JP2022552661A

JP2022552661A - 所要材料を低減された構造化されたパッキング要素

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Publication number: JP2022552661A
Application number: JP2022522365A
Authority: JP
Inventors: ウェールリ、マルク; アオスナー、イリヤ; ケーラー、フロリアン; デュス、マルクス
Original assignee: ズルツァーマネジメントアクチエンゲゼルシャフト
Priority date: 2019-10-14
Filing date: 2020-09-28
Publication date: 2022-12-19
Also published as: EP4021633A1; AU2020368580A1; TW202114766A; CN114761121B; EP3808445A1; CN114761121A; TWI829971B; CA3153871A1; BR112022007116A2; MX2022004459A; WO2021073860A1; KR20220078667A; US20240116022A1

Abstract

本発明は、重い流体相と軽い流体相との間での物質移動及び／又は熱交換のためのカラムのための構造化されたパッキング要素に関連し、構造化されたパッキング要素が、開口部を有する少なくとも２つの層のグリッドを有し、開口部が分離要素によって囲まれてこれらの分離要素によって互いに分離され、少なくとも２つの層のうちの少なくとも２つの層が長手方向において互いに平行に且つ互いに接触するように配置され、その結果、少なくとも２つの層の一方の端部から反対側の端部まで延在する空いているスペースがこれらの少なくとも２つの層の間に設けられ、その結果、重相及び軽い流体相のうちの少なくとも１つの相がそこを通って流れることができるようになり、隣接する開口部の間の分離要素の少なくとも５０％の平均幅が層材料厚さの少なくとも１５倍であり、隣接する開口部の平均水力直径の７０％から１２５％の間であり、長手方向に対して垂直である平面で測定される少なくとも２つの層のうちの少なくとも２つの層の間の最大距離が、分離要素の平均幅より４倍大きい。

Description

本発明は、重い流体相と軽い流体相との間での物質移動及び／又は熱交換のためのカラムのための構造化されたパッキング要素に関する。

構造化されたパッキング要素は、例えば、分留カラム、蒸留カラム、吸収カラム、抽出カラム、又は煙道ガス・スクラバ内などにある、物質移動カラムで使用される。構造化されたパッキング要素は、異なる密度の少なくとも２つの流体相の間での物質移動及び／又は熱伝達を改善するように機能し、構造化されたパッキング要素は、通常、対向流内で動作させられる。蒸留用途及び吸収用途では軽相がガス又は蒸気であり、重相が凝縮物又は液体であるのに対して、抽出プロセスでは両方の相が異なる密度を有する液体である。構造化されたパッキング要素は複数の異なる層を有し、複数の異なる層の各々がより重い相のための表面積を提供する。より重い相は層の表面に沿って下方にゆっくりと流れて拡散する。加えて、構造化されたパッキング要素の異なる層の間に空いているスペースが設けられ、空いているスペースに軽相（例えば、蒸留においては、蒸気又はガス）が充填され、空いているスペースが上行する軽相のための経路を提供し、この間、軽相が圧力勾配によって移動させられる。圧力勾配は流れ抵抗に打ち勝つのに必要である。対向流の物質移動の一般的な事例では、軽相の平均流れ方向が構造化されたパッキング要素の底部から頂部に、したがって、より重い相の平均流れ方向の反対に向かう。構造化されたパッキング要素の表面上で１つの重相が拡散するのを可能にすることにより、少なくとも２つの相の間に界面が作り出され、その結果、相の間での効率的な熱伝達及び物質移動が界面で確立される。２つ以上の重相を用いる用途も存在する可能性がある。１つの例が抽出蒸留である。

物質移動カラムが、通常、構造化されたパッキング要素の複数のベッドを有する。通常、そこを通って軽相が上行するのに十分なスペースを残しながら、ベッドの断面にわたって重相を一様に分散させるために、分散装置が各ベッドの頂部に配置される。さらに、多くの場合、グリッド状の保持デバイス及び収集装置が各ベッドの下方に配置され、グリッド状の構造がベッドをその定位置で維持し、収集装置がベッドから下方にゆっくりと流れる重相を収集し、この間、軽相を上行させるための十分な空いているスペースが収集装置内に残される。

一般的な種類の構造化されたパッキング要素はいわゆるクロス・チャンネルの波形シート・パッキングであり、このクロス・チャンネルの波形シート・パッキングは複数の波形シートから組み立てられ、複数の波形シートが互いに平行であり互いに接触している。通常、波形金属シートが、波形シートの長手方向セクションに対して垂直に波形シートを貫通する複数の棒により互いに対して固定され、棒が、ワッシャ及びナットにより、又は棒を曲げることにより、最初の及び最後の波形シートに対して固定される。各波形シートが、交互の向きの複数の山及び谷を有し、隣接する波形シートが、これらの隣接する波形シートの波形を、垂直方向又は長手方向に対して斜めに延在する波形シートの波形と十字交差で交差させるように方向付けられ、それにより、互いを連続的に横断する傾斜チャンネルを形成する。これらのチャンネルがパッキング内のガス相及び液相の流れに良い影響を与え、相の間での物質移動を促進する。つまり、ガス相及び液相が構造化されたパッキング要素のチャンネル内で接触させられ、したがって、相の間での物質移動さらには熱伝達が促進される。より具体的には、上行するガスが、シートの表面上に存在する液体に接触し、物質移動カラムを通って下方に流れるときにチャンネルを形成する。この接触中、ガス中に豊富に含まれる成分が液体の中へ及びその逆で移送される。これは効率的な物質移動が行われていることを意味する。これらのパッキングは、例えば、ＤＥ１２５３６７３、ＣＡ１２７０７５１、及び米国特許第６，２０６，３４９（Ｂ１）号で開示されている。

単位時間当たりの物質移動の量はガスと液体との間の界面の面積に比例し、界面の面積が、パッキング要素の層の表面のうちの液体によって湿っている部分が増すにつれて、大きくなる。金網で作られたクロス・チャンネルの波形シート・パッキングは、金網の毛管力による波形シートの表面での重相の良好な拡散のおかげで良好な湿潤性を有し、したがって（この良好な湿潤性のおかげで）高い物質移動効率を有することが知られている。このような構造化されたパッキング要素の例として、１９６０年代に最初に出されたＳｕｌｚｅｒパッキング・タイプＢＸ及びＣＹがある。このような構造化されたパッキング要素の別の例がＥＰ１４７７２２４Ａ１に開示されている。しかし、金属ワイヤの網は高価な材料である。これを理由として、網材料を多数の小さい開口部を有する波形金属シートに置き換える試みが行われてきた。１つの例として市販されているＭｏｎｔｚ－ＰａｋＴｙｐｅＢＳＨがある。物質移動カラムの動作中、毛管力によりこのパッキングの開口部に重相が充填される。このような比較的精密に構造化された波形有孔性金属シートの湿潤性は金網に基づくパッキングの湿潤性より低く、シートの生産が依然として比較的高価なままであり、これは部分的に、精密な構造に付随する低速の生産プロセスを原因とする。

上述したように、高い物質移動効率のためには、構造化されたパッキング要素の表面が液体によって良好に覆われることが重要である。その理由は、与えられ得るパッキングの物理的面積ほどには軽相が重相に接触しないことで、不十分性によりパッキング材料が無駄になるからである。層の表面上での重相の拡散を促進するための代替の提案（構造化されたパッキング要素のための材料として金網又は波形の非常に精密なエキスパンド金属シートを使用することの代わり）が、米国特許第４，２９６，０５０号、ＧＢ１，５６９，８２８、米国特許第４，９８１，６２１号、及びＥＰ３００３５５０Ａ１などで開示されているように、有孔性を有する層及び別の表面テクスチャを提供することである。

構造化されたパッキング要素の表面の使用をさらに改善するために、既に、ＤＥ３８１８９１７Ｃ１及びＣＮ８８２００２５２Ｕで、高い空隙率（つまり、層内の開口部の全面積を層のシート面積によって割った比が大きい）を有する有孔性層で作られたクロス・チャンネルの波形シート・パッキングを提供することが提案されている。より具体的には、ＤＥ３８１８９１７Ｃ１が、分離要素により互いに分離された開口部を有するシート層で作られた構造化されたパッキング要素を開示している。開口部の縁部が突出するリム部を有し、隣接する開口部のリム部がシート層の表面の上側から上方に及びシート層の表面の下側から下方に交互に延在する。さらに、ＤＥ３８１８９１７Ｃ１が、層の開口部が、隣接する開口部の間に位置する分離要素の幅より３倍から７倍大きいことを教示している。これにより、５０％以上のオーダーの非常に高い空隙率を有する有孔の金属シートで作られた構造化されたパッキング要素が得られる。ＣＮ８８２００２５２Ｕが、０．１ｍｍから０．５ｍｍの厚さを有する有孔性シートで作られた構造化されたパッキング要素を開示している。開口部がひし形形状を有し、開口部の幅が２ｍｍから３ｍｍの間であり、シート上の有孔エリアのパーセンテージすなわち空隙率が４０％から５０％である。したがって、これらの両方の従来技術文献は、４０％を超え、好適には約５０％である、非常に高い空隙率を有するシート層を有する構造化されたパッキング要素を提供することを教示するものである。これらとは対照的に、従来の構造化されたパッキング要素は最大でも１０％程度の非常に低い空隙率しか有さない。

クロス・チャンネルの波形シート・パッキングではない別の原理に基づく構造化されたパッキング要素が、例えば、ＥＰ００６９２４１Ａ１、米国特許第４，３０４，７３８号、及びＥＰ０２５００６１Ａ１に開示されている。これらの構造化されたパッキング要素の層が、エキスパンド・シート金属から構成され、層が引き伸ばしプロセスにより特定の層幅を呈することになる。しかし、クロス・チャンネルの波形シート・パッキングとは異なり、これらの構造化されたパッキング要素の層は波形ではなく、引き伸ばしプロセスに付随する変形部分を除いて、変形しない。これにより、上行する蒸気のための空いているスペースが制限される。したがって、物質移動効率が最適なものとならない。その理由は、層の間の空いているスペースが、構造化されたパッキング要素の断面の平面の全体にわたっての均質的な分散を促進する手法で上行する蒸気を移動させる明確に画定される経路を提供しないからである。パッキングの形状を画定するときに自由度を増大させることにより蒸気を特定の方向に強制的に動かすことが望ましい。

高い物質移動効率とは別に、容量が、構造化されたパッキング要素のための重要な側面である。構造化されたパッキング要素内での軽相及び重相の流量が増大すると、構造化されたパッキング要素内での圧力降下が増大する。特定の圧力降下においては、２つの相の間の摩擦に対抗するのに重力では十分な強さとはならず、それぞれの重相又は液相がそれぞれの軽相又はガス相に混入し、したがって重相又は液相が構造化されたパッキング要素に沿ってそれ以上降下することができなくなる。この時点で物質移動が停止する。この状況はフラッディングと呼ばれる。このフラッディング・ポイントが構造化されたパッキング要素の容量を決定し、つまり、構造化されたパッキング要素の容量が、２つの流量のうちのいずれの増大がフラッディングに到達するときに超えることになる対向流相のペアの最大流量によって特徴付けられる。フラッディング・ポイントは固有の圧力降下に関連し、固有の圧力降下は一般にはパッキング高さ１メートル当たり１０ｍｂａｒのオーダーである。

構造化されたパッキング要素が良好な物質移動効率さらには良好な容量を有することが最適である。その理由は、これにより、所与の容量において物質移動カラムの直径及び／又は高さを低減すること、並びにそれにより物質移動カラムの投資コストを最小にすることが可能となるからである。しかし、これらの２つの特性は比表面積及び他の幾何学的パラメータに関して反対の傾向に依存する。より具体的には、大きい比表面積、つまり構造化されたパッキング要素の幾何学的面積を構造化されたパッキング要素によって占有されるボリュームによって割った比が大きいと、軽相と重相との間での接触の程度が高くなる。その理由は、それぞれの構造化されたパッキング要素が、通常はパッキング高さ１ｍ当たりの理論段数（ＮＴＳＭ）の数として表される、高い物質移動効率を有するからである。しかし、大きい比表面積を有する構造化されたパッキング要素は軽相に対しての高い流れ抵抗によって特徴付けられる。その理由は、それぞれの構造化されたパッキング要素が、パッキングの単位高さ当たりのより大きい圧力降下を有し（軽相の所与の流量において）、したがって、小さい比表面積を有するパッキングより小さい容量を有するからである。

