durchgeführten Rektifikation.
  • Wie hier benutzt, bezeichnet der Begriff "Packung" jeden ausgefüllten oder hohlen Körper mit vorbestimmter Anordnung, Größe und Form, der als Kolonneneinbau benutzt wird, um Oberfläche für die Flüssigkeit zu schaffen, und um einen Stoffübergang an der Grenzfläche von Flüssigkeit und Dampf während eines Gegenstroms der beiden Phasen zu ermöglichen.
  • Wie hier benutzt, bezeichnet der Begriff "HETP" die Höhe der Packung, über die eine Änderung der Zusammensetzung erreicht wird, die der Änderung der Zusammensetzung äquivalent ist, die durch eine theoretische Platte erzielt wird.
  • Wie hier benutzt, bezeichnet der Begriff "theoretische Platte" ein Kontaktierungsverfahren zwischen Dampf und Flüssigkeit, so daß die austretenden Dampf und Flüssigkeitsströme im Gleichgewicht sind.
  • Wie hier benutzt, bezeichnet der Begriff "strukturierte Packung" Packung, bei der einzelne Bauteile eine bestimmte Ausrichtung mit Bezug aufeinander und die Kolonnenachse haben. Beispiele für strukturierte Packung sind in US-A-4 186 159 von Huber, US-A-4 296 050 von Meier, US-A-4 929 388 von Lockett et. al. und in US-A-5 132 056 von Lockett et. al. offenbart.
  • Wie hier benutzt, bezeichnet der Begriff "Gasströmungswiderstand" den Druckabfall, dem das Gas pro Einheit Packungshöhe ausgesetzt ist, und der z. B. als mBbar/m ausgedrückt wird.
  • Wie hier benutzt, bezeichnet der Begriff "Abschnittshöhe" die Höhe eines Packungsabschnitts oder einer Packungseinheit, der/die vertikal ausgerichtete Lagen aufweist. Diese Höhe ist die Differenz zwischen der horizontalen Ebene, wo der Dampf in die Packungseinheit eintritt, und der horizontalen Ebene, wo der Dampf aus der Packungseinheit austritt. Jede Packungseinheit kann als ein "Ziegel" bezeichnet werden, wobei aufeinandergeschichtete Ziegel die gepackte Kolonne ausmachen.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Fig. 1-5 sind Darstellungen der allgemeinen Charakteristika von strukturierten Packungen, die wiedergegeben sind, um die neue Anordnung der strukturierten Packung gemäß der Erfindung und deren Verwendung in einer Kolonne besser erläutern zu können.
  • Die Fig. 6-14 illustrieren verschiedene unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung.
  • Die Fig. 15 und 16 geben graphische Darstellungen der Ergebnisse wieder, die unter Verwendung und unter Nicht-Verwendung der Erfindung erreicht werden, und dienen zur Darstellung der Vorteile bei der Verwendung der Erfindung.
    • Ausführliche Beschreibung
  • Im allgemeinen macht sich die Erfindung die Entdeckung zunutze, daß die Kapazität von strukturierter Packung, beispielsweise bei ihrer Verwendung in einem Rektifikationssystem, signifikant erhöht werden kann, wenn der Gasströmungswiderstand in dem unteren Bereich eines strukturierten Packungsabschnitts gegenüber dem Widerstand reduziert wird, der in dem Hauptteil des strukturierten Packungsabschnitts auftritt. Das heißt, der mit dem Eintritt von Gas oder Dampf in den strukturierten Packungsabschnitt oder Ziegel verbundene Druckabfall wird geringer als der Druckabfall gemacht, der aufträte, wenn die Konfiguration der strukturierten Packung in diesem unteren Bereich über die gleiche Konfiguration wie in dem oberen Teil des strukturierten Packungsabschnitts verfügen würde. Diese örtliche Reduktion des Gasströmungswiderstands ermöglicht einen gesteigerten Durchfluß von Gas oder Dampf hinauf durch den strukturierten Packungsabschnitt, bevor die Grenze erreicht wird, wo der aufwärtige Durchfluß von Gas den abwärtigen Durchfluß von Flüssigkeit durch den Abschnitt behindert, so daß Überflutungsbedingungen erreicht werden. Die gesteigerte Kapazität des strukturierten Packungsabschnitts ermöglicht die Verwendung von weniger strukturierter Packung für jede gegebene Trennung, wodurch die Kosten der Trennungsdurchführung verringert werden.
  • Die Erfindung kann in jedem Destillations-, Adsorptions- oder Stripp-Verfahren verwendet werden, die von strukturierter Packung Gebrauch machen kann. Eine besonders vorteilhafte Verwendung besteht in der Tieftemperaturrektifikation wie der Tieftemperaturrektifikation von Luft in Stickstoff-, Sauerstoff- und/oder Argon-Komponenten. Beispiele weiterer nützlicher Destillationsverfahren beinhalten Ölfraktionierungen, Kohlenwasserstofftrennungen und Alkoholdestillationen.
  • Die Erfindung wird nun ausführlich mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben werden.
  • Destillationskolonnen werden in einer großen Vielzahl von Trennungen in der Industrie verwendet. Im letzten Jahrzehnt kam hierbei aufgrund ihres geringen Druckabfalls und der hohen Stoffübergangswirksamkeit im Vergleich zu konventionellen Destillationsböden oder Füllkörpern hauptsächlich strukturierte Packung zur Anwendung.
