KR19980071277A - 용량이 증진되고 질량 이동 효율이 높은 패킹 - Google Patents

Abstract

패킹 섹션이 편평한 상부를 가지고 있으며 섹션의 기저 구역 내의 패킹이 높은 질량 이동 효율을 유지하면서 용량을 증가시키도록 벌크 구역 내의 시트 사이의 기체 유동 저항보다 기저 구역 내의 시트 사이의 기체 유동 저항을 작게 하는 형상을 갖고 있는 섹션 또는 브릭 내에 배치되는 용량이 증진된 구조화 패킹이 개시된다.

Description

용량이 증진되고 질량 이동 효율이 높은 패킹

본 발명은 공기의 저온 정류와 같이 향류 증기-액체 접촉에 의해 유체 혼합물의 분리를 실행하기 위해 구조화된 패킹 및 이것의 사용에 관한 것이다.

공기와 같은 유체 혼합물을 각각의 혼합물 성분이 풍부한 두 개 이상의 부분으로 증류하는 것은 질량 이동 요소 또는 칼럼 내장품으로서 트레이를 사용하는 하나 이상의 증류 또는 분류 칼럼을 사용하여 실행되어 왔다. 최근에는, 구조화된 패킹이 트레이보다 훨씬 낮은 압력 강하를 갖기 때문에, 정류 칼럼 내에 질량 이동 요소로서 구조화된 패킹의 사용이 증가되고 있다.

구조화된 패킹이 증류 칼럼의 작동에서 통상적인 트레이보다 뛰어난 이점을 가지기는 하지만, 패킹은 트레이보다 일반적으로 고가이다. 분리를 달성하기 위해 필요한 패킹의 체적은 패킹의 높이와 칼럼의 직경에 달려있다. 칼럼의 직경은 패킹의 용량에 의해 조절되거나 또는 기체 또는 증기와 액체가 향류 접촉에서 더 이상 유동하지 않게 되는 범람점(flooding point)에 의해 등가적으로 조절된다. 그러므로, 범람 조건에 도달하기 전에 칼럼 작업량의 증가를 가능하게 하는 증가된 용량을 갖는 구조화된 패킹이 매우 바람직하다.

본 발명의 목적은 종래의 구조화된 패킹보다 성능이 뛰어난 구조화된 패킹을 제공하고, 범람 조건에 도달하기 전에 칼럼 작업량의 증가를 가능하게 하는 증가된 용량을 갖는 정류 칼럼에 사용하기 위한 구조화된 패킹을 제공하는 것이다.

도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 구조화된 패킹 배열체와 이것의 칼럼 내에서의 사용을 설명하기 위하여 주어진 일반적인 구조화된 패킹 특성을 도시하는 도면.

도 6은 본 발명의 일부 형상을 도시하는 개략도.

도 7은 패킹 시트가 섹션의 바닥에서 엇갈리게 배치되도록 개조되었지만 섹션의 상단에 걸쳐서는 편평부를 형성하고 있지 않는, 섹션 내부의 공지된 구조화된 패킹 배열을 도시하는 도면.

도 8 내지 도 12는 본 발명에서 유용한 다양한 패킹 시트의 실시예를 도시하는 도면.

도 13 내지 도 16은 본 발명에 따라 개조된 바닥과 편평 상단부를 갖춘 패킹을 사용하여 얻어진 결과와 공지의 패킹으로부터 얻어진 결과를 비교하는 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

A : 접촉점 b : 기저 길이

h : 주름 높이 H : 섹션 높이

전술한 목적들은 본 발명에 따른 본 명세서를 읽음으로써 당업자에게 명백해질 것이다.