ＤＥ１２５３６７３ＣＡ１２７０７５１米国特許第６，２０６，３４９（Ｂ１）号ＥＰ１４７７２２４Ａ１米国特許第４，２９６，０５０号ＧＢ１，５６９，８２８米国特許第４，９８１，６２１号ＥＰ３００３５５０Ａ１ＤＥ３８１８９１７Ｃ１ＣＮ８８２００２５２ＵＥＰ００６９２４１Ａ１米国特許第４，３０４，７３８号ＥＰ０２５００６１Ａ１米国特許第５，８８５，６９４号ＥＰ０９９５９５８Ｂ１米国特許第６，８７４，７６９（Ｂ２）号

Ｕ．Ｏｎｋｅｎ、Ｗ．Ａｒｌｔ、「ＲｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄＴｅｓｔＭｉｘｔｕｒｅｓｆｏｒＤｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎＣｏｌｕｍｎｓ」、２ｎｄＥｄ．１９９０、ＴｈｅＩｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｓ、Ｒｕｇｂｙ、Ｅｎｇｌａｎｄ．ＩＳＢＮ０－８５２９５－２４８－１Ｍ．Ｒ．Ｆｅｎｓｋｅ、Ｉｎｄ、Ｅｎｇｎｇ．Ｃｈｅｍ．２４、４８２頁、１９３２年

上記を鑑みて、本発明の根底にある目的は、それぞれ、所与の容量においてより高い物質移動効率を有する、又は所与の物質移動効率においてより大きい容量を有する、或いは所与の物質移動効率においてより小さい重量を有する、高コスト効率の多目的な構造化されたパッキング要素を提供することである。

本発明によると、この目的が、重い流体相と軽い流体相との間での物質移動及び／又は熱交換のためのカラムのための構造化されたパッキング要素を提供することによって達成され、構造化されたパッキング要素が、開口部を有する少なくとも２つの層のグリッドを有し、開口部が分離要素によって囲まれてこれらの分離要素によって互いに分離され、少なくとも２つの層のうちの少なくとも２つの層が長手方向において互いに平行に且つ互いに接触するように配置され、その結果、少なくとも２つの層の一方の端部から反対側の端部まで延在する空いているスペースがこれらの少なくとも２つの層の間に設けられ、その結果、重相及び軽い流体相のうちの少なくとも１つの相がそこを通って流れることができるようになり、隣接する開口部の間の分離要素のうちの少なくとも１つの分離要素の、また好適には少なくとも５０％の平均幅が層材料厚さの少なくとも１５倍であり、隣接する開口部の平均水力直径の７０％から１２５％の間であり、長手方向に対して垂直である平面で測定される少なくとも２つの層のうちの少なくとも２つの層の間の最大距離が、分離要素の平均幅より少なくとも４倍大きく、分離要素の平均幅が、分離要素を、セクション長さｄｉを各々有する個別のセクションｉ＝１、２、３、．．．ｎへ分割することによって決定され、これらのセクションの各々のセクションにおいて、セクション内の隣接する縁部の間の最短距離ｂｉが測定され、積ｄｉ・ｂｉの合計値がｄｉの合計値によって割られ、分離要素の平均幅ｂが得られ、層材料厚さは層の材料の厚さであり、層材料厚さは、マイクロメータねじにより、層の外側縁部のうちの１つの外側縁部で測定される。

この解決策は、隣接する開口部の間の分離要素の平均幅が開口部に対して相対的に大きく（つまり、隣接する開口部の水力直径の７０％から１２５％の間）、さらには層材料厚さより大幅に幅広である（つまり、１５倍以上）場合に、所与の容量における物質移動効率が有意に改善され得る、という驚くべき発見に基づく。これは特に予期できないことであった。その理由は、これがＤＥ３８１８９１７Ｃ１及びＣＮ８８２００２５２Ｕの教示に矛盾するからである。これらの２つの従来技術の文献は、分離要素の間に吊設される独立フィルムが物質移動面積に２倍寄与することを暗に示しており、したがって、さらに分離要素の幅を最小にすること及び物理的面積のさらなる部分を取り除くことを提案している。これを鑑みて、上で言及した従来技術の文献で教示される比と比較して、隣接する開口部の間の分離要素の平均幅を隣接する開口部の水力直径によって割った比を増大させることにより、所与の容量における物質移動効率が大幅に改善されるということはさらに驚くべきことであった。

本発明による構造化されたパッキング要素の別の有意な利点は、これが高価な層材料の使用に一切基づかないことである。むしろ、層のグリッドはエキスパンド・シート材料で単純に生産され得、つまり、薄い金属プレートを切断及び延伸して次いで第２のステップでエキスパンド・シート金属を例えば波形シートへと変形させることにより、単純に生産され得る。したがって、高コスト効率の原材料が使用され、原材料を延伸することによりこの高コスト効率の原材料の材料の必要量がさらに低減され得る。全体として見ると、本発明は、それぞれ、所与の容量においてより高い物質移動効率を有する、又は所与の物質移動効率においてより大きい容量を有する、高コスト効率の多目的な構造化されたパッキング要素を提供する。

構造化されたパッキング要素の長手方向が、物質移動及び／又は熱交換のカラムに組み込まれた場合の構造化されたパッキング要素の頂部エリアから底部エリアまでの方向であり、つまり、長手方向が、物質移動及び／又は熱交換のカラムの頂部から底部までの方向である。言い換えると、これは、構造化されたパッキング要素並びに物質移動及び／又は熱交換のカラムのそれぞれの動作中のより重い相の重力駆動の意図される流れ方向である。より具体的には、構造化されたパッキング要素の長手方向が以下のように決定され得る：構造化されたパッキング要素が水平方向エリア上に配置され、その結果、互いに平行に配置されて互いに接触している構造化されたパッキング要素の層が垂直方向に延在し、さらにその結果、層の一方の端部から反対側の端部まで延在する空いているスペース（又は、層の周期的な変形部分によってそれぞれ囲まれてしたがって画定されるチャンネル）が、構造化されたパッキング要素の頂部から底部まで延在する。したがって、長手方向が、このように配置された構造化されたパッキング要素の頂部から底部までの方向であり、つまり、言い換えると：このように配置された構造化されたパッキング要素の頂部の上に落下する例えば水などの重相が空いているスペースに沿って重力駆動で下方に流れ、長手方向が重相の平均流れ方向である。

最大距離（以降、「Ｄ」とも称され、つまり「Ｄ」と略される）が、上で言及した平面で測定される１つの単層の延在範囲である層幅（以降、「Ｗ」とも称され、つまり「Ｗ」と略される）に密接に関連する。通常、Ｗの値はＤの約半分である。２つの層の間の空いているスペースが層幅Ｗにより得られる。長手方向に対して垂直である平面で測定される、構造化されたパッキング要素の２つの隣接する層の間の最大距離Ｄが、本発明によると、これらの層の間の距離を意味する（２つの平行な平坦シートの事例などにおいて、これらの層の間の距離が隣接する層の表面全体にわたって一定である場合）。層の間の距離が隣接する層の表面全体にわたって一定ではない場合、つまり層の異なる表面部分の間の距離が異なる場合、２つの隣接する層の間の最大距離Ｄが、両方の層の間の長手方向に対して垂直である平面の距離を最大とするような、両方の層の表面部分の間の距離である。より具体的には、長手方向に対して垂直である平面で測定される構造化されたパッキング要素の２つの隣接する層の間の最大距離Ｄが、本発明によると、最も離れた２つのポイントＡ及びＢの間の距離を意味し、ポイントＡが第１の層上にあり、ポイントＢが第２の層上にある。２つの平行な平面が画定され、一方の平面がポイントＡを含み、もう一方の平面がポイントＢを含む。これらの２つの平行な平面が、２つの層の向きに実質的に平行に方向付けられる。距離Ｄが、これらの２つの平行な平面の間の距離として定義される。

本発明によると、構造化されたパッキング要素が、長手方向において互いに平行に配置された少なくとも２つの層を有する。２つの層の平行な配置構成は、本発明によると、層のうちの一方の層が、もう一方の層に対して、最大＋／－２０°、好適には最大＋／－１０°、より好適には最大＋／－５°、さらに好適には最大＋／－２°の角度で傾斜し、最も好適には、もう一方の層に対して一切傾斜していないことを意味する。

さらに、本発明によると、隣接する開口部の間の分離要素の少なくとも５０％の平均幅は層材料厚さの少なくとも１５倍である。これは、分離要素の少なくとも５０％において、それぞれの分離要素の平均幅とシート材料厚さとの間の比が少なくとも１５であることを意味する。好適には、隣接する開口部の間の分離要素の、少なくとも７５％、より好適には少なくとも８０％、さらに好適には少なくとも９０％、さらに好適には少なくとも９５％、最も好適にはすべての平均幅とシート材料厚さとの間の比が少なくとも１５である。

層材料厚さは、それぞれ、層を構成又は形成する材料の厚さを意味する。例えば、層がエキスパンド・シートなどのシートによって作られる場合、層材料厚さはシート厚さである。層材料厚さ又はシート厚さそれぞれが層のエリアにわたって変化する場合、層材料厚さは、例えばマイクロメータねじにより、層の外側縁部のうちの１つの外側縁部で測定される、層を形成する材料の厚さである。例えば、層を形成する材料の厚さが、マイクロメータねじを用いて外側縁部のうちの１つ又は複数の外側縁部の、少なくとも２つの、好適には少なくとも３つの、より好適には少なくとも５つのロケーションにおいて測定され、その後、得られた数値が合計され、合計値を測定数で割ることにより平均が求められる。例えば、マイクロメータねじを用いて層の外側縁部のうちの１つ又は複数の外側縁部の、２個から２０個、好適には２個から１０個、より好適には３個から１０個、最も好適には５個から１０個のロケーションで厚さが測定される場合、良好な結果が得られ、異なるロケーションが外側縁部に沿って互いに約３ｃｍ離れる。マイクロメータねじは、１つの固定測定エリア及び１つの可変測定エリアを有する既知の測定デバイスであり、可変測定エリアが精密なねじを用いて調整可能である。可変測定エリアが固定測定エリアまで完全に移動させられると、それぞれ、両方の測定エリアが互いに接触することができるか又は触れることができる。両方の測定エリアが平坦であり、円形であり、両方の測定エリアの直径が好適には５ｍｍから６ｍｍである。

本発明によると、分離要素が一定の幅を有する場合、分離要素の２つの平行な隣接する縁部の間の距離を測定することにより、分離要素の平均幅（以降、「ｂ」とも称され、つまり「ｂ」と略される）が決定される。分離要素が一定の幅を有さない場合、分離要素を、セクション長さｄ_ｉを各々有する個別のセクションｉ＝１、２、３、．．．ｎへ分割することにより、分離要素の平均幅ｂが決定される。これらのセクションの各々において、セクション内の隣接する縁部の間の最短距離ｂ_ｉが測定される。積ｄ_ｉ・ｂ_ｉの合計値がｄ_ｉの合計値によって割られ、分離要素の平均幅ｂが得られる。分離要素の非一様性が増すと、より多くのより短いセクションが選択されなければならない。好適には、分離要素ごとの測定のためにとられる個別のセクションｉの数ｎは、１から１０００、より好適には５から１００、最も好適には５から２０である（８から１５など）。例えば、分離要素１ｃｍごとに５つのセクションが選択される。

好適には、分離要素の平均幅ｂが、分離要素に隣接する開口部のうちの１つの開口部の平面図上で決定される。これが、有利には、開口部の写真画像を撮ることによって達成される。開口部の平面図は、開口部の隣接する縁部によって画定される平面の垂直軸に沿うものである。いくつかの事例では、このような平面が明確には画定されない。この事例では、トライアル・アンド・エラーにより最も適切な図が得られる。種々の角度から、少なくとも５個の写真又は好適には少なくとも１０個の写真などの、複数の写真が撮られる。この場合、開口部を最大にする写真が開口部の平面図とみなされる。平面図上で長さ及びサイズを決定するのに１つの基準長さｚが使用され得る。これは、開口部の近傍にある実際の物体上の特定の長さｚを識別又はマーキングして開口部の長さを測定することにより、最良に達成される。平面図上で測定される他のすべての距離を拡大・縮小するためには、平面図上でのこの距離の有効長さｚ’と実際の物体上で測定される距離ｚとの間の比が使用される。例えば、セグメント幅の実際の長さがｂ_ｉ＝ｂ_ｉ’・（ｚ／ｚ’）によって得られ、ここでダッシュの付いた変数は、平面図上で測定された長さを意味し、ダッシュの付かない変数は実際の長さを意味する。

