JPH10230159A - 容量が改善され且つ移送効率の高い充填体 - Google Patents
容量が改善され且つ移送効率の高い充填体Info
- Publication number
- JPH10230159A JPH10230159A JP4421198A JP4421198A JPH10230159A JP H10230159 A JPH10230159 A JP H10230159A JP 4421198 A JP4421198 A JP 4421198A JP 4421198 A JP4421198 A JP 4421198A JP H10230159 A JPH10230159 A JP H10230159A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- packing
- section
- structural
- region
- bottom region
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/32—Packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit or module inside the apparatus for mass or heat transfer
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
- F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
- F25J3/04896—Details of columns, e.g. internals, inlet/outlet devices
- F25J3/04909—Structured packings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
- F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
- F25J3/04896—Details of columns, e.g. internals, inlet/outlet devices
- F25J3/04933—Partitioning walls or sheets
- F25J3/04939—Vertical, e.g. dividing wall columns
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
- B01J2219/322—Basic shape of the elements
- B01J2219/32203—Sheets
- B01J2219/3221—Corrugated sheets
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
- B01J2219/322—Basic shape of the elements
- B01J2219/32203—Sheets
- B01J2219/32213—Plurality of essentially parallel sheets
- B01J2219/3222—Plurality of essentially parallel sheets with sheets having corrugations which intersect at an angle different from 90 degrees
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
- B01J2219/322—Basic shape of the elements
- B01J2219/32203—Sheets
- B01J2219/32224—Sheets characterised by the orientation of the sheet
- B01J2219/32227—Vertical orientation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
- B01J2219/322—Basic shape of the elements
- B01J2219/32203—Sheets
- B01J2219/32237—Sheets comprising apertures or perforations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
- B01J2219/322—Basic shape of the elements
- B01J2219/32203—Sheets
- B01J2219/32255—Other details of the sheets
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
- B01J2219/322—Basic shape of the elements
- B01J2219/32203—Sheets
- B01J2219/32255—Other details of the sheets
- B01J2219/32258—Details relating to the extremities of the sheets, such as a change in corrugation geometry or sawtooth edges
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
- B01J2219/326—Mathematical modelling
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
- F25J2290/10—Mathematical formulae, modeling, plot or curves; Design methods
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Manufacturing And Processing Devices For Dough (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来からの構造充填体に性能的に勝る構造充
填体を提供することであり、また、精留塔で使用するた
めの、フラッド状況に達する以前に塔スループットを増
大させることのできる、容積の増大された構造充填体を
提供することである。 【解決手段】 構造充填体は、垂直軸線に対して図１に
示すような角度で波形とした薄板を含んでいる。これら
の薄板は、隣り合う薄板の波の方向が逆になるように配
列される。構造充填体は、高さが６ないし１２インチ
（約１５．２ｃｍないし３０．５ｃｍ）の層として塔内
に組み込まれる。各充填体層は、個々の薄板の全てにロ
ッドを刺し通すことにより相互に固定して形成した単一
のセクションあるいはブリックから構成され得、また、
各充填体層は、相互に嵌合して収納容器の断面を埋める
いくつかのセクションから形成されうる。
填体を提供することであり、また、精留塔で使用するた
めの、フラッド状況に達する以前に塔スループットを増
大させることのできる、容積の増大された構造充填体を
提供することである。 【解決手段】 構造充填体は、垂直軸線に対して図１に
示すような角度で波形とした薄板を含んでいる。これら
の薄板は、隣り合う薄板の波の方向が逆になるように配
列される。構造充填体は、高さが６ないし１２インチ
（約１５．２ｃｍないし３０．５ｃｍ）の層として塔内
に組み込まれる。各充填体層は、個々の薄板の全てにロ
ッドを刺し通すことにより相互に固定して形成した単一
のセクションあるいはブリックから構成され得、また、
各充填体層は、相互に嵌合して収納容器の断面を埋める
いくつかのセクションから形成されうる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は構造充填体、並び
に、蒸気−液体を向流接触させて空気を極低温精留する
ような流体混合物の分離を実施するための前記構造充填
体の使用に関する。
に、蒸気−液体を向流接触させて空気を極低温精留する
ような流体混合物の分離を実施するための前記構造充填
体の使用に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば空気のような流体混合物を、それ