  • Strukturierte Packung weist vertikal ausgerichtete Lagen auf, wobei die Wellungen bei einem Winkel zu der vertikalen Achse angeordnet sind, wie in Fig. 1 dargestellt. Die Lagen sind so angeordnet, daß die Wellungsrichtung von benachbarten Lagen gemäß Fig. 2 umgekehrt ist. Die Packung wird in der Kolonne in Form von Lagen installiert, die im allgemeinen eine Höhe zwischen 15,2 und 30,5 cm (6 und 12 inch) aufweisen. Benachbarte Lagen sind um eine vertikale Achse gedreht, um, wie in der Fig. 3 gezeigt, das Vermischen zu verbessern. In kleinen Kolonnen kann jede Lage einen einzigen Abschnitt oder Ziegel an Packung aufweisen, der durch die Fixierung der einzelnen Lagen aneinander mittels Stäben ausgebildet wird, welche sämtliche Lagen durchlaufen. In großen Kolonnen kann jede Packungslage aus verschiedenen Abschnitten gefertigt sein, die zum Auffüllen des Querschnitts des aufnehmenden Behälters paßgenau ausgelegt sind. Die Fig. 4 illustriert eine Lage mit einem einzigen Abschnitt und eine Lage mit 10 Abschnitten. Das vollständig gepackte Bett weist mehrere Packungslagen auf, wobei die Anzahl an Lagen durch die Höhe der Packung festgesetzt wird, die zur Durchführung der Trennung notwendig ist. Die Fig. 5 stellt eine Ansicht durch die auf der Fig. 3 als XX bezeichnete Packung dar, die mit dem gleichen Winkel zu der Vertikalen wie die Wellungen geneigt ist. Die Wellungen sind durch die Wellungshöhe h und die Basislänge b gekennzeichnet. Das gezeigte Wellungsmuster ist eckig (Sägezahnmuster), aber es kann auch abgerundet (sinusförmig) ausfallen. Die Lagen berühren einander an den in der Fig. 5 als A bezeichneten Kontaktpunkten entlang den Spitzen und Tälern der Wellung.
  • Während sämtliche gewellten Lagen von strukturierten Packungen die oben beschriebenen Merkmale teilen, liegt eine große Anzahl an kommerziell verfügbaren Variationen vor. Diese Variationen beinhalten die Verwendung und Größe von Perforationen in den Packungslagen und den Typ der auf die Lagen befindlichen Oberflächentextur. Packung wird in verschiedenen Größen, charakterisiert durch die jeweilige spezifische Oberfläche (Oberfläche pro Einheitsvolumen) angefertigt. Unterschiedliche Größen werden durch eine Variierung der Wellungshöhe h und der Basislänge b bewerkstelligt. So erhöht eine Reduzierung der Wellungshöhe beispielsweise die Oberfläche pro Einheitsvolumen. Die Verwendung von Packung mit höherer spezifischer Oberfläche reduziert die für eine gegebene Trennung erforderliche Packungshöhe, aber die möglichen Fluidgeschwindigkeiten nehmen ab, wodurch eine größere Querschnittsfläche für den Durchfluß notwendig ist.
  • Die Höhe der Packung wird aus dem Produkt der Anzahl an notwendigen Gleichgewichtsstufen und der Höhe einer äquivalenten theoretischen Platte (HETP) berechnet. Die HETP ist eine Maß für die Stoffübergangswirksamkeit. Die Querschnittsfläche der Kolonne wird hauptsächlich durch die Dampf- und Flüssigkeits-Durchflußraten und -dichten bestimmt. Typischerweise sind die Kolonnen für einen Betrieb zwischen 80 und 90% der Durchflußraten an der Überflutungsgrenze für die in Frage kommende Packung ausgelegt. Die Überflutungsgrenze kann als die maximale Dampfdurchflußrate bei einer feststehenden Flüssigkeitsdurchflußrate betrachtet werden, bei der die Kolonne betriebsfähig ist. Physikalisch tritt sie dann auf, wenn die Dampfbelastung derart ausfällt, daß die Flüssigkeit unter der Schwerkraft gegen den Dampf nicht länger im Gegenstrom fließen kann. Im allgemeinen verfügen Packungen mit einer höheren spezifischen Oberfläche über eine niedrigere Überflutungsgrenze, da die für den Durchfluß zwischen den Lagen verfügbaren Abmessungen kleiner ausfallen.
  • Die Erfindung weist einen konfigurierten strukturierten Packungsabschnitt auf, der den mit dem Dampfeintritt in den Packungsabschnitt verbundenen Druckabfall reduziert und somit die Weiterleitung von Flüssigkeit von dem Abschnitt erleichtert. Die Begriffe Gas- und Dampfweiterleitung durch den strukturierten Packungsabschnitt werden hierbei synonym verwendet. Die Druckabfallreduktion wird durch eine Konfigurierung der Lagen von strukturierter Packung in dem Bereich an der Basis jedes Abschnitts bewerkstelligt, wobei der Bereich eine Höhe zwischen dem 0,1- und 20-fachen von h aufweist (in der Fig. 6 durch den Bereich L angegeben), so daß die Geometrie in dem Basisbereich L von derjenigen des Hauptbereichs (in der Fig. 6 durch den Bereich U angegeben) abweicht, der als der über dem Basisbereich liegende Bereich bestimmt ist. In der Fig. 6 ist ein zylindrischer Ziegel oder Abschnitt dargestellt, aber es kann jede Ziegelform mit der Erfindung verwendet werden. Der Basisbereich L kann bis zu den unteren 50% der Höhe H des Ziegels oder Abschnitts an strukturierter Packung ausmachen; vorzugsweise macht er die unteren 5% der Höhe H und am bevorzugtesten die unteren 2,5% der Höhe H aus.
  • Um zu ermöglichen, daß der Gasströmungswiderstand in dem Basisbereich geringer als der Gasströmungswiderstand in dem Hauptbereich ausfällt, können unterschiedliche Konfigurationen der strukturierten Packung in der Praxis der Erfindung verwendet werden. Diese Konfigurationstypen können getrennt voneinander oder in Kombination verwendet werden, wobei nachstehend 4 Beispiele aufgeführt sind:
  • (I) Mache den hydraulischen Radius Rh in dem Basisbereich größer als in dem Hauptbereich und vorzugsweise um das 1,1-Fache größer als der Wert in dem Hauptbereich, wobei Rh gegeben ist durch:
  • Rh = A/S
  • wobei A die Querschnittsfläche durch die Packung in einer horizontalen Ebene und S der benetzte Umfang ist.
  • (II) Mache die Wellungshöhe in dem Basisbereich geringer als in dem Hauptbereich, und vorzugsweise weniger als 90% der Wellungshöhe des Hauptbereichs.