本発明によると、公式４Ａ／Ｐを用いて開口部の水力直径ｄが計算される。Ａが開口部の断面積であり、Ｐが同じ開口部の周長である。開口部の形状が単純であり、例えば平坦な三角形、長方形、四辺形、又は台形などである場合、基本的な測定の基準（形状の長さ及び高さ）並びに基本的な幾何学的公式（ユークリッド幾何学から知られている）を利用することにより、開口部の断面積が決定され得る。好適には、開口部の平面図上で面積が決定される。複雑な形状は近似され得、面積Ａ_ｊを有するｊ個（ｊ＝１、２、３、．．．ｍ）の単純な形状に細分化され得る。これらの形状の面積が、基本的な測定の基準及び基本的な幾何学的公式を利用して、再び計算され得る。開口部内の決定されたすべての面積Ａ_ｊを合計することにより、開口部の面積Ａが得られる。開口部の形状の複雑さが増すと、より多くの細分化が必要となる。好適には、測定のためにとられる個別の単純な形状のセクションｊの数ｍは、１から１０００、好適には５から１００、より好適には５から２０（８から１５など）である。上記と同様に、上で定義した比ｚ／ｚ’に基づいて実際の長さが決定される。

単純な形状の開口部の周長が、基本的な測定の基準及び基本的な幾何学的公式を利用して決定され得る。最も一般的な事例では、開口部の平面図が使用される。開口部の周長が、開口部を最良に近似して閉じたポリゴンで開口部を表すｋ個（ｋ＝１、２、３、．．．Ｋ）の個別の直線Ｐ_ｋに細分化される。これらの直線の長さを合計することにより、周長Ｐが得られる。再び、上で定義した比ｚ／ｚ’を利用して、これらの長さが実際の長さに変換される。

平均幅ｂ、開口部の面積Ａ、及びその周長Ｐを決定するのに、数値画像処理の方法が使用され得る。この事例では、ピクセルのサイズにより基本ユニットが決定される。ピクセルベースの長さ及び面積を変換するために、比ｚ／ｚ’が、例えば上記で説明した手法などの適切な手法で定義され得る。分離要素に属するピクセル及び開口部に属する他のピクセルを識別するのに濃淡値が使用され得る。ピクセルを足し合わせて合計値にピクセル（実際の物体に関連する）の実際の面積を掛けることにより、直接的な手法で面積が計算され得る。セグメントの幅ｂ_ｉ又は長さｄ_ｉを決定するとき、幅の向きがピクセルの辺に平行ではない場合、三角法の法則が適用されなければならない。

測定方法に関するさらなる詳細及び例示の実例が図に関連して後でさらに与えられる。

グリッドがシート金属を引き伸ばすことによって生産される場合、つまり、シート材料を切断及び延伸することによって生産される場合、得られる開口部が、通常、４つの概して等しい辺長ａ_１並びに短い対角線ｅ_２及び長い対角線ｅ_１（固有長さとも称される）を有するひし形形状である。したがって、後でさらに詳細に説明される図９に概して示されるように、各ひし形開口部が、幅ｂを各々有する４つの分離要素によって囲まれ、隣接する開口部の分離要素が接点ポイントで互いに接続される。水力直径ｄは一般に未知であるが、上述したように決定され得るか、又は後で説明するように一般的に使用される固有寸法から計算され得る。エキスパンド・シートは、通常、それらのユニット・セルの寸法及び分離要素の幅ｂによって特徴付けられる。ユニット・セルは開口部をカバーする四辺形（又はひし形）であり、四辺形が分離要素の４つの接点ポイントの中点を通って延在する。ユニット・セルが短いユニット・セル高さｕ_２及び長いユニット・セル幅ｕ_１を有する。短いユニット・セル高さｕ_２が開口部の短い対角線ｅ_２に位置合わせされ、長いユニット高さｕ_１が開口部の長い対角線ｅ_１に位置合わせされる。シート金属を加工するときにつまり切断及び延伸するときに沿う方向である引き伸ばし方向は、通常、より短いユニット・セル高さｕ_２に関連付けられる。ユニット・セル寸法ｕ_１及びｕ_２は分離要素セクションによる開口部ｅ１及びｅ２の対角線とは異なり、これらは足し合わされなければならない。ユニット・セル寸法ｕ_１、ｕ_２及び分離要素の幅ｂが指定される場合、それぞれの開口部の水力直径を決定するのに以下の方程式が使用される。
ｅ_１＝ｕ_１－ｂ√（１＋ｕ_１ ^２／ｕ_２ ^２）
ｅ_２＝ｅ_１・ｕ_２／ｕ_１
ｄ＝ｅ_１・ｅ_２／√（ｅ_１ ^２＋ｅ_２ ^２）

エキスパンド金属シートで現実的であるように、ｅ_２／ｅ_１の比が約０．５以下である場合、それぞれの開口部の水力直径ｄを決定するのに、ｅ_１及びｅ_２のための以下の単純化された方程式が使用され得る：
ｅ_１＝ｕ_１－ｂ・ｕ_１／ｕ_２
ｅ_２＝ｕ_２－ｂ

さらに、エキスパンド金属シートが、ｕ_２／２ｂとして定義される延伸係数によって特徴付けられ得る。この延伸の逆数が、中実の金属シートと比較して実現され得る材料節約を良好に示す。例示の実例を用いるこれらの寸法に関するさらなる詳細が図に関連して後でさらに与えられる。

本発明の着想のさらなる発展形態では、隣接する開口部の間の、少なくとも７５％、より好適には少なくとも８０％、さらに好適には少なくとも９０％、さらに好適には少なくとも９５％、最も好適にはすべての分離要素の平均幅ｂが、隣接する開口部の平均水力直径ｄの７０％から１２５％の間であることが提案される。より好適には、隣接する開口部の間の、少なくとも５０％、好適には少なくとも７５％、より好適には少なくとも８０％、さらに好適には少なくとも９０％、さらに好適には少なくとも９５％、最も好適にはすべての分離要素の平均幅ｂが、隣接する開口部の平均水力直径ｄの７５％から１００％の間である。

層表面上での重相の最適な拡散を達成するためには、隣接する開口部の間の、少なくとも５０％、好適には少なくとも７５％、より好適には少なくとも８０％、さらに好適には少なくとも９０％、さらに好適には少なくとも９５％、最も好適にはすべての分離要素の平均幅ｂが、１．５ｍｍから４．０ｍｍであることが好適である。より好適には、隣接する開口部の間の、少なくとも５０％、好適には少なくとも７５％、より好適には少なくとも８０％、さらに好適には少なくとも９０％、さらに好適には少なくとも９５％、最も好適にはすべての分離要素の平均幅ｂが、１．６ｍｍから３．５ｍｍ、最も好適には１．８ｍｍから３．０ｍｍである。

本発明によると、隣接する開口部の間の分離要素の少なくとも５０％の平均幅ｂが層材料厚さ（以降、「ｓ」とも称され、つまり「ｓ」と略される）の少なくとも１５倍である。隣接する開口部の間の分離要素の少なくとも５０％の平均幅ｂが層材料厚さｓの少なくとも１８倍である場合、特に良好な決定が得られる。

本発明の着想のさらなる発展形態では、少なくとも５０％、好適には少なくとも７５％、より好適には少なくとも８０％、さらに好適には少なくとも９０％、さらに好適には少なくとも９５％、最も好適にはすべての分離要素の平均幅ｂが、層材料厚さｓの少なくとも１５倍、好適には少なくとも１８倍である。

本発明によると、長手方向に対して垂直である平面で測定される少なくとも２つの層のうちの少なくとも２つの隣接する層の間の最大距離Ｄが、分離要素の平均幅ｂより少なくとも４倍大きい。これは、長手方向に対して垂直である平面で測定される少なくとも２つの層のうちの少なくとも２つの隣接する層の間の最大距離Ｄと、分離要素の、少なくとも５０％、好適には少なくとも７５％、より好適には少なくとも８０％、さらに好適には少なくとも９０％、さらに好適には少なくとも９５％、最も好適にはすべての平均幅ｂとの間の比が、少なくとも４であることを意味する。長手方向に対して垂直である平面で測定される最大距離が、少なくとも５０％、好適には少なくとも７５％、より好適には少なくとも８０％、さらに好適には少なくとも９０％、さらに好適には少なくとも９５％、最も好適にはすべての、少なくとも２つの層の間の分離要素の平均幅より少なくとも４倍大きい場合、特に良好な結果が得られる。

さらに、長手方向に対して垂直である平面で測定される、少なくとも５０％、好適には少なくとも７５％、より好適には少なくとも８０％、さらに好適には少なくとも９０％、さらに好適には少なくとも９５％、最も好適にはすべての、少なくとも２つの層の間の最大距離Ｄが、分離要素の平均幅ｂより少なくとも５倍、より好適には少なくとも８倍大きいことが好適である。

本発明の着想のさらなる発展形態では、長手方向に対して垂直である平面で測定される、少なくとも５０％、好適には少なくとも７５％、より好適には少なくとも８０％、さらに好適には少なくとも９０％、さらに好適には少なくとも９５％、最も好適にはすべての、少なくとも２つの層の間の最大距離Ｄが、分離要素の平均幅ｂより、４倍から１５倍、好適には５倍から１３倍、最も好適には８倍から１２倍大きいことが提案される。

具体的には、長手方向に対して垂直である平面で測定される、少なくとも５０％、好適には少なくとも７５％、より好適には少なくとも８０％、さらに好適には少なくとも９０％、さらに好適には少なくとも９５％、最も好適にはすべての、少なくとも２つの層の間の最大距離Ｄが、８ｍｍから８０ｍｍ、好適には１２ｍｍから５１ｍｍ、最も好適には１６ｍｍから３０ｍｍである場合、良好な結果が得られる。

本発明の特に好適な実施例によると、少なくとも２つの層のうちの少なくとも１つの層において、層内の開口部の全面積を層のシート面積によって割った比、すなわち層の空隙率が、２０％から３８％の間である。層のシート面積Ａ_Ｓは、本発明によると、一方側のみで測定されるすべての分離要素の物理的面積と、分離要素によって包囲される開口部の全面積との合計値である。開口部の合計値は、単に、開口部の面積（断面積）Ａの合計値である。さらに、構造化されたパッキング要素のシート面積Ａ_Ｓは、構造化されたパッキング要素に含まれる層のシート面積の合計値である。上述したように、パッキング層の空隙率は、この層内の開口部の総面積をこの層のシート面積によって割った比である。

好適には、少なくとも２つの層の、少なくとも５０％、より好適には少なくとも７５％、さらに好適には少なくとも８０％、さらに好適には少なくとも９０％、さらに好適には少なくとも９５％、最も好適にはすべてにおいて、層の空隙率が２０％から３８％の間である。これにより本発明の利点を特に高い程度で達成することが可能となる。

さらに、少なくとも２つの層の、少なくとも５０％、より好適には少なくとも７５％、さらに好適には少なくとも８０％、さらに好適には少なくとも９０％、さらに好適には少なくとも９５％、最も好適にはすべてにおいて、層の空隙率が、２５％から３５％、最も好適には２８％から３２％の間であることが好適である。これが、本発明による構造化されたパッキング要素の層の特に良好な湿潤に繋がる。

構造化されたパッキング要素のグリッドが一様である場合、つまり開口部及び分離要素のすべて又は少なくとも大部分が等しいか又は少なくとも互いに高い程度で類似する場合、特に良好な結果が得られる。これを鑑みて、各々の少なくとも２つの層の開口部の、少なくとも５０％、より好適には少なくとも７５％、さらに好適には少なくとも８０％、さらに好適には少なくとも９０％、さらに好適には少なくとも９５％、最も好適にはすべてが、すべての開口部の平均水力直径の、５０％から１５０％、好適には７０％から１３０％、より好適には８０％から１２０％、最も好適には９０％から１１０％の間である水力直径ｄを有することが好適である。

各々の少なくとも２つの層の開口部の、少なくとも５０％、より好適には少なくとも７５％、さらに好適には少なくとも８０％、さらに好適には少なくとも９０％、さらに好適には少なくとも９５％、最も好適にはすべての水力直径ｄが、１．２５ｍｍから５．０ｍｍであることが好適である。さらに好適には、各々の少なくとも２つの層の開口部の、少なくとも５０％、好適には少なくとも７５％、さらに好適には少なくとも８０％、さらに好適には少なくとも９０％、さらに好適には少なくとも９５％、最も好適にはすべての水力直径ｄが、２．０ｍｍから４．０ｍｍ、最も好適には２．２ｍｍから３．５ｍｍである。

本発明は、開口部のジオメトリに関して特には限定されない。したがって、開口部は、円形の、楕円の、概略四角形の、長方形の、ひし形の、四辺形の、六角形の、台形の、多角形の、又は不規則な、断面形態を有することができる。