ぞれの混合成分が富化された２つ以上の部分に蒸留する
方法は、一般に、塔内部構造物あるいは質量移送要素と
してのトレーを使用する１基以上の蒸留塔、若しくは精
留塔を使用して実施されてきている。最近徐々に、精留
塔内には質量移送要素として構造充填体が使用されるよ
うになっている。それは、構造充填体を使用した場合の
圧力低下が、トレーを使用した場合のそれよりもずっと
小さいからである。構造充填体には、蒸留塔運転に際し
て従来からのトレーを上回る利益があるが、構造充填体
は一般にトレーよりもコストはずっと高くなる。分離運
転を実施するために必要な構造充填体量は、構造充填体
の高さ及び塔直径に依存する。塔直径は、構造充填体の
容量により設定されあるいは同等には、ガスあるいは蒸
気と液体とが向流接触状態ではもはや有効に流れなくな
るフラッディングポイントにより設定される。容量が増
大され、かくして、フラッディングポイントに達する前
に塔スループットを高めることのできる構造充填体が非
常に望ましい。
ぞれの混合成分が富化された２つ以上の部分に蒸留する
方法は、一般に、塔内部構造物あるいは質量移送要素と
してのトレーを使用する１基以上の蒸留塔、若しくは精
留塔を使用して実施されてきている。最近徐々に、精留
塔内には質量移送要素として構造充填体が使用されるよ
うになっている。それは、構造充填体を使用した場合の
圧力低下が、トレーを使用した場合のそれよりもずっと
小さいからである。構造充填体には、蒸留塔運転に際し
て従来からのトレーを上回る利益があるが、構造充填体
は一般にトレーよりもコストはずっと高くなる。分離運
転を実施するために必要な構造充填体量は、構造充填体
の高さ及び塔直径に依存する。塔直径は、構造充填体の
容量により設定されあるいは同等には、ガスあるいは蒸
気と液体とが向流接触状態ではもはや有効に流れなくな
るフラッディングポイントにより設定される。容量が増
大され、かくして、フラッディングポイントに達する前
に塔スループットを高めることのできる構造充填体が非
常に望ましい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従って、解決しようと
する課題は、従来からの構造充填体を性能的に上回る構
造充填体を提供することであり、また、精留塔で使用す
るための、フラッディングポイントに達する以前に塔ス
ループットを増大させることのできる、容積の増大され
た構造充填体を提供することである。
する課題は、従来からの構造充填体を性能的に上回る構
造充填体を提供することであり、また、精留塔で使用す
るための、フラッディングポイントに達する以前に塔ス
ループットを増大させることのできる、容積の増大され
た構造充填体を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、垂直方
向で斜めに交差し、セクション高さを画定する複数の波
形の薄板を含む充填体セクションであって、セクション
高さの下方の５０％までを含む底部領域と、残余のセク
ション高さの少なくとも幾分かを含むバルク領域と、平
坦な頂部とを有し、底部領域内での充填体セクション
が、この底部領域内での薄板間でのガス流れに対する抵
抗が、バルク領域内の各薄板間でのガス流れに対する抵
抗よりも小さくなる形状を有している充填体セクション
が提供される。
向で斜めに交差し、セクション高さを画定する複数の波
形の薄板を含む充填体セクションであって、セクション
高さの下方の５０％までを含む底部領域と、残余のセク
ション高さの少なくとも幾分かを含むバルク領域と、平
坦な頂部とを有し、底部領域内での充填体セクション
が、この底部領域内での薄板間でのガス流れに対する抵
抗が、バルク領域内の各薄板間でのガス流れに対する抵
抗よりも小さくなる形状を有している充填体セクション
が提供される。
【０００５】本発明の別の様相によれば、垂直に積層さ
れた複数の層にして、隣り合う層が垂直軸線を中心とし
て回転され、各層が充填体セクションを含み、各充填体
セクションが、垂直に配向され、斜めに交差してセクシ
ョン高さを画定する波形の複数の薄板を含み、前記充填
体セクションが、セクション高さの下方の５０％までを
含む底部領域と、残余のセクション高さの少なくとも幾
分かを含むバルク領域と、平坦な頂部とを有し、底部領
域内での充填体セクションが、この底部領域内での薄板
間でのガス流れに対する抵抗が、バルク領域内の各薄板
間でのガス流れに対する抵抗よりも小さくなる形状を有
している充填体セクションが提供される。
れた複数の層にして、隣り合う層が垂直軸線を中心とし
て回転され、各層が充填体セクションを含み、各充填体
セクションが、垂直に配向され、斜めに交差してセクシ
ョン高さを画定する波形の複数の薄板を含み、前記充填
体セクションが、セクション高さの下方の５０％までを
含む底部領域と、残余のセクション高さの少なくとも幾
分かを含むバルク領域と、平坦な頂部とを有し、底部領
域内での充填体セクションが、この底部領域内での薄板
間でのガス流れに対する抵抗が、バルク領域内の各薄板
間でのガス流れに対する抵抗よりも小さくなる形状を有
している充填体セクションが提供される。
【０００６】ここで“塔”とは、蒸留塔あるいは精留
塔、あるいは帯域、即ち、接触塔あるいは、液体相と気
体相とが向流流れ状態で接触することにより流体混合物
を分離させる、例えば、充填体要素上で蒸気相と液体相
とを接触させることによるようにして分離させる帯域、
を意味する。蒸留塔の詳細に関しては、R.H.Perry とC.
H. ChiltonによりNew York, Section 13のMcGraw-Hill
Book Company から出版されたChemical Engineer's Ha
ndbook, Fifth Edition,の、B.D.Smith 他の"Distillat
ion"の第13-3頁のThe Continuous Distillation Proces
s を参照されたい。蒸気と液体との接触分離法は各成分
に対する蒸気圧の差に依存する。蒸気圧の高い（あるい
はより揮発性の、あるいは低沸騰の）成分は蒸気相で濃
縮しやすく、蒸気圧の低い（あるいは揮発性の小さい、
あるいは高沸騰の）成分は液体相で濃縮しやすい。蒸留
は、液体混合物を加熱して単数あるいは複数の揮発成分
を気相で濃縮しそれにより、揮発しにくい単数あるいは
複数の成分を液相で濃縮させることのできる分離プロセ
スである。部分凝縮は、気体混合物を冷却することによ
り単数あるいは複数の揮発性成分を気相で濃縮させそれ
により、揮発性の低い単数あるいは複数の成分を液相で
濃縮させることのできる分離法である。精留、あるいは
連続蒸留は、蒸気相と液相とを向流処理することにより
得られるような、連続する部分蒸発及び部分濃縮を組み
合わせた分離法である。蒸気相と液相との向流接触は断
熱的あるいは非断熱的なものであって良く、また、各相
間での一体的（ステージワイズ）な、あるいは差別的
（連続的）な接触が含まれる。混合物を分離するために
精留の原理を用いる分離法は、しばしば精留塔、蒸留
塔、あるいは分留塔と言い換えられる。極低温精留は少
なくとも部分的に１５０°Ｋ以下の温度で実施される精
留である。
塔、あるいは帯域、即ち、接触塔あるいは、液体相と気
体相とが向流流れ状態で接触することにより流体混合物
を分離させる、例えば、充填体要素上で蒸気相と液体相
とを接触させることによるようにして分離させる帯域、
を意味する。蒸留塔の詳細に関しては、R.H.Perry とC.
H. ChiltonによりNew York, Section 13のMcGraw-Hill
Book Company から出版されたChemical Engineer's Ha
ndbook, Fifth Edition,の、B.D.Smith 他の"Distillat
ion"の第13-3頁のThe Continuous Distillation Proces
s を参照されたい。蒸気と液体との接触分離法は各成分
に対する蒸気圧の差に依存する。蒸気圧の高い（あるい
はより揮発性の、あるいは低沸騰の）成分は蒸気相で濃
縮しやすく、蒸気圧の低い（あるいは揮発性の小さい、
あるいは高沸騰の）成分は液体相で濃縮しやすい。蒸留
は、液体混合物を加熱して単数あるいは複数の揮発成分
を気相で濃縮しそれにより、揮発しにくい単数あるいは
複数の成分を液相で濃縮させることのできる分離プロセ
スである。部分凝縮は、気体混合物を冷却することによ