  • (III) Mache die Wellungen in dem Basisbereich steiler, und vorzugsweise um mindestens 5 Grad steiler als in dem Hauptbereich der Packung.
  • (IV) Mache die teilweise offene Fläche des Packungswerkstoffes in dem Basisbereich größer, und vorzugsweise um 20% oder mehr größer als im Vergleich zu der Fläche in dem Hauptbereich des Packungsabschnitts. Unter "teilweise offene Fläche" wird in einer Metall-Lage pro Einheitsfläche die Fläche der Lage verstanden, von der das Metall z. B. durch Perforation entfernt worden ist.
  • Diese vier Typen von Anordnungen, bei denen zur Bewerkstelligung eines niedrigeren Gasströmungswiderstands in dem Basisbereich als in dem Hauptbereich die strukturierte Packung in dem Basisbereich des Abschnitts von der strukturierten Packung in dem Hauptbereich des Abschnitts abweicht, werden nachfolgend unter Einbezug von Illustrationen einiger spezifischer Ausführungsformen ausführlicher beschrieben werden.
  • Strukturierte Packung weist, wie in den Fig. 1-4 dargestellt, gewellte, vertikal aufeinandergeschichtete Lagen auf, die üblicherweise unter Verwendung von einem oder mehreren, sich durch die Packung erstreckenden Stäben verbunden sind, um einen Abschnitt auszubilden. Diese Abschnitte weisen typischerweise eine Höhe von 15,2 bis 30,5 cm (6 bis 12 inch) auf. Eine Packungslage ist gleich der Abschnittshöhe und erstreckt sich über den typischerweise kreisförmigen Kolonnenquerschnitt. In der konventionellen Praxis sind die Packungslagen in der Höhe im wesentlichen gleichförmig beschaffen und verfügen über gerade geschnittene Ränder, so daß die Basis und die Oberseite jedes Abschnitts oder Ziegels im wesentlichen flach ausfallen. Die Ziegel sind auf ihren jeweiligen Oberseiten aufeinandergeschichtet.
  • Die Fig. 7 stellt in einer Seitenrandansicht eine Ausführungsform der Erfindung dar. In dieser Ausführungsform sind die den Abschnitt bildenden Lagen auf die erforderliche Länge zugeschnitten und dann abwechselnd in einer vertikalen Richtung im Zick-Zack angeordnet, wenn sie zur Ausformung des Ziegels zusammengebracht werden. Auf diese Weise erstreckt sich eine Hälfte der Lagen zu dem Boden des Abschnitts und die andere Hälfte zu der Oberseite des Abschnitts. Das heißt, innerhalb des Basisbereichs erstreckt sich eine erste Mehrzahl von Lagen von strukturierter Packung über die Ränder einer zweiten Mehrzahl von Lagen von strukturierter Packung in abwechselnder Folge hinaus. Dieses Anordnen im Zick-Zack verdoppelt auf effektive Weise den hydraulischen Radius Rh in dem Basisbereich gegenüber dem Radius im Hauptbereich mit Ausnahme des Teils mit der Zick-Zack-Anordnung am oberen Teil des Hauptbereichs. Die Höhe der Zick-Zack-Anordnung h3 liegt im Bereich von 0,1 h bis 20 h und vorzugsweise im Bereich von 0,5 h bis 2 h. Der optimalste Wert hängt dabei von der jeweiligen spezifischen Anwendung ab. Eine Zunahme der Höhe der Zick-Zack-Anordnung tendiert zu einer Erhöhung der Überflutungsgrenze. Dagegen stellt eine Zurücknahme der Höhe eine Reduktion in der spezifischen Oberfläche in dem Basisbereich und eine Reduktion in dem Belastungsvermögen der Packung dar. Letzteres hängt stark von dem Konstruktionswerkstoff, der spezifischen Oberfläche der Packung, der Dicken der Lagen und von dem möglichen Bedarf nach stützenden Kolonneneinbauten auf der Oberseite der Packung ab.
  • Eine weitere Zick-Zack-Ausführungsform sieht ein Zuschneiden von Lagen von strukturierter Packung vor, so daß eine Hälfte der Lagen eine verminderte Höhe hat. Diese werden dann, wie in der Fig. 8 gezeigt, aufeinandergeschichtet. Die in der Fig. 8 gezeigte Ausführungsform ist eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Der Grad an Höhe der Zick-Zack-Anordnung hs fällt ähnlich zu der in der Fig. 7 dargestellten Ausführungsform aus. In dieser Ausführungsform fällt die Oberseite der Packung flach aus, während in der zuvor beschriebenen Ausführungsform die Oberseite ebenfalls eine Zick-Zack-Form aufweist. Diese in der Fig. 8 illustrierte Zick-Zack-Anordnung verdoppelt auf effektive Weise den hydraulischen Radius Rh, in dem Basisbereich gegenüber dem Radius in dem Hauptbereich.
  • Eine weitere Anordnung zur Reduzierung des mit dem Gaseintritt in den Ziegel verbundenen Druckabfalls besteht darin, es dem Gas zu ermöglichen, einen weniger kurvenreichen Durchflußweg zu durchlaufen. Dies kann durch eine Reduzierung der Anzahl an Kontaktpunkten (in der Fig. 5 durch A bezeichnet) zwischen benachbarten Lagen bewerkstelligt werden, wodurch die Struktur geöffnet und ein vertikalerer Durchflußweg unterstützt wird. Dies reduziert sowohl die Gasgeschwindigkeit wie die Pfadlänge für das Gas relativ zu der nicht modifizierten Packung. Beispiele dieser Ausführungsform sind in den Fig. 9 bis 11 dargestellt. Die Fig. 9 zeigt eine Packung in perspektivischer und Seitenrandansicht, wobei alle Lagen eine abgeflachte Basis aufweisen. Die Fig. 10 zeigt eine Packung in perspektivischer und Seitenrandansicht mit Wellungen mit einer reduzierten Wellungshöhe an der Basis.
