KR20190140450A - 물질 전달 칼럼을 위한 구조화된 패킹 모듈 - Google Patents

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Abstract

물질 전달 또는 열 교환 칼럼에 사용하기 위한 십자-파형의 구조화된 패킹 요소가 제공된다. 패킹 요소는 서로 직립, 평행 관계로 위치되는 그리고 교번하는 피크 및 밸리와, 피크와 밸리 사이에서 연장되는 주름 측벽으로 형성되는 주름을 포함하는 복수의 패킹 층을 갖는다. 패킹 요소는 또한, 개방 면적을 각각 제공하는 복수의 개구부를 포함한다. 개구부는 주름 측벽이 피크 및 밸리 내에 존재할 수 있는 개방 면적의 임의의 밀도보다 더 큰 밀도의 개방 면적을 갖도록 분포된다. 개구부 중 일부는 액체 분배를 용이하게 하기 위해 피크 및 밸리 내에 존재할 수 있다. 개구부는 또한 주름의 종방향 길이를 따른 방향으로 정렬되는 행 또는 다른 패턴으로 배치될 수 있다.

Description

물질 전달 칼럼을 위한 구조화된 패킹 모듈
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2017년 5월 2일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/500033호에 대한 우선권을 주장하며, 그의 개시 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.
기술분야
본 발명은 대체적으로 물질 전달 칼럼(mass transfer column)에 관한 것으로, 더 상세하게는, 그러한 칼럼 내의 유체들 사이의 물질 및 열 전달을 용이하게 하기 위해 사용되는 구조화된 패킹(structured packing)에 관한 것이다.
물질 전달 칼럼은 특정 조성 및/또는 온도의 생성물 스트림을 제공하기 위하여 적어도 2개의 유체 스트림을 접촉시키도록 구성된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "물질 전달 칼럼"은 물질 및/또는 열 전달이 주 목적인 칼럼을 포함하고자 하는 것이다. 다성분 증류 및 흡수 응용에 이용되는 것과 같은 일부 물질 전달 칼럼은 기상 스트림을 액상 스트림과 접촉시키는 한편, 추출 칼럼과 같은 다른 칼럼은 상이한 밀도의 2개의 액상들 사이의 접촉을 용이하게 하도록 설계될 수 있다. 종종, 물질 전달 칼럼은, 통상적으로 칼럼 내에 배치된 다수의 물질 전달 표면을 따라, 상승하는 증기 또는 액체 스트림을 하강하는 액체 스트림과 접촉시키도록 구성된다. 흔히, 이들 전달 표면은 2개의 유체 상들 사이의 밀접한 접촉을 용이하게 하도록 구성되는, 칼럼의 내부 체적 내에 배치된 구조체에 의해 한정된다. 이들 전달 표면의 결과로서, 2개의 상들 사이에서 전달되는 물질 및 열의 속도 및/또는 정도가 향상된다.
구조화된 패킹은 흔히 열 및/또는 물질 전달 표면을 칼럼 내에 제공하기 위해 사용된다. 많은 상이한 유형의 구조화된 패킹이 존재하며, 대부분은 직립, 평행 관계로 위치되는 그리고 함께 결합되어 인접 시트의 십자형 주름(criss-crossing corrugation)을 따라 유체 통로가 형성된 구조화된 패킹 모듈을 형성하는 복수의 주름진 구조화된 패킹 시트를 포함한다. 구조화된 패킹 모듈은 그것 자체가 칼럼의 수평 내부 단면을 충전하는 구조화된 패킹 층을 형성할 수 있거나, 또는 패킹 모듈은 구조화된 패킹 층을 형성하도록 단부와 단부가 맞닿게(end-to-end) 그리고 나란히(side-by-side) 위치되는 개별 브릭(brick)의 형태일 수 있다. 다수의 구조화된 패킹 층은 통상적으로 하나의 층 내의 시트의 배향이 인접한 구조화된 패킹 층 내의 시트에 대해 회전된 상태로 서로 상하로 적층된다.