り単数あるいは複数の揮発性成分を気相で濃縮させそれ
により、揮発性の低い単数あるいは複数の成分を液相で
濃縮させることのできる分離法である。精留、あるいは
連続蒸留は、蒸気相と液相とを向流処理することにより
得られるような、連続する部分蒸発及び部分濃縮を組み
合わせた分離法である。蒸気相と液相との向流接触は断
熱的あるいは非断熱的なものであって良く、また、各相
間での一体的（ステージワイズ）な、あるいは差別的
（連続的）な接触が含まれる。混合物を分離するために
精留の原理を用いる分離法は、しばしば精留塔、蒸留
塔、あるいは分留塔と言い換えられる。極低温精留は少
なくとも部分的に１５０°Ｋ以下の温度で実施される精
留である。
【０００７】ここで、“充填体”とは、塔内で２相が向
流状態で流れる間に、液体−気体の界面位置で液体を質
量移送させるための表面領域を提供する塔内部構造物と
して使用される、予め決定された形状、寸法そして構成
を有する任意の中実のあるいは中空の胴体部を意味す
る。ここで“ＨＥＴＰ”とは、充填物の、その高さ以上
では成分が理論プレートによる成分変化と同等の変化を
生じる高さを意味する。“理論プレート”とは、排出さ
れる蒸気と液体との各流れが平衡状態で排出されるよう
な、蒸気及び液体間の接触プロセスを意味する。“構造
充填体”とは、個々の部材が、相互に且つ塔軸線に関し
て特定の方向で斜めに交差する波形を有する充填体を意
味する。構造充填体の例は、米国特許第４，１８６，１
５９号、第４，２９６，０５０号、第４，９２９，３８
８号、第５，１３２，０５６号に記載される。 “ガス流れ抵抗”とは、構造充填体の単位高さ当たりの
ガスの、例えばミリバール/ ｍで表される圧力降下を意
味する。“セクション高さ”とは、垂直方向で斜めに交
差する波形の薄板から成る充填体セクションあるいは構
造充填体ユニットの高さを意味する。この高さは、蒸気
が充填体ユニットに入り込む水平面と、蒸気が構造充填
体ユニットを出る水平面との間の差である。各構造充填
体ユニットは“ブリック”と称され、積層されたこれら
のブリックが、充填された塔を構成する。
流状態で流れる間に、液体−気体の界面位置で液体を質
量移送させるための表面領域を提供する塔内部構造物と
して使用される、予め決定された形状、寸法そして構成
を有する任意の中実のあるいは中空の胴体部を意味す
る。ここで“ＨＥＴＰ”とは、充填物の、その高さ以上
では成分が理論プレートによる成分変化と同等の変化を
生じる高さを意味する。“理論プレート”とは、排出さ
れる蒸気と液体との各流れが平衡状態で排出されるよう
な、蒸気及び液体間の接触プロセスを意味する。“構造
充填体”とは、個々の部材が、相互に且つ塔軸線に関し
て特定の方向で斜めに交差する波形を有する充填体を意
味する。構造充填体の例は、米国特許第４，１８６，１
５９号、第４，２９６，０５０号、第４，９２９，３８
８号、第５，１３２，０５６号に記載される。 “ガス流れ抵抗”とは、構造充填体の単位高さ当たりの
ガスの、例えばミリバール/ ｍで表される圧力降下を意
味する。“セクション高さ”とは、垂直方向で斜めに交
差する波形の薄板から成る充填体セクションあるいは構
造充填体ユニットの高さを意味する。この高さは、蒸気
が充填体ユニットに入り込む水平面と、蒸気が構造充填
体ユニットを出る水平面との間の差である。各構造充填
体ユニットは“ブリック”と称され、積層されたこれら
のブリックが、充填された塔を構成する。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明は、一般的には、精留シス
テムで使用する場合におけるような構造充填体の容量
は、充填体セクションの下方の部分でのガス流れ抵抗
が、仮に、構造充填体の主要部分が受けるガス流れ抵抗
よりも小さいと著しく増大されうるという発見に基づく
ものである。つまり、構造充填体ユニットあるいはブリ
ックに入り込むガスあるいは蒸気に関連する圧力降下
を、充填体セクションの下方部分の構造をその上方部分
と同じ構造とした場合の圧力降下よりも小さくすること
ができるのである。ガス流れ抵抗がこのように部分的に
低下すると、上昇するガス流れが構造充填体を貫いて降
下する液体量を上回るフラッディング状況が生じる前
に、充填体セクションを貫いて上昇するガスあるいは蒸
気量を増大させることができるようになる。充填体セク
ションの容量が増大すると、任意の所定の分離のための
構造充填体使用量が少なくなり、分離コストが低下す
る。
テムで使用する場合におけるような構造充填体の容量
は、充填体セクションの下方の部分でのガス流れ抵抗
が、仮に、構造充填体の主要部分が受けるガス流れ抵抗
よりも小さいと著しく増大されうるという発見に基づく
ものである。つまり、構造充填体ユニットあるいはブリ
ックに入り込むガスあるいは蒸気に関連する圧力降下
を、充填体セクションの下方部分の構造をその上方部分
と同じ構造とした場合の圧力降下よりも小さくすること
ができるのである。ガス流れ抵抗がこのように部分的に
低下すると、上昇するガス流れが構造充填体を貫いて降
下する液体量を上回るフラッディング状況が生じる前
に、充填体セクションを貫いて上昇するガスあるいは蒸
気量を増大させることができるようになる。充填体セク
ションの容量が増大すると、任意の所定の分離のための
構造充填体使用量が少なくなり、分離コストが低下す
る。
【０００９】本発明は、構造充填体を使用する任意の蒸
留、吸着あるいはストリップの各プロセスで使用するこ
とができる。特に有益な用途は、空気を窒素、酸素及び
或はアルゴン成分に極低温精製するような極低温精製で
ある。本発明を使用することのできるその他の例には、
油の分別、水素炭化物の分離、アルコール蒸留が含まれ
る。以下に、図面を参照して本発明を詳しく説明する。
工業上、蒸留塔は広範な分離のために使用される。過去
数十年間に渡り、構造充填体は、従来からの蒸留トレー
あるいはランダム充填体と比較した場合の圧力降下の低
さと高い質量移送効率とにより、塔内部構造物に選ばれ
るようになってきている。
留、吸着あるいはストリップの各プロセスで使用するこ
とができる。特に有益な用途は、空気を窒素、酸素及び
或はアルゴン成分に極低温精製するような極低温精製で
ある。本発明を使用することのできるその他の例には、
油の分別、水素炭化物の分離、アルコール蒸留が含まれ
る。以下に、図面を参照して本発明を詳しく説明する。
工業上、蒸留塔は広範な分離のために使用される。過去
数十年間に渡り、構造充填体は、従来からの蒸留トレー
あるいはランダム充填体と比較した場合の圧力降下の低
さと高い質量移送効率とにより、塔内部構造物に選ばれ
るようになってきている。
【００１０】構造充填体は、垂直軸線に対して図１に示
すような角度の波形を有する薄板を含んでいる。これら
の薄板は、隣り合う薄板の波の方向が図２に示すように
逆向きになるように配列される。構造充填体は、高さが
６ないし１２インチ（約１５．２ｃｍないし３０．５ｃ
ｍ）の層として塔内に組み込まれる。小さい塔では各充
填体層は、個々の薄板の全てにロッドを刺し通すことに
より相互に固定して形成した単一のセクションあるいは
ブリックから構成されうる。大きな塔では、各構造充填
体層は、相互に嵌合し収納容器の断面を充填するいくつ
かのセクションから形成され得る。図４には単一のセク
ションからなる構造充填体層と、１０のセクションから
形成される構造充填体層とが示される。完全に充填され
た床は多数の構造充填体層を含む。構造充填体層の数
は、分離を実施する上で必要な充填体高さにより設定さ
れる。図５には、図３に示す構造充填体の、記号ＸＸで
示す方向での断面が示される。図示されるように、構造
充填体は垂直方向に対して波形に同じ角度で傾斜してい
る。波形は、波頂高さｈと、波長ｂとにより特徴付けら
れる。図示された波形は角張っているが（鋸歯波形）、
丸み付けられた（正弦曲線波形）ものとすることもでき
る。薄板は、波頂部と、波形の谷に沿った、図５に記号
Ａで示す接触点位置とで相互に接触する。
すような角度の波形を有する薄板を含んでいる。これら
の薄板は、隣り合う薄板の波の方向が図２に示すように
逆向きになるように配列される。構造充填体は、高さが
６ないし１２インチ（約１５．２ｃｍないし３０．５ｃ
ｍ）の層として塔内に組み込まれる。小さい塔では各充
填体層は、個々の薄板の全てにロッドを刺し通すことに
より相互に固定して形成した単一のセクションあるいは
ブリックから構成されうる。大きな塔では、各構造充填
体層は、相互に嵌合し収納容器の断面を充填するいくつ