본 발명의 한 실시예는 섹션 높이를 형성하는 사선으로 주름진 다수의 직립 패킹 시트를 포함하는 패킹 섹션이며, 상기 섹션은 섹션 높이의 하부 50 %까지 구성되는 기저 구역과 섹션 높이의 적어도 나머지 부분의 일부로 구성되는 벌크 섹션을 갖고 있으며, 상기 패킹 섹션은 편평한 상부를 가지므로, 기저 구역 내에서 패킹 시트는 벌크 구역 내의 시트 사이의 기체 유동 저항보다 기저 구역 내의 시트 사이의 기체 유동 저항이 작은 형상을 갖고 있다.

본 발명의 다른 실시예는 수직 축선을 중심으로 회전되어 있는 인접 층을 갖는 수직으로 쌓인 다수의 층을 포함하는 베드이며, 각각의 층은 섹션의 높이를 결정하는 사선으로 주름진 다수의 직립 패킹 시트로 구성된 패킹 섹션을 포함하고, 상기 섹션은 섹션 높이의 하부 50 %까지 구성되는 기저 구역과 섹션 높이의 적어도 나머지 부분의 일부로 구성되는 벌크 섹션을 갖고 있으며, 상기 패킹 섹션은 편평한 상부를 가지므로, 기저 구역 내에서 패킹 시트는 벌크 구역 내의 시트 사이의 기체 유동 저항보다 기저 구역 내의 시트 사이의 기체 유동 저항이 작은 형상을 갖고 있다.

본 명세서에 사용되는 용어 칼럼(column)은 증류 또는 분류 칼럼 또는 구역, 즉 접촉 칼럼 또는 구역을 의미하고, 여기서 액체상 및 기체상은 예를 들어, 패킹 요소 상에서 기체상과 액체상의 접촉에 의해 유체 혼합물을 분리하도록 향류적으로 접촉한다. 증류 칼럼에 대한 더 많은 사항은 뉴욕에 소재하는 맥그로우-힐 출판사의 알. 에이취. 페리(R. H. Perry)와 씨. 에이취. 칠톤(C. H. Chilton)에 의해 발행된 화학 공학자 핸드북(Chemical Engineer's Handbook) 5판, 13절 연속 증류 공정(The Continuous Distillation Process)을 참고하면 된다. 증기와 액체의 접촉 분리 공정은 요소들의 증기압의 차이에 의존한다. 높은 증기압(또는 높은 휘발성 또는 낮은 비등성)을 갖는 요소는 증기 상태에서 응축되기 쉬운데 반하여, 낮은 증기압(또는 낮은 휘발성 또는 높은 비등성)을 갖는 요소는 액체상에서 응축되기 쉽다. 증류는 분리 공정이므로, 액체 혼합물의 가열은 증기상의 휘발성 요소를 응축하는데 사용할 수 있고 그것에 의하여 액체 상태에서 휘발성 요소는 줄어든다. 부분 응축은 분리 공정이므로, 증기 혼합물의 냉각은 증기상의 휘발성 요소를 응축하는데 사용할 수 있고 그것에 의하여 액체 상태에서 휘발성 요소는 줄어든다. 정류 또는 연속 증류는 증기상과 액체상의 향류 처리에 의해 얻어지는 것과 같은 연속 부분 증발과 응축을 결합시킨 분리 공정이다. 증기와 액체 상태의 향류 접촉은 단열적이거나 비단열적일 수 있고, 이러한 상들 사이의 일체식(단계식) 또는 차등식(연속식) 접촉을 포함할 수 있다. 혼합물을 분리하기 위하여 정류의 원리를 이용하는 분리 공정 장치는 정류 칼럼, 증류 칼럼 또는 분류 칼럼으로 종종 호환 가능하게 불려진다. 저온 정류는 150˚K 이하의 온도에서 적어도 부분적으로 실행되는 정류 공정이다.

본 명세서에 사용되는 용어 패킹(packing)은 두 상의 향류 유동 동안 액체-증기 경계면에서 질량 이동을 허용하는 액체를 위한 면적을 제공하도록 칼럼의 내장으로 사용되는, 소정의 형태, 크기 및 형상을 갖춘 임의의 고형 또는 중공 본체를 의미한다.

