ES2210940T5 - Sistema de rectificacion criogenica con relleno de alta resistencia y alta capacidad. - Google Patents

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Abstract

Se describe un sistema de rectificación criogénica y un módulo de embalaje, y una columna adecuada para la rectificación criogénica que tiene hojas de embalaje con modificaciones en la parte superior e inferior en secuencia alterna y teniendo preferentemente bordes en la parte superior e inferior que terminan en planos en los que la capacidad y el rendimiento de transferencia de masa se mejora sin comprometer la resistencia mecánica.

Description

Sistema de rectificación criogénica con relleno de alta resistencia y alta capacidad.
Campo técnico
Este invento se refiere a la rectificación de una mezcla multicomponente, particularmente a la rectificación criogénica y al uso de relleno estructurado como partes interiores de la columna para llevar a cabo la rectificación.
Antecedentes de la técnica
La destilación de una mezcla de fluidos, por ejemplo, aire, en dos o más partes enriquecidas en un componente de la mezcla respectiva, se ha realizado generalmente empleando una o más columnas de destilación o rectificación que emplean platos como partes interiores de la columna o elementos de transferencia de masa. Recientemente, se ha desarrollado un uso creciente del relleno estructurado como elementos de transferencia de masa en las columnas de rectificación porque el relleno estructurado tiene una caída de presión mucho más baja que la que tienen los
platos.
Mientras que el relleno estructurado tiene ventajas sobre los platos convencionales en el funcionamiento de una columna de destilación, el coste del relleno es generalmente más alto que el de los platos. El volumen del relleno requerido para efectuar una separación depende de la altura del relleno y del diámetro de la columna. El último se selecciona por la capacidad del relleno o equivalentemente por el punto de inundación, en el que el gas o vapor y líquido no fluyen eficazmente más tiempo en un contacto contracorriente.
Se ha desarrollado un relleno estructurado que ha aumentado la capacidad permitiendo una producción de la columna aumentada antes de alcanzar las condiciones de inundación, pero tal relleno se caracteriza generalmente por tener una resistencia mecánica pobre que le hace vulnerable al daño que compromete el aumento en la capacidad.
El documento de patente EP-A-0 707885 describe módulos de relleno que comprenden una zona voluminosa y una zona base, en la que el relleno en la zona base se configura de otro modo a partir del relleno en la zona voluminosa. En una realización, el módulo de relleno comprende una disposición de las láminas de relleno que tienen todas la misma altura pero se localizan en una disposición escalonada alternativamente.
Por consiguiente, es un objetivo de este invento proporcionar un sistema de rectificación que utiliza un relleno estructurado que tiene una capacidad más alta y también tiene una resistencia mecánica más alta que hace al relleno estructurado disponible hasta ahora, útil en sistemas de rectificación.
Exposición del invento
El anterior y otros objetivos, que llegarán a ser claros para un experto en la técnica tras una lectura de esta descripción, se consiguen por el presente invento, un aspecto de los cuales es:
Un método para llevar a cabo una rectificación criogénica, como se ha definido en la reivindicación 1.
Otro aspecto del invento es una columna, como se ha definido en la reivindicación 5.
Un aspecto adicional del invento es un módulo de relleno estructurado, como se ha definido en la reivindicación 13.
El término "columna" como se usa en este contexto, quiere decir una columna o zona de destilación o fraccionamiento, es decir, una columna o zona de contacto, en la que las fases líquida y vapor están en contacto a contracorriente para efectuar la separación de una mezcla de fluidos, como, por ejemplo, por contacto de las fases vapor y líquida en los elementos de relleno. Para una discusión adicional de las columnas de destilación, véase Chemical Engineer's Handbook, 5ª Edición, editado por R.H. Perry y C.H.