かのセクションから形成され得る。図４には単一のセク
ションからなる構造充填体層と、１０のセクションから
形成される構造充填体層とが示される。完全に充填され
た床は多数の構造充填体層を含む。構造充填体層の数
は、分離を実施する上で必要な充填体高さにより設定さ
れる。図５には、図３に示す構造充填体の、記号ＸＸで
示す方向での断面が示される。図示されるように、構造
充填体は垂直方向に対して波形に同じ角度で傾斜してい
る。波形は、波頂高さｈと、波長ｂとにより特徴付けら
れる。図示された波形は角張っているが（鋸歯波形）、
丸み付けられた（正弦曲線波形）ものとすることもでき
る。薄板は、波頂部と、波形の谷に沿った、図５に記号
Ａで示す接触点位置とで相互に接触する。
【００１１】波形の薄板状の全ての構造充填体は先に説
明した特徴を有しているが、市販入手することのできる
数多くの変形例がある。そうした変形例には、薄板にお
ける孔線の使用とその寸法、そして薄板に適用する表面
テクスチャーが含まれる。充填体は、比表面積（単位容
積当たりの表面積）により特徴付けられるような幾つか
の寸法で作成される。寸法の変更は、波頂高さｈと波長
ｂとを変化させて行う。例えば、波頂高さｈを高くする
と単位容積当たりの表面積が増加する。比表面積を大き
くすると所定の分離のために必要な構造充填体の高さは
低くなるが、許容される流体速度は低下する。かくし
て、流体流れのために必要な断面積が大きくなる。
明した特徴を有しているが、市販入手することのできる
数多くの変形例がある。そうした変形例には、薄板にお
ける孔線の使用とその寸法、そして薄板に適用する表面
テクスチャーが含まれる。充填体は、比表面積（単位容
積当たりの表面積）により特徴付けられるような幾つか
の寸法で作成される。寸法の変更は、波頂高さｈと波長
ｂとを変化させて行う。例えば、波頂高さｈを高くする
と単位容積当たりの表面積が増加する。比表面積を大き
くすると所定の分離のために必要な構造充填体の高さは
低くなるが、許容される流体速度は低下する。かくし
て、流体流れのために必要な断面積が大きくなる。
【００１２】充填体の高さは、必要とされる平衡ステー
ジの数と、同等の理論プレート（ＨＥＴＰ）の高さとの
積から算出する。ＨＥＴＰは質量移送効率の測定単位で
ある。塔の断面積は、主に蒸気及び液体の流量及び密度
に基づいて決定される。代表的には塔は、問題の構造充
填体のためのフラッディングポイントでの流量の８０な
いし９０％の間の流量で運転されるように設計される。
フラッディングポイントは、塔運転時の一定液体流量下
での最大蒸気流量と考えることができる。この最大蒸気
流量は物理的には蒸気負荷が、重力下では液体がもはや
蒸気に向流しては流れ得ないようなものとなったときに
生じる。一般に、比表面積が大きい充填体のフラッディ
ングポイントは低い。それは、各薄板間での流れの寸法
が小さいからである。
ジの数と、同等の理論プレート（ＨＥＴＰ）の高さとの
積から算出する。ＨＥＴＰは質量移送効率の測定単位で
ある。塔の断面積は、主に蒸気及び液体の流量及び密度
に基づいて決定される。代表的には塔は、問題の構造充
填体のためのフラッディングポイントでの流量の８０な
いし９０％の間の流量で運転されるように設計される。
フラッディングポイントは、塔運転時の一定液体流量下
での最大蒸気流量と考えることができる。この最大蒸気
流量は物理的には蒸気負荷が、重力下では液体がもはや
蒸気に向流しては流れ得ないようなものとなったときに
生じる。一般に、比表面積が大きい充填体のフラッディ
ングポイントは低い。それは、各薄板間での流れの寸法
が小さいからである。
【００１３】本発明は、充填体セクションに入る蒸気に
関連する圧力降下を低減させる形状を有し、かくして充
填体セクションからの液体の通行を容易化する充填体セ
クションを含む。ここでは、充填体セクションを貫いて
流動するガス及び蒸気という文言は同義的に使用され
る。前述の圧力降下の低減は、各充填体セクションの底
部位置の、一般に高さＨの０．１ないし２０倍の間の高
さの底部領域（図６では領域Ｌで表される）の幾何寸法
を、この領域L の上方の領域として定義されるバルク領
域（図６ではＵ）の幾何寸法とは異なるようにすること
により実現される。図６では円筒形状のブリックあるい
は充填体セクションが示されるが、本発明では任意のブ
リック形状を使用することができる。底部領域L は、充
填体セクションの高さＨの下方の５０％までを含むもの
とすることが可能であり、好ましくは高さＨの５％を、
そして高さＨの下方の２．５％を含むのが最も好まし
い。
関連する圧力降下を低減させる形状を有し、かくして充
填体セクションからの液体の通行を容易化する充填体セ
クションを含む。ここでは、充填体セクションを貫いて
流動するガス及び蒸気という文言は同義的に使用され
る。前述の圧力降下の低減は、各充填体セクションの底
部位置の、一般に高さＨの０．１ないし２０倍の間の高
さの底部領域（図６では領域Ｌで表される）の幾何寸法
を、この領域L の上方の領域として定義されるバルク領
域（図６ではＵ）の幾何寸法とは異なるようにすること
により実現される。図６では円筒形状のブリックあるい
は充填体セクションが示されるが、本発明では任意のブ
リック形状を使用することができる。底部領域L は、充
填体セクションの高さＨの下方の５０％までを含むもの
とすることが可能であり、好ましくは高さＨの５％を、
そして高さＨの下方の２．５％を含むのが最も好まし
い。
【００１４】図１から図４に示すような構造充填体は、
垂直に積み重ねた波形の薄板を含み、通常は、構造充填
体を貫いて伸延する１本以上のロッドを使用して結合さ
れて充填体セクションとなる。これらの充填体セクショ
ンは代表的には、６ないし１２インチ（約１５．２ｃｍ
ないし３０．５ｃｍ）の高さを有する。構造充填体層は
充填体セクションと同じ高さを有し、代表的には円形で
ある塔断面に沿って伸延する。一般に、従来プラクティ
スでは構造充填体の波形の薄板は高さが実質的に一様で
あり、まっすぐな切断縁部を有しているので、各充填体
セクションあるいはブリックの底部と頂部とは本来平坦
である。
垂直に積み重ねた波形の薄板を含み、通常は、構造充填
体を貫いて伸延する１本以上のロッドを使用して結合さ
れて充填体セクションとなる。これらの充填体セクショ
ンは代表的には、６ないし１２インチ（約１５．２ｃｍ
ないし３０．５ｃｍ）の高さを有する。構造充填体層は
充填体セクションと同じ高さを有し、代表的には円形で
ある塔断面に沿って伸延する。一般に、従来プラクティ
スでは構造充填体の波形の薄板は高さが実質的に一様で
あり、まっすぐな切断縁部を有しているので、各充填体
セクションあるいはブリックの底部と頂部とは本来平坦
である。
【００１５】図７には、構造充填体の縁部の配列が例示
される。図示されるように、充填体セクションを構成す
る各薄板は必要な長さに切断された後、相互に配置した
場合に充填体セクションを形成するよう、垂直方向に互
いにスタガー配列される。このようにして、薄板の半分
は構造充填体の底部に向けて伸延し、残余の半分は充填
体セクションの頂部へと伸延する。充填体セクションは
頂部のみならず底部のいずれも平坦ではない。つまり、
図７に示す構造充填体は改変された底部を有し、その底
部領域内では第１の複数の構造充填体の薄板が、交互す
るシーケンス下に第２の複数の構造充填体の薄板の縁部
を越えて伸延しそれにより、底部領域での各薄板間のガ
ス流れに対する抵抗が、バルク領域での各薄板間のガス
流れに対する抵抗よりも小さい充填体セクションを形成
しているが、図７の充填体セクションは本発明のプラク
ティスのために必要とされるような平坦な頂部を有して
いない。図７に示される改変された底部は、図８から図
１２に例示される本発明の実施例とともに使用すること
ができる。
される。図示されるように、充填体セクションを構成す
る各薄板は必要な長さに切断された後、相互に配置した
場合に充填体セクションを形成するよう、垂直方向に互
いにスタガー配列される。このようにして、薄板の半分
は構造充填体の底部に向けて伸延し、残余の半分は充填
体セクションの頂部へと伸延する。充填体セクションは
頂部のみならず底部のいずれも平坦ではない。つまり、
図７に示す構造充填体は改変された底部を有し、その底
部領域内では第１の複数の構造充填体の薄板が、交互す
るシーケンス下に第２の複数の構造充填体の薄板の縁部
を越えて伸延しそれにより、底部領域での各薄板間のガ