대체적으로, 증기상과 액상이 구조화된 패킹 층을 통해 유동할 때 증기상과 액상 사이의 물질 및 에너지 전달을 최대화하는 것이 바람직하며; 이는 전형적으로 물질 및 에너지 전달에 이용가능한 비표면적(specific surface area)을 증가시킴으로써 달성된다. 그러나, 더 높은 비표면적을 갖는 구조화된 패킹 층을 통과하는 유체는 통상적으로 더 높은 압력 강하를 겪을 것이며, 이는 작동 관점에서 바람직하지 않다.
따라서, 물질 및 에너지 전달 효율의 상당한 감소 없이 압력 강하의 감소를 달성할 수 있는 개선된 구조화된 패킹에 대한 필요성이 존재한다. 이는 패킹의 압력 강하를 현저히 증가시킴이 없이, 더 낮은 압력 강하 및 동일한 효율을 갖는 패킹을 생성하거나, 패킹의 비표면적을 증가시켜, 효율을 증가시키도록 허용한다.
일 태양에서, 본 발명은 서로 직립, 평행 관계로 위치되는 복수의 구조화된 패킹 시트를 포함하는 구조화된 패킹 모듈에 관한 것이다. 각각의 구조화된 패킹 시트는 교번하는 피크(peak) 및 밸리(valley)와 피크와 밸리 중 인접한 것들 사이에서 연장되는 주름 측벽으로 형성되는 주름을 갖는다. 구조화된 패킹 시트는, 구조화된 패킹 시트 각각의 주름이 구조화된 패킹 시트 중 각각의 인접한 것의 주름에 대해 비스듬한 각도로 연장되고 구조화된 패킹 모듈 내의 구조화된 패킹 시트의 비표면적이 대체적으로 100 m2/㎥보다 크도록 구성되고 배열된다. 구조화된 패킹 모듈은 또한 구조화된 패킹 시트를 통한 유체의 통과를 허용하기 위한 복수의 개구부를 포함한다. 구조화된 패킹 시트 각각 내의 개구부는 패킹 시트 중 각각의 인접한 것으로 개방되고, 실질적으로 방해받지 않는다. 개구부는 주름 측벽이 피크 및 밸리 내에 존재할 수 있는 개방 면적 중 임의의 것의 임의의 밀도보다 개구부에 의해 형성되는 더 큰 밀도의 개방 면적을 갖도록 구조화된 패킹 시트 각각 내에 분포된다.
다른 태양에서, 본 발명은 전술된 패킹 모듈이 배치되는 물질 전달 또는 열 교환 칼럼에 관한 것이다.
또 다른 태양에서, 본 발명은 전술된 패킹 모듈을 통해 유동하는 유체들 사이의 물질 전달 및/또는 열 교환을 달성하는 방법에 관한 것이다.
본 명세서의 일부를 형성하고, 동일한 번호가 다양한 도면에서 동일한 구성요소를 나타내기 위해 사용되는 첨부 도면에서:
도 1은 본 발명의 구조화된 패킹 층이 칼럼 내에 적층 배열로 위치된 것을 보여주기 위해 칼럼 쉘이 수직 단면으로 취해진 물질 전달 칼럼의 부분 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시되어 있지만, 구조화된 패킹 층을 형성하는 구조화된 패킹 시트의 제1 실시예를 더욱 잘 예시하기 위해 도 1에 도시된 것으로부터 확대된 스케일로 도시된 유형의 구조화된 패킹 층 중 하나의 구조화된 패킹 층의 일부분의 부분 전방 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 구조화된 패킹 층의 일부분의 부분 측면 사시도이다.
도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 구조화된 패킹 시트 중 하나의 구조화된 패킹 시트의 부분 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 것과 유사하지만, 주름의 피크 및 밸리 내에 위치된 개구부를 갖는 본 발명의 구조화된 패킹 시트의 제2 실시예의 부분 사시도이다.
도 6은 각각의 주름 측벽 상에 개구부의 2개의 행(row)을 갖는 본 발명의 구조화된 패킹 시트의 제3 실시예의 부분 사시도이다.
도 7은 각각의 주름 측벽 상에 개구부의 3개의 행을 갖는 본 발명의 구조화된 패킹 시트의 제4 실시예의 부분 사시도이다.
