JP3391758B2 - 混合抵抗ストラクチャードパッキング - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は混合抵抗ストラクチ
ャードパッキング、及び交換塔でのそのようなストラク
チャードパッキングの組立方法に関する。混合抵抗スト
ラクチャードパッキングは交換塔での特定の用途、特に
低温（ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ）空気分離プロセスで使用さ
れる。但し、この様なストラクチャードパッキングは、
ストラクチャードパッキングを使用することができる他
の熱及び／又は物質の移動プロセスでも使用することが
できる。
ャードパッキング、及び交換塔でのそのようなストラク
チャードパッキングの組立方法に関する。混合抵抗スト
ラクチャードパッキングは交換塔での特定の用途、特に
低温（ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ）空気分離プロセスで使用さ
れる。但し、この様なストラクチャードパッキングは、
ストラクチャードパッキングを使用することができる他
の熱及び／又は物質の移動プロセスでも使用することが
できる。
【０００２】本明細書で使用する場合、「塔」という用
語は、蒸留又は分留のための塔又は領域、すなわち、液
体相と蒸気相とを向流接触させて、流体混合物を分離す
る塔又は領域を意味している。この分離は、例えば、パ
ッキング（充填物）上で、又は塔内に垂直方向間隔をお
いて取り付けられた一連のトレイ若しくはプレート上
で、蒸気相と液相とを接触させることによって行う。
語は、蒸留又は分留のための塔又は領域、すなわち、液
体相と蒸気相とを向流接触させて、流体混合物を分離す
る塔又は領域を意味している。この分離は、例えば、パ
ッキング（充填物）上で、又は塔内に垂直方向間隔をお
いて取り付けられた一連のトレイ若しくはプレート上
で、蒸気相と液相とを接触させることによって行う。
【０００３】「塔区画」（又は「区画」）という用語
は、塔の直径を満たしている塔の領域を意味している。
特定の区画又は領域の上部又は下部は、それぞれ液及び
蒸気の分配器で終わっている。
は、塔の直径を満たしている塔の領域を意味している。
特定の区画又は領域の上部又は下部は、それぞれ液及び
蒸気の分配器で終わっている。
【０００４】「充填物（パッキング）」という用語は、
所定の大きさ、輪郭及び形状の中実又は中空の物体であ
って、塔の内容物として使用するものを意味し、これ
は、液体のための表面積を提供して、蒸気相と液相の２
相の向流流れによって液−蒸気界面での物質移動を可能
にする。充填物の２つの大きな分類は、「ランダム」と
「ストラクチャード」である。
所定の大きさ、輪郭及び形状の中実又は中空の物体であ
って、塔の内容物として使用するものを意味し、これ
は、液体のための表面積を提供して、蒸気相と液相の２
相の向流流れによって液−蒸気界面での物質移動を可能
にする。充填物の２つの大きな分類は、「ランダム」と
「ストラクチャード」である。
【０００５】「ランダムパッキング」という用語は、個
々の部材が互いに又は塔の軸に対して特定の配向を持た
ない充填物を意味している。ランダムパッキングは、単
位堆積当たりの表面積が大きい小さく中空の構造物であ
り、これは無作為に塔に装填する。
々の部材が互いに又は塔の軸に対して特定の配向を持た
ない充填物を意味している。ランダムパッキングは、単
位堆積当たりの表面積が大きい小さく中空の構造物であ
り、これは無作為に塔に装填する。
【０００６】「ストラクチャードパッキング」という用
語は、個々の部材が互いに又は塔の軸に対して特定の方
向を持つ充填物を意味している。ストラクチャードパッ
キングは通常、層で積み重ねられている又はらせん状に
巻かれている織られたワイヤースクリーン又は伸張した
金属から作られている。
語は、個々の部材が互いに又は塔の軸に対して特定の方
向を持つ充填物を意味している。ストラクチャードパッ
キングは通常、層で積み重ねられている又はらせん状に
巻かれている織られたワイヤースクリーン又は伸張した
金属から作られている。
【０００７】蒸留又は直接接触冷却のようなプロセスに
おいて、ストラクチャードパッキングを使用して、向流
で流れている液流れと蒸気流れの間での熱及び物質の移
動を促進することは有利である。ランダムパッキング又
はトレイと比較すると、ストラクチャードパッキングは
比較的小さい圧力降下で、熱及び物質の移動の効率が比
較的高いという利益がある。また、ストラクチャードパ
ッキングはランダムパッキングよりも性能の予測可能性
が高い。
おいて、ストラクチャードパッキングを使用して、向流
で流れている液流れと蒸気流れの間での熱及び物質の移
動を促進することは有利である。ランダムパッキング又
はトレイと比較すると、ストラクチャードパッキングは
比較的小さい圧力降下で、熱及び物質の移動の効率が比
較的高いという利益がある。また、ストラクチャードパ
ッキングはランダムパッキングよりも性能の予測可能性
が高い。
【０００８】空気の低温分離は、向流接触で蒸留塔に液
と蒸気を通すことによって行う。混合物の蒸気相は上昇
するにつれて比較的揮発性の高い成分（例えば窒素）の
濃度を連続的に高めていき、他方で、混合物の液相は下
降するにつれて比較的揮発性の低い成分（例えば酸素）
の濃度を連続的に高めていく。様々な充填物又はトレイ
を使用して、混合物の液相と気相を接触させて、これら
の相の間の物質移動を達成することができる。
と蒸気を通すことによって行う。混合物の蒸気相は上昇
するにつれて比較的揮発性の高い成分（例えば窒素）の
濃度を連続的に高めていき、他方で、混合物の液相は下
降するにつれて比較的揮発性の低い成分（例えば酸素）
の濃度を連続的に高めていく。様々な充填物又はトレイ
を使用して、混合物の液相と気相を接触させて、これら
の相の間の物質移動を達成することができる。
【０００９】低温蒸留によって空気をその構成成分（例
えば、窒素、酸素、アルゴン等）に分離するための様々
な方法が存在する。典型的な空気分離装置１０の概略図
を図１に示している。ここでは、高圧供給空気１を高圧
塔２の底部に供給している。この高圧塔内では、空気を
窒素を富化した蒸気と酸素を富化した液体とに分離す
る。酸素を富化した液体３は、高圧塔２から低圧塔４に
供給する。窒素を富化した蒸気５は、凝縮器６に通し
て、そこで沸騰する酸素との熱交換によって凝縮させ
る。この沸騰する酸素は低圧塔を再沸騰させる。窒素富
化液体７は、一部をトラップ８し、また一部を液体還流
として低圧塔に供給する。低圧塔では、供給物（３及び
９）を低温蒸留によって酸素に富む部分と窒素に富む部
分とに分離する。ストラクチャードパッキング１１は、
分離する酸素と窒素の液体相と気体相とを接触させるた
めに使用する。窒素に富む部分は蒸気１２として引き出
し、酸素に富む部分は蒸気１３として引き出す。あるい
は、酸素に富む部分は、リボイラー／コンデンサー６を
取り囲む液溜めの位置から液体として引き出すことがで
きる。廃棄流れ１４も低圧塔から引き出す。この低圧塔
は、複数の区画に分けることができる。充填物を伴う３
つのそのような区画１１を、図１に例示している。
えば、窒素、酸素、アルゴン等）に分離するための様々
な方法が存在する。典型的な空気分離装置１０の概略図
を図１に示している。ここでは、高圧供給空気１を高圧
塔２の底部に供給している。この高圧塔内では、空気を
窒素を富化した蒸気と酸素を富化した液体とに分離す
る。酸素を富化した液体３は、高圧塔２から低圧塔４に
供給する。窒素を富化した蒸気５は、凝縮器６に通し
て、そこで沸騰する酸素との熱交換によって凝縮させ
る。この沸騰する酸素は低圧塔を再沸騰させる。窒素富
化液体７は、一部をトラップ８し、また一部を液体還流
として低圧塔に供給する。低圧塔では、供給物（３及び
９）を低温蒸留によって酸素に富む部分と窒素に富む部
分とに分離する。ストラクチャードパッキング１１は、
分離する酸素と窒素の液体相と気体相とを接触させるた
めに使用する。窒素に富む部分は蒸気１２として引き出
し、酸素に富む部分は蒸気１３として引き出す。あるい
は、酸素に富む部分は、リボイラー／コンデンサー６を
取り囲む液溜めの位置から液体として引き出すことがで
きる。廃棄流れ１４も低圧塔から引き出す。この低圧塔
は、複数の区画に分けることができる。充填物を伴う３
つのそのような区画１１を、図１に例示している。
【００１０】
【従来の技術】最も一般的に使用されているストラクチ
ャードパッキングは、垂直に積み重ねられている波形の
金属シート又はプラスチックのホイル（又は波形にした
メッシュ織物）からなっている。これらのホイルの開口
の形状及び／又は表面の粗い構造は、熱及び物質の移動
効率を改良することを意図した様々なものでよい。この
タイプの充填物の例は、米国特許第４２９６０５０号明
細書（Ｍｅｉｅｒ）で開示されている。メッシュタイプ
の充填物は、液体を効率的に広げるのに役立ち且つ良い
物質移動性能を与えることが従来技術で良く知られてい
るが、メッシュタイプ充填物はホイルタイプ充填物より
もかなり高価である。
ャードパッキングは、垂直に積み重ねられている波形の
金属シート又はプラスチックのホイル（又は波形にした
メッシュ織物）からなっている。これらのホイルの開口
の形状及び／又は表面の粗い構造は、熱及び物質の移動
効率を改良することを意図した様々なものでよい。この
タイプの充填物の例は、米国特許第４２９６０５０号明
細書（Ｍｅｉｅｒ）で開示されている。メッシュタイプ
の充填物は、液体を効率的に広げるのに役立ち且つ良い
物質移動性能を与えることが従来技術で良く知られてい
るが、メッシュタイプ充填物はホイルタイプ充填物より
もかなり高価である。
【００１１】ストラクチャードパッキングの分離性能
は、理論段相当高さ（ＨＥＴＰ）で与えられることが多
い。「ＨＥＴＰ」という用語は、１つの理論段によって
達成される組成の変化に相当する組成の変化をもたらす