ス流れに対する抵抗が、バルク領域での各薄板間のガス
流れに対する抵抗よりも小さい充填体セクションを形成
しているが、図７の充填体セクションは本発明のプラク
ティスのために必要とされるような平坦な頂部を有して
いない。図７に示される改変された底部は、図８から図
１２に例示される本発明の実施例とともに使用すること
ができる。
【００１６】図８から図１２には、構造充填体の改変さ
れた底部領域の別の実施例が例示される。これらの底部
領域は、底部領域内の各薄板間でのガス流れに対する抵
抗をバルク領域内でのそれよりも小さくすることを可能
とする本発明のプラクティス上有益なものである。
れた底部領域の別の実施例が例示される。これらの底部
領域は、底部領域内の各薄板間でのガス流れに対する抵
抗をバルク領域内でのそれよりも小さくすることを可能
とする本発明のプラクティス上有益なものである。
【００１７】充填体セクションに入るガスに関する圧力
降下を低減させるための１つの手段は、ガスの流路の屈
曲部分を減らすことである。これは、隣接する薄板間の
接触点（図５では記号Ａで表される）の数を減らして各
構造充填体間を開放させ、垂直方向の流路をより大きく
することにより実現することができる。これにより、改
変されない構造充填体に関するガスの速度及び通過長さ
は共に減少する。そうした実施例が図８及び図９に示さ
れる。図８には、全ての薄板の波頂高さが減少され、こ
の場合、底部領域内の前記高さがゼロにまで減少された
構造充填体の、斜視図と端部図とが示される。図９に
は、底部領域での波頂高さがバルク領域での波頂高さと
同一であるが、波形の角度がずっときつくされた構造充
填体の斜視図及び正面図が例示される。こうすることで
実際のガスの速度は減少し、かくして、構造充填体のガ
ス領域内での圧力降下は減少する。
降下を低減させるための１つの手段は、ガスの流路の屈
曲部分を減らすことである。これは、隣接する薄板間の
接触点（図５では記号Ａで表される）の数を減らして各
構造充填体間を開放させ、垂直方向の流路をより大きく
することにより実現することができる。これにより、改
変されない構造充填体に関するガスの速度及び通過長さ
は共に減少する。そうした実施例が図８及び図９に示さ
れる。図８には、全ての薄板の波頂高さが減少され、こ
の場合、底部領域内の前記高さがゼロにまで減少された
構造充填体の、斜視図と端部図とが示される。図９に
は、底部領域での波頂高さがバルク領域での波頂高さと
同一であるが、波形の角度がずっときつくされた構造充
填体の斜視図及び正面図が例示される。こうすることで
実際のガスの速度は減少し、かくして、構造充填体のガ
ス領域内での圧力降下は減少する。
【００１８】図１０及び図１１には、構造充填体全体で
の材料の部分的な開放面積が著しく増大され、好ましく
は少なくとも２０％増大された実施例が例示される。こ
の増大は、孔線、ルーバー、ノッチあるいは長孔を増大
させることにより実現させることができる。孔線、ルー
バー、ノッチあるいは長孔の増大は全て、それらを貫い
ての蒸気の通過を可能としそれにより、底部領域での蒸
気の、バルク領域におけるそれを上回る垂直方向流れの
増大と、圧力降下の低下とをもたらす。底部領域の孔線
を増大させた構造充填体の薄板が図１０に例示され、底
部領域にルーバーを有する構造充填体の薄板が図１１に
例示される。
の材料の部分的な開放面積が著しく増大され、好ましく
は少なくとも２０％増大された実施例が例示される。こ
の増大は、孔線、ルーバー、ノッチあるいは長孔を増大
させることにより実現させることができる。孔線、ルー
バー、ノッチあるいは長孔の増大は全て、それらを貫い
ての蒸気の通過を可能としそれにより、底部領域での蒸
気の、バルク領域におけるそれを上回る垂直方向流れの
増大と、圧力降下の低下とをもたらす。底部領域の孔線
を増大させた構造充填体の薄板が図１０に例示され、底
部領域にルーバーを有する構造充填体の薄板が図１１に
例示される。
【００１９】図１２には、底部領域に鋸歯あるいはノッ
チを有し、これらの鋸歯あるいはノッチが底部領域での
ガス流れ抵抗を低減するが例示される。しかしながら、
充填体セクションの底部が平坦化されるよう、鋸歯の刃
先は鈍化されそれにより、１つの充填体セクションを他
の充填体セクション状に積み上げた場合に、本発明の充
填体セクションの平坦な頂部の全利益を容易に得ること
ができるようになっている。図１２の、薄板の底部領域
に鈍化された鋸刃先を有する構造充填体は本発明のプラ
クティス上特に好ましいものである。
チを有し、これらの鋸歯あるいはノッチが底部領域での
ガス流れ抵抗を低減するが例示される。しかしながら、
充填体セクションの底部が平坦化されるよう、鋸歯の刃
先は鈍化されそれにより、１つの充填体セクションを他
の充填体セクション状に積み上げた場合に、本発明の充
填体セクションの平坦な頂部の全利益を容易に得ること
ができるようになっている。図１２の、薄板の底部領域
に鈍化された鋸刃先を有する構造充填体は本発明のプラ
クティス上特に好ましいものである。
【００２０】図７に示されるように波頂高さと等しい高
さに垂直方向に交互にスタガー配列された薄板を有する
構造充填体を使用して蒸留試験を行った。比較のため
に、交互する薄板が、スタガー配列ではない、即ち、充
填体セクションが平坦な頂部を有するが底部領域は改変
されていない、という点を除いて同一の構造充填体を使
用した試験も実施した。構造充填体の比表面積は７５０
ｍ2 ／ｍ3 であった。蒸留塔直径は１２インチ（約３
０．５ｃｍ）であった。各構造充填体層の高さは約１０
インチ（約２５．４ｃｍ）であり、スタガー配列しない
場合では１０層を使用し、スタガー配列した場合には９
層を使用した。蒸留システムが、全還流及び圧力２２ｐ
ｓｉａ（約１．５５ｋｇ／ｃｍ2 ）下に酸素−アルゴン
運転された。図１３及び図１４にこの運転結果を示す。
図中、黒点はスタガー配列した薄板を使用した試験によ
るデータ点を表し、白点は平坦な頂部及び平坦な底部を
共に有する充填体セクションを使用して行った試験から
のデータポイントを表す。グラフ中、（“）はインチを
示し、（”ＷＣ）は水柱のインチ高さを表す。図１３に
は、交互にスタガー配列した薄板を使用した構造充填体
では、スタガー配列しない薄板を使用する構造充填体に
おけるそれよりも圧力降下が小さくなり、容量も大きく
なることが示され、図１４には、交互にスタガー配列し
た薄板を使用する構造充填体の移送ユニット高さ（ＨＴ
Ｕ）が、スタガー配列しない薄板を用いた構造充填体の
ＨＴＵよりも著しく高くなるという驚くべき結果が示さ
れている。かくして、交互にスタガー配列した薄板を使
用した構造充填体の質量移送性は、非スタガー配列の薄
板を使用する構造充填体のそれよりもずっと小さい。
さに垂直方向に交互にスタガー配列された薄板を有する
構造充填体を使用して蒸留試験を行った。比較のため
に、交互する薄板が、スタガー配列ではない、即ち、充
填体セクションが平坦な頂部を有するが底部領域は改変
されていない、という点を除いて同一の構造充填体を使
用した試験も実施した。構造充填体の比表面積は７５０
ｍ2 ／ｍ3 であった。蒸留塔直径は１２インチ（約３
０．５ｃｍ）であった。各構造充填体層の高さは約１０
インチ（約２５．４ｃｍ）であり、スタガー配列しない
場合では１０層を使用し、スタガー配列した場合には９
層を使用した。蒸留システムが、全還流及び圧力２２ｐ
ｓｉａ（約１．５５ｋｇ／ｃｍ2 ）下に酸素−アルゴン
運転された。図１３及び図１４にこの運転結果を示す。
図中、黒点はスタガー配列した薄板を使用した試験によ
るデータ点を表し、白点は平坦な頂部及び平坦な底部を
共に有する充填体セクションを使用して行った試験から
のデータポイントを表す。グラフ中、（“）はインチを
示し、（”ＷＣ）は水柱のインチ高さを表す。図１３に
は、交互にスタガー配列した薄板を使用した構造充填体
では、スタガー配列しない薄板を使用する構造充填体に
おけるそれよりも圧力降下が小さくなり、容量も大きく
なることが示され、図１４には、交互にスタガー配列し
た薄板を使用する構造充填体の移送ユニット高さ（ＨＴ
Ｕ）が、スタガー配列しない薄板を用いた構造充填体の
ＨＴＵよりも著しく高くなるという驚くべき結果が示さ
れている。かくして、交互にスタガー配列した薄板を使
用した構造充填体の質量移送性は、非スタガー配列の薄
板を使用する構造充填体のそれよりもずっと小さい。
【００２１】ＨＴＵは、これに関する標準的テキストに
記載される、充填体の質量移送性能の基本的用語であ