도 8은 도 4에 도시된 실시예에서보다 더 큰 개구부 및 더 큰 주름 정점 반경을 갖는 본 발명의 구조화된 패킹 시트의 제5 실시예의 부분 사시도이다.
도 9는 도 1 내지 도 8에 도시된 실시예에서보다 더 큰 주름 정점 반경(apex radius) 및 개구부의 2개의 행을 갖는 본 발명의 구조화된 패킹 시트의 제6 실시예의 부분 사시도이다.
도 10은 구조화된 패킹 시트의 양면 상의 피크들 중 일부가 더 큰 주름 정점 반경 및 원래의, 변경되지 않은, 더 작은 반경의 정점의 섹션으로부터 형성된 스페이서 둘 모두를 갖는 본 발명의 구조화된 패킹 시트의 제7 실시예의 부분 사시도이다.
도 11은 도 10에 도시된 실시예와 유사하지만, 개구부가 더 큰 정점 반경의 섹션으로부터 변경되지 않은, 더 작은 정점 반경의 섹션으로의 전이부에 위치된 본 발명의 구조화된 패킹 시트의 제8 실시예의 부분 사시도이다.
도 12는 각각의 주름 측벽 상에 개구부의 단일 행을 갖고 도 4에 도시된 실시예에서보다 다수의 더 작은 개구부를 갖는 본 발명의 구조화된 패킹 시트의 제9 실시예의 부분 사시도이다.
도 13은 각각의 주름 측벽 상에 개구부의 단일 행을 갖는 구조화된 패킹 시트를 형성하기 위해 크림핑 전에 개구부가 형성된 평평한 시트의 부분 평면도이다.
도 14는 도 13과 유사하지만, 시트의 크림핑 후에 각각의 주름 측벽 내에 존재할 개구부의 이중 행을 도시한 평평한 시트의 부분 평면도이다.
이제 도면을 더욱 상세히 그리고 처음으로 도 1을 참조하면, 물질 전달 및 열 교환 공정에 사용하기에 적합한 물질 전달 칼럼이 전반적으로 도면 부호 10으로 나타나 있다. 물질 전달 칼럼(10)은 구성이 대체로 원통형인 직립 외부 쉘(12)을 포함하지만, 다각형을 포함하는 다른 구성이 가능하고 본 발명의 범주 내에 있다. 쉘(12)은 임의의 적합한 직경 및 높이를 갖고, 바람직하게는 물질 전달 칼럼(10)의 작동 동안에 존재하는 조건 및 유체에 불활성이거나 달리 양립가능한 하나 이상의 강성 재료로부터 구성된다.
물질 전달 칼럼(10)의 쉘(12)은 유체 스트림들 사이의 원하는 물질 전달 및/또는 열 교환이 이루어지는 개방 내부 영역(14)을 한정한다. 통상적으로, 유체 스트림은 하나 이상의 상승하는 증기 스트림 및 하나 이상의 하강하는 액체 스트림을 포함한다. 대안적으로, 유체 스트림은 상승하는 그리고 하강하는 액체 스트림 둘 모두를 포함할 수 있다. 유체 스트림은 물질 전달 칼럼(10)의 높이를 따라 적절한 위치에 위치되는 임의의 개수의 공급 라인(feed line)(도시되지 않음)을 통해 물질 전달 칼럼(10) 내로 지향된다. 하나 이상의 증기 스트림은 또한 공급 라인을 통해 물질 전달 칼럼(10) 내로 도입되기보다는 칼럼(10) 내에서 생성될 수 있다. 물질 전달 칼럼(10)은 또한, 전형적으로, 물질 전달 칼럼(10)으로부터 증기 생성물 또는 부산물을 제거하기 위한 오버헤드 라인(overhead line)(도시되지 않음) 및 액체 생성물 또는 부산물을 제거하기 위한 저부 스트림 배출 라인(bottom stream takeoff line)(도시되지 않음)을 포함할 것이다. 공급 포인트(feed point), 사이드드로(sidedraw), 환류 스트림 라인(reflux stream line), 리보일러(reboiler), 응축기(condenser), 증기 혼(vapor horn), 액체 분배기(liquid distributor) 등과 같은, 전형적으로 존재하는 다른 칼럼 구성요소는 도면에 예시되지 않는데, 왜냐하면 이들 구성요소의 예시가 본 발명의 이해에 필요한 것으로 여겨지지 않기 때문이다.