充填物の高さを意味している。「理論段」という用語
は、出ていく蒸気の流れと液体の流れが平衡になるよう
に蒸気と液体を接触をさせる段を意味している。特定の
分離では特定の充填物のＨＥＴＰが小さくなると、充填
物の効率は高くなる。これは、ＨＥＴＰの減少と共に使
用される充填物の高さが低くなるためである。
は、理論段相当高さ（ＨＥＴＰ）で与えられることが多
い。「ＨＥＴＰ」という用語は、１つの理論段によって
達成される組成の変化に相当する組成の変化をもたらす
充填物の高さを意味している。「理論段」という用語
は、出ていく蒸気の流れと液体の流れが平衡になるよう
に蒸気と液体を接触をさせる段を意味している。特定の
分離では特定の充填物のＨＥＴＰが小さくなると、充填
物の効率は高くなる。これは、ＨＥＴＰの減少と共に使
用される充填物の高さが低くなるためである。
【００１２】ストラクチャードパッキングを伴う蒸留塔
の効率は、それらの直径以外の幾何学的形状とプロセス
の要素を一定に維持すると、それらの直径に依存するこ
とが示される。直径を１ｍ以下から数ｍに増加させて、
等価な蒸留を異なる規模で行うと、ＨＥＴＰは、初めの
うち増加し、その後一定になる傾向がある。このこと
は、ストラクチャードパッキング塔の混合特性と流動特
性との組み合わせによって説明することができる。
の効率は、それらの直径以外の幾何学的形状とプロセス
の要素を一定に維持すると、それらの直径に依存するこ
とが示される。直径を１ｍ以下から数ｍに増加させて、
等価な蒸留を異なる規模で行うと、ＨＥＴＰは、初めの
うち増加し、その後一定になる傾向がある。このこと
は、ストラクチャードパッキング塔の混合特性と流動特
性との組み合わせによって説明することができる。
【００１３】流動特性に関しては、初期の液体及び蒸気
が塔の充填区画にかなり均一に入る場合においても、液
体及び蒸気が向流接触で充填区画を流れると分配が変化
し、結果として塔の断面を通る液と蒸気の比（Ｌ／Ｖ
比）が変化する。また、かなりの量の液体が塔壁に存在
し、それによって塔壁の近くの充填物の環状領域で、充
填物に接触している液体の量が減少する。蒸気流量は、
完全に均一ではないが、充填物内で液体流量よりも均一
である。
が塔の充填区画にかなり均一に入る場合においても、液
体及び蒸気が向流接触で充填区画を流れると分配が変化
し、結果として塔の断面を通る液と蒸気の比（Ｌ／Ｖ
比）が変化する。また、かなりの量の液体が塔壁に存在
し、それによって塔壁の近くの充填物の環状領域で、充
填物に接触している液体の量が減少する。蒸気流量は、
完全に均一ではないが、充填物内で液体流量よりも均一
である。
【００１４】従って通常、図２に概略を示すように、典
型的な円筒状の充填塔の断面にわたるＬ／Ｖ比は系統的
に変化している。図２を参照すると、典型的な円筒状の
充填塔２２では、塔の内壁４０と充填物の間に環状の空
間１９が存在し、ここで、充填物は平行な破線１６（充
填物の円筒状の層の周囲を表している）の間に配置され
ている。この塔の軸は、破線１５で表している。破線１
７は理論的又は理想的な条件での「公称の」Ｌ／Ｖ比を
表しており、この場合には塔の断面にわたってＬ／Ｖ比
に変化はない。実線１８は、典型的な円筒状充填塔の断
面にわたる非均一なＬ／Ｖ比（公称の値に対して）の概
略を表している。このＬ／Ｖ比は、塔の内壁を流れ下る
過剰の液体のために、塔の内壁の近くではかなり大きい
（これは、図２における前記環状の空間１９の上側の線
１８が急に傾斜していることによって示されている）。
型的な円筒状の充填塔の断面にわたるＬ／Ｖ比は系統的
に変化している。図２を参照すると、典型的な円筒状の
充填塔２２では、塔の内壁４０と充填物の間に環状の空
間１９が存在し、ここで、充填物は平行な破線１６（充
填物の円筒状の層の周囲を表している）の間に配置され
ている。この塔の軸は、破線１５で表している。破線１
７は理論的又は理想的な条件での「公称の」Ｌ／Ｖ比を
表しており、この場合には塔の断面にわたってＬ／Ｖ比
に変化はない。実線１８は、典型的な円筒状充填塔の断
面にわたる非均一なＬ／Ｖ比（公称の値に対して）の概
略を表している。このＬ／Ｖ比は、塔の内壁を流れ下る
過剰の液体のために、塔の内壁の近くではかなり大きい
（これは、図２における前記環状の空間１９の上側の線
１８が急に傾斜していることによって示されている）。
【００１５】図２の線１８によって示される実際のＬ／
Ｖの一般的なパターンは、充填物の細部、分離する混合
物、及び処理条件にかなり依存して変化することがあ
る。
Ｖの一般的なパターンは、充填物の細部、分離する混合
物、及び処理条件にかなり依存して変化することがあ
る。
【００１６】更に、この不均衡分配は、塔内での液体相
と蒸気相の反復的な混合によって緩和しなければ、塔の
分離効率を低下させることがある。このことは困難な分
離、例えば空気の低温分離の場合に特に真実である。
と蒸気相の反復的な混合によって緩和しなければ、塔の
分離効率を低下させることがある。このことは困難な分
離、例えば空気の低温分離の場合に特に真実である。
【００１７】混合特性に関しては、長さと直径の比（ｌ
／ｄ）が大きく（例えば、約５〜２０）の直径が小さい
塔は、塔の断面区画にわたって、蒸気流れと向流の液体
流れを反復的にある程度ではあるが混合することができ
る。この直径が小さい塔の混合性能を局所的なＬ／Ｖ比
の変化の結果について平均すると、ｌ／ｄ比がかなり小
さい（例えば、約０．５〜５．０）大きな直径の塔より
もかなり良好である。このために、理論値と比べた場合
の分離効率の低下は、直径が大きい塔においてより深刻
であり、これはＨＥＴＰを増加させる。
／ｄ）が大きく（例えば、約５〜２０）の直径が小さい
塔は、塔の断面区画にわたって、蒸気流れと向流の液体
流れを反復的にある程度ではあるが混合することができ
る。この直径が小さい塔の混合性能を局所的なＬ／Ｖ比
の変化の結果について平均すると、ｌ／ｄ比がかなり小
さい（例えば、約０．５〜５．０）大きな直径の塔より
もかなり良好である。このために、理論値と比べた場合
の分離効率の低下は、直径が大きい塔においてより深刻
であり、これはＨＥＴＰを増加させる。
【００１８】大きい交換塔でのＨＥＴＰの増加は、塔を
含む装置全体の高さを増加させるので、経済的にかなり
不利である。直径が大きい塔のＨＥＴＰの増加を緩和し
て、そのような塔の分離効率を直径が小さい塔の分離効
率に近づけることが望ましい。
含む装置全体の高さを増加させるので、経済的にかなり
不利である。直径が大きい塔のＨＥＴＰの増加を緩和し
て、そのような塔の分離効率を直径が小さい塔の分離効
率に近づけることが望ましい。
【００１９】従来技術は、この特定の問題を認識して解
決しようとしていなかった。従来技術は塔壁の過剰な液
流れの欠点を認識して、例えば従来のウォールワイパー
を使用することによって、この効果を緩和しようとして
きた。しかしながら、ウォールワイパーは塔壁の液体流
れを局所的に減少させることはできるが、液体を充填物
に戻すことに関してはあまり効率的ではない。従って、
ウォールワイパーを具備した塔においてでさえ、Ｌ／Ｖ
比の好ましくない変化がまだ存在していた。塔壁での蒸
気迂回の好ましくない影響は、塔壁に近い環状の空間に
おいて制限手段を使用することによって緩和することが
できる。この手段は、例えば本願の譲受人に譲渡された
Ｋｌｏｔｚらの米国特許出願第０９／１６６３７３号明
細書（「Ｄｅｖｉｃｅｓ ｔｏ Ｍｉｎｉｍｉｚｅ Ｖ
ａｐｏｒ Ｂｙｐａｓｓ ｉｎＰａｃｋｅｄ Ｃｏｌｕ
ｍｎ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ａｓｓｅｍｂｌ
ｙ」）において開示されている固体金属ワイパー及び他
の装置である。
決しようとしていなかった。従来技術は塔壁の過剰な液
流れの欠点を認識して、例えば従来のウォールワイパー
を使用することによって、この効果を緩和しようとして
きた。しかしながら、ウォールワイパーは塔壁の液体流
れを局所的に減少させることはできるが、液体を充填物
に戻すことに関してはあまり効率的ではない。従って、
ウォールワイパーを具備した塔においてでさえ、Ｌ／Ｖ
比の好ましくない変化がまだ存在していた。塔壁での蒸
気迂回の好ましくない影響は、塔壁に近い環状の空間に
おいて制限手段を使用することによって緩和することが
できる。この手段は、例えば本願の譲受人に譲渡された
Ｋｌｏｔｚらの米国特許出願第０９／１６６３７３号明
細書（「Ｄｅｖｉｃｅｓ ｔｏ Ｍｉｎｉｍｉｚｅ Ｖ
ａｐｏｒ Ｂｙｐａｓｓ ｉｎＰａｃｋｅｄ Ｃｏｌｕ
ｍｎ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ａｓｓｅｍｂｌ
ｙ」）において開示されている固体金属ワイパー及び他
の装置である。
【００２０】米国特許第５２６２０９５号明細書（Ｂｏ
ｓｑｕａｉｎら）は、液体が充填物に戻る流れ及び塔壁
から離れる流れを促進するために、変形による充填物の
縁の変更、スリット、多孔性プラグ、フィルター、又は
特殊なワイパーの使用を記載している。米国特許第５４
４１７９３号明細書（Ｓｕｅｓｓ）は、塔壁に近い充填
物の縁での液体再誘導部品の使用を記載している。その
ような部品は、「Ｌ」型の小さい波形のものから作るこ
とができる。米国特許第５２２４３５１号明細書（Ｊｅ
ａｎｎｏｔら）は、塔壁の近くでいくつかの波形の縁を
重ねることによって改質した比較的小さい縁を記載して
いる。米国特許第５７００４０３号明細書（Ｂｉｌｌｉ
ｎｇｈａｍら）は、特定の波形充填物の層の形成を記載
しており、ここでは、塔壁の近くのストラクチャードパ
ッキング内の他の波形の構成部品を短く切断することに
よって、液体が塔壁に向かう傾向を低下させている。米
国特許第５２８２３６５号明細書（Ｖｉｃｔｏｒら）
は、塔壁の流れを気化させて減少させるために、塔壁に
おいて熱を加えることを記載している。
ｓｑｕａｉｎら）は、液体が充填物に戻る流れ及び塔壁
から離れる流れを促進するために、変形による充填物の