Chilton, McGraw-Hill Book Company, New York, Sección 13, "Distillation" B.D. Smith, et al., página 13-3 The Continuous Distillation Process. Los procedimientos de separación por contacto de vapor y líquido dependen de la diferencia en las presiones de vapor para los componentes. El componente de alta presión de vapor (o más volátil o de baja ebullición), tenderá a concentrarse en la fase vapor, mientras que el componente de baja presión de vapor (o menos volátil o de alta ebullición), tenderá a concentrarse en la fase líquida. La destilación es el procedimiento de separación, por el cual puede usarse el calentamiento de una mezcla líquida para concentrar el componente(s) más volátil en la fase vapor y de ese modo, el componente(s) menos volátil en la fase líquida. La condensación parcial es el procedimiento de separación por el cual puede usarse el enfriamiento de una mezcla de vapor para concentrar el componente(s) más volátil en la fase vapor y de ese modo, el compo-
nente(s) menos volátil en la fase líquida. La rectificación, o destilación en continuo, es el procedimiento de separación que combina las vaporizaciones y condensaciones parciales sucesivas si se obtienen por un tratamiento a contracorriente de las fases vapor y líquida. El contacto a contracorriente de las fases vapor y líquida puede ser adiabático o no adiabático y puede incluir un contacto íntegro (por etapas) o diferencial (continuo) entre las fases. Las disposiciones del procedimiento de separación que utilizan los principios de rectificación para separar mezclas, son a menudo intercambiables, calificadas como columnas de rectificación, columnas de destilación o columnas de fraccionamiento. La rectificación criogénica es una rectificación realizada, por lo menos en parte, a temperaturas por debajo de -123ºC.
Como se usa en este contexto, el término "relleno", quiere decir cualquier cuerpo sólido o hueco de una configuración, tamaño y forma predeterminadas, usado como partes interiores de la columna para proporcionar el área superficial al líquido, para permitir la transferencia de masa en la interfase líquido-vapor durante el flujo a contracorriente de las dos fases.
Como se usa en este contexto, el término "relleno estructurado", quiere decir un relleno ondulado transversalmente en diagonal, en el que los elementos individuales tienen una orientación específica relativa el uno al otro y al eje de la columna.
Como se usa en este contexto, los términos "parte más alta" y "parte más baja" de una columna, quieren decir respectivamente, las secciones de la columna de arriba y abajo del punto medio de la columna.
En la práctica de este invento, cada módulo o bloque tiene tres zonas: una zona alterada en la parte de arriba, una zona sin alterar debajo de la zona alterada de arriba y una zona alterada debajo de la zona sin alterar. El módulo o bloque comprende una pluralidad de una primera y segunda láminas de relleno ondulado transversalmente en diagonal, orientadas verticalmente, en una secuencia alterna. Cada primera lámina tiene una modificación en la zona alterada en la parte superior de esa lámina y cada segunda lámina tiene una modificación en la zona alterada en la parte inferior de esa lámina. Como se usa en este contexto, el término "modificación", quiere decir una alteración de la geometría del relleno que reduce la caída de presión asociada con el paso de vapor a través de la zona alterada y así, facilita el paso del líquido a través y desde el módulo o bloque de relleno.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 es una representación esquemática de un sistema de rectificación criogénica que puede usarse en la práctica de este invento.
La Figura 2 ilustra una pluralidad de módulos de relleno estructurado apilados verticalmente, ya que se orientarían dentro de una columna y en la que el diámetro de los módulos es el mismo que el diámetro de la columna. En otros casos, los módulos se construyen en secciones que se ponen juntas para cubrir la sección transversal de la columna.
Las Figuras 3A y 3B ilustran las vistas en perspectiva y lateral respectivamente de una realización de láminas de relleno estructurado, útiles en la práctica del invento.
Las Figuras 4A y 4B ilustran las vistas en perspectiva y lateral respectivamente, de otra realización de láminas de relleno estructurado, útiles en la práctica de este invento.
Las Figuras 5-7 ilustran cada una la vista frontal de otras realizaciones de una lámina de relleno, que puede usarse en la práctica de este invento.
Las Figuras 8A y 8B ilustran las vistas en perspectiva y lateral respectivamente, de aún otra realización de las láminas de relleno estructurado, útiles en la práctica de este invento.