り、全還流下での同等の理論プレートの高さに関し、以
下の簡単な式により関連付けられる。
記載される、充填体の質量移送性能の基本的用語であ
り、全還流下での同等の理論プレートの高さに関し、以
下の簡単な式により関連付けられる。
【数１】
【００２２】ここでｍは平衡線の傾斜を表す。交互にス
タガー配列した薄板を使用する構造充填体の質量移送性
能が比較的小さいことの理由は、交互する薄板が、すぐ
上の充填体セクションの底部と接触しないためであると
考えられる。充填体セクションの上方から流れ落ちる液
体は、これらの交互する薄板を越えて流れることができ
ない。それは、スタガー配列された各薄板が、それより
も上方の充填体セクションと接触していないからであ
る。液体は、構造充填体の下方セクションの、上方の充
填体セクションと接触する交互する薄板のみに沿って下
方の充填体セクションへと流動する。液体は、薄板を流
下するに従い、図５に示す接触点A を経て隣り合う薄板
に向けて漸次横断する。しかしながら、各充填体セクシ
ョンの頂部位置の交互する各薄板には適正に湿潤化され
ない部分が残りこれが、質量移送能力の低下とＨＴＵの
増大とをもたらす原因となっている。
タガー配列した薄板を使用する構造充填体の質量移送性
能が比較的小さいことの理由は、交互する薄板が、すぐ
上の充填体セクションの底部と接触しないためであると
考えられる。充填体セクションの上方から流れ落ちる液
体は、これらの交互する薄板を越えて流れることができ
ない。それは、スタガー配列された各薄板が、それより
も上方の充填体セクションと接触していないからであ
る。液体は、構造充填体の下方セクションの、上方の充
填体セクションと接触する交互する薄板のみに沿って下
方の充填体セクションへと流動する。液体は、薄板を流
下するに従い、図５に示す接触点A を経て隣り合う薄板
に向けて漸次横断する。しかしながら、各充填体セクシ
ョンの頂部位置の交互する各薄板には適正に湿潤化され
ない部分が残りこれが、質量移送能力の低下とＨＴＵの
増大とをもたらす原因となっている。
【００２３】本発明は、この問題を解決する、各充填体
セクションの頂部が平坦な構造充填体を使用する。先に
議論したと類似の試験を、比表面積が約５００ｍ2 ／ｍ
3 である２組の構造充填体を使用して実施した。１組の
構造充填体は高さが８インチ( 約２０ｃｍ）であり、平
坦な頂部と改変されない底部領域とを有する薄板から構
成され、２組目の構造充填体は、平坦な頂部と、ガス流
れ抵抗がバルク領域でのガス流れ抵抗よりも小さい、改
変された底部領域とを有する薄板から構成された。これ
らの構造充填体はそれ以外の点では同一であった。同一
の蒸留システムを使用してこれら２組の構造充填体のＨ
ＴＵと圧力降下とを決定した。
セクションの頂部が平坦な構造充填体を使用する。先に
議論したと類似の試験を、比表面積が約５００ｍ2 ／ｍ
3 である２組の構造充填体を使用して実施した。１組の
構造充填体は高さが８インチ( 約２０ｃｍ）であり、平
坦な頂部と改変されない底部領域とを有する薄板から構
成され、２組目の構造充填体は、平坦な頂部と、ガス流
れ抵抗がバルク領域でのガス流れ抵抗よりも小さい、改
変された底部領域とを有する薄板から構成された。これ
らの構造充填体はそれ以外の点では同一であった。同一
の蒸留システムを使用してこれら２組の構造充填体のＨ
ＴＵと圧力降下とを決定した。
【００２４】この試験の結果が図１５及び図１６に示さ
れる。図中、黒点は本発明に従う薄板を使用した場合を
表し、白点は、平坦な頂部を有するが改変された底部領
域を有さない薄板を使用した場合を表す。図１５には、
本発明の構造充填体の方が圧力降下がずっと低く、フラ
ッディング状況を生じる前の容量が約１５％増大するこ
とが示され、図１５には、構造充填体のＨＴＵが、従来
からのフラッドポイントまでは類似していることが示さ
れる。平坦な頂部を有する本発明の構造充填体を使用す
ることにより、充填体セクションを頂部位置でスタガー
配列した場合に見られる分離性能の低下の問題が解決さ
れる。
れる。図中、黒点は本発明に従う薄板を使用した場合を
表し、白点は、平坦な頂部を有するが改変された底部領
域を有さない薄板を使用した場合を表す。図１５には、
本発明の構造充填体の方が圧力降下がずっと低く、フラ
ッディング状況を生じる前の容量が約１５％増大するこ
とが示され、図１５には、構造充填体のＨＴＵが、従来
からのフラッドポイントまでは類似していることが示さ
れる。平坦な頂部を有する本発明の構造充填体を使用す
ることにより、充填体セクションを頂部位置でスタガー
配列した場合に見られる分離性能の低下の問題が解決さ
れる。
【００２５】図１３及び図１４を比較すると、充填体セ
クションの頂部と底部とを共にスタガー配列した場合で
は容量は増大する（図１３）が質量移送性能は低下（図
１４）している。しかしながら、構造充填体の底部領域
のみを改変した場合には、容量は同じように増大する
（図１５）が質量移送性能は低下しない（図１６）。グ
ラフに示す結果を得るために使用した改変された底部領
域を有する充填体セクションの底部領域には、スタガー
配列された薄板が含まれていた。しかしながら、本発明
で使用するものとして定義される構造充填体の、任意の
改変された底部領域を使用しても同様の結果が得られる
ものと考えられる。更には、本発明の充填体セクション
は、平坦な頂部を有するべきではあるが、図７に示すよ
うなスタガー配列された底部領域をも有し得る。つま
り、本発明の充填体セクションは、平坦なあるいは非平
坦の底部を有することができる。本発明を実施するに際
しては、充填体セクションの底部領域でのガス流れ抵抗
が少なくとも１０％、好ましくは少なくとも２０％であ
りしかも充填体セクションのバルク領域でのガス流れ抵
抗よりも小さいことが予測される。以上、本発明を実施
例を参照して説明したが、本発明の内で多くの変更をな
し得る。
クションの頂部と底部とを共にスタガー配列した場合で
は容量は増大する（図１３）が質量移送性能は低下（図
１４）している。しかしながら、構造充填体の底部領域
のみを改変した場合には、容量は同じように増大する
（図１５）が質量移送性能は低下しない（図１６）。グ
ラフに示す結果を得るために使用した改変された底部領
域を有する充填体セクションの底部領域には、スタガー
配列された薄板が含まれていた。しかしながら、本発明
で使用するものとして定義される構造充填体の、任意の
改変された底部領域を使用しても同様の結果が得られる
ものと考えられる。更には、本発明の充填体セクション
は、平坦な頂部を有するべきではあるが、図７に示すよ
うなスタガー配列された底部領域をも有し得る。つま
り、本発明の充填体セクションは、平坦なあるいは非平
坦の底部を有することができる。本発明を実施するに際
しては、充填体セクションの底部領域でのガス流れ抵抗
が少なくとも１０％、好ましくは少なくとも２０％であ
りしかも充填体セクションのバルク領域でのガス流れ抵
抗よりも小さいことが予測される。以上、本発明を実施
例を参照して説明したが、本発明の内で多くの変更をな
し得る。
【００２６】
【発明の効果】従来からの構造充填体に性能的に勝る構
造充填体が提供され、また、精留塔で使用するための、
フラッディングポイントに達する以前の塔スループット
を増大させることのできる、容積の増大された構造充填
体が提供される。
造充填体が提供され、また、精留塔で使用するための、
フラッディングポイントに達する以前の塔スループット
を増大させることのできる、容積の増大された構造充填
体が提供される。
【図１】本発明の新規な構造充填体配列構成と、塔内で
のその使用をより良く説明するための、一般的な構造充
填体の特徴を表す斜視図である。
のその使用をより良く説明するための、一般的な構造充
填体の特徴を表す斜視図である。
【図２】本発明の新規な構造充填体配列構成と、塔内で
のその使用をより良く説明するための、一般的な構造充
填体の特徴を表す斜視図である。
のその使用をより良く説明するための、一般的な構造充
填体の特徴を表す斜視図である。
【図３】本発明の新規な構造充填体配列構成と、塔内で
のその使用をより良く説明するための、一般的な構造充
填体の特徴を表す斜視図である。
のその使用をより良く説明するための、一般的な構造充
填体の特徴を表す斜視図である。
【図４】本発明の新規な構造充填体配列構成と、塔内で
のその使用をより良く説明するための、一般的な構造充
填体の特徴を表す断面図である。
のその使用をより良く説明するための、一般的な構造充