縁の変更、スリット、多孔性プラグ、フィルター、又は
特殊なワイパーの使用を記載している。米国特許第５４
４１７９３号明細書（Ｓｕｅｓｓ）は、塔壁に近い充填
物の縁での液体再誘導部品の使用を記載している。その
ような部品は、「Ｌ」型の小さい波形のものから作るこ
とができる。米国特許第５２２４３５１号明細書（Ｊｅ
ａｎｎｏｔら）は、塔壁の近くでいくつかの波形の縁を
重ねることによって改質した比較的小さい縁を記載して
いる。米国特許第５７００４０３号明細書（Ｂｉｌｌｉ
ｎｇｈａｍら）は、特定の波形充填物の層の形成を記載
しており、ここでは、塔壁の近くのストラクチャードパ
ッキング内の他の波形の構成部品を短く切断することに
よって、液体が塔壁に向かう傾向を低下させている。米
国特許第５２８２３６５号明細書（Ｖｉｃｔｏｒら）
は、塔壁の流れを気化させて減少させるために、塔壁に
おいて熱を加えることを記載している。
【００２１】初めの４つの特許明細書で教示されている
充填物及び方法は塔壁の液体流れを減少させることがで
きるが、製造技術が従来のものではなく、また充填物の
導入に大きな労力を必要とするので、関連するコストが
多くかかる。５番目の特許明細書によって提案された解
決手段は、蒸留装置内壁の液を蒸発させるために塔の外
側にもう１つの流体をもたらすための追加のプロセス循
環を必要とするので、この解決手段もコストが多くかか
る。
充填物及び方法は塔壁の液体流れを減少させることがで
きるが、製造技術が従来のものではなく、また充填物の
導入に大きな労力を必要とするので、関連するコストが
多くかかる。５番目の特許明細書によって提案された解
決手段は、蒸留装置内壁の液を蒸発させるために塔の外
側にもう１つの流体をもたらすための追加のプロセス循
環を必要とするので、この解決手段もコストが多くかか
る。
【００２２】米国特許第５１００４４８号明細書（Ｌｏ
ｃｋｅｔｔら）は、塔の少なくとも２つの区画において
異なる充填密度のストラクチャードパッキングを使用す
ることを記載している。ここで、この少なくとも２つの
領域は、互いに直接の上下にあり、水力学的負荷を釣り
合わせている。同様に、米国特許第５４１９１３６号明
細書（ＭｃＫｅｉｇｕｅ）は、水力学的負荷を釣り合わ
せるために、互いに直接の上下にある２つの区画におけ
るストラクチャードパッキングの波形（ｃｏｒｒｕｇａ
ｔｉｏｎ）の角度を変化させている。報告によれば、こ
れらの充填物の配置は低温空気分離における操作の柔軟
性を改良するが、これらはここで論じている不均衡分配
の問題を意図しておらず、これらの問題の解決手段を全
く提供せず、また解決手段の示唆もしていない。
ｃｋｅｔｔら）は、塔の少なくとも２つの区画において
異なる充填密度のストラクチャードパッキングを使用す
ることを記載している。ここで、この少なくとも２つの
領域は、互いに直接の上下にあり、水力学的負荷を釣り
合わせている。同様に、米国特許第５４１９１３６号明
細書（ＭｃＫｅｉｇｕｅ）は、水力学的負荷を釣り合わ
せるために、互いに直接の上下にある２つの区画におけ
るストラクチャードパッキングの波形（ｃｏｒｒｕｇａ
ｔｉｏｎ）の角度を変化させている。報告によれば、こ
れらの充填物の配置は低温空気分離における操作の柔軟
性を改良するが、これらはここで論じている不均衡分配
の問題を意図しておらず、これらの問題の解決手段を全
く提供せず、また解決手段の示唆もしていない。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】充填物の縁の特定の変
更又は交換塔の外側の循環若しくは追加の装置を必要と
しないで、従来の様々なストラクチャードパッキングを
使用して、不均衡分配の影響を最小化するストラクチャ
ードパッキングを得ることが望ましい。
更又は交換塔の外側の循環若しくは追加の装置を必要と
しないで、従来の様々なストラクチャードパッキングを
使用して、不均衡分配の影響を最小化するストラクチャ
ードパッキングを得ることが望ましい。
【００２４】空気分離のような低温の用途並びに他の熱
及び／又は物質の移動の用途のための、高い性能特性を
示すストラクチャードパッキングを得ることが更に望ま
しい。特に、そのような用途で使用される直径が大きい
塔でのＨＥＴＰの増加を緩和して、そのような塔の分離
効率に関する性能が直径が小さい塔の性能に近づくよう
にすることが更に望ましい。
及び／又は物質の移動の用途のための、高い性能特性を
示すストラクチャードパッキングを得ることが更に望ま
しい。特に、そのような用途で使用される直径が大きい
塔でのＨＥＴＰの増加を緩和して、そのような塔の分離
効率に関する性能が直径が小さい塔の性能に近づくよう
にすることが更に望ましい。
【００２５】塔内全体の液と蒸気の比（Ｌ／Ｖ比）を可
能な限り公称値（壁の効果を考慮しない）に近づけるこ
とによって、改良された物質移動性能を示す交換塔を得
ることが更に望ましい。
能な限り公称値（壁の効果を考慮しない）に近づけるこ
とによって、改良された物質移動性能を示す交換塔を得
ることが更に望ましい。
【００２６】また、絶対的な液流量と蒸気流量が一定に
保たれない場合であっても、Ｌ／Ｖ比を塔内においてほ
ぼ一定に維持するストラクチャードパッキングを有する
交換塔を得ることが更に望ましい。
保たれない場合であっても、Ｌ／Ｖ比を塔内においてほ
ぼ一定に維持するストラクチャードパッキングを有する
交換塔を得ることが更に望ましい。
【００２７】また、交換塔の断面にわたってＬ／Ｖ比を
釣り合わせ、且つ物質及び／又は熱移動効率に関して、
直径が大きい塔の性能を直径が小さい塔の性能に近づけ
ることが更に望ましい。
釣り合わせ、且つ物質及び／又は熱移動効率に関して、
直径が大きい塔の性能を直径が小さい塔の性能に近づけ
ることが更に望ましい。
【００２８】
【課題を解決するための手段】本発明は、混合抵抗スト
ラクチャードパッキングの層であり、これは、低温空気
分離のようなプロセスの第１の相と第２の相とで熱及び
／又は物質を交換するために、交換塔の１又は複数の区
画において使用することができる。本発明は、交換塔の
そのような混合抵抗ストラクチャードパッキングの層の
組立方法も提供する。本発明の他の面は、交換塔におけ
るＨＥＴＰ（理論段相当高さ）を減少させる方法及び装
置である。
ラクチャードパッキングの層であり、これは、低温空気
分離のようなプロセスの第１の相と第２の相とで熱及び
／又は物質を交換するために、交換塔の１又は複数の区
画において使用することができる。本発明は、交換塔の
そのような混合抵抗ストラクチャードパッキングの層の
組立方法も提供する。本発明の他の面は、交換塔におけ
るＨＥＴＰ（理論段相当高さ）を減少させる方法及び装
置である。
【００２９】この混合抵抗ストラクチャードパッキング
は、交換塔の１又は複数の区画において１又は複数の充
填物の層で使用することができる。そのような混合抵抗
ストラクチャードパッキングの層では、中央部分（ｃｅ
ｎｔｒａｌ ｃｏｒｅ）において比較的抵抗の小さい充
填物を使用し、この中央部分を取り囲んでいる外側の環
状部分において比較的抵抗の大きい充填物を使用する。
これは比較的多くの蒸気を交換塔の中央に向かわせるよ
うにして、比較的少量の蒸気を塔壁に向かわせる。この
ことによって、交換塔において液体が非均衡分配される
傾向に対抗する。本発明の方法を使用してＬ／Ｖ比（液
体と蒸気の比）を釣り合わせることによって、直径が大
きな塔の性能を直径が小さい塔の性能に近づけて、ＨＥ
ＴＰを実質的に比較的小さくする。
は、交換塔の１又は複数の区画において１又は複数の充
填物の層で使用することができる。そのような混合抵抗
ストラクチャードパッキングの層では、中央部分（ｃｅ
ｎｔｒａｌ ｃｏｒｅ）において比較的抵抗の小さい充
填物を使用し、この中央部分を取り囲んでいる外側の環
状部分において比較的抵抗の大きい充填物を使用する。
これは比較的多くの蒸気を交換塔の中央に向かわせるよ
うにして、比較的少量の蒸気を塔壁に向かわせる。この
ことによって、交換塔において液体が非均衡分配される
傾向に対抗する。本発明の方法を使用してＬ／Ｖ比（液
体と蒸気の比）を釣り合わせることによって、直径が大
きな塔の性能を直径が小さい塔の性能に近づけて、ＨＥ
ＴＰを実質的に比較的小さくする。
【００３０】１つの態様では、混合抵抗ストラクチャー
ドパッキングの層は、第１の充填物抵抗（ｐａｃｋｉｎ
ｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）の第１のストラクチャード
パッキング、及び第１の充填物抵抗とは異なる抵抗の第
２のストラクチャードパッキングであって、第１のスト
ラクチャードパッキングとほぼ水平に隣接している第２
のストラクチャードパッキング、を有している。
ドパッキングの層は、第１の充填物抵抗（ｐａｃｋｉｎ
ｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）の第１のストラクチャード
パッキング、及び第１の充填物抵抗とは異なる抵抗の第
２のストラクチャードパッキングであって、第１のスト
ラクチャードパッキングとほぼ水平に隣接している第２
のストラクチャードパッキング、を有している。
【００３１】１つの変形では、第２のストラクチャード
パッキングは、第１のストラクチャードパッキングの外
周に実質的に等しい内周を有し、また第２のストラクチ
ャードパッキングは、その内周よりも大きい外周を有す
る。第２のストラクチャードパッキングの内周は実質的
に、第１のストラクチャードパッキングの外周に隣接し
ている。もう１つの変形では、第１のストラクチャード
パッキングの外周と第２のストラクチャードパッキング
の内周は実質的に円形である。
パッキングは、第１のストラクチャードパッキングの外
周に実質的に等しい内周を有し、また第２のストラクチ
ャードパッキングは、その内周よりも大きい外周を有す
る。第２のストラクチャードパッキングの内周は実質的
に、第１のストラクチャードパッキングの外周に隣接し