例えば、少なくとも５０％、好適には少なくとも７５％、より好適には少なくとも８０％、さらに好適には少なくとも９０％、さらに好適には少なくとも９５％、最も好適にはすべての開口部が概略四角形又はひし形の断面を有し、辺長ａ_１が１．０ｍｍから５．０ｍｍ、好適には１．３ｍｍから４．０ｍｍ、最も好適には１．６ｍｍから３．５ｍｍである場合、良好な結果が得られる。この実施例では、正方形又はひし形の固有長さ（又は、それぞれ対角線）ｅ_２／ｅ_１が、平均して、０．４から０．７、より好適には０．４５から０．６０、最も好適には０．４９から０．５５であることが特に好適である。さらに、この実施例では、隣接する開口部の間の分離要素の平均幅ｂが１．５ｍｍから４．０ｍｍ、好適には１．６ｍｍから３．５ｍｍ、最も好適には１．８ｍｍから３．０ｍｍであることが特に好適である。

本発明の代替的実施例によると、少なくとも５０％、好適には少なくとも７５％、より好適には少なくとも８０％、さらに好適には少なくとも９０％、さらに好適には少なくとも９５％、最も好適にはすべての開口部が、長方形又は四辺形の断面を有し、長方形又は四辺形のより短い固有長さｅ_２（つまり、短い対角線）が１．０ｍｍから４．０ｍｍ、好適には２．０ｍｍから３．０ｍｍであり、長方形又は四辺形のより長い固有長さｅ_１（つまり、長い対角線）が２．０ｍｍから８．０ｍｍ、好適には２．５ｍｍから７．０ｍｍ、最も好適には３．０ｍｍから６．０ｍｍであり、隣接する長方形の間の分離要素の平均幅ｂが１．５ｍｍから４．０ｍｍ、好適には１．６ｍｍから３．５ｍｍ、最も好適には１．８ｍｍから３．０ｍｍである。

本発明は、構造化されたパッキング要素の層の材料に関して特には限定されない。例えば、層又はグリッドが、それぞれ、ステンレス鋼、或いは、アルミニウム、銅、チタン、ジルコニウム、及び合金からなる群から選択される合成物などの金属で作られ得る。材料を節約するために、さらには、本発明の構造化されたパッキング要素の層のグリッドを高コスト効率で生産するために、本発明の着想のさらなる発展形態では、少なくとも２つの層のグリッドが、ステンレス鋼又は任意の他の金属構成材料などの、エキスパンド・シート金属で作られ、各グリッドの層材料厚さｓが、ｓ＝０．０５ｍｍから０．５０ｍｍ、好適にはｓ＝０．０８ｍｍから０．２０ｍｍ、最も好適にはｓ＝０．０９から０．１５である、ことが提案される。

シートを引き伸ばすことによりグリッドを生産する場合、得られたシート金属又はグリッドがもはや平坦ではない。これは、個別の分離要素の変形、歪み、曲げ、又は跳ね上がり、並びに他の部分に対しての分離要素の相対的変形、例えば、傾斜の結果である。ばりなどの他の特徴的部分が穿孔プロセスから発生する可能性があり、したがって厚さに寄与する可能性がある。エキスパンド・シートの得られる寸法はグリッド厚さｇと呼ばれ、層材料厚さに等しくなり得るか（これは、圧延によって平坦化されること理由としてエキスパンド・シートが平坦である場合に当てはまる）、又は層材料厚さより数倍大きくなり得る。グリッド厚さは、通常、分離要素の幅ｂの大きさのオーダーであり、幅ｂより大幅に大きくなるべきではない。したがって、グリッド厚さｇが層材料厚さｓより大きい場合、分離要素の平均幅ｂに対してのグリッド厚さｇの比が、０から最大約１．２、より好適には０．４から１、最も好適には０．５から０．８の範囲である。グリッド厚さｇは、長手方向に対して垂直な平面で測定される２つの隣接する層の間の最大距離Ｄより有意に小さい。好適には、グリッド厚さｇに対しての最大距離Ｄの比（つまり、Ｄ／ｇ）が少なくとも３である。

具体的には、長手方向に対して垂直である平面で測定される少なくとも２つの層の各々の隣接する層の間の最大距離Ｄが開口部の平均水力直径ｄより最大で１５倍大きい場合、良好な結果が得られる。

上述したように、本発明の構造化されたパッキング要素内での良好なガス流れを保証するために、層の一方の端部から反対側の端部まで延在する空いているスペースが層の間に設けられる。構造化されたパッキング要素の少なくとも２つの層の間の空いているスペースが周期的な変形部分によって画定されることが好適である。これを鑑みて、本発明の着想のさらなる発展形態では、少なくとも２つの層の、少なくとも５０％、好適には少なくとも７５％、より好適には少なくとも８０％、さらに好適には少なくとも９０％、さらに好適には少なくとも９５％、最も好適にはすべてが、周期的な変形部分を有し、少なくとも２つの層の間の空いているスペースが周期的な変形部分によって画定されることが提案される。本発明の構造化されたパッキング要素のすべての層がこのような周期的な変形部分を有すること、つまり、本発明の構造化されたパッキング要素が平坦な層を一切有さないことが特に好適である。

例えば、周期的な変形部分が、交互の向きの複数の山及び谷を有する波形であってよく、層の山が隣接する層の谷に接触し、層の谷が隣接する層の山に接触し、これらの隣接する層が、これらの隣接する層の山及び谷を、長手方向に対して斜めに延在する層の山及び谷と十字交差で交差させるように方向付けられる。もちろん、層のすべての山が隣接する層の１つ又は複数の谷に接触するわけではなく、層の山の一部が隣接する層の１つ又は複数の谷に接触することも可能であり、この逆も可能である。しかし、２つの隣接する層の間に少なくとも３つの接触ポイントが存在するべきである。好適には、隣接する層の山及び谷が互いに対向する、これらのロケーションの３０％から９０％、より好適には５０％から８０％において、接触が無い。残りのロケーションにおいて、隣接する層のそれぞれの山及び谷が互いに触れている。

具体的には、この実施例では、長手方向に対しての各々の山及び各々の谷の角度αが、１０°から６０°、好適には２０°から５０°、最も好適には２５°から４７°である場合、良好な結果が得られ、隣接する層の山及び谷が好適には反対方向に方向付けられる。これにより、断面の少なくとも１つの方向において構造化されたパッキング要素の上で軽相を一様に分散させることが可能となる。この角度は、圧力降下を最小にし、容量を最大にするために、過度に大きくなるべきではない。

構造化されたパッキング要素の圧力損失を低減するために、本発明の着想のさらなる発展形態で、層の終端部分内の谷及び山が、終端部分の間に配置された中央部分の谷及び山に対して曲げられ、その結果、構造化されたパッキング要素の終端ゾーン内での流れ抵抗が、終端ゾーンの間に配置されるゾーンの流れ抵抗に対して低減される、ことが提案される。したがって、この実施例の層の山及び谷は線形に延在しない。好適には、山及び谷が、少なくとも実質的に垂直に延在するように層の終端部分内で曲げられる。実質的に垂直とは、層の下側縁部及び上側縁部において、垂直方向に対して、１０°を超えて、好適には５°を超えて、より好適には２°を超えて、山及び谷が傾斜しないことを意味する。終端ゾーンは、シート長さに沿って、３０％で、好適には２５％で、より好適には２０％以下で、層の上側縁部及び下側縁部から延在する、層の最も上側のゾーン及び最も下側のゾーンであり、シート長さが層の長手方向に沿う方向である。終端ゾーンの各々が、中央ゾーンの山及び谷とは異なる高さを有する山及び谷を有することができ、中央ゾーンが２つの終端ゾーンの間にある層のゾーンである。両方の終端部分においてこのような曲げ部分及び異なる高さを提供することの代わりに、これらの終端ゾーンのうちの一方の終端ゾーンのみにこれらが存在してもよい。

本発明の代替的実施例によると、周期的な変形部分が、山及び谷を有する、正方形断面、三角形断面、正弦曲線断面、又は蛇行タイプの断面を有する波であり、層の山が隣接する層の谷に接触し、層の谷が別の隣接する層の山に接触し、これらの隣接する層が、これらの隣接する層の山及び谷を、長手方向に対して斜めに延在する層の山及び谷と十字交差で交差させるように方向付けられる。

具体的には、この実施例では、長手方向に対しての各々の山及び各々の谷の角度αが、１０°から６０°、好適には２０°から５０°、最も好適には２５°から４７°である場合に、良好な結果が得られ、隣接する層の山及び谷が好適には反対方向に方向付けられる。これにより、構造化されたパッキング要素の断面の少なくとも１つの方向において、軽相を一様に分散させることが可能となる。

本発明のさらに別の実施例によると、周期的な変形部分が米国特許第５，８８５，６９４号で開示されるような構造を有することができ、２つの隣接するシートが、上方及び下方に湾曲するストライプの山及び谷において互いに触れている。各シートが線形的に配置される一連の上方及び下方に湾曲するストライプを有し、２つの隣接するシートの線が一定の角度で横断している。

さらに本発明の代替的実施例によると、周期的な変形部分がディンプルであり、ディンプルの各々がディンプルの谷の壁を有し、層のディンプルの谷の壁の少なくとも一部分が隣接する層の窪んでいない表面部分に接触している。ディンプルはクレーターの形態を有することができ、つまり、ゴルフ・ボールのディンプルのような形態を有することができる。しかし、ディンプルが、環状断面を有する溝などの、細長いディンプルであることが好適である。

しかし、空いているスペースが、構造化されたパッキング要素の層自体の変形によって画定されず、例えば、隣接する層の間に設けられる１つ又は複数のスペーサによって画定されることも可能であり、少なくとも２つの層の間の空いているスペースが１つ又は複数のスペーサによって画定される。

本発明は、中に含まれる層の数に関して特に限定されない。パッキング要素内の層の数は、物質移動カラムの直径と、物質移動のために必要となる比表面積ａ_Ｍとによって決定される。より大きい表面が必要となると、つまり比表面積が増大すると、より多くの層が存在することになり、それに応じて最大直径Ｄが縮小することになる。構造化されたパッキング要素は概略円形断面を有するが、熱交換及び／又は物質移動のカラムの形状に応じて、例えば長方形形状などの、他の形状の断面が存在してもよい。カラムが大きい直径を有する場合、重量を低減するために及び区分的な装着を可能にするために、要素が一般には複数のセグメント又はタイルに細分化される。

本発明による構造化されたパッキング要素が、６０ｍ^２／ｍ^３から７５０ｍ^２／ｍ^３、１２０ｍ^２／ｍ^３から５００ｍ^２／ｍ^３、最も好適には２００ｍ^２／ｍ^３から４５０ｍ^２／ｍ^３の比表面積ａ_Ｍを有する場合、物質移動効率と容量との特に良好な組み合わせが得られる。

比表面積ａ_Ｍは、構造化されたパッキング要素によって占有されるボリュームＶ_Ｍによって割られる構造化されたパッキング要素の幾何学的面積Ａ_Ｍとして定義される。構造化されたパッキング要素の幾何学的面積Ａ_Ｍは、要素に含まれるすべての層の幾何学的面積の合計値であり、開口部又は孔が存在しないかのように、層の両側において層の幾何学的面積が合計される。言い換えると、パッキング層のシート面積Ａ_Ｓに２を掛けることによって幾何学的面積が近似的に得られる。その理由は、層の両側が幾何学的面積を構成するからである。

層内の開口部の面積及び層の物理的面積Ａ_Ｐを足し合わせることにより、構造化されたパッキング層のシート面積Ａ_Ｓが得られる。Ａ_Ｐは物理的に存在する表面のみを勘定に入れる。孔はこの値に寄与しない。構造化されたパッキング要素のシート面積Ａ_Ｓは、中に含まれるすべての層のシート面積を足し合わせることによって得られる。

構造化されたパッキング層の物理的面積Ａ_Ｐは、構造化されたパッキング層に含まれるすべての分離要素の一方の選択された側で測定される表面の合計値である。層材料厚さｓの縁部がこの面積に寄与しない。パッキングの物理的面積Ａ_Ｐが、中に含まれるすべての層の物理的面積の合計値である。

面積のための定義ａ_Ｍ、Ａ_Ｍ、Ａ_Ｓ、及びＡ_Ｐとは別に、「表面」及び「表面積」という表現が本発明の記述でより定性的に又は直感的に使用される。

好適には、構造化されたパッキング要素が、１００ｍｍから３００ｍｍ、好適には１５０ｍｍから２５０ｍｍの高さを有する。

別の態様によると、本発明が、上述した少なくとも１つの構造化されたパッキング要素を有する物質移動カラムに関連する。

好適には、物質移動カラムが、１個から１０個、より好適には２個から８個、最も好適には２個から４個のベッドを有し、各ベッドが上述した少なくとも１つの構造化されたパッキング要素を有する。好適には、１つのベッドが、２個から２０個、より好適には４個から１５個、最も好適には６個から１０個の構造化されたパッキング要素を有する。ベッド中での非常に良好なガスの分散を達成するために、２つの隣接する構造化されたパッキング要素が、長手方向に概して平行であるカラムの軸に沿って回転させられる。回転角度が、約５０°から約１２０°、より好適には約７０°から１１０°、最も好適には８０°から１００°である。