  • In der Fig. 11 ist eine Ausführungsform in perspektivischer und Vorderansicht dargestellt, wobei der Basisbereich über die gleiche Wellungshöhe verfügt, jedoch mit Wellungen bei einem steileren Winkel versehen ist. Dies reduziert die tatsächliche Gasgeschwindigkeit und somit den Druckabfall in dem Gasbereich der Packung.
  • In den Fig. 12-14 sind Ausführungsformen dargestellt, bei denen die teilweise offene Fläche des Werkstoffs gegenüber dem Hauptbereich der Packung signifikant gesteigert ist, und zwar vorzugsweise um mindestens 20%. Dies wird durch gesteigerte Perforationen, Luftklappen, Nuten oder Schlitze bewerkstelligt, die alle einen Durchlaß von Dampf erlauben, was zu einem vertikaleren Dampfdurchfluß und einem niedrigeren Druckabfall in dem Basisbereich als in dem Hauptbereich führt.
  • In den Fig. 15 und 16 sind Daten dargestellt, welche die Vorteile der Erfindung gegenüber konventio nellen strukturierten Packungsanordnungen verdeutlichen und weiterhin die überraschenden Ergebnisse darstellen, die in der Praxis der Erfindung zu erreichen sind, im Vergleich zu den Ergebnissen, die erreicht werden, wenn die strukturierten Packungsabschnitte oder Ziegel mit Abstand voneinander angeordnet werden. Die Ineffizienz der Anordnung der Ziegel in Abstand und die Effektivität der Erfindung wurde durch experimentelle Untersuchungen demonstriert, die auf einer 3 Ziegel von Packung verwendenden Glaskolonne mit einer Größe von 30,5 cm (12 inch) stattfanden. Jeder Ziegel wies eine Höhe von annähernd 27,9 cm (11 inch) und einen Durchmesser von 29,85 cm (11,75 inch) auf. Jeder Ziegel machte eine Lage in der Kolonne aus. In diesen Überprüfungen wurde die Kapazität verschiedener Packungen überprüft, indem der Druckabfall über dem Bett bei einer feststehenden Wasserbeladung von 28 l/min (7,4 Gallonen/min (gpm)) und verschiedenen Luftströmen gemessen wurde. Die Fig. 15 und 16 zeigen die Ergebnisse einer Packung mit einer spezifischen Oberfläche von annähernd 500 m²/m³. Die Ergebnisse sind als Druckgradient über dem Bett gegenüber dem Luftkapazitätsfaktor Cv ausgedruckt, der definiert ist als:
  • Cν = ug ρg/ρL - ρg
  • wobei ug die Oberflächenluftgeschwindigkeit, basierend auf der Kolonnenquerschnittsfläche ist (m/s (Fuß/s)),
  • ρL die Wasserdichte ist (kg/m³ (lb/Fuß³)),
  • ρg die Luftdichte ist (kg/m³ (lb/Fuß³)).
  • Der Fall 1 stellt den Druckabfall über dem Bett der ursprünglichen, nicht modifizierten Packung dar, die auf konventionelle Weise aufeinandergeschichtet war. Die Fälle 2-4 zeigen den Druckgradienten über dem Bett mit einem Anordnen von horizontalen Zwischenräumen zwischen den Ziegeln von 1 h, 2 h bzw. 3 h. Die Anordnung mit Zwischenräumen wurde unter Verwendung von vier Metallabstandshaltern ermöglicht, die eine mehr als 95% offene Fläche für den Gasstrom im Raum zwischen den Ziegeln gestatteten. Der Fall 5 zeigt den Druckabfall über dem Bett, wobei die Packungslagen abwechselnd in Zick-Zack-Form zwischen dem 0,8- und 1,2-Fachen der Wellungshöhe h gebracht wurden, wie in der Fig. 7 beschrieben, wo die Wellungshöhe 6,6 mm (0,26 inch) betrug. In sämtlichen Fällen wurde der Druckgradient als der Bettdruckabfall genommen, geteilt durch die Höhe der ursprünglichen, nicht modifizierten Packung. Die Form des Druckabfalls gegenüber den Kapazitätsfaktordaten ist für strukturierte Packungen typisch. Die Zuwachsrate im Druckabfall steigt mit dem Luftstrom. Bei etwa 1,27 cm (0,5 inch) an Wasser pro 30,5 cm (1 Fuß) beginnt der Druckabfall aufgrund einer deutlichen Zunahme des Flüssigkeitsstaus schnell zuzunehmen. Dies zeigt den Belastungsbeginn an. Die Überflutungsgrenze ist üblicherweise dadurch festgelegt, daß sie bei einem Druckabfall von 2,54 bis 5,1 cm (1 bis 2 inch) von Wasser pro 30,5 cm (1 Fuß) auftritt.
  • Bezugnehmend auf die Fig. 15 waren zwischen dem konventionellen Fall ohne Abstände zwischen den Ziegeln (Fall 1) und denjenigen Fällen mit einer Anordnung in Abstand (Fälle 2, 3 und 4) keinen nennenswerte Unterschiede festzustellen. Im Unterschied dazu erbrachte der zick-zack-förmige strukturierte Packungsabschnitt der Erfindung eine drastische Verbesserung bezüglich der Kapazität von etwa 17%, wie in der Fig. 16 (Fall 5) dargestellt. Diese Verbesserung fiel derart aus, daß das verwendete experi mentelle System keinen ausreichenden Luftstrom bereitstellen konnte, um die Packung zu überfluten. Über den ganzen Luftstrombereich hinweg fiel der Druckabfall konsistent niedriger als für die konventionelle Packung aus. Bei einem Druckabfall von 1,14 cm (0,45 inch) von Wasser pro 30,5 cm (1 Fuß) wies der Packungsabschnitt der Erfindung mit abwechselnden Lagen von strukturierter Packung, welche über unterschiedliche Längen in dem Basisbereich verfügten, d. h. die Zick-Zack-Anordnung, einen Cv von 7 cm/s (0,23 Fuß/s) gegenüber einem Wert von 5,9 cm/s (0,195 Fuß/s) für die konventionelle Packung auf. Dies stellt eine Kapazitätszunahme von über 17% dar.