ている。もう１つの変形では、第１のストラクチャード
パッキングの外周と第２のストラクチャードパッキング
の内周は実質的に円形である。
【００３２】もう１つの変形では、第１と第２のストラ
クチャードパッキングが、少なくとも１つの波形プレー
トを有している。更にもう１つの態様では、第１と第２
のストラクチャードパッキングは、ホイル状の物質で作
られた複数の波形プレートであって、並行に配置された
プレートを具備しており、ここでは少なくとも１つの波
形を持つこのプレートのそれぞれを１つの角度で、隣接
するプレートの少なくとも１つの波形が交互になるよう
に配置する。第１と第２のストラクチャードパッキング
の抵抗の差は、波形の角度の差によるものであってもよ
い。例えば、第１のストラクチャードパッキングの少な
くとも１つの波形の角度は、第２のストラクチャードパ
ッキングの少なくとも１つの波形の角度とは異なるもの
でよい。
クチャードパッキングが、少なくとも１つの波形プレー
トを有している。更にもう１つの態様では、第１と第２
のストラクチャードパッキングは、ホイル状の物質で作
られた複数の波形プレートであって、並行に配置された
プレートを具備しており、ここでは少なくとも１つの波
形を持つこのプレートのそれぞれを１つの角度で、隣接
するプレートの少なくとも１つの波形が交互になるよう
に配置する。第１と第２のストラクチャードパッキング
の抵抗の差は、波形の角度の差によるものであってもよ
い。例えば、第１のストラクチャードパッキングの少な
くとも１つの波形の角度は、第２のストラクチャードパ
ッキングの少なくとも１つの波形の角度とは異なるもの
でよい。
【００３３】更に他の変形では、第１と第２のストラク
チャードパッキングの抵抗の違いは、第１と第２のスト
ラクチャードパッキングの表面積密度の差に起因する。
例えば、第２のストラクチャードパッキングの表面積密
度は、第１のストラクチャードパッキングの表面積密度
よりも大きくてもよい。
チャードパッキングの抵抗の違いは、第１と第２のスト
ラクチャードパッキングの表面積密度の差に起因する。
例えば、第２のストラクチャードパッキングの表面積密
度は、第１のストラクチャードパッキングの表面積密度
よりも大きくてもよい。
【００３４】本発明のもう１つの態様では、本発明は、
外周を持ち実質的に円形の中央部分であって、第１の充
填物抵抗の第１のストラクチャードパッキングを持つ中
央部分、及び中央部分の外周にほぼ水平に隣接している
外側の環状部分であって、第１の充填物抵抗と異なる第
２の充填物抵抗の第２のストラクチャードパッキングを
有している外側の環状部分、を具備している混合抵抗ス
トラクチャードパッキングの層である。
外周を持ち実質的に円形の中央部分であって、第１の充
填物抵抗の第１のストラクチャードパッキングを持つ中
央部分、及び中央部分の外周にほぼ水平に隣接している
外側の環状部分であって、第１の充填物抵抗と異なる第
２の充填物抵抗の第２のストラクチャードパッキングを
有している外側の環状部分、を具備している混合抵抗ス
トラクチャードパッキングの層である。
【００３５】本発明の他の面は、第１の相と第２の相と
で熱及び／又は物質を交換する交換塔であって、上述の
態様又は変形のうちのいずれかのような、少なくとも１
つの混合抵抗ストラクチャードパッキングの層を持つ交
換塔である。
で熱及び／又は物質を交換する交換塔であって、上述の
態様又は変形のうちのいずれかのような、少なくとも１
つの混合抵抗ストラクチャードパッキングの層を持つ交
換塔である。
【００３６】本発明の更に他の面は、少なくとも１つの
物質移動領域を有する少なくとも１つの蒸留塔におい
て、向流で蒸気と液体を接触させることを含む低温空気
分離方法である。ここでは、上述の態様及び変形のいず
れかのような少なくとも１つの混合抵抗ストラクチャー
ドパッキングの層によって液と蒸気を接触させる。
物質移動領域を有する少なくとも１つの蒸留塔におい
て、向流で蒸気と液体を接触させることを含む低温空気
分離方法である。ここでは、上述の態様及び変形のいず
れかのような少なくとも１つの混合抵抗ストラクチャー
ドパッキングの層によって液と蒸気を接触させる。
【００３７】本発明は、交換塔の混合抵抗ストラクチャ
ードパッキングの層を組み立てる方法であって、以下の
複数の工程を有する方法も含む。ここで、第１の工程で
は交換塔を提供する。第２の工程では、混合抵抗ストラ
クチャードパッキングの層を提供する。ここでこの混合
抵抗ストラクチャードパッキングの層は、第１の充填物
抵抗の第１のストラクチャードパッキング、及び第１の
ストラクチャードパッキングとほぼ水平に隣接してお
り、第１の充填物抵抗とは異なる第２の充填物抵抗を持
つ第２のストラクチャードパッキング、を具備してい
る。最後の工程では、交換塔に混合抵抗ストラクチャー
ドパッキングの層を導入する。
ードパッキングの層を組み立てる方法であって、以下の
複数の工程を有する方法も含む。ここで、第１の工程で
は交換塔を提供する。第２の工程では、混合抵抗ストラ
クチャードパッキングの層を提供する。ここでこの混合
抵抗ストラクチャードパッキングの層は、第１の充填物
抵抗の第１のストラクチャードパッキング、及び第１の
ストラクチャードパッキングとほぼ水平に隣接してお
り、第１の充填物抵抗とは異なる第２の充填物抵抗を持
つ第２のストラクチャードパッキング、を具備してい
る。最後の工程では、交換塔に混合抵抗ストラクチャー
ドパッキングの層を導入する。
【００３８】本発明のもう１つの面は、液と蒸気の間の
熱及び／又は物質の交換のための交換塔においてＨＥＴ
Ｐ（理論段相当高さ）を減少させる方法である。ここ
で、この交換塔は混合抵抗ストラクチャードパッキング
の層を少なくとも１つ持ち、このストラクチャードパッ
キングの層は中央部分とこの中央部分にほぼ水平に隣接
している外側の環状部分とを持っている。この方法は、
蒸気の少なくとも一部を外側の環状部分から離し、そし
て蒸気の少なくとも一部を中央部分に向けることを含
む。ＨＥＴＰを小さくする方法の他の変形では、この蒸
気の少なくとも一部を所定量にして、交換塔の断面にわ
たる液−蒸気の比をほぼ一定の値に維持する。
熱及び／又は物質の交換のための交換塔においてＨＥＴ
Ｐ（理論段相当高さ）を減少させる方法である。ここ
で、この交換塔は混合抵抗ストラクチャードパッキング
の層を少なくとも１つ持ち、このストラクチャードパッ
キングの層は中央部分とこの中央部分にほぼ水平に隣接
している外側の環状部分とを持っている。この方法は、
蒸気の少なくとも一部を外側の環状部分から離し、そし
て蒸気の少なくとも一部を中央部分に向けることを含
む。ＨＥＴＰを小さくする方法の他の変形では、この蒸
気の少なくとも一部を所定量にして、交換塔の断面にわ
たる液−蒸気の比をほぼ一定の値に維持する。
【００３９】本発明の更に他の面は、液と蒸気の間で熱
及び／又は物質を交換する交換塔のＨＥＴＰを小さくす
る装置である。ここでは、交換塔はストラクチャードパ
ッキングの層を少なくとも１つ有し、このストラクチャ
ードパッキングの層は中央部分と、この中央部分にほぼ
水平に隣接している外側の環状部分とを有している。こ
の装置は、交換塔の蒸気の少なくとも一部が、外側の環
状部分から離れるようにする手段、及び交換塔の蒸気の
少なくとも一部が中央部分に向かうようにする手段、を
具備している。この装置の１つの変形では、この蒸気の
少なくとも一部を所定量にして、交換塔の断面にわたる
液−蒸気の比をほぼ一定の値に維持する。
及び／又は物質を交換する交換塔のＨＥＴＰを小さくす
る装置である。ここでは、交換塔はストラクチャードパ
ッキングの層を少なくとも１つ有し、このストラクチャ
ードパッキングの層は中央部分と、この中央部分にほぼ
水平に隣接している外側の環状部分とを有している。こ
の装置は、交換塔の蒸気の少なくとも一部が、外側の環
状部分から離れるようにする手段、及び交換塔の蒸気の
少なくとも一部が中央部分に向かうようにする手段、を
具備している。この装置の１つの変形では、この蒸気の
少なくとも一部を所定量にして、交換塔の断面にわたる
液−蒸気の比をほぼ一定の値に維持する。
【００４０】本発明のもう１つの面は、熱交換塔の充填
区画であって、第１の混合抵抗ストラクチャードパッキ
ングの層（上述の態様又は変形のいずれかと同様なも
の）、及びこの第１の層の下に配置された第２の混合抵
抗ストラクチャードパッキングの層（上述の態様又は変
形のいずれかと同様なもの）、を具備しており、この第
２の層が第１の層に対して所定の角度で回転している熱
交換塔の充填区画である。ここでこの角度は、約０°〜
約９０°でよい。
区画であって、第１の混合抵抗ストラクチャードパッキ
ングの層（上述の態様又は変形のいずれかと同様なも
の）、及びこの第１の層の下に配置された第２の混合抵
抗ストラクチャードパッキングの層（上述の態様又は変
形のいずれかと同様なもの）、を具備しており、この第
２の層が第１の層に対して所定の角度で回転している熱
交換塔の充填区画である。ここでこの角度は、約０°〜
約９０°でよい。
【００４１】
【発明の実施の形態】本発明を添付の図を参照して説明
する。
する。
【００４２】説明を簡単にするために、図４の（Ａ）〜
図５の（Ｂ）で示され且つ以下で議論される従来のスト
ラクチャードパッキング構成部品、ブリック（ｂｒｉｃ
ｋ）、及び層を使用して本発明を説明する。しかしなが
ら、本発明は他のタイプのストラクチャードパッキング
で使用することもできる。ここで、他のタイプのストラ
クチャードパッキングとしては、限定をするわけではな
いが、米国特許出願第０９／００８６９１号明細書（Ｓ
ｕｎｄｅｒの「Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｓｔｒｕｃｔｕ
ｒｅｄ Ｐａｃｋｉｎｇ」）、米国特許出願第０８／９
１８１７５号明細書（Ｓｕｎｄｅｒの「Ｓｔａｃｋａｂ
ｌｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ Ｐａｃｋｉｎｇ ｗｉｔ