加えて、好適には、物質移動カラムが、物質移動カラムの動作中に構造化されたパッキング要素ベッドの断面の上での重相の少なくとも実質的に均質的な分散を可能にするために、構造化されたパッキング要素のベッドの各々の上方にある分散装置を有する。

本発明の別の好適な実施例によると、物質移動カラムが、構造化されたパッキング要素の各ベッドの底部の下方に、収集装置を有し、収集装置が、物質移動カラムの動作中に構造化されたパッキング要素の層の表面を下方にゆっくりと流れる重相を収集するのを可能にすることが提案される。

次いで、添付図面を参照して、例として、本発明による具体的な実施例を説明する。

本発明の一実施例による複数の構造化されたパッキング要素を有する物質移動カラムを示す概略側面図である。本発明の一実施例による構造化されたパッキング要素のシートの一部分を示す分解図である。図２ａに示される構造化されたパッキング要素を示す概略側面図である。図２ａに示される構造化されたパッキング要素の２つの層を示す図である。本発明の別の実施の形態による構造化されたパッキング要素を示す部分図である。本発明の別の実施例による構造化されたパッキング要素の一部を示す概略図である。本発明の別の実施例による構造化されたパッキング要素の一部を示す概略図である。本発明による構造化されたパッキング要素の層のグリッド構造の多様な実施例を示す概略図である。本発明による構造化されたパッキング要素の層のグリッド構造の多様な実施例を示す概略図である。本発明による構造化されたパッキング要素の層のグリッド構造の多様な実施例を示す概略図である。本発明による構造化されたパッキング要素の層のグリッド構造の多様な実施例を示す概略図である。本発明による構造化されたパッキング要素の層のグリッド構造の多様な実施例を示す概略図である。本発明による構造化されたパッキング要素の層のグリッド構造の多様な実施例を示す概略図である。分離要素の平均幅及び開口部の平均水力直径の決定を示す概略図である。分離要素の平均幅及び開口部の平均水力直径の決定を示す概略図である。波形層で作られた構造化されたパッキング要素の最小変形部分の決定を示す図である。本発明による具体的な実例のためのパラメータの決定を示す適切な寸法の平面図である。面積Ａ_Ｐ（図１０ｂ）、Ａ_ｓ（図１０ｃ）、Ａ_Ｍ、Ｖ_Ｍ、及びａ_Ｍ（図１０ｄ）の定義を示すための、パッキング層の断面を示す概略図である。９６０ｍｂａｒの蒸留カラムの上部圧力における、実例１及び比較例１で得られた効率曲線を示すグラフである。１００ｍｂａｒの蒸留カラムの上部圧力における、実例１及び比較例１で得られた効率曲線を示すグラフである。１００ｍｂａｒの蒸留カラムの上部圧力における、実例１及び比較例１で得られた圧力降下を示すグラフである。９６０ｍｂａｒの蒸留カラムの上部圧力における、実例２並びに比較例２及び３で得られた効率曲線を示すグラフである。１００ｍｂａｒの蒸留カラムの上部圧力における、実例２並びに比較例２及び３で得られた効率曲線を示すグラフである。１００ｍｂａｒの蒸留カラムの上部圧力における、実例２並びに比較例２及び３で得られた圧力降下を示すグラフである。

図１が、本発明の一実施例による、物質移動カラム１０の、またより具体的には蒸留カラム１０の、概略側面図を示す（図の透明の内部は単に例示を目的とする）。やはり例示を目的として、層のグリッド構造が図１には示されないが図６のみに示される。蒸留カラム１０が、２つのベッド１４、１４’の形態で配置される複数の構造化されたパッキング要素１２を有する。２つのベッド１４、１４’の各々の上方で、分散装置１６、１６’が、そこを通って蒸気が上行するのに十分なスペースを残しながら、ベッドの断面にわたって液体を一様に分散させるように配置される。各ベッド１４、１４’の下方に、グリッド状の保持デバイス１８及び収集装置２０が配置され、グリッド状の保持デバイス１８がベッド１４をその定位置で維持し、収集装置２０がベッド１４から下方にゆっくりと流れる液体を収集し、この間、蒸気を上行させるための十分な空いているスペースが収集装置内に残される。

蒸留カラム１０の動作中、ガスが軽相として底部から頂部まで上行し、対して重相としての液体が対向流中で蒸留カラム１０の頂部から底部まで降下する。より具体的には、液体が分散装置１６によりベッド１４の断面にわたって実質的に均質的に分散され、構造化されたパッキング要素１２の層の表面に沿って下方にゆっくりと流れる。構造化されたパッキング要素１２の異なる層の間に空いているスペースが設けられ、これらの空いているスペースにガスが充填され、これらの空いているスペースが上行するガスのための経路を提供し、この間、ガスが圧力勾配によって移動させられる。構造化されたパッキング要素１２の層の表面上で液体が拡散するのを可能にすることにより、界面で液体とガスとの間での効率的な熱伝達及び物質移動を確立するように、２つの相の間に大きい界面が作り出される。ベッド１４の底部において、液体が収集装置２０内に収集され、パイプ２２を介して第２のベッド１４’の上方の分散装置１６’まで下方に案内される。

図２ａから２ｃが、いわゆる波形シート・パッキングのタイプの構造化されたパッキング要素１２を示す。例示のために、層のグリッド構造が図２には示されないが、図６のみに示される。構造化されたパッキング要素１２が複数の波形シート２４、２４’から組み立てられ、複数の波形シート２４、２４’が互いに平行であり互いに接触している。波形シート２４、２４’の各々が、上述したように、及び図６により後でさらに詳細に説明するように、グリッドである。図２ｃの右下に、波形シート２４の一部であるグリッド構造が概略的に示される。上記の明細書から理解されるように、波形シート２４、２４’の少なくとも２枚、好適にはすべてが実際にこのようなグリッドから構成される。これは単に例示することを理由として、図２ａから２ｃには示されない。本実施例では、波形シート２４、２４’がエキスパンド・シート材料から作られ、つまり、波形シート２４、２４’が、薄い金属プレートを切断及び延伸して次いでエキスパンド・シート金属を波形シート２４、２４’へと変形させることにより、用意される。

波形金属シート２４、２４’が、波形シート２４、２４’の長手方向セクションに対して垂直に波形シート２４、２４’を貫通する複数の棒（図示せず）により互いに対して固定され、棒が、ワッシャ及びナットにより、又は棒を曲げることにより、或いは任意の他の手段（図示せず）により、最初の及び最後の波形シートに対して固定される。各波形シート２４、２４’が、交互の向きの複数の山２６及び谷２８を有し、隣接する波形シート２４、２４’が、隣接する波形シート２４、２４’の波形２６、２８を、長手方向に対して斜めに延在する波形シート２４、２４’の波形２６、２８と十字交差で交差させるように方向付けられ、それにより、互いを連続的に横断する傾斜チャンネル３０を形成する。より具体的には、長手方向Ｖに対しての各々の山２６及び各々の谷２８の角度αが、１０°から６０°、好適には２０°から５０°、最も好適には２５°から４７°であり、隣接する層３２、３２’又は２４、２４’の山２６及び谷２８が、それぞれ、反対方向に方向付けられる。チャンネル３０が、例えば２０ｍｍなどである、隣接する波形シート２４、２４’の間の最大距離Ｄを画定する。これらのチャンネル３０が、構造化されたパッキング要素１２内のガス相及び液相の流れに良い影響を与え、相の間での物質移動を促進する。つまり、ガス相及び液相が構造化されたパッキング要素１２のチャンネル３０内で接触させられ、したがって、相の間での物質移動さらには熱伝達が促進される。より具体的には、上行するガスが、波形シート２４、２４’の表面上に存在する液体に接触し、物質移動カラムを通って下方に流れるときにチャンネル３０を画定する。全体として見ると、軽相がそれぞれ空いているスペース又はチャンネル３０を通って流れ、構造化されたパッキング要素１２の層３２、３２’のグリッド３８の開口部４０を通るバイパス流が存在しない。これが、軽相と重相との間での特に効率的な物質移動及びエネルギー伝達に繋がる。さらに、チェンネル３０の十字交差の方式が、左から右への層の最適な分散に繋がる。

図３が、代替的実施例による、構造化されたパッキング要素の部分図を示す。図３の構造化されたパッキング要素は、波形シート２４、２４’が線形に延在する山及び谷を有さないが、波形シート２４、２４’の山２６、２６’及び谷が終端ゾーン又は終端部分３３、３３’内でそれぞれ曲げられており、したがって、波形シート２４、２４’の終端部分３３、３３’内で実質的に垂直方向に延在することを除いて、図２ａから２ｃに示される構造化されたパッキング要素に類似する。終端ゾーンは、波形シート２４、２４’の長さに沿って、３０％で、好適には２５％で、より好適には２０％以下で、波形シート２４、２４’の上側縁部及び下側縁部から延在する波形シート２４、２４’の最も上側のゾーン及び最も下側のゾーン３３、３３’であり、波形シート２４、２４’の長さは、波形シート２４、２４’の長手方向に沿う方向である。終端ゾーン３３、３３’の各々が、中央ゾーンの山及び谷とは異なる高さを有する山２６、２６’及び谷を有することができ、中央ゾーンが２つの終端ゾーン３３、３３’の間の層のゾーンである。異なる高さ又は曲げ部分としてのこのような構造部は波形シート２４、２４’の両方の終端ゾーン３３、３３’内のみに存在してよい。

図３では、実線が見る人の方に提示される波形シート２４の面の中の波形の山２６を描いており、対して破線２６’が、この面のすぐ後方にある、波形シート２４’の対応する面の中の波形の山の見た目を描いている。波形シート２４、２４’の終端部分３３、３３’の中で実質的に垂直方向に延在させるように終端部分３３、３３’を曲げることにより、波形シート２４、２４’の終端部分３３、３３’の間に位置する部分の流れ抵抗と比較して、波形シート２４，２４’の終端部分３３、３３’の流れ抵抗が低減される。これが、構造化されたパッキング要素の圧力損失の低減に繋がる。

図４が、代替的実施例による構造化されたパッキング要素１２の２つの層を示す。例示のために、層のグリッド構造が図４には示されないが、図６のみに示される。構造化されたパッキング要素１２が複数の層３２、３２’を有し、各層が複数のディンプル３４を提供するように変形させられており、ディンプル３４の各々がディンプルの谷の壁３６を有する。隣接する層３２、３２’が互いに接触するように互いに平行に配置されている。言い換えると、隣接する層３２、３２’が、層３２のディンプルの谷の壁３６の少なくとも一部を、隣接する層３２’の窪んでいない表面部分に接触させるように、互いに触れている。したがって、ディンプル３４が、実際には、チャンネル３０を通ってそれぞれ軽相又はガスが上行するのを可能にすることを目的として単層３２、３２’の間の最大距離Ｄを画定するチャンネル３０又は空いているスペースをそれぞれ層３２、３２’の間に画定するためのスペーサとして機能する。

図５が、代替的実施例による構造化されたパッキング要素１２を示す。例示のために、層のグリッド構造が図５には示されないが、図６のみに示される。構造化されたパッキング要素１２が複数の層３２、３２’を有し、各層が、互いに触れている２つの隣接する層３２、３２’によりそれぞれチャンネル３０又は空いているスペースを画定させるように変形させられており、チャンネル３０を通ってそれぞれ軽相又はガスが上行するのを可能にすることを目的として単層３２、３２’の間に最大距離Ｄを画定する六角形断面が層３２、３２’の間に存在する。層３２、３２’が、層３２、３２’のチャンネル３０を互いに横断させるように長手方向に対して交互の角度αで傾斜の向きに配置され得る。好適なガス流は交互に右方向及び左方向にこれらのチャンネル３０に従うものであるが、平均ガス流は長手方向Ｖに従う。