Descripción detallada
El invento se describirá en detalle con referencia a los Dibujos. La Figura 1 ilustra una realización de un sistema de rectificación en el que pueden usarse los módulos de relleno estructurado de alta resistencia del invento. El sistema particular ilustrado en la Figura 1 es una planta criogénica de separación de aire que comprende una columna doble y una columna lateral de argón.
Refiriéndose ahora a la Figura 1, el aire de alimentación 1 que comprende ante todo, nitrógeno, oxígeno y argón se comprime en el compresor 2 y se enfría del calor de compresión pasándolo a través del enfriador 3. El aire de alimentación presurizado se limpia entonces de impurezas de alta ebullición, tales como vapor de agua, dióxido de carbono e hidrocarburos, pasándolo a través del purificador 4 que es típicamente un purificador de adsorción por variación de presión o temperatura. El aire de alimentación comprimido y limpio 5, se enfría entonces por intercambio de calor indirecto con corrientes de retorno en el intercambiador de calor primario 5. En la realización ilustrada en la Figura 1, una primera parte 7 del aire de alimentación se comprime adicionalmente, pasándolo a través del compresor de refuerzo 8, una segunda parte 9 se comprime adicionalmente, pasándola a través del compresor de refuerzo 10 y las partes de aire de alimentación comprimido adicionales resultantes 11 y 12 y la parte de aire de alimentación comprimido sobrante 50, se enfrían pasándolas a través del intercambiador de calor primario 6 para producir aire de alimentación comprimido, limpio y enfriado, en las corrientes 51, 52 y 53, respectivamente. La corriente 52 se turboexpande para formar la corriente 54 pasándola a través del turboexpansor 55 para generar refrigeración para la rectificación criogénica posterior y se pasa entonces a la columna de presión más baja 24. Las corrientes 51 y 53 se pasan cada una como corrientes de alimentación a la columna de presión más alta 21.
Dentro de la columna de presión más alta 21, el aire de alimentación se separa por rectificación criogénica en vapor enriquecido con nitrógeno y en líquido enriquecido con oxígeno. El vapor enriquecido con nitrógeno se pasa en la corriente 22 al condensador principal 23, en el que se condensa por intercambio de calor indirecto con el líquido de fondo 24 de la columna de presión más baja, para formar el líquido enriquecido con nitrógeno 25. Una parte 26 del líquido enriquecido con nitrógeno 25, se devuelve a la columna de presión más alta 21 como reflujo, y otra parte 27 del líquido enriquecido con nitrógeno 25 se subenfría en el intercambiador de calor 6 y se pasa entonces a la columna de presión más baja 24 como reflujo. El líquido enriquecido con oxígeno se pasa desde la parte más baja de la columna de presión más alta 21 en la corriente 28 y una parte 56 se pasa al condensador de cabeza de la columna de argón 29, en el que se evapora por intercambio de calor indirecto con vapor más rico en argón y el fluido enriquecido en oxígeno resultante se pasa como se ilustra por la corriente 30 desde el condensador de cabeza 29 a la columna de presión más baja 24. Otra parte 57 del líquido enriquecido en oxígeno se pasa directamente a la columna de presión más baja 24.
Una corriente 31 que comprende oxígeno y argón se pasa desde la columna de presión más baja 24 a la columna de argón 32, en la que se separa por rectificación criogénica en vapor más rico en argón y líquido más rico en oxígeno. El líquido más rico en oxígeno se devuelve a la columna de presión más baja 24 en la corriente 33. El vapor más rico en argón se pasa en la corriente 34 al condensador de cabeza 29, en el que condensa por intercambio de calor indirecto con el líquido enriquecido en oxígeno que se vaporiza como se describió anteriormente. El líquido más rico en argón resultante se devuelve en la corriente 35 a la columna de argón 32 como reflujo. El fluido más rico en argón, como vapor y/o líquido, se recupera desde la parte superior de la columna de argón 32 como producto argón en la corriente 36.