ｈ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｓｙｍｍｅｔｒｙ」）、及
び米国特許出願第０８／６４７４９５号明細書（Ｓｕｎ
ｄｅｒの「ＳｔｒｕｃｔｕｒｅｄＰａｃｋｉｎｇ」）に
記載されているタイプの充填物が挙げられる。これらの
特許は、本願の譲受人に譲渡されている。
図５の（Ｂ）で示され且つ以下で議論される従来のスト
ラクチャードパッキング構成部品、ブリック（ｂｒｉｃ
ｋ）、及び層を使用して本発明を説明する。しかしなが
ら、本発明は他のタイプのストラクチャードパッキング
で使用することもできる。ここで、他のタイプのストラ
クチャードパッキングとしては、限定をするわけではな
いが、米国特許出願第０９／００８６９１号明細書（Ｓ
ｕｎｄｅｒの「Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｓｔｒｕｃｔｕ
ｒｅｄ Ｐａｃｋｉｎｇ」）、米国特許出願第０８／９
１８１７５号明細書（Ｓｕｎｄｅｒの「Ｓｔａｃｋａｂ
ｌｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ Ｐａｃｋｉｎｇ ｗｉｔ
ｈ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｓｙｍｍｅｔｒｙ」）、及
び米国特許出願第０８／６４７４９５号明細書（Ｓｕｎ
ｄｅｒの「ＳｔｒｕｃｔｕｒｅｄＰａｃｋｉｎｇ」）に
記載されているタイプの充填物が挙げられる。これらの
特許は、本願の譲受人に譲渡されている。
【００４３】図３を参照して、充填塔２２の区画内のス
トラクチャードパッキングの層２０を参照しながら本発
明を説明する。ここで、この層は図３に記載の形態にお
いて、比較的抵抗が大きい充填物２４（「Ａ」としてい
る）と比較的抵抗が小さい充填物２６（「Ｂ」としてい
る）を有している。（以下で議論し且つ図４の（Ａ）〜
図５の（Ｂ）において記載されているように、典型的に
「層」は、互いに合わさって塔の断面区画を満たす複数
の充填物構成部品の「ブリック」又はシートから作られ
ている。）図３に示されるように、比較的抵抗が大きい
充填物（「Ａ」）は、外側の環状部分２８に配置されて
おり、また、比較的抵抗が小さい充填物（「Ｂ」）は中
央部分３０に配置されている。
トラクチャードパッキングの層２０を参照しながら本発
明を説明する。ここで、この層は図３に記載の形態にお
いて、比較的抵抗が大きい充填物２４（「Ａ」としてい
る）と比較的抵抗が小さい充填物２６（「Ｂ」としてい
る）を有している。（以下で議論し且つ図４の（Ａ）〜
図５の（Ｂ）において記載されているように、典型的に
「層」は、互いに合わさって塔の断面区画を満たす複数
の充填物構成部品の「ブリック」又はシートから作られ
ている。）図３に示されるように、比較的抵抗が大きい
充填物（「Ａ」）は、外側の環状部分２８に配置されて
おり、また、比較的抵抗が小さい充填物（「Ｂ」）は中
央部分３０に配置されている。
【００４４】「環状部分」とは、平面における２つの同
心円によって仕切られた面の部分として定義する。図３
によって示される態様のためにここで使用する場合、
「外側の環状部分」２８は、塔２２の実質的に環状の内
壁４０と、「中央部分」３０の周囲を画定している同心
円４２とによって仕切られる面の部分である。
心円によって仕切られた面の部分として定義する。図３
によって示される態様のためにここで使用する場合、
「外側の環状部分」２８は、塔２２の実質的に環状の内
壁４０と、「中央部分」３０の周囲を画定している同心
円４２とによって仕切られる面の部分である。
【００４５】中央部分３０と外側の環状部分２８との間
の境界は図３において円４２として示されているが、製
造上の理由から、実際の境界は、ほぼ円４２に近い一連
の直線を持つギザギザの境界である。図３によって示さ
れる層の分割は一例にすぎない。塔の直径と充填物の大
きさに依存して、多くの他の形態が可能である。
の境界は図３において円４２として示されているが、製
造上の理由から、実際の境界は、ほぼ円４２に近い一連
の直線を持つギザギザの境界である。図３によって示さ
れる層の分割は一例にすぎない。塔の直径と充填物の大
きさに依存して、多くの他の形態が可能である。
【００４６】本発明は、図３に記載の形状に限定され
ず、また異なる抵抗レベルの充填物を２種類のみ使用す
る形態に限定されない。当業者は、他の形状が使用でき
ること、及び異なる抵抗レベルの２種以上の充填物を使
用できることを認識するであろう。
ず、また異なる抵抗レベルの充填物を２種類のみ使用す
る形態に限定されない。当業者は、他の形状が使用でき
ること、及び異なる抵抗レベルの２種以上の充填物を使
用できることを認識するであろう。
【００４７】図３に示されるように、外側の環状部分２
８と中央部分３０の相対的な大きさは、円４２の直径
（すなわち、中央部分の周囲）によって決定される。所
定の大ききさの塔２２では、中央部分３０が図３で示さ
れるよりも相対的に大きければ（すなわち、円４２の直
径が相対的に大きければ）、外側の環状部分２８は図３
に示されるよりも相対的に小さくなる。反対に、中央部
分が図３に示されるよりも相対的に小さければ（すなわ
ち、円４２の直径が相対的に小さければ）、外側の環状
部分２８は図３に示されるよりも相対的に大きくなる。
円４２の直径を０に近い下限から内壁４０の直径に近い
上限まで変化させることができるので、当業者は多くの
変形が可能であることを認識するであろう。
８と中央部分３０の相対的な大きさは、円４２の直径
（すなわち、中央部分の周囲）によって決定される。所
定の大ききさの塔２２では、中央部分３０が図３で示さ
れるよりも相対的に大きければ（すなわち、円４２の直
径が相対的に大きければ）、外側の環状部分２８は図３
に示されるよりも相対的に小さくなる。反対に、中央部
分が図３に示されるよりも相対的に小さければ（すなわ
ち、円４２の直径が相対的に小さければ）、外側の環状
部分２８は図３に示されるよりも相対的に大きくなる。
円４２の直径を０に近い下限から内壁４０の直径に近い
上限まで変化させることができるので、当業者は多くの
変形が可能であることを認識するであろう。
【００４８】好ましい態様は、円形の内壁４０を有する
充填塔２２において円形の中央部分３０を使用するが、
他の組み合わせが可能である。例えば、塔２２の内壁４
０の形状及び／又は中央部分３０の周囲４２は、円形で
なくてもよい。それらの場合、「外側の環状部分」２８
の実際の形状は、上述のような「環状」の形状ではなく
てよい。代わりに、外側の環状部分は、内壁４０によっ
て画定される外周と、中央部分３０の外周４２によって
画定される内周とを有する幾何学的な形状でよい。
充填塔２２において円形の中央部分３０を使用するが、
他の組み合わせが可能である。例えば、塔２２の内壁４
０の形状及び／又は中央部分３０の周囲４２は、円形で
なくてもよい。それらの場合、「外側の環状部分」２８
の実際の形状は、上述のような「環状」の形状ではなく
てよい。代わりに、外側の環状部分は、内壁４０によっ
て画定される外周と、中央部分３０の外周４２によって
画定される内周とを有する幾何学的な形状でよい。
【００４９】図３で説明される態様を参照すると、充填
物の外側の環状部分２８における液体流量の減少に対抗
して、この外側の環状部分の蒸気流量を同様に減少させ
ることによって、本発明は機能する。これは、区画内の
いくらかの又は全ての層の外側の環状部分２８が、比較
的抵抗が大きい充填物２４を有し、且つ中央部分３０が
比較的抵抗が小さい充填物２６を有するようにして、抵
抗を混合させることによって達成することができる。こ
こで「抵抗」という用語は、主に蒸気流れに対する抵抗
に言及している。
物の外側の環状部分２８における液体流量の減少に対抗
して、この外側の環状部分の蒸気流量を同様に減少させ
ることによって、本発明は機能する。これは、区画内の
いくらかの又は全ての層の外側の環状部分２８が、比較
的抵抗が大きい充填物２４を有し、且つ中央部分３０が
比較的抵抗が小さい充填物２６を有するようにして、抵
抗を混合させることによって達成することができる。こ
こで「抵抗」という用語は、主に蒸気流れに対する抵抗
に言及している。
【００５０】波形の角度、表面積密度、表面構造、孔、
充填物タイプ、又は充填物の抵抗特性を変化させる他の
変更可能な要素の１又は複数を、中央部分３０と外側の
環状部分２８とで変化させることによって、混合抵抗を
得ることができる。
充填物タイプ、又は充填物の抵抗特性を変化させる他の
変更可能な要素の１又は複数を、中央部分３０と外側の
環状部分２８とで変化させることによって、混合抵抗を
得ることができる。
【００５１】外側の環状部分２８に比較的少量の蒸気流
量をもたらし、且つ中央部分３０に比較的多くの蒸気流
れを向けることによって、塔２２内における全体の液と
蒸気の比（Ｌ／Ｖ比）の公称値からの変差は減少し、そ
れによって、物質移動性能は必要とされるＨＥＴＰに関
して改良される。商業的な塔では、外側の環状部分にお
いて抵抗を増加させるにもかかわらず、商業的な塔での
高さの減少は、全体の圧力降下を減少させることができ
る。液流量と蒸気流量の比（Ｌ／Ｖ比）を結果として釣
り合わせることによって、大規模な産業的な塔のＨＥＴ
Ｐを少なくともいくらか小さくすることが主張できる。
これは結果として、区画の高さを比較的低くすることが
できる。このことは、装置全体のコストを減少させるこ
とにつながる。
量をもたらし、且つ中央部分３０に比較的多くの蒸気流
れを向けることによって、塔２２内における全体の液と
蒸気の比（Ｌ／Ｖ比）の公称値からの変差は減少し、そ
れによって、物質移動性能は必要とされるＨＥＴＰに関
して改良される。商業的な塔では、外側の環状部分にお
いて抵抗を増加させるにもかかわらず、商業的な塔での
高さの減少は、全体の圧力降下を減少させることができ
る。液流量と蒸気流量の比（Ｌ／Ｖ比）を結果として釣