図６ａから６ｆが、例えば、図２ａから２ｃ、３、４及び５のいずれかに示されるような構造化されたパッキング要素内で使用されるのに適する、本発明による構造化されたパッキング要素１２の層３２を形成するグリッド３８の多様な実施例の概略図である。図６ａに示される構造化されたパッキング要素の層３２のグリッド３８が、四辺形断面を有する開口部４０を有し、開口部４０が分離要素４２によって囲まれて分離要素４２により互いに分離される。分離要素４２は例えば２ｍｍである平均幅ｂを有する細いストリップであり、分離要素４２が開口部４０を完全に囲んでいる。開口部４０の２つの辺長ａ_１、ａ_２が、例えば３ｍｍである適切な水力直径ｄを有する開口部４０を得るように選択される。本分野で知られているように、水力直径ｄは公式４Ａ／Ｐに従って計算され得る。Ａが開口部４０の断面積であり、Ｐが開口部４０の周長である。

本発明によると、隣接する開口部４０の間の分離要素４２の平均幅ｂが、隣接する開口部４０、４０’の平均水力直径ｄの７０％から１２５％の間である。さらに、長手方向Ｖに対して垂直である平面で測定される少なくとも２つの層３２、３２’の少なくとも２つの隣接する層の間の最大距離Ｄが、分離要素４２の平均幅ｂより少なくとも４倍大きい。これらの関係を調整することにより、構造化されたパッキング要素１２の層３２、３２’の表面の湿潤がさらに改善され得、（その結果として）、物理的面積及び材料が低減されるという事実にもかかわらず、構造化されたパッキング要素１２の所与の容量に基づく物質移動効率が向上する。

グリッド３８は、エキスパンド・シート材料で単純に生産され、つまり、薄い金属プレートを切断及び延伸して次いでエキスパンド・シート金属を波形シートなどの所望の形態へと変形させることにより、単純に生産され得る。

多様なジオメトリの開口部４０及び多様なジオメトリの分離要素４２を有するグリッド３８が図６ｂから６ｆに示される。図６ｂ及び６ｃのグリッド３８の開口部４０が四辺形であり、図６ｄのグリッド３８の開口部４０が不規則であり、図６ｅ及び６ｆのグリッド３８の開口部４０が楕円である。これらはレンズ状の形状であってもよい

次いで、本発明による構造化されたパッキング要素の、分離要素４２の幅ｂ及びグリッド３８の開口部４０の水力直径ｄの決定が、図７ａ及び７ｂを参照して説明される。最初に、構造化されたパッキング要素１２の開口部４０、４０’のうちの１つの開口部の複数の平面図が、異なる角度の、開口部４０の３つの写真画像４４ａ、４４ｂ、４４ｃを撮ることによって作られる。開口部４０の写真画像４４ａ、４４ｂ、４４ｃの平面図が、分離要素４２の隣接する縁部４８、４８’によって画定される平面の垂直軸に沿っている。この場合、開口部４０を最大にする写真画像４４ｂが開口部４０の平面図とみなされる。平面図上で長さ及びサイズを決定するのに１つの基準長さｚが使用される。これが、開口部４０の近傍にある実際の物体上の特定の長さｚを識別又はマーキングして開口部の長さを測定することにより、達成される。平面図上のこの見かけの距離の有効長さｚ’と、実際の物体上で測定される距離ｚとの間の比が、平面図上で測定されるすべての他の距離を拡大・縮小するのに使用される。

分離要素４２の幅ｂを決定するために、平面図の分離要素４２が、セクション長さｄ_ｉを各々有するｉ＝１、２、３．．．ｎとして指定される個別のセクション４６に分割される。各々のセクションにおいて、セクション４６内の隣接する縁部４８、４８’の間の最短距離ｂ_ｉが測定される。積ｄ_ｉ・ｂｉの合計値をｄ_ｉの合計値で割ったものに係数ｚ／ｚ’を掛けることにより、分離要素４２の平均幅ｂが得られる。

開口部４０の水力直径が公式４Ａ／Ｐを用いて計算される。Ａが開口部４０の断面積であり、Ｐが同じ開口部４０の周長である。開口部４０の断面積が、単純な形状を各々有するｊ個（ｊ＝１、２、３、．．．ｍ）のセクション５０に細分化される。各セクション５０の面積がＡ_ｊとして指定され、基本的な測定の基準及び基本的な幾何学的公式を利用して計算される。開口部４０内で決定されたすべての面積Ａ_ｊを合計することにより、開口部４０の面積Ａが得られる。

開口部４０’の周長Ｐを、開口部４０’を最良に近似して閉じたポリゴンで開口部を表すｋ個（ｋ＝１、２、３、．．．Ｋ）の個別の直線Ｐ_ｋに細分化することにより、開口部４０’の周長Ｐが決定される。これらの直線Ｐ_ｋの長さを合計することにより、周長Ｐが得られる。再び、以前定義した比ｚ／ｚ’を利用して、これらの長さが実際の長さに変換されなければならない。

図８が、層３２、３２’としての波形シート２４、２４’で作られた構造化されたパッキング要素の最小変形部分の決定を示す。上述したように、本発明の好適な実施例では、構造化されたパッキング要素１２の層３２、３２’がエキスパンド・シート金属で作られ、つまり、薄い金属プレートを切断及び延伸して次いでエキスパンド・シート金属を例えば波形シート２４、２４’へと変形させることにより作られる。この加工の後、開口部及び分離要素が、同様に、波形シート２４、２４’の波形の山２６及び谷２８の周りで歪められ、及び／又は延伸される。

しかし、山２６及び谷２８を接続するグリッドの概略直線部分によって画定される傾斜面が、ほぼ修正されないサイズの開口部及び分離要素を有する。その理由は、これらの傾斜面では変形の程度が低いからである。したがって、本発明によると、波形シート２４、２４’の「最小変形部分」として指定されるあまり変形していない層の部分のみで寸法を測定することが好適である。この「最小変形部分」は以下のように定義される：波形シートが平均層幅Ｗを有する。この平均層幅が、層２４の山２６及び谷２８の大部分の振幅によって決定される。以下では、図中の２つの破線によって表される上側の及び下側の平面が、層の山２６及び谷２８の大部分に触れるように描かれている。これらの２つの破線の間の距離が平均層幅Ｗと呼ばれ、これは、通常、最大距離Ｄの約半分である。値Ｗは非常に高い頻度で一定の値であるが、値Ｗは、２つの平面が平行である必要がないというような最も一般的な事例においては変化することができ、パッキング要素が異なる幅の層を含むことができる。第３の中央の平面５２が画定され、この第３の中央の平面５２が、この中央の平面５２上の各ポイントから上側の及び下側の平面までで測定される距離を等しくするように、配置される。グリッドの固有寸法を決定するときに考慮されることになる波形層２４の最小変形部分が上側の及び下側の制限平面５４、５４’によって境界を画定され、上側の及び下側の制限平面５４、５４’が中央の平面５２を中心としてＷの±２０％のところ、より好適には±３０％のところ、最も好適には±４０％のところに配置される。孔の平均水力直径及び分離要素の平均幅などのパラメータを決定するとき、この最小変形部分内の開口部及び分離要素、つまり、これらの２つの制限平面５４、５４’の間に見られる開口部及び分離要素が分析される。本特許出願の一実施例によると、制限平面の間の孔の少なくとも９０％において、以下のことが当てはまる：各開口部が、その周囲の分離要素のシステムと共に、等しい外観を有することになり、等しい水力直径ｄを有することになる。周囲の分離要素が平均して等しい幅ｂを有することになる。この条件（ｓｔａｔｅｍｅｎｔ）を満たす構造化されたパッキング要素の層が、一様なグリッドで作られた層とみなされる。

上記の所見は任意の異なる形状の層にも当てはまる。これは波形層のみに限定されない。

図９が、本発明による具体的な実例のための、つまりひし形の形状（つまり、等辺四辺形）を有する開口部４０のための、パラメータの決定を示す適切な寸法の平面図である。これらの寸法は単に例示のために選択されており、本発明において必ずしも一般的ではない。さらに、これらの寸法を本発明による寸法の有利な範囲に当てはめるようにする意図が存在しないことを留意されたい。

基準長さｚを測定して６．２５ｍｍであることが分かった。印刷した写真（平面図）で見られる長さｚを測定することにより、ｚ’が得られる。図中で測定され得るすべての他の長さに、上述したように得られた係数ｚ／ｚ’を掛けた。したがって、ひし形のより長い固有長さ（又は、それぞれ対角線）ｅ_１が１０ｍｍの長さであり、より短い固有長さ（又は、それぞれ対角線）ｅ_２が８ｍｍである。ひし形の辺長ａ_１が６．４ｍｍであり、これがａ_１＝１／２・√（ｅ_１ ^２＋ｅ_２ ^２）として算出される。分離要素４２がｂ＝１ｍｍの幅を有する。開口部４０の面積及び周囲長さＰが以下の方程式によって得られる：
Ａ＝ｅ_１・ｅ_２／２
Ｐ＝４・ａ_１＝２・√（ｅ１^２＋ｅ２^２）

したがって、数値はＡ＝４０ｍｍ^２及びＰ＝２５．６ｍｍである。得られる水力直径はｄ＝４・Ａ／Ｐ＝ｅ_１・ｅ_２／√（ｅ_１ ^２＋ｅ_２ ^２）である。

概してｄ＝６．２５ｍｍである水力直径が、直径ｄの円により図９で可視化されている。

構造化されたパッキング要素のグリッド３８が図９に示されるようにひし形の開口部４０及び分離要素４２から非常に規則的に構成される場合、そのすべての構造部及び寸法を含むグリッドの典型的な反復要素であるユニット・セルＵが画定され得る。ユニット・セルＵは開口部４０をカバーする四辺形（長方形）Ｕであり、四辺形Ｕが、分離要素４２の４つの接点ポイント５６の中点５８を通って延在する。ユニット・セルＵが短いユニット・セル高さｕ_２及び長いユニット・セル幅ｕ_１を有する。短いユニット・セル高さｕ_２が開口部４０の短い対角線ｅ_２に位置合わせされ、対して長いユニット・セル高さｕ_１が開口部４０の長い対角線ｅ_１に位置合わせされる。ユニット・セルＵ内の面積、つまりユニット・セルＵ全体の面積、開口部４０の面積、及び分離要素４２の面積を決定することが可能である。ｕ_１及びｕ_２を決定するために、２つの分離要素４２の交差位置の小さいひし形の長さｅ_３及びｅ_４が既知でなければならない。幾何学的考慮事項に基づいて、以下の式が得られる：
ｅ_３＝ｂ・√（１＋ｅ_１ ^２／ｅ_２ ^２）
ｅ_４＝ｅ_３・ｅ_２／ｅ_１
ｕ_１＝ｅ_１＋ｅ_３
ｕ_２＝ｅ_２＋ｅ_４

得られた寸法は、ｅ_３＝１．６０ｍｍ、ｅ_４＝１．２８ｍｍ、ｕ_１＝１１．６ｍｍ、ｕ_２＝９．２８ｍｍである。比ｅ_２／ｅ_１及びｕ_２／ｕ_１が等しく、したがってこれらの値が０．８である。

エキスパンド・シートの寸法は、通常、ユニット・セル寸法ｕ_１、ｕ_２及び分離要素の幅ｂによって定められる。これらの状況下で、水力直径ｄが以下のように算出され得る：
ｅ_１＝ｕ_１－ｂ・√（１＋ｕ_１ ^２／ｕ_２ ^２）
ｅ_２＝ｅ_１・ｕ_２／ｕ_１
ｄ＝ｅ_１・ｅ_２／√（ｅ_１ ^２＋ｅ_２ ^２）

単純化のため、０．５未満のｅ_２／ｅ_１の一般的な比を有するエキスパンド金属シートを取り扱う場合、ｕ_１及びｕ_２に基づいて固有長さｅ_１及びｅ_２を決定するのに以下の近似で十分な正確さとなり得る。
ｅ_１＝ｕ_１－ｂ・ｕ_１／ｕ_２
ｅ_２＝ｕ_２－ｂ

さらに、エキスパンド金属シートが、ｆ_ｓ＝ｕ_２／２ｂとして定義される延伸係数によって特徴付けられ得る。本実例では、この値がｆ_ｓ＝４．６４である。

ユニット・セルＵの面積がＡ_ｕ＝ｕ_１・ｕ_２＝１０７．７ｍｍ^２である。ユニット・セルＵ内の開口部の面積がＡ_ｏ＝ｅ_１・ｅ_２＝２・Ａ＝８０ｍｍ^２である。４つの分離要素の面積を足し合わせて２つの分離要素の交差位置の小さいひし形の面積を２倍にすることにより、ユニット・セルＵ内の中実部分の面積が得られる：
Ａ_ｂ＝２ｂ√（ｅ_１ ^２＋ｅ_１ ^２）＋ｅ_３・ｅ_４