La columna de presión más baja 24 se hace funcionar a menos presión que la de la columna de presión más alta 21. Dentro de la columna de presión más baja 24, las diversas alimentaciones a la columna se separan por rectificación criogénica en un fluido rico en nitrógeno y un fluido rico en oxígeno. El fluido rico en nitrógeno se retira desde la parte superior de la columna de presión más baja 24 como corriente de vapor 37, se calienta pasándola a través del intercambiador de calor primario 6 y se recupera como producto nitrógeno 38. Una corriente sobrante 58 se retira desde la parte superior de la columna de presión más baja 24, se calienta pasándola a través del intercambiador de calor 6 y se retira del sistema en la corriente 59. El fluido rico en oxígeno se retira desde la parte más baja de la columna de presión más baja 24 como vapor y/o líquido. Si se retira como líquido, el líquido rico en oxígeno puede bombearse a una presión más alta y evaporarse, tanto en un calderín de producto separado, como en un intercambiador de calor primario 6, antes de recuperarse como producto oxígeno de alta presión. En la realización ilustrada en la Figura 1, el fluido rico en oxígeno se retira desde la columna de presión más baja 24, como una corriente líquida 39, se bombea a una presión más alta a través de la bomba de líquido 60, se evapora pasándolo a través del intercambiador de calor primario 6 y se recupera como producto oxígeno 40. Una parte 61 del oxígeno líquido puede recuperarse como líquido.
Por lo menos una de las columnas contiene una pluralidad de bloques o módulos de relleno estructurado apilados verticalmente, por ejemplo, como se ilustra en la Figura 2. Cada tal bloque o módulo comprende láminas de relleno estructurado orientado verticalmente que tienen ondulaciones en un ángulo con el eje vertical. Las láminas se disponen tal que se invierte la dirección de la ondulación de las láminas adyacentes. El relleno se instala en la columna como capas que están generalmente entre 15,24 y 30,48 cm (6 y 12 pulgadas) de altura. Las capas adyacentes se giran alrededor de un eje vertical para aumentar el mezclado. El lecho de relleno completo de una columna comprende múltiples capas del relleno, el número de capas se fija por la altura del relleno requerido para realizar la separación. La columna puede contener también otros tipos de relleno estructurado y/o platos. Las ondulaciones del relleno se caracterizan por la altura del pliegue. El perfil de la ondulación puede ser afilado (diente de sierra) o redondeado (sinusoidal). Las láminas se tocan entre ellas en los puntos de contacto a lo largo de los picos y valles de las ondulaciones.
Las Figuras 3A y 3B ilustran una realización de las láminas de relleno que pueden usarse en la práctica de este invento. En las Figuras 3A y 3B se muestran una pluralidad de primeras láminas de relleno 100, que tienen una modificación en el fondo y una pluralidad de segundas láminas de relleno 101 que tienen una modificación en la parte de arriba. En este caso, la modificación es una reducción en la altura del pliegue del relleno a cero, así que el relleno es liso en la modificación. Este relleno se hizo alisando una pequeña zona de las láminas, tanto en su fondo como en su parte de arriba alternativamente. Las láminas que se alisaron en el fondo tenían un borde inferior desigual como resultado del procedimiento de fabricación y esto se cree que es beneficioso para proporcionar una multitud de puntos de goteo a partir de esas láminas. Las primeras láminas de relleno 100 no tienen modificación en la parte de arriba y las segundas láminas de relleno 101 no tienen modificación en el fondo. Preferentemente, todas las láminas de relleno terminan en un plano A en su borde superior y, lo más preferentemente, en otro plano B en su borde inferior, tales planos son horizontales cuando las láminas se orientan verticalmente. Mientras que se prefiere que las primeras y segundas láminas se alternen estrictamente, es decir, distintos para las láminas del extremo, una primera lámina está siempre entre dos segundas láminas y una segunda lámina está siempre entre dos primeras láminas, se entiende que se permite alguna salida a partir de la alternación estricta. Es decir, el término "secuencia alternativa" puede abarcar uno o más casos en los que las primeras láminas están adyacentes una a la otra y/o las segundas láminas están adyacentes una a la otra.
Las Figuras 4A y 4B ilustran otra realización de las láminas de relleno que pueden usarse en la práctica de este invento. Las láminas ilustradas en las Figuras 4A y 4B se diferencian de las ilustradas en las Figuras 3A y 3B en que se reduce la altura del pliegue, pero no se reduce a cero, para la modificación.