본 명세서에 사용되는 용어 HEPT는 패킹의 높이를 의미하며, 이론 판에 의해 이루어지는 구성의 변화와 동등한 구성의 변화가 이에 걸쳐서 이루어진다.

본 명세서에 사용되는 용어 이론 판(theoretical plate)은 퇴장하는 증기 및 액체 흐름이 평형 상태에 있는 증기와 액체간의 접촉 공정을 의미한다.

본 명세서에 사용되는 용어 구조화된 패킹(structured packing)은 사선으로 주름진 패킹을 의미하며, 개개의 요소는 서로에 대하여 그리고 칼럼 축선에 대하여 특정 방위를 갖고 있다. 예를 들어, 후버(Huber)의 미국 특허 제 4,186,159 호와, 미어(Meier)의 미국 특허 제 4,296,050 호와, 로케트(Lockett) 등의 미국 특허 제 4,929388 호와 제 5,132,056 호에 구조화된 패킹이 기술되어 있다.

본 명세서에 사용되는 용어 기체 유동 저항(gas flow resistance)은 예를 들어, mbar/m로 표현되는 패킹의 단위 높이당 기체에 의해 체험되는 압력 강하를 의미한다.

본 명세서에 사용되는 용어 섹션 높이(section height)는 사선으로 주름진 직립 패킹 시트를 포함하는 패킹 섹션 또는 유니트의 높이를 의미한다. 이러한 높이는 증기가 패킹 유니트로 진입하는 수평면과 증기가 패킹 유니트에서 나가는 수평면 사이의 차이이다. 패킹 유니트 각각은 브릭(brick)으로 불려질 수 있으며 쌓여진 브릭은 채워진 칼럼을 구성한다.

일반적으로, 본 발명은 구조화된 패킹 섹션 하부 구역 내의 기체 유동 저항이 구조화된 패킹 섹션의 주요 부분 내의 기체 유동 저항으로부터 감소된다면, 정류 시스템에서 사용되는 경우에 구조화된 패킹의 용량이 상당히 증가할 수도 있다는 사실과 관련되어 있다. 즉, 구조화된 패킹 섹션 또는 브릭으로 진입하는 기체 또는 증기와 관련된 압력 강하는 하부 구역에 있는 구조화된 패킹의 형태가 구조화된 패킹 섹션의 상부 형태와 동일할 경우에 발생할 수 있는 압력 강하보다 낮아지도록 만들어진다. 기체 유동 저항의 이러한 국부적인 감소는 증가된 기체 또는 증기의 유동이 범람점에 도달하기 전에 구조화된 패킹 섹션을 통해 이르는 것을 가능하게 하며, 기체의 상방 유동은 범람 조건이 달성되도록 섹션을 통해 액체의 하방 유동을 방해한다. 구조화된 패킹 섹션의 증가된 용량은 임의의 주어진 분리를 위한 덜 구조화된 패킹의 사용을 가능하게 함으로써, 분리를 실행하는데 드는 비용을 절감한다.

본 발명은 구조화된 패킹을 사용할 수 있는 어떠한 증류, 흡수 또는 제거 공정에서도 사용될 수 있다. 또한, 질소, 산소 및/또는 아르곤 요소로 공기를 저온 정류하는 것과 같은 저온 정류에 사용할 수 있는 특별한 장점이 있다. 다른 유용한 증류 공정의 예로서는 오일 분류, 탄화수소 분리 및 알코올 증류가 있다.

본 발명은 첨부된 도면과 관련하여 상세하게 설명될 것이다.

증류 칼럼은 산업 분야에서 매우 다양한 분리를 위해 사용된다. 과거 십여년 동안, 구조화된 패킹은 통상적인 증류 트레이 또는 랜덤 패킹에 비해 낮은 압력 강하 및 높은 질량 이동 효율을 갖기 때문에 내장재로 선택되어 왔다.