得られた面積がＡ_ｂ＝２７．６６ｍｍ^２であり、合計値Ａ_ｕ＝Ａ_ｂ＋Ａ_ｏが維持される。ユニット・セルＵ内では、開口部４０の総面積を層の総表面積によって割った比がＡ_ｏ／Ａ_ｕ＝７４．３％であり、これを層の空隙率と呼んでいる。以下のように延伸係数を使用することにより、空隙率に近い値が得られ得る：
１－（１／ｆ_ｓ）＝７８．５％
これは、シートを延伸した場合の所与のシート面積における原材料節約を示すものである。

ユニット・セルＵの物理的面積がＡ_Ｐ＝Ａ_ｂである。ユニット・セルＵのシート面積がＡ_ｓ＝Ａ_ｕである。ユニット・セルＵの幾何学的面積Ａ_Ｍがシート面積の２倍であり、２Ａ_ｕ（２１５．４ｍｍ^２）である。本文脈では比表面積ａ_Ｍが定められていない。その理由は、層の形状が指定されてないからである。

図１０が、表面の面積のための多様な表現を区別する方法を説明するための、パッキング層の断面の概略図を示す。図１０ａが、構造化されたパッキング要素１２の一般的な層の断面を示す。分離要素４２を形成する材料が黒線によって表され、対して白い部分が層３２、３２’内の開口部４０、４０’を表す。各々の黒い部分が分離要素４２を通る断面である。黒線の厚さが層材料厚さｓを表す。図１０ｂから１０ｄでは、この層上の面積が、層の外形に従う細線のみによって表される。構造化されたパッキング層３２、３２’の物理的面積Ａ_Ｐが図１０ｂに示される。これは、そのすべての分離要素４２の選択した一方側で測定された表面の合計値である。分離要素４２の縁部４８、４８’はこの面積に寄与しない。むしろ、Ａ_Ｐは物理的に存在する表面のみを勘定に入れる。したがって、孔はこの値に寄与しない。構造化されたパッキング要素１２の物理的面積Ａ_Ｐは、中に含まれるすべての層３２、３２’の物理的面積Ａ_Ｐの合計値である。図１０ｃがパッキング層のシート面積Ａ_Ｓを定義する。これは、層内の開口部の面積及び層の物理的面積Ａ_Ｐの両方を足し合わせることによって得られる。中に含まれるすべての層３２，３２’のシート面積Ａ_Ｓを足し合わせることにより、構造化されたパッキング要素１２のシート面積Ａ_Ｓが得られる。開口部４０、４０’又は孔が存在しないかのように、層の両側において、図１０ｄで定義されるように層の幾何学的面積Ａ_Ｍが合計される。言い換えると、パッキング層のシート面積Ａ_Ｓに２を掛けることによって幾何学的面積Ａ_Ｍが近似的に得られる。その理由は、層の両側が幾何学的面積Ａ_Ｍを構成するからである。比表面積ａ_Ｍは、構造化されたパッキング要素の幾何学的面積Ａ_Ｍを、構造化されたパッキング要素によって占有されるボリュームＶ_Ｍによって割ったものとして定義される。

実例及び比較例
図２に示される構造化されたパッキング要素１２を蒸留カラム内で試験した。一般的に知られる標準的な手順により、全還流の条件下で２成分混合物を使用して、パッキング・ベッドに跨っての圧力降下及び物質移動効率を決定する。特許ＥＰ０９９５９５８Ｂ１が、２２ｐｓｉаの圧力で酸素及びアルゴンを用いるこのような試験を開示している。米国特許第６，８７４，７６９（Ｂ２）号が、類似沸点の（ｃｌｏｓｅ－ｂｏｉｌｉｎｇ）２成分混合物であるパラキシレン及びオルソキシレンを使用することによる、構造化されたパッキング要素の試験を開示している。本発明では、この混合物として、同様の理想的な特性の２成分混合物、すなわち、モノクロロベンゼン（低沸点溶剤）及びエチルベンゼン（高沸点溶剤）を使用した。蒸留設備の性能を評価するための他の標準的な類似沸点の理想的な２成分混合物は、Ｕ．Ｏｎｋｅｎ、Ｗ．Ａｒｌｔ、「ＲｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄＴｅｓｔＭｉｘｔｕｒｅｓｆｏｒＤｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎＣｏｌｕｍｎｓ」、２ｎｄＥｄ．１９９０、ＴｈｅＩｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｓ、Ｒｕｇｂｙ、Ｅｎｇｌａｎｄ．ＩＳＢＮ０－８５２９５－２４８－１に明記されている。

カラムの動作中に適切な液体レベルを維持するために、蒸留カラムの底部に十分な量の２成分混合物を充填した。再沸器が始動され、液体混合物の一部が継続的に蒸発し、蒸気がカラムの頭部に向かって上昇した。蒸気の流量は係数Ｆを用いて表され得、一般に、再沸器の又はカラム・ヘッドにある凝縮装置のエネルギー・バランスを介して間接的に決定される。凝縮装置が蒸気を冷却し、その結果、蒸気が凝結して液体に戻った。好適な全還流の条件下で、全量の液体がパッキング・ベッドの頂部に送り戻され、そこで、液体が分散装置により分散された。分散装置は、通常、均等に離間された１組のオリフィスを提供している、液体を受け取るためのチャンネルを有するデバイスであり、これらの均等に離間された１組のオリフィスを通って、液体が下方にゆっくりと流れて構造化されたパッキング・ベッドの頂部側のパッキングの上に到達する。構造化されたパッキング・ベッドを通ってゆっくりと流れた後で、カラムの底部において又はベッドの底部において収集装置により全量の液体が収集され、収集装置から液体がカラムの底部に送り戻された。底部において液体が液体プールに合流し、液体プールから液体が再び蒸留した。余剰の不活性ガスを取り除くために真空ポンプとの組み合わせで凝縮装置の冷却の仕事量を制御することにより、一定の上部圧力ｐが確立された。

再沸器の一定の仕事量での一定時間の動作後、定常状態条件が達成された。この時点で、パッキング・ベッドを跨っての圧力降下及びカラムに沿う関連ポイントでの温度が読み取られ、混合物の頂部側の及び底部側のサンプルが、パッキング・ベッドの頂部にある分散装置から、及びパッキング・ベッドの下側端部にある収集装置から、又はサンプから、採取された。上部圧力を変化させないように維持しながら、係数Ｆ（蒸気流れ）及びパッキング・ベッドを通る関連の液体流れに影響を与える熱交換量（及び、冷却の仕事量）を変化させることにより、複数の動作ポイントを測定した。複数の上部圧力の設定で、同じ実験を繰り返した。

較正したガス・クロマトグラフにより、サンプルの組成を分析した。頂部側の及び底部側のサンプルが、それらが含有する低沸点溶剤の量の分だけ、変化した。底部側のサンプルよりも頂部側のサンプルでより多くの低沸点溶剤つまり低い沸騰温度を有する合成物が見つかった。２成分の組成が判明した後、１ｍ当たりの理論段数（ＮＴＳＭ）を決定するためにＦｅｎｓｋｅ（Ｍ．Ｒ．Ｆｅｎｓｋｅ、Ｉｎｄ、Ｅｎｇｎｇ．Ｃｈｅｍ．２４、４８２頁、１９３２年）による方程式を適用した。場合によっては、理論段相当高さと呼ばれる逆数値ＨＥＴＰが使用される。
ＨＥＴＰ＝１／ＮＴＳＭ

高ＮＴＳＭ（又は、低ＨＥＴＰ）は良好な物質移動効率を意味する。

係数Ｆは：
Ｆ＝ｖ_Ｇ・√ρ_Ｇ
によって定義され、ｖ_Ｇが上昇する蒸気の平均速度であり、この平均速度が、再沸器でのエネルギー・バランスを介して質量流量から決定され得る。第２の変数ρ_Ｇが関連の蒸気／液体の平衡状態における蒸気密度である。カラムに沿っての圧力及び温度の変化により、流体の蒸気密度及び他の物理的特性がカラムに沿って変化したが、２成分混合物のための関連情報も入手可能である。このような変数は、係数Ｆの適切な定義を選択することを必要とする。これは、パッキング・ベッドの頂部及び底部での条件下で有功となる特性により、決定され得る。別法として、ベッド全体にわたっての変化を考慮に入れて平均値が算出され得る。すべての試験に対して同じアプローチが使用されることを条件として、比較を目的として、考えられるアプローチのうちの任意のアプローチが有功となる。

大きい係数Ｆがカラム内で高い流量を意味する。達成可能であるＦの値は、通常、パッキングの容量を決定するフラッディングによって制限される。場合によっては、Ｆの代わりに容量係数ｃが使用され、容量係数ｃが、液体及び蒸気の密度差の平方根によりＦを割ることによって得られる。

パッキング・ベッドにわたっての圧力降下が実験の別の関連結果であった。圧力降下が、パッキング・ベッドの頂部及び底部における圧力読取値の差をベッド高さＨ_Ｂで割ったものとして得られた：
ΔＰ／Δｚ＝（ｐ_ｔｏｐ－ｐ_{ｂｏｔｔｏｍ}）／Ｈ_Ｂ

本実例及び比較例では、Ｐ１－２５０、Ｒ－２５０、Ｐ２－５００、Ｐ３－５００、及びＲ－５００と名付けられた５種類の構造化されたパッキング要素が使用された。構造化されたパッキング要素Ｐ１－２５０及びＰ２－５００が、本発明による層で作られた波形シート・パッキングであったのに対して、構造化されたパッキング要素Ｐ３－５００、Ｒ－２５０、及びＲ－５００が、本発明によるものではない構造化されたパッキング要素であった。より具体的には、構造化されたパッキング要素Ｒ－２５０及びＲ－５００が、Ｍｅｌｌａｐａｋ２５０．Ｙ及びＭｅｌｌａｐａｋ５００．Ｘの名称で市場に流通している、ＧＢ１，５６９，８２８及び米国特許第４，９８１，６２１号で開示されているような、穿孔（層の約１０％の空隙率に繋がる）及び表面テクスチャリングを有する既知の標準的な波形シート・パッキングであった。すべての構造化されたパッキング要素が約２００ｍｍの高さを有するものであった。上で言及した構造化されたパッキング要素の関連パラメータを表１にまとめる。

「実例１及び比較例１」
本発明による構造化されたパッキング要素Ｐ１－２５０及び本発明によるものではない基準の構造化されたパッキング要素Ｒ－２５０が、ｐ＝９６０ｍｂａｒ（大気に近い）及びｐ＝１００ｍｂａｒの上部圧力において、モノクロロベンゼン及びエチルベンゼンを使用して、全還流で、１ｍの内径を有する蒸留カラム内で試験された。パッキング・ベッドが４．３ｍの高さを有するものであった。得られた効率曲線が図１１及び図１２に示される。両方の事例で、示される本発明による構造化されたパッキング要素Ｐ１－２５０が、基準の構造化されたパッキング要素Ｒ－２５０と比較して、より高い物質移動効率（より高いＮＴＳＭ）、及び係数Ｆによって特徴付けられるわずかに増大した容量も示した（効率が急激に低下する）。注目すべきこととして、及び驚くべきこととして、基準の構造化されたパッキング要素Ｒ－２５０より３０％低い材料である（２０％低い物理的面積Ａ_Ｐを有する）構造化されたパッキング要素Ｐ１－２５０が、より良好な物質移動の結果を達成する。

両方の構造化されたパッキング要素の圧力降下が図１３に示される。これらの圧力降下は非常に類似するものであった。したがって、本発明による構造化されたパッキング要素Ｐ１－２５０は低い係数Ｆにおいてより高い圧力降下を有するものであったが、勾配がより緩やかなものであった。これにより、この新しいパッキングに容量の利点が与えられた。Ｐ－２５０は、高い流量においてはより低い圧力降下を有するものであった。

「実例２及び比較例２から３」
本発明による構造化されたパッキング要素Ｐ２－２５０及び基準の構造化されたパッキング要素Ｒ－５００が、ｐ＝９６０ｍｂａｒ及びｐ＝１００ｍｂａｒの上部圧力において、モノクロロベンゼン及びエチルベンゼンを使用して、全還流で、０．２５ｍの内径を有するカラム内で試験された。さらに、構造化されたパッキング要素Ｐ３－５００が試験された。Ｐ２－５００に類似するが、構造化されたパッキング要素Ｐ３－５００は、重要な幾何学的パラメータが本発明で明記される数値範囲から外れる値に設定される程度に異なるものであった。より具体的には、構造化されたパッキング要素Ｐ３－５００の場合、隣接する開口部の平均水力直径に対しての分離要素の平均幅の比ｂ／ｄが４５％であり、層材料厚さに対しての分離要素の平均幅の比ｂ／ｓが７であった。つまり、したがって、これらの比の両方が本発明で明記される数値範囲の外にある。Ｐ２－５００及びＰ３－５００を用いるパッキング・ベッドが２．４ｍの高さを有し、基準のＲ－５００を用いるパッキング・ベッドが２．６ｍの高さを有するものであった。