り合わせることによって、大規模な産業的な塔のＨＥＴ
Ｐを少なくともいくらか小さくすることが主張できる。
これは結果として、区画の高さを比較的低くすることが
できる。このことは、装置全体のコストを減少させるこ
とにつながる。
【００５２】ストラクチャードパッキングを使用する従
来の技術は、波形のストラクチャードパッキングとその
適用を記載している米国特許第４２９６０５０号明細書
（Ｍｅｉｅｒ）に関連するストラクチャードパッキング
の分野の多くの特許明細書において記載されている。従
来技術における基本的なストラクチャードパッキング構
成部品３２を図４の（Ａ）に示している。それぞれの充
填物構成要素は、波形の金属ホイル又は他の適当な材料
から作られている。従来のストラクチャードパッキング
で充填した蒸留塔２２は、図５の（Ａ）及び（Ｂ）に示
している。
来の技術は、波形のストラクチャードパッキングとその
適用を記載している米国特許第４２９６０５０号明細書
（Ｍｅｉｅｒ）に関連するストラクチャードパッキング
の分野の多くの特許明細書において記載されている。従
来技術における基本的なストラクチャードパッキング構
成部品３２を図４の（Ａ）に示している。それぞれの充
填物構成要素は、波形の金属ホイル又は他の適当な材料
から作られている。従来のストラクチャードパッキング
で充填した蒸留塔２２は、図５の（Ａ）及び（Ｂ）に示
している。
【００５３】典型的なストラクチャードパッキングは、
垂直に配向した波形の充填物シート又は構成部品、例え
ば図４の（Ａ）を使用している。ここでは、垂直面に対
して１つの角度に波形を配置している。それぞれの充填
物シートは、図４の（Ｂ）に示されるように、隣接する
充填物シートの波形の方向が反対になるように配置して
ある。（斜めの実線は１つの充填物シートの波形を表し
ており、破線は隣接している充填物シートの波形を表し
ている。）蒸留塔で使用するために垂直に配置する場
合、この波形は、水平面に対する角度（α）を作る。波
形に加えて、表面構造、孔若しくは他のオリフィス、く
ぼみ、溝、又は基本構成部品の性能を改良することがで
きる他の特徴を、構成部品又はシートは有していてもよ
い。
垂直に配向した波形の充填物シート又は構成部品、例え
ば図４の（Ａ）を使用している。ここでは、垂直面に対
して１つの角度に波形を配置している。それぞれの充填
物シートは、図４の（Ｂ）に示されるように、隣接する
充填物シートの波形の方向が反対になるように配置して
ある。（斜めの実線は１つの充填物シートの波形を表し
ており、破線は隣接している充填物シートの波形を表し
ている。）蒸留塔で使用するために垂直に配置する場
合、この波形は、水平面に対する角度（α）を作る。波
形に加えて、表面構造、孔若しくは他のオリフィス、く
ぼみ、溝、又は基本構成部品の性能を改良することがで
きる他の特徴を、構成部品又はシートは有していてもよ
い。
【００５４】そのような基本的な充填物の構成部品を使
用して、図４の（Ｂ）で示されるように隣接する構成部
品の波形が交互になるように組み立てて、ストラクチャ
ードパッキングの「ブリック」３４を作る。（構成部品
を固定するために使用する手段は、図示されていな
い。）このブリックを円筒状の塔内に配置する場合、壁
に近いブリックの縁は粗くギザギザであり、隙間を作
る。液体の迂回を減少させるために、図４の（Ｃ）で示
すようにして、ワイパー３６を典型的に使用する。
用して、図４の（Ｂ）で示されるように隣接する構成部
品の波形が交互になるように組み立てて、ストラクチャ
ードパッキングの「ブリック」３４を作る。（構成部品
を固定するために使用する手段は、図示されていな
い。）このブリックを円筒状の塔内に配置する場合、壁
に近いブリックの縁は粗くギザギザであり、隙間を作
る。液体の迂回を減少させるために、図４の（Ｃ）で示
すようにして、ワイパー３６を典型的に使用する。
【００５５】ストラクチャードパッキング３４は、図５
の（Ａ）及び（Ｂ）に示されるようにして、蒸留塔３８
の区画内において典型的に層状に組み立てる（４８、４
８’）。図５の（Ａ）は、図５の（Ｂ）における線５Ａ
−５Ｂでの断面図であり、１つの高さにおける約１２個
のブリック配置を示す平面図である。図５の（Ｂ）は、
液体分配器４４と蒸気分配器４６との間の区画に複数の
層（４８及び４８’）を有するストラクチャードパッキ
ングの全体の配置の正面図を示している。ここで、充填
物の連続する層（４８及び４８’）（典型的に、各層の
高さは８インチ（２０．３２ｃｍ））は、直角（すなわ
ち、９０°）の角度で相対的に回転している。これは最
も一般的な配置であるが、他の回転パターン（例えば、
連続する層が約０°〜約９０°の角度で回転させる）を
使用することができる。
の（Ａ）及び（Ｂ）に示されるようにして、蒸留塔３８
の区画内において典型的に層状に組み立てる（４８、４
８’）。図５の（Ａ）は、図５の（Ｂ）における線５Ａ
−５Ｂでの断面図であり、１つの高さにおける約１２個
のブリック配置を示す平面図である。図５の（Ｂ）は、
液体分配器４４と蒸気分配器４６との間の区画に複数の
層（４８及び４８’）を有するストラクチャードパッキ
ングの全体の配置の正面図を示している。ここで、充填
物の連続する層（４８及び４８’）（典型的に、各層の
高さは８インチ（２０．３２ｃｍ））は、直角（すなわ
ち、９０°）の角度で相対的に回転している。これは最
も一般的な配置であるが、他の回転パターン（例えば、
連続する層が約０°〜約９０°の角度で回転させる）を
使用することができる。
【００５６】本発明は、以下のように、従来の充填物の
配置を変更する。従来の充填物では、１つの高さのブリ
ック３４、例えば図５の（Ａ）で示されるブリックは、
図４の（Ａ）に示されるような全て同一の構成部品３２
から作られている。本発明では、図３で示しているよう
に、ブリックの位置に依存して少なくとも２種類の異な
るタイプの基本的な構成部品を使用している。外側の環
状部分２８に配置されているものは、蒸気流れに対する
抵抗が比較的大きい構成部品から作られており、また、
中央部分３０に配置されているものは、蒸気流れに対す
る抵抗が比較的小さい構成部品から作られている。
配置を変更する。従来の充填物では、１つの高さのブリ
ック３４、例えば図５の（Ａ）で示されるブリックは、
図４の（Ａ）に示されるような全て同一の構成部品３２
から作られている。本発明では、図３で示しているよう
に、ブリックの位置に依存して少なくとも２種類の異な
るタイプの基本的な構成部品を使用している。外側の環
状部分２８に配置されているものは、蒸気流れに対する
抵抗が比較的大きい構成部品から作られており、また、
中央部分３０に配置されているものは、蒸気流れに対す
る抵抗が比較的小さい構成部品から作られている。
【００５７】抵抗の差は、表面積密度の差に起因するも
のでよく、これは通常、ｍ2 ／ｍ3（充填物が占める体
積）という単位で表される。（「表面積密度」という用
語は、ストラクチャードパッキングの単位体積当たりの
ストラクチャードパッキングの表面積を意味してい
る。）従って、外側の環状部分２８で使用する充填物の
表面積密度は、中央部分３０で使用する充填物の表面積
密度よりも大きい。
のでよく、これは通常、ｍ2 ／ｍ3（充填物が占める体
積）という単位で表される。（「表面積密度」という用
語は、ストラクチャードパッキングの単位体積当たりの
ストラクチャードパッキングの表面積を意味してい
る。）従って、外側の環状部分２８で使用する充填物の
表面積密度は、中央部分３０で使用する充填物の表面積
密度よりも大きい。
【００５８】あるいは、外側環状部分２８と中央部分３
０において同じ表面積密度を維持しながら、中央部分３
０の充填物の波形の角度よりも波形の角度が小さい充填
物を、外側の環状部分２８において使用することができ
る。加えて、他の表面構造を混合して、外側の環状部分
と中央部分の充填物を変えることができる。これらの構
造は、表面組織、孔若しくはオリフィス、くぼみ、溝、
波の形状、うねり、又は他の手段を包含することがで
き、これらは、外側の環状部分と中央部分の蒸気流れに
対する抵抗を変化させる目的を達成する他の特徴と同時
に組み合わせること若しくは独立に混合することができ
る。
０において同じ表面積密度を維持しながら、中央部分３
０の充填物の波形の角度よりも波形の角度が小さい充填
物を、外側の環状部分２８において使用することができ
る。加えて、他の表面構造を混合して、外側の環状部分
と中央部分の充填物を変えることができる。これらの構
造は、表面組織、孔若しくはオリフィス、くぼみ、溝、
波の形状、うねり、又は他の手段を包含することがで
き、これらは、外側の環状部分と中央部分の蒸気流れに
対する抵抗を変化させる目的を達成する他の特徴と同時
に組み合わせること若しくは独立に混合することができ
る。
【００５９】これらの考えの別の変形及びその広がり
は、当業者に明らかである。例えば、それぞれの層にお
いていくつかの連続的な環状部分で２以上の抵抗を有す
ることができ、又は充填される区画の全てではなくいく
らかの層でのみ、混合抵抗を適用することができる。こ
の一般的な技術は、液と蒸気（又は気相）の向流流れが
存在し、上述のような体系的な不均衡分配が存在する任
意の熱及び物質の交換塔でも適用することができる。本
発明は、低温蒸留の用途に限定されず、また蒸留の用途
にも限定されない。
は、当業者に明らかである。例えば、それぞれの層にお
いていくつかの連続的な環状部分で２以上の抵抗を有す
ることができ、又は充填される区画の全てではなくいく
らかの層でのみ、混合抵抗を適用することができる。こ
の一般的な技術は、液と蒸気（又は気相）の向流流れが
存在し、上述のような体系的な不均衡分配が存在する任
意の熱及び物質の交換塔でも適用することができる。本
発明は、低温蒸留の用途に限定されず、また蒸留の用途
にも限定されない。
【００６０】本発明は、以下の解析によって更に説明す
ることができる。本発明は一般的に適用することができ
るが、解析の議論を簡単にするために、解析において