구조화된 패킹은 도 1에 도시된 바와 같이 수직 축선에 임의의 각도로 주름진 직립 시트를 포함하고 있다. 시트는 인접한 시트의 주름 방향이 도 2에 도시된 바와 같이 역전되어 있도록 배열된다. 패킹은 높이가 일반적으로 15.24 내지 30.48 cm(6 내지 12 inch)인 층으로 칼럼 내에 놓여진다. 인접 층은 도 3에 도시된 바와 같이 혼성을 강화하도록 수직 축선을 중심으로 회전되어 있다. 소형 칼럼에서, 각각의 패킹 층은 모든 시트를 관통하는 로드를 사용하여 개개의 시트를 함께 고정함으로써 형성되는 패킹의 단일 섹션 또는 브릭으로 구성될 수 있다. 대형 칼럼에서, 각각의 패킹 층은 용기의 단면을 채우도록 함께 고정된 다수의 섹션으로 형성될 수 있다. 도 4는 단일 섹션 층과 10 개의 섹션을 갖는 층을 도시하고 있다. 완전하게 채워진 베드는 다중 층의 패킹으로 구성되어 있고, 층의 개수는 분리를 실행하는데 필요한 패킹의 높이에 의해 결정된다. 도 5는 주름부와 수직으로 동일한 각도로 경사진 도 3에 XX로 표시된 패킹 단면을 도시한다. 주름부는 주름 높이(h) 및 기저 길이(b)로 특징지어 진다. 도시되어 있는 주름 패턴은 (톱니처럼) 날카롭지만, (사인 곡선처럼) 둥글게될 수도 있다. 시트는 도 5에 Af로 표시된 주름부의 끝과 골을 따라 접촉점에서 서로 접촉하고 있다.

주름진 시트로 구성된 모든 패킹이 전술한 특징을 갖고 있기는 하지만, 영리성에 따라 매우 다양한 변형예가 있을 수 있다. 변형예는 시트에 인가되는 표면 조직의 종류 및 패킹 내의 천공부의 크기 및 사용을 포함한다. 패킹은 특정 면적(단위 체적당 면적)에 의해 특징 지워지는 다수의 크기로 만들어진다. 다양한 크기는 주름 높이(h) 및 기저 길이(b)의 변화에 의해 달성된다. 예를 들어, 주름 높이의 감소는 단위 체적당 면적을 증가시킨다. 큰 특정 면적을 갖는 패킹의 사용은 소정의 분리에 필요한 패킹의 높이를 감소시키지만 허용 유속도 감소된다. 그러므로, 유동에 필요한 큰 단면적이 필요하다.

패킹의 높이는 등가 이론 판의 높이(HETP) 및 필요한 균등 단계의 수의 결과로부터 계산된다. HETP는 질량 이동 효율의 기준이다. 칼럼의 단면적은 증기 및 액체 유동률과 밀도에 의해 우선 규정된다. 통상적으로, 칼럼은 문제 발생시 패킹을 위한 범람점에서 유동률의 80 내지 90 %에서 작동하도록 설계된다. 범람점은 칼럼이 작동 가능한 고정 액체 유동률에서 최대 증기 유동률로서 고려될 수 있다. 실제로, 액체가 증기에 대항하는 중력 하에서 향류적으로 더 이상 유동하지 못하도록 증기를 로딩할 때 발생한다. 일반적으로 높은 특정 면적을 갖춘 패킹은 시트간의 유동이 가능한 치수가 작기 때문에 낮은 유동점을 갖는다.