これらの構造化されたパッキング要素のための得られた効率曲線が図１４及び図１５に示され、これらの構造化されたパッキング要素のための得られた圧力降下が図１６に示される。

９６０ｍｂａｒの上部圧力及び１００ｍｂａｒの上部圧力の両方において構造化されたパッキング要素Ｐ３－５００及びＲ－５００（本発明によるものではない）と比較した場合の、本発明による構造化されたパッキング要素Ｐ２－５００のより良好な効率が、図１４及び１５から容易に推論され得る。低い上部圧力において物質移動効率の隔たりが特に見受けられる。興味深いことに、Ｐ３－５００は良好な容量を有するが、効率はＲ－５００の効率より有意に低い。両方の構造化されたパッキング要素Ｐ２－５００及びＰ３－５００が、初期状態において、Ｒ－５００より大きい圧力降下を有するが、Ｆが増大すると、これらの構造化されたパッキング要素が恩恵を受け、このグラフでは両方の容量がより高いことも認識され得る。

１０物質移動カラム／蒸留カラム
１２構造化されたパッキング要素
１４、１４’ 構造化されたパッキング要素のベッド
１６、１６’ 分散装置
１８保持デバイス
２０収集装置
２２パイプ
２４、２４’ 波形シート
２６層の山
２６’ 隣接する層の山
２８谷
３０チャンネル／空いているスペース
３２、３２’ 層
３３、３３’ 波形シートの終端部分
３４ディンプル
３６ディンプルの谷の壁
３８グリッド
４０、４０’ グリッドの開口部
４２グリッドの分離要素
４４ａ、４４ｂ、４４ｃ異なる角度で撮られた開口部の写真画像
４６分離要素セクション
４８、４８’ 分離要素セクションの縁部
５０開口部セクション
５２中央平面
５４、５４’ 波形層で作られた構造化されたパッキング要素の最小変形部分を決定する上側及び下側の制限平面
５６分離要素の接点ポイント
５８接点ポイントの中点
Ａ開口部の断面積
ａ_１開口部の辺長
ａ_２開口部の第２の辺長
ａ_Ｍパッキング又は層の比表面積
Ａ_ｂ一方側の分離要素の得られる面積
Ａ_ｊ開口部セクションの面積
Ａ_Ｍ幾何学的面積
Ａ_ｏユニット・セル内の開口部の面積
Ａ_Ｐ物理的面積
Ａ_ｓシート面積
Ａ_ｕユニット・セルの面積
ｂ分離要素の平均幅
ｂ_ｉ分離要素セクションの隣接する縁部の間の最短距離
ｄ開口部の平均水力直径
ｄ_ｉ分離要素セクションの長さ
ｅ_１開口部のより長い固有長さ
ｅ_２開口部のより短い固有長さ
ｅ_３２つの分離要素の交差位置のひし形の第１の長さ
ｅ_４２つの分離要素の交差位置のひし形の第２の長さ
ｇグリッド厚さ
ｓ層材料厚さ
Ｄ少なくとも２つの層／波形シートのうちの少なくとも隣接する層／波形シートの間の最大距離
Ｐ開口部の周長
Ｐ_ｋ開口部の周長セクションの直線
Ｕユニット・セル
ｕ１ユニット・セルの幅
ｕ２ユニット・セルの高さ
Ｖ通常は垂直方向である長手方向
Ｗ層又は波形シートの平均層幅
ｚ層の基準長さ
ｚ’ 写真画像の平面図上での基準長さ
α 長手方向に対しての各々の山及び各々の谷の角度

Claims

重い流体相と軽い流体相との間での物質移動及び／又は熱交換のためのカラム（１０）のための構造化されたパッキング要素（１２）であって、前記構造化されたパッキング要素（１２）が、開口部（４０）を有するグリッド（３８）の少なくとも２つの層（３２、３２’）を有し、前記開口部（４０）が分離要素（４２）によって囲まれて前記分離要素（４２）によって互いに分離され、前記少なくとも２つの層（３２、３２’）のうちの少なくとも２つの層が長手方向において互いに平行に且つ互いに接触するように配置され、その結果、前記少なくとも２つの層（３２、３２’）の一方の端部から反対側の端部まで延在する空いているスペース（３０）が前記少なくとも２つの層（３２、３２’）の間に設けられ、その結果、前記重相及び前記軽い流体相のうちの少なくとも１つの相がそこを通って流れることができるようになり、隣接する開口部（４０）の間の前記分離要素（４２）の少なくとも５０％の平均幅（ｂ）が層材料厚さ（ｓ）の少なくとも１５倍であり、隣接する前記開口部（４０）の平均水力直径（ｄ）の７０％から１２５％であり、前記長手方向に対して垂直である平面で測定される前記少なくとも２つの層（３２．３２’）のうちの少なくとも２つの層の間の最大距離（Ｄ）が、前記分離要素（４２）の前記平均幅（ｂ）より少なくとも４倍大きく、分離要素（４２）の前記平均幅（ｂ）が、前記分離要素（４２）を、セクション長さｄｉを各々有する個別のセクションｉ＝１、２、３、．．．ｎへ分割することによって決定され、前記セクションの各々のセクションにおいて、前記セクション内の隣接する縁部の間の最短距離ｂｉが測定され、積ｄｉ・ｂｉの合計値がｄｉの合計値によって割られ、前記分離要素（４２）の前記平均幅ｂが得られ、前記層材料厚さ（ｓ）が前記層（３２、３２’）の材料の厚さであり、前記層材料厚さ（ｓ）が、マイクロメータねじにより、前記層（３２、３２’）の外側縁部のうちの１つの外側縁部で測定される、構造化されたパッキング要素（１２）。
隣接する開口部（４０）の間の、少なくとも７５％、より好適には少なくとも８０％、さらに好適には少なくとも９０％、さらに好適には少なくとも９５％、最も好適にはすべての分離要素（４２）の前記平均幅（ｂ）が、前記隣接する開口部（４０）の前記平均水力直径（ｄ）の７０％から１２５％の間、好適には７５％から１００％の間である、請求項１に記載の構造化されたパッキング要素（１２）。
隣接する開口部（４０）の間の、少なくとも５０％、好適には少なくとも７５％、より好適には少なくとも８０％、さらに好適には少なくとも９０％、さらに好適には少なくとも９５％、最も好適にはすべての分離要素（４２）の前記平均幅（ｂ）が、１．５ｍｍから４ｍｍ、好適には１．６ｍｍから３．５ｍｍ、最も好適には１．８ｍｍから３．０ｍｍである、請求項１又は２に記載の構造化されたパッキング要素（１２）。
前記長手方向に対して垂直である平面で測定される、少なくとも５０％、好適には少なくとも７５％、より好適には少なくとも８０％、さらに好適には少なくとも９０％、さらに好適には少なくとも９５％、最も好適にはすべての、前記少なくとも２つの層（３２、３２’）の間の前記最大距離（Ｄ）が、前記分離要素（４２）の前記平均幅（ｂ）より、４倍から１５倍、好適には５倍から１３倍、最も好適には８倍から１２倍大きい、請求項１から３までのいずれか一項に記載の構造化されたパッキング要素（１２）。
前記少なくとも２つの層（３２、３２’）の、少なくとも５０％、好適には少なくとも７５％、より好適には少なくとも８０％、さらに好適には少なくとも９０％、さらに好適には少なくとも９５％において、前記開口部（４０）の総面積を前記層（３２、３２’）のシート面積（Ａ_ｓ）によって割った比が、２０％から３８％の間、好適には２５％から３５％の間、最も好適には２８％から３２％の間である、請求項１から４までのいずれか一項に記載の構造化されたパッキング要素（１２）。
前記少なくとも２つの層（３２、３２’）の各々において、前記開口部（４０）の総面積を前記層（３２）の前記シート面積（Ａ_ｓ）で割った比が、２０％から３８％の間、好適には２５％から３５％の間、最も好適には２８％から３５％の間である、請求項５に記載の構造化されたパッキング要素（１２）。
各々の前記少なくとも２つの層（３２、３２’）の、少なくとも５０％、好適には少なくとも７５％、より好適には少なくとも８０％、さらに好適には少なくとも９０％、さらに好適には少なくとも９５％、最も好適にはすべての前記開口部（４０）が、すべての前記開口部（４０）の前記平均水力直径（ｄ）の５０％から１５０％の間、好適には７０％から１３０％の間、より好適には８０％から１２０％の間、最も好適には９０％から１１０％の間である水力直径ｄを有する、請求項１から６までのいずれか一項に記載の構造化されたパッキング要素（１２）。
各々の前記少なくとも２つの層（３２、３２’）の、少なくとも５０％、好適には少なくとも７５％、より好適には少なくとも８０％、さらに好適には少なくとも９０％、さらに好適には少なくとも９５％、最も好適にはすべての前記開口部（４０）の前記水力直径（ｄ）が、１．２５ｍｍから５ｍｍ、好適には２ｍｍから４ｍｍ、より好適には２．２ｍｍから３．５ｍｍである、請求項１から７までのいずれか一項に記載の構造化されたパッキング要素（１２）。
少なくとも５０％、好適には少なくとも７５％、より好適には少なくとも８０％、さらに好適には少なくとも９０％、さらに好適には少なくとも９５％、最も好適にはすべての前記開口部（４０）が、長方形又は四辺形の断面を有し、前記長方形又は四辺形のより短い固有長さ（ｅ_２）が１ｍｍから４ｍｍ、好適には２ｍｍから３ｍｍであり、前記長方形又は前記四辺形のより長い固有長さ（ｅ_１）が２から８ｍｍ、好適には２．５ｍｍから７ｍｍ、最も好適には３ｍｍから６ｍｍであり、隣接する長方形の間の前記分離要素（４２）の前記平均幅（ｂ）が１．５ｍｍから４ｍｍ、好適には１．６ｍｍから３．５ｍｍ、最も好適には１．８ｍｍから３．０ｍｍである。請求項１から８までのいずれか一項に記載の構造化されたパッキング要素（１２）。
少なくとも５０％、好適には少なくとも７５％、より好適には少なくとも８０％、さらに好適には少なくとも９０％、さらに好適には少なくとも９５％、最も好適にはすべての前記開口部（４０）が長方形又は四辺形の断面を有し、前記長方形又は四辺形のより短い固有長さ（ｅ_２）を前記長方形又は四辺形のより長さ固有長さ（ｅ_１）によって割った比が、０．４から０．７、好適には０．４５から０．６ｍｍ、最も好適には０．４９から０．５５ｍｍである、請求項１から９までのいずれか一項に記載の構造化されたパッキング要素（１２）。
前記長手方向に対して垂直である平面で測定される前記少なくとも２つの層（３２、３２’）の各々の層の間の最大距離Ｄが前記開口部（４０）の前記平均水力直径（ｄ）より最大で１５倍大きい、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の構造化されたパッキング要素（１２）。
前記少なくとも２つの層（３２、３２’）の、少なくとも５０％、好適には少なくとも７５％、より好適には少なくとも８０％、さらに好適には少なくとも９０％、さらに好適には少なくとも９５％、最も好適にはすべてが、周期的な変形部分（２６、２８、３４）を有し、前記少なくとも２つの層（３２、３２’）の間の空いているスペース（３０）が前記周期的な変形部分（２６、２８、３４）によって画定される、請求項１から１１までのいずれか一項に記載の構造化されたパッキング要素（１２）。
前記周期的な変形部分（２６、２８、３４）が、交互の向きの複数の山（２６）及び谷（２８）を有する波形であり、層（３２、３２’）の前記山（２６）が隣接する層（３２、３２’）の前記谷に接触し、層（３２、３２’）の前記谷（２８）が隣接する層（３２、３２’）の前記山に接触し、隣接する層（３２、３２’）が、前記隣接する層（３２、３２’）の前記山（２６）及び前記谷（２８）を、前記長手方向（Ｖ）に対して斜めに延在する前記層（３２、３２’）の前記山（２６）及び前記谷（２８）と十字交差で交差させるように方向付けられる、請求項１２に記載の構造化されたパッキング要素（１２）。
請求項１から１３までのいずれか一項に記載の少なくとも１つの構造化されたパッキング要素（１２）を有する物質移動カラム。
物質移動及び／又は熱交換のための、請求項１から１４までのいずれか一項に記載の構造化されたパッキング要素（１２）の使用。