Cada una de las Figuras 5, 6 y 7 ilustran una vista frontal de una lámina de relleno representativa con una modificación diferente a las ilustradas en los dibujos tratados anteriormente. En la Figura 5, hay ilustrada una lámina de relleno con una modificación que comprende muescas, en la Figura 6 hay ilustrada una lámina de relleno con una modificación en la que las ondulaciones están en un ángulo de inclinación aumentado, y en la Figura 7 hay ilustrada una lámina de relleno que tiene una modificación que comprende agujeros en la lámina.
Las Figuras 8A y 8B ilustran otra realización de las láminas de relleno que pueden usarse en la práctica de este invento. En la Figura 8A hay ilustrada una lámina de relleno que puede cortarse en un ángulo distinto de 90 grados con el plano de la lámina. Esto se ilustra más claramente por la vista lateral de una pluralidad de tales láminas mostradas en la Figura 8B.
Las modificaciones en las partes superior e inferior de las láminas de relleno en cada módulo, reducen la caída de presión asociada con el paso de vapor a través de las zonas modificadas del módulo o bloque de relleno y así, facilitan el paso del líquido a través y desde el módulo o bloque, que responde a la inundación potencial y que proporciona una capacidad aumentada. La secuencia alternativa de las modificaciones mejora la resistencia mecánica del relleno sobre otros rellenos de alta capacidad conocidos en la técnica, en la que se hacen modificaciones en la parte inferior de todas las láminas de relleno.
Aunque se ha descrito el invento en detalle con referencia a ciertas realizaciones preferidas, los expertos en la técnica reconocerán que hay otras realizaciones del invento dentro del alcance de las reivindicaciones. Por ejemplo, aunque se trató el invento en detalle con referencia a la rectificación criogénica, tal como la rectificación de aire o una mezcla que comprende oxígeno y argón tratada con referencia a la Figura 1, se entiende que el invento puede emplearse para realizar otros procedimientos de rectificación tales como, por ejemplo, fraccionamientos de petróleo, separaciones de hidrocarburos y destilaciones de alcohol. Las modificaciones en las partes superior e inferior de las láminas de relleno no necesitan ser el mismo tipo de modificaciones para todas las láminas. La modificación usada en la zona alterada de la parte superior puede ser diferente a partir de la modificación usada en la zona alterada de la parte inferior de las láminas.

Claims (20)

1. Un método para realizar una rectificación criogénica que comprende:
(A) hacer pasar una alimentación, que comprende por lo menos dos componentes que incluyen un primer componente más volátil y un segundo componente menos volátil, a una columna;
(B) realizar un contacto vapor-líquido a contracorriente dentro de la columna, conteniendo dicha columna una pluralidad de módulos de relleno estructurado, apilados verticalmente, que comprenden una pluralidad de primeras y segundas láminas de relleno onduladas transversalmente en diagonal, orientadas verticalmente, en una secuencia alterna, teniendo cada primera lámina una modificación en la parte inferior de la lámina y ninguna modificación en la parte superior de la lámina y teniendo cada segunda lámina una modificación en la parte superior de la lámina y ninguna modificación en la parte inferior de la lámina, en la que los bordes superiores de todas las primeras y segundas láminas de un módulo forman un plano horizontal y en la que el término "modificación", quiere decir una alteración de la geometría del relleno que reduce la caída de presión asociada con el paso de vapor a través de la zona alterada y así, facilita el paso del líquido a través y desde el módulo de relleno;
(C) retirar un fluido de cabeza, a partir de la parte superior de la columna, teniendo dicho fluido de cabeza una concentración del primer componente más volátil que excede la de la alimentación; y
(D) retirar un fluido de cola, a partir de la parte inferior de la columna, teniendo dicho fluido de cola una concentración del segundo fluido menos volátil que excede la de la alimentación.
2. El método de la reivindicación 1, en el que el primer componente más volátil de la alimentación es nitrógeno y el segundo componente menos volátil de la alimentación es oxígeno.