본 발명은 패킹 섹션으로 진입하는 증기와 관련된 압력 강하를 감소시킴으로써 섹션으로부터의 액체 통로를 경감하는 형상화되고 구조화된 패킹 섹션을 포함하고 있다. 구조화된 패킹 섹션을 통해 유동하는 기체와 증기는 본 명세서에서 동일한 용어로 사용된다. 이러한 압력 강하의 감소는, 기저 구역(L)의 기하가 기저 구역의 상부 구역으로 정의된 벌크 구역(도 6에서 U로 표시됨)의 기하와 상이하도록, 높이가 0.1 내지 20배의 높이(h)인 각 섹션의 기저 구역(도 6에서 L로 표시됨) 내에 구조화된 패킹 시트를 형성함으로써 달성된다. 원통형 브릭 또는 섹션이 도 6에 도시되어 있지만, 본 발명에는 어떠한 형상의 브릭도 사용될 수 있다. 기저 구역(L)은 구조화된 패킹 브릭 또는 섹션의 높이(H)의 하부 50 % 까지로 구성될 수도 있으며, 섹션의 높이(H)의 하부 2.5 % 로 구성되는 것이 바람직하다.

도 1 내지 도 4에 도시된 구조화된 패킹은 한 섹션으로 만들기 위해 패킹을 관통 연장하는 하나 이상의 로드를 사용하여 통상적으로 연결되고 수직으로 쌓이는 주름 시트를 포함하고 있다. 이러한 섹션의 높이는 통상적으로 15.24 내지 30.48 cm(6 내지 12 inch)이다. 패킹 층은 섹션의 높이와 동일하고 일반적으로 원형인 칼럼 단면에 걸쳐 연장된다. 일반적으로, 통상적인 실시에서 패킹 시트는 각 섹션의 기저부와 상부가 기본적으로 편평하도록 직선으로 절단된 에지를 가지며 높이가 거의 일정하다. 브릭은 위쪽으로 쌓여진다.

도 7은 패킹 배열체의 에지를 도시하고 있으며, 여기서 섹션으로 구성된 시트는 소정의 길이로 절단되어서 브릭을 형성하도록 서로 놓여진 경우에 수직 방향으로 교차되어 엇갈린다. 이러한 방법에서, 시트의 1/2이 섹션의 바닥으로 연장되고 다른 1/2는 섹션의 상단으로 연장되어 섹션의 상단과 바닥은 둘다 편평하지 않다. 즉, 비록 도 7에 도시된 패킹이 기저 구역 내의 시트간의 기체 유동 저항이 벌크 구역 내의 시트간의 기체 유동 저항보다 작도록, 기저 구역 내에서 다수의 제 1 패킹 시트가 교차적으로 다수의 제 2 패킹 시트의 에지를 지나서 연장되는, 개조된 바닥을 갖춘 섹션을 형성하지만, 본 발명의 실시에 필요한 편평한 상단부를 갖지는 못한다. 도 7의 개조된 바닥은 도 8 내지 도 12에서 설명되는 본 발명에 따른 실시예와 관련되어 사용될 수 있다.

도 8 내지 도 12 각각은 벌크 구역보다 낮은 기저 구역 내의 시트간의 기체 유동 저항을 달성할 수 있는 본 발명에 따른 실시에 유용한 패킹의 개조된 기저 구역에 대한 다양한 실시예를 도시하고 있다.

브릭 내로 진입하는 기체와 관련된 압력 강하를 감소시키기 위한 한 방법은 기체를 위해 적게 비틀린 유동 경로를 갖도록 배치하는 것이다. 이것은 이웃한 시트간의 접촉점(도 5의 A)의 수를 감소시켜 구조물을 개방하고 보다 수직적인 유동 통로를 촉진함으로써 달성될 수도 있다. 이것은 개조되지 않은 패킹과 관련된 기체를 위한 경로 길이와 기체 속도를 둘다 감소시킨다. 이러한 실시예는 도 8 및 도 9에 도시되어 있다. 도 8은 기저 구역 내에서 감소된 주름 높이(이 경우에 주름 높이가 0으로 감소함)를 갖는 전체 시트의 에지를 도시하고 있으며 패킹을 개략적으로 도시하고 있다. 즉, 도 8에 도시되어 있는 시트는 편평한 바닥을 가지고 있다. 도 9는 한 실시예의 사시도이며, 기저 구역이 벌크 구역과 같은 주름 높이를 갖고 있지만 가파른 각도의 주름부를 갖고 있는 한 실시예의 면을 도시하고 있다. 이것은 실제 기체 속도를 감소시키므로 패킹의 기체 구역 내의 압력 강하를 감소시킨다.