は、従来の二塔式空気分離プラントでのアルゴンと酸素
の分離に言及する。
ることができる。本発明は一般的に適用することができ
るが、解析の議論を簡単にするために、解析において
は、従来の二塔式空気分離プラントでのアルゴンと酸素
の分離に言及する。
【００６１】Ｌ／Ｖ比の不釣り合いによる例示の計算
と、本発明の矯正効果の計算を以下に示している。この
分離の例は、図１において示されるような従来の二塔式
空気分離プラント１０における低圧塔４の下部を表して
いる。
と、本発明の矯正効果の計算を以下に示している。この
分離の例は、図１において示されるような従来の二塔式
空気分離プラント１０における低圧塔４の下部を表して
いる。
【００６２】計算のために仮定する条件を図６に示して
いる。加えて、アルゴン／酸素混合物、２５ｐｓｉａ
（１７２．３７５ｋＰａ）、２５理論段、公称Ｌ／Ｖ比
＝１．４と仮定する。計算を行って、均一の流れ条件
で、理想的な分離を初めに計算した。その後、それらの
結果は、この塔を、塔内において異なるＬ／Ｖ比を持つ
等しい面積の２つの並行の塔に分けたときの分離の結果
と比較した。実際の塔においてはいくらかの混合が起こ
るので、混合のレベルは、中間の混合を０〜３で変化さ
せて研究を行った。
いる。加えて、アルゴン／酸素混合物、２５ｐｓｉａ
（１７２．３７５ｋＰａ）、２５理論段、公称Ｌ／Ｖ比
＝１．４と仮定する。計算を行って、均一の流れ条件
で、理想的な分離を初めに計算した。その後、それらの
結果は、この塔を、塔内において異なるＬ／Ｖ比を持つ
等しい面積の２つの並行の塔に分けたときの分離の結果
と比較した。実際の塔においてはいくらかの混合が起こ
るので、混合のレベルは、中間の混合を０〜３で変化さ
せて研究を行った。
【００６３】特定の混合パターンの例は、その概略を図
７に示している。（他の混合パターンを同様にして得る
ことができる。）図７は相対的な流量の例を示してお
り、１回の中間混合を伴い、不均衡分配が液体のみであ
るとしている。液体の相対的な流れの分割は図の上側部
分で示されており、蒸気の相対的な流れの分割は図の下
側部分で示されている。
７に示している。（他の混合パターンを同様にして得る
ことができる。）図７は相対的な流量の例を示してお
り、１回の中間混合を伴い、不均衡分配が液体のみであ
るとしている。液体の相対的な流れの分割は図の上側部
分で示されており、蒸気の相対的な流れの分割は図の下
側部分で示されている。
【００６４】本発明の結果は、異なる絶対流量で、２つ
の並行塔のＬ／Ｖ比を再び釣り合わせる効果を示すこと
によって計算した。これらの計算で使用したパラメータ
は、Ａｒ／Ｏ2 の２成分系、２５ｐｓｉａ（１７２．３
７５ｋＰａ）、Ｌ／Ｖ比＝１．４、塔頂液のＡｒが７
％、塔底のＡｒが０．５％、及び２５理論段であった。
計算の結果は、図８に示しており、また以下にまとめて
ある。
の並行塔のＬ／Ｖ比を再び釣り合わせる効果を示すこと
によって計算した。これらの計算で使用したパラメータ
は、Ａｒ／Ｏ2 の２成分系、２５ｐｓｉａ（１７２．３
７５ｋＰａ）、Ｌ／Ｖ比＝１．４、塔頂液のＡｒが７
％、塔底のＡｒが０．５％、及び２５理論段であった。
計算の結果は、図８に示しており、また以下にまとめて
ある。
【００６５】
【表１】
【００６６】これらの計算から以下のことが分かった。
初めに、比較のために示した理想的な塔のＨＥＴＰは１
である。２つの並行塔の不均衡分配が０である全ての場
合について図８に示されている。中間混合の数は、この
計算に影響を与えない。しかしながら、２つの塔での相
対的な液体の不均衡分配を±２．６％、±５％、±１０
％及び±１５％であるとした場合、全体のＨＥＴＰが増
加する。図８に示されたグラフの結果は、相対的なＨＥ
ＴＰが液体の不均衡分配と共に増加することを示してい
る。中間混合はこの効果を緩和するが、除去はしない。
対照的に、対応するように向流の蒸気の不均衡分配を提
供して、これら２つの塔の間のＬ／Ｖ比を調節すると、
この問題が実質的に解決される。例えば、液体不均衡分
配が±５％である場合、ＨＥＴＰは相対的な値で１．２
８８まで増加する。１つの中間混合は、これを１．０４
５まで減少させるのみである。しかしながら、釣り合う
向流の蒸気流量を同じ割合で導入して、両方の塔におい
てＬ／Ｖ比を１．４にすると、混合なしでさえＨＥＴＰ
は１．０００３に戻る。同様に、液体の不均衡分配が±
１５％であると、中間の混合が２つの場合であっても、
相対的なＨＥＴＰは１．２６５まで増加する。Ｌ／Ｖ比
を向流の釣り合う蒸気流量によって維持すると、ＨＥＴ
Ｐは１．００３に減少する。
初めに、比較のために示した理想的な塔のＨＥＴＰは１
である。２つの並行塔の不均衡分配が０である全ての場
合について図８に示されている。中間混合の数は、この
計算に影響を与えない。しかしながら、２つの塔での相
対的な液体の不均衡分配を±２．６％、±５％、±１０
％及び±１５％であるとした場合、全体のＨＥＴＰが増
加する。図８に示されたグラフの結果は、相対的なＨＥ
ＴＰが液体の不均衡分配と共に増加することを示してい
る。中間混合はこの効果を緩和するが、除去はしない。
対照的に、対応するように向流の蒸気の不均衡分配を提
供して、これら２つの塔の間のＬ／Ｖ比を調節すると、
この問題が実質的に解決される。例えば、液体不均衡分
配が±５％である場合、ＨＥＴＰは相対的な値で１．２
８８まで増加する。１つの中間混合は、これを１．０４
５まで減少させるのみである。しかしながら、釣り合う
向流の蒸気流量を同じ割合で導入して、両方の塔におい
てＬ／Ｖ比を１．４にすると、混合なしでさえＨＥＴＰ
は１．０００３に戻る。同様に、液体の不均衡分配が±
１５％であると、中間の混合が２つの場合であっても、
相対的なＨＥＴＰは１．２６５まで増加する。Ｌ／Ｖ比
を向流の釣り合う蒸気流量によって維持すると、ＨＥＴ
Ｐは１．００３に減少する。
【００６７】絶対的な液体流量と蒸気流量を一定に維持
できなくても、蒸留塔内においてＬ／Ｖ比をほぼ一定に
維持することが非常に重要であることを、上述の計算は
示している。また、これらの計算は中間混合が不均衡分
配の効果を緩和することを示している。塔の直径が増加
するにつれて塔の混合は制限されるが、二次的な手段、
例えば本発明で教示される手段は塔の性能を改良するこ
とができる。
できなくても、蒸留塔内においてＬ／Ｖ比をほぼ一定に
維持することが非常に重要であることを、上述の計算は
示している。また、これらの計算は中間混合が不均衡分
配の効果を緩和することを示している。塔の直径が増加
するにつれて塔の混合は制限されるが、二次的な手段、
例えば本発明で教示される手段は塔の性能を改良するこ
とができる。
【００６８】上述の計算は、例示のためにのみいくつか
の特定の仮定でのみ行ったことに注意すべきである。特
定の混合物、又は処理条件、又は不均衡分配及び混合パ
ターンを変更すると、結果は、量的には変化するかもし
れないが、同じ質的な傾向を示すであろう。従って本発
明は、向流の方向で流れている液体と気体又は蒸気を入
れている接触塔に非常に一般的に適用することができ
る。本発明は、低温蒸留及び非低温蒸留、並びに接触手
段としてストラクチャードパッキングを使用する任意の
熱及び／又は物質の交換操作に適用することができる。
の特定の仮定でのみ行ったことに注意すべきである。特
定の混合物、又は処理条件、又は不均衡分配及び混合パ
ターンを変更すると、結果は、量的には変化するかもし
れないが、同じ質的な傾向を示すであろう。従って本発
明は、向流の方向で流れている液体と気体又は蒸気を入
れている接触塔に非常に一般的に適用することができ
る。本発明は、低温蒸留及び非低温蒸留、並びに接触手
段としてストラクチャードパッキングを使用する任意の
熱及び／又は物質の交換操作に適用することができる。
【００６９】本発明は、既存の従来のストラクチャード
パッキングでの変形を使用し、これは、塔の中の充填物
の特別な縁の変更又は何らかの追加の装置又は塔の外側
の循環の変更を全く必要としない。また、液体流量の変
差をなくそうとする試みと違って、本発明では、蒸気流
れの流量を変化させることによって、Ｌ／Ｖ比の変化が
最小化されるように変化に対応する。
パッキングでの変形を使用し、これは、塔の中の充填物
の特別な縁の変更又は何らかの追加の装置又は塔の外側
の循環の変更を全く必要としない。また、液体流量の変
差をなくそうとする試みと違って、本発明では、蒸気流
れの流量を変化させることによって、Ｌ／Ｖ比の変化が
最小化されるように変化に対応する。
【００７０】１つの層において混合抵抗を使用して、塔
の中央部分と外側の環状部分とで抵抗を変化させる考え
は、従来技術によって示唆されていない。充填区画全体
において同じ充填物を使用することが一般的である。従
来技術は、充填塔内の完全に別の充填区画で異なる充填
物を使用している。これは、表面積、波形の角度を変化
させることによって、又は他の手段によっておこなうこ
とができる。（例えば、米国特許第５１００４４８号明
細書を参照（Ｌｏｃｋｅｔｔら）。）しかしながらこれ
は、構造的な配置及びその目的に関して本発明とは完全
に異なる。従来技術の配置の目的は、蒸留塔の異なる区
画の間のフラッディングを得るためだけであるが、本発
明の目的は塔の断面にわたるＬ／Ｖ比を釣り合わせて、
大きい塔の物質及び／又は熱の移動効率を小さい塔の移
動効率に近づけることである。
の中央部分と外側の環状部分とで抵抗を変化させる考え
は、従来技術によって示唆されていない。充填区画全体
において同じ充填物を使用することが一般的である。従
来技術は、充填塔内の完全に別の充填区画で異なる充填
物を使用している。これは、表面積、波形の角度を変化
させることによって、又は他の手段によっておこなうこ
とができる。（例えば、米国特許第５１００４４８号明
細書を参照（Ｌｏｃｋｅｔｔら）。）しかしながらこれ
は、構造的な配置及びその目的に関して本発明とは完全
に異なる。従来技術の配置の目的は、蒸留塔の異なる区