3. El método de la reivindicación 1, en el que el primer componente más volátil de la alimentación es argón y el segundo componente menos volátil de la alimentación es oxígeno.
4. El método de la reivindicación 1, en el que los bordes de la parte inferior de todas las primeras y segundas láminas de un módulo forman un primer plano horizontal y los bordes de la parte superior de todas las primeras y segundas láminas de un módulo forman un segundo plano horizontal.
5. Una columna con medios para pasar un fluido a la columna, medios para retirar un fluido desde la parte superior de la columna, medios para retirar un fluido desde la parte inferior de la columna y que contiene una pluralidad de módulos de relleno estructurado, apilados verticalmente, que comprenden una pluralidad de primeras y segundas láminas de relleno onduladas transversalmente en diagonal, orientadas verticalmente, en una secuencia alterna, teniendo cada primera lámina una modificación en la parte inferior de la lámina y ninguna modificación en la parte superior de la lámina y teniendo cada segunda lámina una modificación en la parte superior de la lámina y ninguna modificación en la parte inferior de la lámina, en la que los bordes de la parte superior de todas las primeras y segundas láminas de un módulo, forman un plano horizontal y en el que el término "modificación", quiere decir una alteración de la geometría del relleno que reduce la caída de presión asociada con el paso del vapor a través de la zona alterada y así, facilita el paso del líquido a través y desde el módulo de relleno.
6. La columna de la reivindicación 5, en la que los bordes de la parte inferior de todas las primeras y segundas láminas de un módulo forman un primer plano horizontal y los bordes de la parte superior de todas las primeras y segundas láminas de un módulo, forman un segundo plano horizontal.
7. La columna de la reivindicación 5 ó 6, en la que la modificación es una reducción en la altura del pliegue del relleno.
8. La columna de la reivindicación 7, en la que la modificación es una reducción en la altura del pliegue del relleno a cero, así que el relleno es plano en la modificación.
9. La columna de la reivindicación 5 ó 6, en la que la modificación comprende muescas.
10. La columna de la reivindicación 5 ó 6, en la que la modificación es un aumento del ángulo de inclinación de las ondulaciones de la lámina de relleno.
11. La columna de la reivindicación 5 ó 6, en la que la modificación comprende agujeros en la lámina de relleno.
12. La columna de la reivindicación 5 ó 6, en la que la modificación reside en la lámina de relleno que se corta en un ángulo distinto de 90 grados con el plano de la lámina.
13. Un módulo de relleno estructurado que comprende una pluralidad de primeras y segundas láminas de relleno onduladas transversalmente en diagonal, orientadas verticalmente, en una secuencia alterna, teniendo cada primera lámina una modificación en la parte inferior de la lámina y ninguna modificación en la parte superior de la lámina y teniendo cada segunda lámina una modificación en la parte superior de la lámina y ninguna modificación en la parte inferior de la lámina, en la que los bordes superiores de todas las primeras y segundas láminas forman un plano horizontal y en el que el término "modificación", quiere decir una alteración de la geometría del relleno que reduce la caída de presión asociada con el paso de vapor a través de la zona alterada y así, facilita el paso del líquido a través y desde el módulo de relleno.
14. El módulo de la reivindicación 13, en el que los bordes inferiores de todas las primeras y segundas láminas forman un primer plano horizontal y los bordes superiores de todas las primeras y segundas láminas forman un segundo plano horizontal.
15. El módulo de la reivindicación 13 ó 14, en el que la modificación es una reducción en la altura del pliegue del relleno.
16. El módulo de la reivindicación 15, en el que la modificación es una reducción en la altura del pliegue del relleno a cero, así que el relleno es plano en la modificación.
17. El módulo de la reivindicación 13 ó 14, en el que la modificación comprende muescas.
18. El módulo de la reivindicación 13 ó 14, en el que la modificación es un aumento del ángulo de inclinación de las ondulaciones de la lámina de relleno.
19. El módulo de la reivindicación 13 ó 14, en el que la modificación comprende agujeros en la lámina de relleno.
20. El módulo de la reivindicación 13 ó 14, en el que la modificación reside en la lámina de relleno que se corta en un ángulo distinto de 90 grados con el
plano de la lámina.