填体の特徴を表す断面図である。
【図５】本発明の新規な構造充填体配列構成と、塔内で
のその使用をより良く説明するための、一般的な構造充
填体の特徴を表す断面図である。
のその使用をより良く説明するための、一般的な構造充
填体の特徴を表す断面図である。
【図６】本発明のある様相を示す斜視図である。
【図７】底部位置で薄板がスタガー配列され、しかも充
填体セクションの頂部を横断する平坦な頂部が形成され
ないように改変された充填体セクションの内部での、既
知の構造充填体の配列構成の例示図である。
填体セクションの頂部を横断する平坦な頂部が形成され
ないように改変された充填体セクションの内部での、既
知の構造充填体の配列構成の例示図である。
【図８】本発明で使用することのできる、薄板の異なる
実施例の例示図である。
実施例の例示図である。
【図９】本発明で使用することのできる、薄板の異なる
実施例の例示図である。
実施例の例示図である。
【図１０】本発明で使用することのできる、薄板の異な
る実施例の例示図である。
る実施例の例示図である。
【図１１】本発明で使用することのできる、薄板の異な
る実施例の例示図である。
る実施例の例示図である。
【図１２】本発明で使用することのできる、薄板の異な
る実施例の例示図である。
る実施例の例示図である。
【図１３】平坦な頂部と、改変された底部とを有する充
填体を使用することにより得られた結果のグラフであ
る。
填体を使用することにより得られた結果のグラフであ
る。
【図１４】平坦な頂部と、改変された底部とを有する充
填体を使用することにより得られた結果のグラフであ
る。
填体を使用することにより得られた結果のグラフであ
る。
【図１５】既知の充填体を使用して得られた結果を表
す、比較目的のためのグラフである。
す、比較目的のためのグラフである。
【図１６】既知の充填体を使用して得られた結果を表
す、比較目的のためのグラフである。
す、比較目的のためのグラフである。
Claims (10)
- 【請求項１】 充填体セクションであって、垂直方向で
斜めに交差してセクション高さを画定する波形の複数の
構造充填体薄板にして、セクション高さの下方の５０％
までを含む底部領域と、セクション高さの残余の少なく
とも幾分かを含むバルク領域とを含み、前記充填体セク
ションが平坦な頂部を有し、底部領域内の各構造充填体
薄板間でのガス流れに対する抵抗が、バルク領域内の各
構造充填体薄板間でのガス流れに対する抵抗よりも小さ
い充填体セクション。 - 【請求項２】 バルク領域が、セクション高さの残余部
分の全てを含んでいる請求項１の充填体セクション。 - 【請求項３】 底部領域が、セクション高さの下方の５
％を含んでいる請求項１の充填体セクション。 - 【請求項４】 底部領域での構造充填体薄板が、バルク
領域での波形よりも角度の狭い波形を有している請求項
１の充填体セクション。 - 【請求項５】 底部領域内において、第１の複数の構造
充填体薄板が、交互するシーケンス下に第２の複数の構
造充填体薄板の縁部を越えて伸延する請求項４の充填体
セクション。 - 【請求項６】 底部領域での充填体セクションの開放面
積分が、バルク領域内の充填体セクションの開放面積分
よりも大きい請求項１の充填体セクション。 - 【請求項７】 底部領域での構造充填体薄板が孔線を有
している請求項６の充填体セクション。 - 【請求項８】 底部領域での構造充填体薄板が、刃先の
鋭くない鋸歯状の縁部を有している請求項６の充填体セ
クション。 - 【請求項９】 底部領域内において、第１の複数の構造
充填体薄板が、交互するシーケンス下に第２の複数の構
造充填体薄板の縁部を越えて伸延する請求項６の充填体
セクション。 - 【請求項１０】 垂直に積層した複数の層を含む床であ
って、隣り合う各層が垂直軸線を中心として回転し、各
層が充填体セクションを含み、該充填体セクションが、
垂直方向で斜めに交差する複数の波形の構造充填体薄板
にして、充填体セクションのセクション高さを画定する
構造充填体薄板を含み、充填体セクションが、セクショ
ン高さの下方の５０％までを含む底部領域と、充填体セ
クションの残余部分の少なくとも幾分かを含むバルク領
域とを含み、前記充填体セクションが平坦な頂部を有
し、前記底部領域の内部での構造充填体薄板が、該底部
領域での構造充填体薄板間のガス流れに対する抵抗が、
バルク領域での各構造充填体薄板間のガス流れに対する
抵抗よりも小さくなるような形状を有している床。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US79932897A | 1997-02-13 | 1997-02-13 | |
| US799328 | 1997-02-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10230159A true JPH10230159A (ja) | 1998-09-02 |
Family
ID=25175604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4421198A Pending JPH10230159A (ja) | 1997-02-13 | 1998-02-12 | 容量が改善され且つ移送効率の高い充填体 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0858830A1 (ja) |
| JP (1) | JPH10230159A (ja) |
| KR (1) | KR19980071277A (ja) |
| CN (1) | CN1196276A (ja) |
| AR (1) | AR011796A1 (ja) |
| BR (1) | BR9800606A (ja) |
| CA (1) | CA2229289A1 (ja) |
| ID (1) | ID22551A (ja) |
| TW (1) | TW500627B (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006507119A (ja) * | 2002-11-25 | 2006-03-02 | エービービー ルマス グローバル インコーポレイテッド | 気体と固形物の向流接触装置 |
| WO2019012621A1 (ja) * | 2017-07-12 | 2019-01-17 | 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 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5921109A (en) * | 1998-10-21 | 1999-07-13 | Praxair Technology, Inc. | Method for operating a cryogenic rectification column |
| US6478290B2 (en) * | 1999-12-09 | 2002-11-12 | Praxair Technology, Inc. | Packing for mass transfer column |
| DE10001694A1 (de) * | 2000-01-18 | 2001-07-19 | Montz Gmbh Julius | Packung für Wärme- und Stoffaustauschkolonnen |
| DE10010810A1 (de) * | 2000-03-08 | 2001-09-13 | Montz Gmbh Julius | Flüssigkeitsverteiler und Verfahren zum Betreiben |
| DE10221761A1 (de) | 2002-05-16 | 2003-11-27 | Montz Gmbh Julius | Packung für Wärme- und Stoffaustausch |
| DE10343650A1 (de) * | 2003-09-20 | 2005-04-14 | Julius Montz Gmbh | Geordnete Packung für Wärme- und Stoffaustausch |
| FR2878454A1 (fr) * | 2004-11-29 | 2006-06-02 | Air Liquide | Element de garnissage regulier perfectionne, son procede de preparation et ses utilisations |