  • Eine weitere Überprüfungsreihe wurde mit einer Packung mit einer höheren spezifischen Oberfläche (annähernd 800 m²/m³) durchgeführt. In diesen Experimenten wurde zunächst die konventionelle Packung getestet. Anschließend wurde eine zweite Testreihe durchgeführt, wobei die Lagen an der Basis eines Ziegels über einen Basisbereich hinweg entsprechend dem 5-fachen der Wellungshöhe abgeflacht waren. In diesem Fall wurde beobachtet, daß der Ziegel mit der abgeflachten Basis eine größere Kapazität als die konventionellen Ziegel aufwies. Dies wurde durch den Umstand angezeigt, daß die Luftrate erhöht war und ein signifikanter Aufbau von Flüssigkeit um die Umgebung sämtlicher Ziegel mit Ausnahme des Ziegels mit der abgeflachten Basis herum stattfand.
  • In der Praxis der Erfindung ist zu erwarten, daß der Gasströmungswiderstand in dem Basisbereich des strukturierten Packungsabschnitts mindestens 10%, und vorzugsweise mindestens 20%, geringer als der Gasströmungswiderstand in dem Hauptbereich des strukturierten Packungsabschnitts ausfällt.
  • Obgleich es bevorzugt ist, daß die hier beschriebenen Bedingungen und Anordnungen für den Basisbereich und den Hauptbereich in diesen jeweiligen Bereichen auftreten, können diese spezifischen Bedingungen und Anordnungen auch lediglich in Teilen der entsprechenden Bereiche auftreten.
  • Obwohl die Erfindung mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht sich für den Fachmann, daß auch weitere Ausführungsformen der Erfindung vorliegen, die ebenfalls in den Rahmen der Ansprüche fallen.

Claims (18)

1. Strukturierter Packungsabschnitt mit einer Mehrzahl von vertikal ausgerichteten Lagen von strukturierter Packung, die eine Abschnittshöhe bestimmen, wobei der Abschnitt einen Basisbereich hat, der bis zu 50 Prozent der Abschnittshöhe im unteren Teil derselben ausmacht, sowie einen Hauptbereich, der mindestens einen Teil des Rests der Abschnittshöhe ausmacht, wobei die Lagen von strukturierter Packung in dem Basisbereich eine derartige Konfiguration haben, daß der Widerstand gegenüber einem Gasstrom zwischen den Lagen in dem Basisbereich kleiner als der Widerstand gegen einen Gasstrom zwischen den Lagen in dem Hauptbereich ist.
2. Strukturierter Packungsabschnitt nach Anspruch 1, bei welchem der hydraulische Radius in dem Basisbereich den hydraulischen Radius in dem Hauptbereich übersteigt.
3. Strukturierter Packungsabschnitt nach Anspruch 2, bei welchem sich innerhalb des Basisbereichs eine erste Mehrzahl von Lagen von strukturierter Packung über die Ränder einer zweiten Mehrzahl von Lagen von strukturierter Packung in abwechselnder Folge hinaus erstreckt.
4. Strukturierter Packungsabschnitt nach Anspruch 1, bei welchem die Wellungshöhe der Lagen von strukturierter Packung in dem Basisbereich kleiner als die Wellungshöhe der Lagen von strukturierter Packung in dem Hauptbereich ist.
5. Strukturierter Packungsabschnitt nach Anspruch 1, bei welchem die Lagen von strukturierter Packung Wellungen aufweisen, wobei die Wellungen in dem Basisbereich steiler als die Wellungen in dem Hauptbereich sind.
6. Strukturierter Packungsabschnitt nach Anspruch 1, bei welchem die teilweise offene Fläche des Packungsabschnittes in dem Basisbereich die teilweise offene Fläche des Packungsabschnittes in dem Hauptbereich übersteigt.
7. Strukturierter Packungsabschnitt nach Anspruch 6, bei welchem die Packungslagen in dem Basisbereich Perforationen aufweisen.
8. Strukturierter Packungsabschnitt nach Anspruch 6, bei welchem die Packungslagen in dem Basisbereich gezackte Ränder aufweisen.
9. Strukturierter Packungsabschnitt nach Anspruch 1, bei welchem der Hauptbereich den gesamten Rest der Abschnittshöhe ausmacht.
10. Strukturierter Packungsabschnitt nach Anspruch 1, bei welchem der Basisbereich die unteren 5 Prozent der Abschnittshöhe ausmacht.
11. Strukturierter Packungsabschnitt nach Anspruch 1, bei welchem der Basisbereich die unteren 2,5 Prozent der Abschnittshöhe ausmacht.
12. Gas/Flüssigkeits-Gegenstromverfahren bei welchem Flüssigkeit durch einen strukturierten Packungsabschnitt, der eine Mehrzahl von vertikal ausgerichteten Lagen von strukturierter Packung aufweist, die eine Abschnittshöhe bestimmen, nach unten geleitet und Gas durch diesen nach oben geleitet wird, wobei der Abschnitt einen Basisbereich aufweist, der die unteren maximal 50 Prozent der Abschnittshöhe ausmacht, sowie einen Hauptbereich, der mindestens einen Teil des Rests der Abschnittshöhe ausmacht, und bei welchem Gas durch den Basisbereich mit einem geringeren Gasströmungswiderstand geleitet wird als das Gas, welches durch den Hauptbereich geleitet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem der Gegenstrom von Gas und Flüssigkeit erfolgt, während eine Tieftemperaturrektifikation in einer Kolonne ausgeführt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, bei welchem das durch den strukturierten Packungsabschnitt nach oben geleitete Gas mindestens zwei Komponenten aus der aus Stickstoff, Sauerstoff und Argon bestehenden Gruppe aufweist, und bei welchem die durch den strukturierten Packungsabschnitt nach unten geleitete Flüssigkeit mindestens zwei Komponenten aus der aus Stickstoff, Sauerstoff und Argon bestehenden Gruppe aufweist.
15. Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem der Gasströmungswiderstand des durch den Basisbereich strömenden Gases um mindestens 10 Prozent kleiner ist als der Gasströmungswiderstand des durch den Hauptbereich strömenden Gases.
16. Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem der Basisbereich die unteren 5 Prozent der Abschnittshöhe ausmacht.
17. Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem der Basisbereich die unteren 2,5 Prozent der Abschnittshöhe ausmacht.
18. Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem der Hauptbereich den gesamten Rest der Abschnittshöhe ausmacht.
DE69510000T 1994-10-04 1995-10-03 Strukturierte Packung mit erhöhter Kapazität für Rektifikationssysteme Revoked DE69510000T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US31749994A 1994-10-04 1994-10-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69510000D1 DE69510000D1 (de) 1999-07-08
DE69510000T2 true DE69510000T2 (de) 1999-11-04

Family

ID=23233926

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69510000T Revoked DE69510000T2 (de) 1994-10-04 1995-10-03 Strukturierte Packung mit erhöhter Kapazität für Rektifikationssysteme

Country Status (9)

Country Link
US (1) US5632934A (de)
EP (1) EP0707885B1 (de)
JP (1) JP3205494B2 (de)
KR (1) KR100233787B1 (de)
CN (1) CN1091646C (de)
BR (1) BR9504265A (de)
CA (1) CA2159752C (de)
DE (1) DE69510000T2 (de)
ES (1) ES2132489T3 (de)

Families Citing this family (59)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9522086D0 (en) 1995-10-31 1996-01-03 Ici Plc Fluid-fluid contacting apparatus
US5700403A (en) * 1996-01-24 1997-12-23 Praxair Technology, Inc. Distillation column employing structured packing which reduces wall flow
ID22551A (id) * 1997-02-13 1999-11-04 Praxair Technology Inc Pembungkus dengan kapasitas lebih baik serta efisiensi pemindahan kumpulan tinggi
JP2001500062A (ja) * 1997-07-04 2001-01-09 キユーニ アクチエンゲゼルシヤフト 物質交換カラムのための組込み物
FR2771025B1 (fr) * 1997-11-17 2000-01-28 Air Liquide Bande ondulee pour garnissage ondule-croise et son application a des colonnes de distillation embarquees
US6101841A (en) * 1998-10-02 2000-08-15 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system with high strength and high capacity packing
US5921109A (en) * 1998-10-21 1999-07-13 Praxair Technology, Inc. Method for operating a cryogenic rectification column
EP1016457B1 (de) 1998-12-28 2003-05-07 Nippon Sanso Corporation Dampf-flüssig Kontaktor, kryogene Lufttrennungseinheit und Verfahren zur Gastrennung
US6509082B1 (en) 1999-06-25 2003-01-21 The Boc Group, Inc. Structured packing
US6713158B2 (en) 1999-06-25 2004-03-30 The Boc Group, Inc. Structured packing
DE19936380A1 (de) * 1999-08-03 2001-02-08 Basf Ag Geordnete Packung zum Wärme- und Stoffaustausch
US6478290B2 (en) 1999-12-09 2002-11-12 Praxair Technology, Inc. Packing for mass transfer column
US6212907B1 (en) 2000-02-23 2001-04-10 Praxair Technology, Inc. Method for operating a cryogenic rectification column
DE10008983A1 (de) * 2000-02-25 2001-08-30 Linde Ag Verfahren zur Herstellung einer Packung für den Stoff- und Wärmeaustausch
US6517058B1 (en) * 2000-03-02 2003-02-11 Sandkuhl Clay Works, Inc. Fill packs for use in heat and mass transfer devices
DE10010810A1 (de) * 2000-03-08 2001-09-13 Montz Gmbh Julius Flüssigkeitsverteiler und Verfahren zum Betreiben
FR2806325B1 (fr) * 2000-03-17 2002-10-18 Air Liquide Module de garnissage, son procede de fabrication, et appareil de traitement de fluide(s) comportant un garnissage correspondant
US6314756B1 (en) 2000-09-07 2001-11-13 Praxair Technology, Inc. Structured packing with asymmetric crimp pattern
US6378332B1 (en) 2000-09-07 2002-04-30 Praxair Technology, Inc. Packing with low contacting crimp pattern
GB0022688D0 (en) * 2000-09-15 2000-11-01 Ingen Process Ltd Removal and disposal of sour reservoir components
US6321567B1 (en) 2000-10-06 2001-11-27 Praxair Technology, Inc. Structured packing system for reduced distillation column height
US6751986B2 (en) 2000-12-22 2004-06-22 The Bog Group, Inc. Structured packing
DE10124386A1 (de) * 2001-05-18 2002-11-28 Basf Ag Verfahren zur Destillation oder Reaktivdestillation eines Gemisches, das mindestens eine toxische Komponente enthält
US20040173919A1 (en) * 2001-07-06 2004-09-09 Etienne Werlen Strip for packing module, corresponding module and installation
DE10134312A1 (de) 2001-07-14 2003-02-06 Linde Ag Geordnete Packung für den Stoff- und Wärmeaustausch
WO2003008092A1 (de) * 2001-07-14 2003-01-30 Linde Aktiengesellschaft Geordnete packung für den stoff- und wärmeaustausch
FR2827527A1 (fr) * 2001-07-20 2003-01-24 Air Liquide Module d'interface,son procede de fabrication,et appareil de fluide(s) comportant un module d'interface correspondant.