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1007442C2 (nl) * 1997-11-04 1998-12-07 Josephus Johannes Petrus Maria Batch-Continue tegenstroomapparatuur met superieure performance.
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
DE10008983A1 (de) * 2000-02-25 2001-08-30 Linde Ag Verfahren zur Herstellung einer Packung für den Stoff- und Wärmeaustausch
US6378332B1 (en) 2000-09-07 2002-04-30 Praxair Technology, Inc. Packing with low contacting crimp pattern
US6314756B1 (en) 2000-09-07 2001-11-13 Praxair Technology, Inc. Structured packing with asymmetric crimp pattern
US6321567B1 (en) 2000-10-06 2001-11-27 Praxair Technology, Inc. Structured packing system for reduced distillation column height
WO2003008092A1 (de) * 2001-07-14 2003-01-30 Linde Aktiengesellschaft Geordnete packung für den stoff- und wärmeaustausch
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
DE10337073A1 (de) * 2003-08-12 2005-03-10 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer geordneten Packung
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
US8298412B2 (en) * 2008-09-17 2012-10-30 Koch-Glitsch, Lp Structured packing module for mass transfer column and process involving same
TW201134536A (en) * 2010-04-14 2011-10-16 Biotanico Inc Multi-purpose supercritical fluid extraction and rectification device
CN102199900B (zh) * 2011-04-13 2013-04-10 成都印钞有限公司 一种改性树脂纤维防伪纸及其制造方法
CN104492114B (zh) * 2014-11-25 2016-03-02 南通苏通分离工程科技有限公司 填料式塔板
CN104998430B (zh) * 2015-07-16 2018-08-14 南京凯燕环保科技有限公司 适用于再生溶剂生产的蒸馏塔
CN105126369B (zh) * 2015-07-16 2018-08-14 南京凯燕环保科技有限公司 可实现高效清洁的再生溶剂生产用蒸馏塔
JP7125935B2 (ja) * 2017-07-12 2022-08-25 住友重機械プロセス機器株式会社 規則充填物、規則充填物用シート、規則充填物用シートの製造方法、規則充填物の製造方法
JP2021142459A (ja) * 2020-03-10 2021-09-24 大陽日酸株式会社 充填物、及び空気分離装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE328597B (es) 1968-04-04 1970-09-21 C Munters
CH618006A5 (es) * 1977-05-12 1980-06-30 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
US4518544A (en) * 1983-01-20 1985-05-21 Baltimore Aircoil Company, Inc. Serpentine film fill packing for evaporative heat and mass exchange
SE459826B (sv) 1984-10-03 1989-08-07 Munters Ab Carl Insatskropp av veckade skikt med speciellt utformade kantpartier
HU195314B (en) 1985-07-23 1988-04-28 Villamos Ipari Kutato Intezet Cooling insert for equipments carrying out heat and material exchange being between gaseous medium and fluid particularly for cooling towers and degasing units
US4838913A (en) * 1988-02-10 1989-06-13 Union Carbide Corporation Double column air separation process with hybrid upper column
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
US5124087A (en) 1990-10-04 1992-06-23 Evapco International, Inc. Gas and liquid contact body
US5237823A (en) * 1992-03-31 1993-08-24 Praxair Technology, Inc. Cryogenic air separation using random packing
US5217788A (en) 1992-05-11 1993-06-08 Brentwood Industries Corrugated sheet assembly
US5282365A (en) * 1992-11-17 1994-02-01 Praxair Technology, Inc. Packed column distillation system
CN1091646C (zh) * 1994-10-04 2002-10-02 普莱克斯技术有限公司 用于精炼系统的高容量结构填料
GB9522086D0 (en) 1995-10-31 1996-01-03 Ici Plc Fluid-fluid contacting apparatus
US5921109A (en) * 1998-10-21 1999-07-13 Praxair Technology, Inc. Method for operating a cryogenic rectification column

Also Published As

Publication number Publication date
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ATE257033T1 (de) 2004-01-15
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