画の間のフラッディングを得るためだけであるが、本発
明の目的は塔の断面にわたるＬ／Ｖ比を釣り合わせて、
大きい塔の物質及び／又は熱の移動効率を小さい塔の移
動効率に近づけることである。
【００７１】特定の例を参照して本発明の様々な態様を
説明してきたが、特許請求の範囲に記載されているよう
に、本発明の範囲及び本質から離れずにそれらの例及び
態様に変更及び修飾を行えることに注意すべきである。
説明してきたが、特許請求の範囲に記載されているよう
に、本発明の範囲及び本質から離れずにそれらの例及び
態様に変更及び修飾を行えることに注意すべきである。
【図１】図１は、空気分離装置の概略図である。
【図２】図２は、従来のストラクチャードパッキングを
典型的な円筒状の蒸留塔で使用したときの非均一なＬ／
Ｖ比を表す図である。
典型的な円筒状の蒸留塔で使用したときの非均一なＬ／
Ｖ比を表す図である。
【図３】図３は、交換塔内の混合抵抗ストラクチャード
パッキングの平面概略図である。
パッキングの平面概略図である。
【図４】図４は、従来のストラクチャードパッキング部
品の斜視図（Ａ）、従来のストラクチャードパッキング
の隣接する部品を交互に配置している概略図（Ｂ）、及
び充填塔内におけるウォールワイパーの使用を説明する
概略図（Ｃ）である。
品の斜視図（Ａ）、従来のストラクチャードパッキング
の隣接する部品を交互に配置している概略図（Ｂ）、及
び充填塔内におけるウォールワイパーの使用を説明する
概略図（Ｃ）である。
【図５】図５は、図５の（Ｂ）の線５Ａ−５Ｂに沿った
断面における１つの高さでのストラクチャードパッキン
グブリック配置の平面概略図（Ａ）、及び蒸留塔の区画
における液分配器と蒸気分配器との間の、複数のストラ
クチャードパッキングの層の配置の正面概略図（Ｂ）で
ある。
断面における１つの高さでのストラクチャードパッキン
グブリック配置の平面概略図（Ａ）、及び蒸留塔の区画
における液分配器と蒸気分配器との間の、複数のストラ
クチャードパッキングの層の配置の正面概略図（Ｂ）で
ある。
【図６】図６は、従来の２塔式空気分離装置の低圧塔で
の液体及び蒸気の流量を示す概略図である。
の液体及び蒸気の流量を示す概略図である。
【図７】図７は、２塔式の空気分離装置の低圧塔での液
体及び蒸気の流量を示しているもう１つの概略図であ
る。
体及び蒸気の流量を示しているもう１つの概略図であ
る。
【図８】図８は、釣り合っている蒸気の分配を伴う又は
伴わない２つの並行塔における、液の非均等分配及び混
合の効果を示す図である。
伴わない２つの並行塔における、液の非均等分配及び混
合の効果を示す図である。
１０…空気分離装置
１８…液体／蒸気の比
２０…混合抵抗ストラクチャードパッキングの層
２２…充填塔
２４…比較的抵抗が大きいストラクチャードパッキング
２６…比較的抵抗が小さいストラクチャードパッキング
２８…外側の環状部分
３０…中央部分
３２…ストラクチャードパッキング構成部品
３４…ブリック
３６…ワイパー
３８…蒸留塔
４４…液体分配器
４６…蒸気分配器
４８…充填物の層
フロントページの続き
(56)参考文献 実開 昭50−50838（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B01J 10/00 - 12/02
B01J 14/00 - 19/32
B01D 3/00 - 3/42
F25J 3/00 - 3/08
Claims (17)
- 【請求項１】 交換塔のための複数のパッキング層を有
する混合抵抗ストラクチャードパッキングであって、前
記層のそれぞれが、 外周を有する中央部分であって、第１の充填物抵抗の第
１のストラクチャードパッキングを有する中央部分、及
び 前記中央部分の外周に水平に隣接した外側環状部分で
あって、前記第１の充填物抵抗よりも大きい第２の充填
物抵抗の第２のストラクチャードパッキングを有する外
側環状部分、 を具備しており、それによって前記複数の層の全てにお
いて、交換塔の中央に向かう蒸気流れを増加させ、且つ
交換塔の塔壁に向かう蒸気流れを減少させる、混合抵抗
ストラクチャードパッキング。 - 【請求項２】 前記第１のストラクチャードパッキング
が外周を持ち、 前記第２のストラクチャードパッキングが、前記第１の
ストラクチャードパッキングの外周に等しい内周及び前
記内周よりも大きい外周を有し、且つ前記第２のストラ
クチャードパッキングの内周が、前記第１のストラクチ
ャードパッキングの外周に隣接している、 請求項１に記載の混合抵抗ストラクチャードパッキン
グ。 - 【請求項３】 前記第１のストラクチャードパッキング
の外周と、前記第２のストラクチャードパッキングの内
周とが円形状である、請求項２に記載の混合抵抗ストラ
クチャードパッキング。 - 【請求項４】 交換塔のための複数のパッキング層を有
する混合抵抗ストラクチャードパッキングであって、そ
れぞれの前記層が、 外周を有する円形状の中央部分であって、第１の充填物
抵抗の第１のストラクチャードパッキングを有する中央
部分、及び前記中央部分の外周に水平に隣接している外
側の環状部分であって、前記第１の充填物抵抗よりも大
きい第２の充填抵抗の第２のストラクチャードパッキン
グを有する外側の環状部分、 を具備しており、それによって前記複数の層の全てにお
いて、交換塔の中央に向かう蒸気流れを増加させ、且つ
交換塔の塔壁に向かう蒸気流れを減少させる、混 合抵抗
ストラクチャードパッキング。 - 【請求項５】 前記第１及び第２のストラクチャードパ
ッキングが、少なくとも１つの波形プレートを有してい
る、請求項１に記載の混合抵抗ストラクチャードパッキ
ング。 - 【請求項６】 前記第１及び第２のストラクチャードパ
ッキングが、ホイル状の物質で作られて並行の関係で配
置されている複数の波形プレートを具備しており、前記
プレートのそれぞれが特定の角度で配置された少なくと
も１つの波形を持ち、隣接するプレートの少なくとも１
つの波形が交互になるようにして配置されている、請求
項１に記載の混合抵抗ストラクチャードパッキング。 - 【請求項７】 前記第１のストラクチャードパッキング
の前記少なくとも１つの波形の角度が、前記第２のスト
ラクチャードパッキングの前記少なくとも１つの波形の
角度と異なる、請求項６に記載の混合抵抗ストラクチャ
ードパッキング。 - 【請求項８】 前記第２のストラクチャードパッキング
の表面積密度が、前記第１のストラクチャードパッキン
グの表面積密度よりも大きい、請求項１に記載の混合抵
抗ストラクチャードパッキング。 - 【請求項９】 請求項１に記載の混合抵抗ストラクチャ
ードパッキングを具備している、第１の相と第２の相の
間で熱及び／又は物質交換をする交換塔。 - 【請求項１０】 少なくとも１つの物質移動領域を有す
る少なくとも１つの蒸留塔において、蒸気と液体を向流
で接触させることを含む低温空気分離方法であって、液
体と蒸気のこの接触を請求項１に記載の混合抵抗ストラ
クチャードパッキングによって達成する、低温空気分離
方法。 - 【請求項１１】 交換塔の混合抵抗ストラクチャードパ
ッキングを組み立てる方法であって、 交換塔を提供すること、複数の 混合抵抗ストラクチャードパッキングの層を提供
すること、及び前記交換塔に、前記複数の混合抵抗スト
ラクチャードパッキングの層を導入すること、を 含み、ここで前記複数の混合抵抗ストラクチャードパ
ッキングの層のそれぞれが、外周を有する中央部分であって、第１の充填物抵抗の第
１のストラクチャードパッキングを有する中央部分、及
び 前記中央部分の外周と水平に隣接している外側環状部
分であって、前記第１の充填物抵抗よりも大きい第２の
充填物抵抗の第２のストラクチャードパッキングを有す
る外側環状部分、 を具備している、交換塔の混合抵抗ストラクチャードパ
ッキングを組み立てる方法。 - 【請求項１２】 液体と蒸気の間で熱及び／又は物質を
交換する交換塔のＨＥＴＰ（理論段相当高さ）を小さく
する方法であって、前記交換塔が複数のストラクチャー
ドパッキングの層を有し、この複数のストラクチャード
パッキングの層のそれぞれが、中央部分とこの中央部分
に水平に隣接している外側の環状部分とを具備してお
り、また、前記交換塔のそれぞれの層の蒸気の少なくとも一部が、
前記外側環状部分から離れるようにすること、及び 前記
交換塔のそれぞれの層の蒸気の少なくとも一部が、前記
中央部分に向かうようにすること、 を 含む、交換塔のＨＥＴＰを小さくする方法。 - 【請求項１３】 前記蒸気の割合が所定量であり、それ
によって前記交換塔の断面にわたる液／蒸気の比を一定
の値に近付ける、請求項１２に記載の交換塔のＨＥＴＰ
を小さくする方法。 - 【請求項１４】 液と蒸気の間で熱及び／又は物質を交
換する交換塔であって、この交換塔が複数のストラクチ
ャードパッキングの層を有し、この複数のストラクチャ
ードパッキングの層のそれぞれが、中央部分と、この中
央部分に水平に隣接している外側の環状部分とを有して
おり、また、前記交換塔のそれぞれの層の蒸気の少なくとも一部が、
前記外側環状部分から離れるようにする手段、及び 前記
交換塔のそれぞれの層の蒸気の少なくとも一部が、前記
中央部分に向かうようにする手段、 を具備している、液と蒸気の間で熱及び／又は物質を交
換する交換塔 。 - 【請求項１５】 前記蒸気の一部を所定量にして、前記
交換塔の断面にわたる液／蒸気の比を一定の値に近付け
る、請求項１４に記載の交換塔。 - 【請求項１６】 請求項１に記載の複数の混合抵抗スト
ラクチャードパッキングの層の第１の層、及びこの混合
抵抗ストラクチャードパッキングの第１の層の下に配置
された、請求項１に記載の複数の混合抵抗ストラクチャ
ードパッキングの層の第２の層であって、前記第１の層
に対して所定の角度で回転している第２の層、 を具備している、交換塔の充填区画。 - 【請求項１７】 前記角度が０°超９０°以下である、
請求項１６に記載の交換塔の充填区画。
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