도 10 및 도 11은 재료의 미세한 개방 영역이 바람직하게는 적어도 20 % 만큼 패킹의 벌크에 걸쳐 상당히 증가되는 실시예를 도시하고 있다. 이것은 증가된 천공부, 루우버(louver), 노치 또는 슬롯을 통해 달성될 수 있다. 상기 실시예들은 그들을 통과하는 증기의 통로를 허용하여, 벌크 구역보다 낮은 기저 구역 내의 압력 강하 및 증기의 많은 수직 유동을 야기한다. 기저 구역 내에 증가된 천공부를 갖는 패킹 시트는 도 10에 도시되어 있고, 기저 구역 내에 루우버를 갖는 패킹 시트는 도 11에 도시되어 있다.

도 12는 기저 구역 내의 기체 유동 저항을 감소시키는 톱니 또는 노치 기저 구역을 갖춘 패킹 시트를 도시하고 있으며, 본 발명에 따른 패킹 섹션의 편평 상단부를 달성하기 위하여 쉬운 쌓기를 가능하게 하는 편평 바닥을 갖춘 패킹 섹션을 형성하도록 무디게 되어 있다. 패킹 시트의 기저 구역 내에 무딘 톱니 에지를 갖는 이러한 패킹은 본 발명의 실시에 특히 바람직하다.

증류 실험이 도 7에 도시된 바와 같이 주름 높이와 같은 양만큼 수직 방향으로 교차적으로 엇갈려 있는 시트를 갖춘 구조화된 패킹으로 실시되었다. 비교하기 위해서, 교차 시트가 엇갈려 있지 않는, 즉 편평한 상부를 갖고는 있지만 개조되지 않은 기저 구역을 갖는, 또 다른 동일한 패킹도 사용되었다. 패킹들은 750 m2/m3의 특정 면적을 갖고 있었다. 증류 칼럼의 직경은 30.48 cm(12 inch)이었다. 패킹 층 각각의 높이는 약 25.4cm(10 inch)이었다. 엇갈려 있지 않은 경우에는 열 개의 층이 사용되었고, 엇갈려 있는 경우에는 아홉 개의 층이 사용되었다. 증류 시스템은 22 psia 압력에서 그리고 전체 역류에서 작동하는 산소-아르곤 시스템이었다. 그 결과는 도 13 및 도 14에 도시되어 있으며, 여기서 흑점은 엇갈린 패킹 시트를 사용한 실험에서 얻은 데이터를 나타내고 있고 백점은 편평한 상부와 편평한 바닥을 갖춘 패킹 섹션을 사용한 실험에서 얻은 데이터를 나타내고 있다. 그래프에서, 은 인치를 나타내며, WC는 물 기둥(water column)의 인치를 표시하는데 사용되었다. 도 13은 교차적으로 엇갈려 있는 시트를 갖춘 패킹이 엇갈려 있지 않은 시트를 갖춘 패킹보다 증가된 용량과 낮은 압력 강하를 갖는 것을 나타낸다. 도 14는 교차적으로 엇갈려 있는 시트를 갖춘 패킹의 이동 유니트의 높이(HTU)가 엇갈려 있지 않은 시트를 갖춘 패킹의 HTU보다 상당히 높다는 놀라운 결과를 나타내고 있다. 그러므로, 교차적으로 엇갈려 있는 시트를 갖춘 패킹은 엇갈려 있지 않은 시트를 갖춘 패킹보다 좋지 않은 질량 이동 성능을 갖고 있다.

HTU는 주제에 대한 임의의 표준문 내에 기술되어 있는 패킹 질량 이동 성능의 기본 서술자이다. 이것은 아래의 단순한 관계에 의해 전체 역류에서 등가 이론 판의 높이와 관련된다.