| 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 |
| FR2929134B1 (fr) * | 2008-03-28 | 2010-12-31 | Air Liquide | Procede de fabrication d'un garnissage ondule-croise |
| CA2756362C (en) * | 2010-12-22 | 2018-07-31 | Sulzer Chemtech Ag | Method of mass transfer, structured packing and mass transfer apparatus for a small liquid load |
| FR2996148B1 (fr) * | 2012-10-03 | 2015-11-06 | Euroslot Kdss France | Element de garnissage structure pour colonne de mise en contact de fluides |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE328319B (ja) * | 1967-07-07 | 1970-09-14 | C Munters | |
| FR2630819B1 (fr) * | 1988-04-28 | 1990-12-07 | Air Liquide | Dispositif d'echange de chaleur et de matiere, son procede de fabrication, cisaille de mise en oeuvre |
| 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 |
-
1998
- 1998-01-22 ID IDP980077Q patent/ID22551A/id unknown
- 1998-01-26 TW TW87101068A patent/TW500627B/zh active
- 1998-01-27 CN CN 98104347 patent/CN1196276A/zh active Pending
- 1998-02-12 AR ARP980100628 patent/AR011796A1/es unknown
- 1998-02-12 EP EP98102458A patent/EP0858830A1/en not_active Withdrawn
- 1998-02-12 CA CA 2229289 patent/CA2229289A1/en not_active Abandoned
- 1998-02-12 BR BR9800606A patent/BR9800606A/pt not_active Application Discontinuation
- 1998-02-12 JP JP4421198A patent/JPH10230159A/ja active Pending
- 1998-02-12 KR KR1019980004098A patent/KR19980071277A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006507119A (ja) * | 2002-11-25 | 2006-03-02 | エービービー ルマス グローバル インコーポレイテッド | 気体と固形物の向流接触装置 |
| WO2019012621A1 (ja) * | 2017-07-12 | 2019-01-17 | 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、規則充填物の製造方法 |
| JPWO2019012621A1 (ja) * | 2017-07-12 | 2020-05-07 | 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AR011796A1 (es) | 2000-09-13 |
| CA2229289A1 (en) | 1998-08-13 |
| EP0858830A1 (en) | 1998-08-19 |
| ID22551A (id) | 1999-11-04 |
| KR19980071277A (ko) | 1998-10-26 |
| BR9800606A (pt) | 1999-09-14 |
| TW500627B (en) | 2002-09-01 |
| CN1196276A (zh) | 1998-10-21 |
| MX9801209A (es) | 1998-08-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5632934A (en) | Packing with improved capacity for rectification systems | |
| US4304738A (en) | Packing Material and apparatus | |
| JPH10230159A (ja) | 容量が改善され且つ移送効率の高い充填体 | |
| US6598861B2 (en) | Optimal corrugated structured packing | |
| TW450827B (en) | Mixed-resistance structured packing, exchange tower containing said packing and method for assembling same, process for cryogenic air separation by using same, method and system for reducing HETP | |
| AU5188901A (en) | Structured packing | |
| US6511053B2 (en) | Packing for heat-exchange and mass-transfer columns | |
| KR102658183B1 (ko) | 물질 전달 칼럼에 사용하기 위한 구조화된 패킹 모듈 및 조립 방법 | |
| CA2312214C (en) | Structured packing | |
| US6751986B2 (en) | Structured packing | |
| KR940010374B1 (ko) | 액체의 체류가 있는 구조적 컬럼 패킹 | |
| US6378332B1 (en) | Packing with low contacting crimp pattern | |
| US6280819B1 (en) | Structured packing | |
| KR102100544B1 (ko) | 주름형 구조화된 패킹을 갖는 교환 칼럼 및 그 사용 방법 | |
| US5525271A (en) | Liquid-vapor contact device | |
| US20180087834A1 (en) | Exchange Column With Corrugated Structured Packing And Method For Use Thereof | |
| US20230358480A1 (en) | Structured packing bed for high pressure mass transfer and/or heat exchange applications | |
| KR100499808B1 (ko) | 비대칭 크림프 패턴을 가진 구조용 패킹 | |
| MXPA98001209A (en) | Packaging with improved capacity and high efficiency transfer of m | |
| EP3299086A1 (en) | Exchange column with corrugated structured packing and method for use thereof | |
| MXPA98003228A (en) | Packing estructur |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030422 |