KR100398813B1 (ko) * 2001-08-31 2003-09-29 (주)에이엠티퍼시픽 증류장치용 타워인터널의 구조 패킹
US20030086846A1 (en) * 2001-11-05 2003-05-08 Adusei George Y. Monolith stacking configuration for improved flooding
US20030116871A1 (en) * 2001-12-21 2003-06-26 Steven Ringo Structured packing
SG115648A1 (en) * 2003-03-31 2005-10-28 Air Prod & Chem Structured packing with increased capacity
US6991222B2 (en) * 2003-03-31 2006-01-31 George Amir Meski Structured packing with increased capacity
FR2854579B1 (fr) * 2003-05-09 2005-06-17 Air Liquide Installation de distillation comprenant des colonnes a garnissages structures ondules-croises et procede d'augmentation de capacite d'une installation de distillation
FR2855770A1 (fr) * 2003-06-05 2004-12-10 Air Liquide Bande pour module de garnissage et installation correspondante
DE10337073A1 (de) * 2003-08-12 2005-03-10 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer geordneten Packung
FR2878454A1 (fr) * 2004-11-29 2006-06-02 Air Liquide Element de garnissage regulier perfectionne, son procede de preparation et ses utilisations
DE202005004859U1 (de) * 2005-03-26 2006-08-03 2H Kunststoff Gmbh Kontaktkörper für einen Verdunstungsbefeuchter oder Stoffaustauscher für die Befeuchtung, Kühlung und/oder Reinigung von Luft
US7267329B2 (en) 2005-07-27 2007-09-11 Air Products And Chemicals, Inc. Alternating conventional and high capacity packing within the same section of an exchange column
DE102006005112A1 (de) * 2006-02-04 2007-08-09 Hewitech Gmbh & Co. Kg Kunststofflage für ein Einbauelement zum Einbau in einem Riesenkühler, insbesondere Kühlturm zu Kühlzwecken oder zum Einbau ins Erdreich zu Drainagezwecken
FR2929134B1 (fr) 2008-03-28 2010-12-31 Air Liquide Procede de fabrication d'un garnissage ondule-croise
FR2938776A1 (fr) * 2008-11-24 2010-05-28 Air Liquide Garnissage ondule-croise et colonne incorporant un tel garnissage
TWI495505B (zh) 2009-03-18 2015-08-11 Sulzer Chemtech Ag 用以純化流體之方法及裝置
FR2947188A1 (fr) * 2009-06-24 2010-12-31 Air Liquide Bande pour module de garnissage, module de garnissage et installation de distillation correspondants
WO2013036859A1 (en) 2011-09-07 2013-03-14 Carbon Engineering Limited Partnership Target gas capture
FR2996148B1 (fr) * 2012-10-03 2015-11-06 Euroslot Kdss France Element de garnissage structure pour colonne de mise en contact de fluides
US9295925B2 (en) 2012-12-11 2016-03-29 Praxair Technology, Inc. Structured packing and method
US9625221B2 (en) * 2013-02-04 2017-04-18 Koch-Glitsch, Lp Liquid distribution device utilizing packed distribution troughs and a mass transfer column and process involving same
US9266047B2 (en) 2013-07-25 2016-02-23 Exxonmobil Research And Engineering Company Mist eliminator configuration for droplet removal in fouling service
FR3017698B1 (fr) 2014-02-14 2019-03-29 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Colonne de separation d'air par distillation cryogenique, appareil de separation d'air comportant une telle colonne et procede de fabrication d'une telle colonne
FR3037507A1 (fr) 2015-06-16 2016-12-23 Ifp Energies Now Contacteur pour colonne d'echange de chaleur et/ou de matiere comprenant un garnissage et au moins une zone de chute libre
CN105771873B (zh) * 2016-03-30 2018-10-23 中建安装工程有限公司 一种高效传质的规整填料
US20180087834A1 (en) * 2016-09-26 2018-03-29 Air Products And Chemicals, Inc. Exchange Column With Corrugated Structured Packing And Method For Use Thereof
US20180087835A1 (en) * 2016-09-26 2018-03-29 Air Products And Chemicals, Inc. Exchange Column With Corrugated Structured Packing And Method For Use Thereof
WO2018153551A1 (de) * 2017-02-22 2018-08-30 Linde Aktiengesellschaft Packung für eine stoffaustauschkolonne und verfahren zum herstellen einer packung
JP7239488B2 (ja) * 2017-05-02 2023-03-14 コーク－グリッシュ，リミティド パートナーシップ 物質移動カラムのための構造化充填モジュール
US10684071B2 (en) 2017-08-25 2020-06-16 Praxair Technology, Inc. Annular divided wall column for an air separation unit
US10578356B2 (en) 2017-08-25 2020-03-03 Praxair Technology, Inc. Annular divided wall column for an air separation unit having a ring shaped support grid
JP7175793B2 (ja) * 2019-02-19 2022-11-21 大陽日酸株式会社 充填塔及び充填物
EP3932512A1 (de) 2020-07-02 2022-01-05 Sulzer Management AG Strukturiertes packungsbett für hochdruck-massentransfer- und/oder wärmeaustauschanwendungen

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2485849A (en) * 1946-04-12 1949-10-25 American Blower Corp Heat exchanger or cooling tower
US2793017A (en) * 1954-10-04 1957-05-21 Dow Chemical Co Apparatus for distributing falling liquid in thin films
US2783982A (en) * 1955-01-27 1957-03-05 Kahl Carl H William Evaporative cooler with tower air flow
US3265550A (en) * 1957-07-10 1966-08-09 Munters & Co Carl Process of making a packing unit of moisture absorbent cellulosic material
US3081987A (en) * 1959-07-13 1963-03-19 George W Meek Cooling towers
SE224921C1 (de) * 1959-12-23 1969-02-18
US3132190A (en) * 1961-10-12 1964-05-05 Baltimore Aircoil Co Inc Heat exchange apparatus
FR1377537A (fr) * 1963-09-26 1964-11-06 Tissmetal Lionel Dupont élément de garnissage pour colonnes d'échange entre deux fluides
SE307964B (de) * 1964-03-24 1969-01-27 C Munters
SE325589B (de) * 1967-02-21 1970-07-06 C G Munters
SE328319B (de) * 1967-07-07 1970-09-14 C Munters
US3801419A (en) * 1971-07-20 1974-04-02 Munters Ab Carl Corrugated sheet member with a reinforcing edge extending lengthwise of the corrugations