본 발명에 따르면, 개별 구조화된 패킹 시트(18)를 포함하는 하나 이상의 구조화된 패킹 층(16)이 개방 내부 영역(14) 내에 위치되고, 물질 전달 칼럼(10)의 수평, 내부 단면을 가로질러 연장된다. 예시된 실시예에서, 4개의 구조화된 패킹 층(16)이 서로 수직으로 적층된 관계로 배치되지만, 더 많거나 더 적은 구조화된 패킹 층(16)이 제공될 수 있는 것이 이해되어야 한다. 일 실시예에서, 구조화된 패킹 층(16) 각각은 칼럼(10)의 수평, 내부 단면을 완전히 가로질러 연장되는 단일의 구조화된 패킹 모듈로서 형성된다. 다른 실시예에서, 각각의 구조화된 패킹 층(16)은 물질 전달 칼럼(10)의 수평, 내부 단면을 충전하도록 단부와 단부가 맞닿게 그리고 측부와 측부가 맞닿게(side-to-side) 위치되는, 브릭으로 지칭되는 복수의 개별 구조화된 패킹 모듈(도시되지 않음)로서 형성된다.
구조화된 패킹 층(16)은 각각 물질 전달 칼럼(10) 내에, 예를 들어 쉘(12)에 고정된 지지 링(도시되지 않음) 상에, 구조화된 패킹 층(16) 중 밑에 있는 것 상에, 또는 그리드(grid) 또는 다른 적합한 지지 구조체에 의해 적합하게 지지된다. 일 실시예에서, 최하부 구조화된 패킹 층(16)은 지지 구조체 상에 지지되고, 위에 놓인 구조화된 패킹 층(16)은 서로 상하로 적층되고 최하부 구조화된 패킹 층(16)에 의해 지지된다. 연속적인 구조화된 패킹 층(16)은 전형적으로, 패킹 층(16) 중 하나 내의 개별 구조화된 패킹 시트(18)가 패킹 층(16) 중 인접한 것(들) 내의 개별 구조화된 패킹 시트(18)에 의해 한정되는 수직 평면에 대해 비스듬히 연장되는 수직 평면 내에 위치되도록 서로에 대해 회전된다. 이러한 회전 각도는 전형적으로 45 또는 90도이지만, 원한다면 다른 각도일 수 있다. 각각의 구조화된 패킹 요소(16)의 높이는 특정 응용에 따라 달라질 수 있다. 일 실시예에서, 높이는 약 50 내지 약 400 mm의 범위 내에 있다.
각각의 구조화된 패킹 층(16) 내의 구조화된 패킹 시트(18)는 서로 직립, 평행 관계로 위치된다. 구조화된 패킹 시트(18) 각각은 물질 전달 칼럼(10) 내에서 겪는 처리 조건을 견디기에 충분한 강도 및 두께를 갖는, 다양한 금속, 플라스틱, 또는 세라믹 중 임의의 것과 같은 적합한 강성 재료로부터 구성된다. 구조화된 패킹 층(18) 각각은 전방 및 후방 표면을 제공하며, 이러한 전방 및 후방 표면의 전부, 또는 일부는 대체로 매끄럽고 표면 텍스처링(surface texturing)이 없을 수 있거나, 또는 이러한 전방 및 후방 표면은 다양한 유형의 텍스처링, 엠보싱(embossing), 홈, 또는 딤플(dimple)을 포함할 수 있다. 패킹 시트(18)의 표면의 구성은 패킹 시트(18)가 사용되어야 하는 특정 응용에 의존하며, 확산을 용이하게 하여 그에 의해 상승 및 하강 유체 스트림들 사이의 접촉을 최대화하도록 선택될 수 있다.