여기서 m은 평형선의 기울기이다.

교차적으로 엇갈려 있는 시트를 갖춘 패킹의 비교적 좋지 않은 질량 이동 성능의 이유는 교차 시트가 패킹 섹션의 기저부와 그 상부에서 즉각적으로 접촉하지 않기 때문이라고 믿어진다. 상부 섹션으로부터 유동하는 액체는 엇갈려 있기 때문에 그 상부에서 패킹 섹션과 접촉하지 않는 교차 시트 위로의 유동이 가능하다. 액체는 상부 섹션으로부터 하부 패킹 섹션으로 상부 섹션과 접촉하는 하부 섹션 내의 상기 교차 시트만을 따라 유동한다. 액체가 시트의 아래로 유동함에 따라, 도 5의 접촉점(A)을 통해 인접 시트로 점진적으로 건너간다. 그러나, 각각의 패킹 섹션 내의 꼭대기에서 적당히 적셔지지 않은 각 교차 시트의 구역이 남게 되며, 이것은 증가된 HTU 및 질량 이동의 감소를 야기한다.

이러한 문제를 극복하는 본 발명은 섹션 각각의 상부가 편평한 패킹을 사용한다. 전술한 것과 유사한 실험이 500 m2/m3의 특정 면적을 갖춘 두 세트의 패킹으로 실시되었다. 한 세트의 패킹은 편평한 상부를 갖고는 있지만 개조되지 않은 기저 구역을 갖춘 20.32 cm(8 inch) 높이의 시트를 갖고 있었다. 다른 하나는 기저 구역 내의 기체 유동 저항이 벌크 구역 내의 기체 유동 저항보다 작은, 편평한 상부와 개조된 기저 구역을 갖춘 섹션으로 형성되어 있는 시트를 갖고 있었다. 패킹들은 다른 점에서는 동일하였다. 동일한 증류 시스템이 두 패킹의 압력 강하와 HTU를 결정하는데 사용되었다.

그 결과는 도 15 및 도 16에 나타나 있으며, 여기서 흑점은 본 발명에 따른 패킹 시트를 사용한 실험에서 얻은 데이터 점을 나타내고 있고 백점은 편평한 상부와 개조되지 않은 기저 구역을 갖춘 패킹 섹션을 사용한 실험에서 얻은 데이터 점을 나타내고 있다. 도 15는 압력 강하가 본 발명에 따른 패킹에서 낮으며 범람이 발생하기 전에 약 15% 이상의 용량을 갖는 것을 나타내고 있다. 상부에 편평한 섹션을 갖춘 본 발명에 따른 패킹의 사용은 패킹 섹션이 상부에서 엇갈려 있는 경우에 발견되었던 좋지 않은 분리 성능을 극복하였다.

도 13 및 도 14의 비교는 패킹 섹션의 상부와 바닥을 모두 엇갈리게 하는 것이 용량의 증가(도 13)를 이끌지만 질량 이동 감소도 야기함(도 14)을 나타내고 있다. 그러나, 오직 패킹 섹션의 바닥만 개조된 경우에는, 동일한 용량 증가가 달성(도 15)되지만 어떠한 질량 이동 감소도 없다(도 16). 그래프에 기록된 실험 결과를 발생시키는데 사용된 개조된 기저 구역을 갖춘 패킹은 엇갈린 패킹 시트를 포함하고 있는 개조된 기저 구역을 갖고 있었다. 그러나, 본 발명에서 사용하기 위한 패킹의 임의 개조 기저 구역도 유사한 결과를 발생할 것으로 믿어진다. 더욱이, 본 발명에 따른 패킹 섹션은 반드시 편평한 상부를 가져야 하지만 도 7에 도시된 바와 같이 엇갈린 기저 구역을 또한 가질 수도 있다. 즉, 본 발명의 패킹 섹션은 편평하거나 편평하지 않은 바닥을 가질 수 있다.