SU700773A1 (ru) * 1976-06-01 1979-11-30 Ленинградское Отделение Всесоюзного Государственного Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Проектного Института "Теплоэлектропроект" Ороситель противоточной градирни
US4052491A (en) * 1976-06-25 1977-10-04 Research-Cottrell, Inc. Modular gas and liquid contact means
CH618006A5 (de) * 1977-05-12 1980-06-30 Sulzer Ag
CH617357A5 (de) * 1977-05-12 1980-05-30 Sulzer Ag
JPS5854162Y2 (ja) * 1979-07-27 1983-12-09 三菱樹脂株式会社 気液接触用充填材
SU1183158A1 (ru) * 1983-04-07 1985-10-07 Предприятие П/Я Р-6273 Насадка дл тепломассообменных аппаратов
SU1230654A1 (ru) * 1983-07-14 1986-05-15 Предприятие П/Я А-1059 Насадка дл тепломассообменных аппаратов
EP0138401B1 (de) * 1983-10-15 1991-05-29 Albert Frederick Wigley Vorrichtung zum Gas-Flüssigkeitskontakt
US4950430A (en) * 1986-12-01 1990-08-21 Glitsch, Inc. Structured tower packing
US4838913A (en) * 1988-02-10 1989-06-13 Union Carbide Corporation Double column air separation process with hybrid upper column
US4929399A (en) * 1988-03-17 1990-05-29 Union Carbide Industrial Gases Technology Inc. Structured column packing with liquid holdup
DE3907573A1 (de) * 1989-03-09 1990-09-20 Sulzer Ag Mehrzuegige wirbelpackung
DE3909995C1 (de) * 1989-03-25 1990-08-30 Schott Glaswerke, 6500 Mainz, De
US5063000A (en) * 1989-05-03 1991-11-05 Mix Thomas W Packing elements
US5019144A (en) * 1990-01-23 1991-05-28 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Cryogenic air separation system with hybrid argon column
US5100448A (en) * 1990-07-20 1992-03-31 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Variable density structured packing cryogenic distillation system
US5055239A (en) * 1990-11-15 1991-10-08 Munters Corporation Liquid and gas contact apparatus
FR2675568B1 (fr) * 1991-04-19 1993-07-16 Air Liquide Procede de separation cryogenique de melanges contenant de l'oxygene et garnissages organises pour la mise en óoeuvre de ce procede.
US5132056A (en) * 1991-05-28 1992-07-21 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Structured column packing with improved turndown and method
DE4122369C1 (en) * 1991-07-05 1992-10-22 Rainer Richter Gmbh, 5439 Hof, De Packaging used for heat and mass transfer between liq. and gas - consists of corrugated or folded foil, plate or mat-like packaging elements in zones, in which profiles are inclined to longitudinal axis, etc.
JPH06312101A (ja) * 1993-04-28 1994-11-08 Hitachi Ltd 気液接触用の充填材及び充填塔
US5419136A (en) * 1993-09-17 1995-05-30 The Boc Group, Inc. Distillation column utilizing structured packing having varying crimp angle

Also Published As

Publication number Publication date
BR9504265A (pt) 1996-10-22
CA2159752C (en) 2001-02-20
US5632934A (en) 1997-05-27
EP0707885B1 (de) 1999-06-02
CN1091646C (zh) 2002-10-02
CN1131056A (zh) 1996-09-18
KR960013410A (ko) 1996-05-22
JP3205494B2 (ja) 2001-09-04
EP0707885A1 (de) 1996-04-24
CA2159752A1 (en) 1996-04-05
JPH08206492A (ja) 1996-08-13
ES2132489T3 (es) 1999-08-16
DE69510000D1 (de) 1999-07-08
KR100233787B1 (ko) 1999-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69510000T2 (de) Strukturierte Packung mit erhöhter Kapazität für Rektifikationssysteme
DE69702477T2 (de) Strukturiertes Packungselement mit texturierter Oberfläche in zwei Richtungen sowie Masse- und Wärmeaustauschverfahren unter Verwendung desselben
DE69907616T2 (de) Dampf-flüssig Kontaktor, kryogene Lufttrennungseinheit und Verfahren zur Gastrennung
DE69917408T2 (de) Verfahren zur Vermeidung der Flutung in einer Tieftemperaturrektifikationskolonne
EP0151693B1 (de) Stoffaustauschkolonne
DE69922135T2 (de) Strukturierte Packung mit unterschiedlichem Widerstand
DE69305840T2 (de) Parallel-Rücklaufrohr mit Ablenkblech für eine Rektifikationsplatte
DE69100586T3 (de) Strukturierte Packung mit variabler Dichte in einem kryogenischen Destillationsverfahren.
DE69825739T2 (de) Design einer gleichstrom-kontakt-trennungsplatte und verfahren zu ihrer nutzung
EP0069241B1 (de) Packung für Stoffaustauschkolonnen und Verfahren zur Herstellung der Packung
DE69409802T2 (de) Kolonnenboden vergrösserter Kapazität mit mehreren Ablaufvorrichtungen
EP1127601B1 (de) Trennwandkolonne zur Auftrennung eines Vielstoffgemisches
EP1261404B1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Flüssigkeitsverteilers
EP1321175B1 (de) Verfahren zur destillativen Auftrennung von Stoffgemischen in einer Trennwandkolonne mit ganz oder teilweise dampfförmigen Zulauf und/oder ganz oder teilweise dampfförmiger Seitenentnahme
EP0221095B1 (de) Wirbelpackung und verfahren zu deren herstellung
DE69913903T3 (de) Tieftemperatur-Rektifikationsystem mit hochfester Packung hoher Kapazität
DE68915242T2 (de) Verfahren zum Vermischen von Dämpfen in einer Gegenstrom-Kolonne.
EP1455931B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur durchführung von heterogen katalysierten reaktivdestillationen, insbesondere zur herstellung von pseudoionon
DE68913114T2 (de) Gas Flüssigkeit-Kontakt.
EP0776695A1 (de) Packung für eine Gegenstrom-Hochdruckkolonne
DE60121379T2 (de) Verfahren zum Betreiben einer Tieftemperatur-Rektifikationskolonne
EP1166867B1 (de) Packung für Wärme und Stoffaustauschkolonnen
DE60018639T2 (de) Verwendung einer strukturierten Packung zur Luftzerlegung
EP0925109B1 (de) Einbauten für stoffaustauschkolonnen
DE69101968T2 (de) Kolonnenpackung mit Leitvorrichtungen.

Legal Events

Date Code Title Description
8363 Opposition against the patent
8331 Complete revocation