본 발명의 실시에서, 구조화된 패킹 섹션의 기저 구역 내의 기체 유동 저항이 구조화된 패킹 섹션의 벌크 기저 구역 내의 기체 유동 저항보다 적어도 10%, 바람직하게는 적어도 20% 적어지는 것이 예상된다.

기저 구역 및 벌크 구역을 위해 본 명세서에 기재된 조건과 배열체는 상기 각각의 구역을 통해 발생하는 것이 바람직하지만, 특별한 조건과 배열체가 상기 각각의 구역의 단지 일부에서만 발생할 수도 있다.

본 발명은 양호한 실시예와 관련하여 상세하게 설명되었지만, 첨부된 청구의 범위 내에서 또 다른 실시예가 있을 수 있음은 당업자에게 명백하다.

본 발명에 의해 종래의 구조화된 패킹보다 성능이 뛰어난 구조화된 패킹과, 범람 조건에 도달하기 전에 칼럼 작업량의 증가를 가능하게 하는 증가된 용량을 갖는 정류 칼럼에 사용하기 위한 구조화된 패킹이 제공된다.

Claims (10)

1. 섹션 높이를 형성하는 사선으로 주름진 다수의 직립 패킹 시트를 포함하며, 상기 섹션 높이의 하부 50 %까지로 구성되는 기저 구역과 상기 섹션 높이의 나머지 부분의 일부로 구성되는 벌크 구역을 포함하고, 편평한 상부를 갖고 있는 패킹 섹션에 있어서,

   상기 기저 구역 내에서 상기 패킹 시트는 벌크 구역 내의 시트 사이의 기체 유동 저항보다 기저 구역 내의 시트 사이의 기체 유동 저항을 작게 하는 형상을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 패킹 섹션.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 벌크 구역이 상기 섹션 높이의 나머지 부분 전체로 구성되는 것을 특징으로 하는 패킹 섹션.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 기저 구역이 상기 섹션 높이의 하부 5%로 구성되는 것을 특징으로 하는 패킹 섹션.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 패킹 시트가 상기 벌크 구역 내의 주름부보다 가파른 상기 기저 구역 내의 주름부를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 패킹 섹션.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 기저 구역 내에서 제 1 다수 패킹 시트가 교차 순서대로 제 2 다수 패킹 시트의 에지부를 지나서 연장되는 것을 특징으로 하는 패킹 섹션.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 기저 구역 내의 패킹 섹션의 미세 개방 영역이 상기 벌크 구역 내의 패킹 섹션의 미세 개방 영역을 초과하는 것을 특징으로 하는 패킹 섹션.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 기저 구역 내의 패킹 시트가 천공부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 패킹 섹션.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 기저 구역 내의 패킹 시트가 무딘 톱니형 에지부를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 패킹 섹션.
9. 제 6 항에 있어서, 상기 기저 구역 내에서 제 1 다수 패킹 시트가 교차 순서대로 제 2 다수 패킹 시트의 에지부를 지나서 연장되는 것을 특징으로 하는 패킹 섹션.
10. 섹션 높이를 형성하는 사선으로 주름진 다수의 직립 패킹 시트를 포함하며, 상기 섹션 높이의 하부 50 %까지로 구성되는 기저 구역과 상기 섹션 높이의 나머지 부분의 일부로 구성되는 벌크 구역을 포함하고, 편평한 상부를 갖고 있는 패킹 섹션으로 각각의 층이 구성되어 있고, 수직 축선을 중심으로 회전되어 있는 인접 층을 갖는 수직으로 쌓인 다수의 층을 포함하는 베드에 있어서,

    상기 기저 구역 내에서 상기 패킹 시트는 벌크 구역 내의 시트 사이의 기체 유동 저항보다 기저 구역 내의 시트 사이의 기체 유동 저항을 작게 만드는 형상을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 베드.