또한 도 2 내지 도 4를 참조하면, 구조화된 패킹 시트(18) 각각은 관련 구조화된 패킹 시트(18)의 일부, 또는 전부를 따라 연장되는 복수의 평행한 주름(20)을 갖는다. 주름(20)은 교번하는 피크(22) 및 밸리(24)와, 피크(22) 및 밸리(24) 중 인접한 것들 사이에서 연장되는 주름 측벽(26)으로 형성된다. 각각의 구조화된 패킹 시트(18)의 전면 상의 피크(22)는 구조화된 패킹 시트(18)의 대향면 또는 후면 상에 밸리(24)를 형성한다. 마찬가지로, 각각의 구조화된 패킹 시트(18)의 전면 상의 밸리(24)는 구조화된 패킹 시트(18)의 후면 상에 피크(22)를 형성한다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 주름진 패킹 시트(18)의 추가의 예가 도 5 내지 도 12에 도시되어 있다.
예시된 실시예에서, 구조화된 패킹 시트(18) 각각의 주름(20)은 구조화된 패킹 시트(18)의 전체 높이 및 폭을 따라 연장되고, 대체로 삼각형 또는 사인곡선형(sinusoidal) 단면을 갖는다. 각각의 구조화된 패킹 층(16) 내의 구조화된 패킹 시트(18) 중 인접한 것들은 구조화된 패킹 시트(18) 중 하나의 구조화된 패킹 시트의 전면이 인접한 구조화된 패킹 시트(18)의 후면과 대면하도록 대면 관계로 위치된다. 인접한 구조화된 패킹 시트(18)는 구조화된 패킹 시트(18) 각각 내의 주름(20)이 구조화된 패킹 시트(18) 중 인접한 것(들) 내의 주름에 대해 십자형, 또는 십자-파형(cross-corrugated) 방식으로 연장되도록 추가로 배열된다. 이러한 배열의 결과로서, 구조화된 패킹 시트(18) 각각 내의 주름(20)은 구조화된 패킹 시트(18) 중 각각의 인접한 것의 주름에 대해 비스듬한 각도로 연장된다. 구조화된 패킹 시트(18) 각각의 전면의 주름(20)의 피크(22) 중 일부 또는 전부가 구조화된 패킹 시트(18) 중 인접한 것의 후면 상의 피크(22)와 접촉할 수 있거나, 구조화된 패킹 시트(18) 각각의 전면의 주름(20)의 피크(22) 중 어느 것도 구조화된 패킹 시트(18) 중 인접한 것의 후면 상의 피크(22)와 접촉하지 않을 수 있다.
주름(20)은 구조화된 패킹 시트(18)가 사용되어야 하는 특정 응용의 요건에 대해 선택될 수 있는 경사 각도로 물질 전달 칼럼(10)의 수직축에 대해 경사진다. 구조화된 패킹 층(16)의 특정 의도된 사용에 적합한 다른 경사 각도뿐만 아니라 대략 30°, 대략 45°, 및 대략 60°의 경사 각도가 사용될 수 있다.
주름(20)의 피크(22), 밸리(24) 및 주름 측벽(26)은 통상적으로 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같은 평평한 시트를 크림핑 프레스(crimping press) 내에 공급함으로써 자동화된 크림핑 공정으로 형성된다. 피크(22) 및 밸리(24)는 대체적으로 정점 반경에 의해 한정될 수 있는 만곡된 호로서 형성된다. 대체적으로, 주어진 비표면적에 대해, 정점 반경이 증가함에 따라, 피크(22) 및 밸리(24)의 곡률의 호가 증가하고, 피크(22)와 밸리(24) 사이의 주름 측벽(26)의 길이는 역으로 감소한다. 각각의 주름(20)의 2개의 주름 측벽(26)은 꼭지각(apex angle)을 형성한다. 정점 반경, 꼭지각, 패킹 크림프 높이, 및 피크(22) 대 피크(22) 길이는 상호관련되고, 원하는 기하학적 구조 및 비표면적을 달성하기 위해 달라질 수 있다. 대체적으로, 크림프 높이가 낮아짐에 따라, 각각의 구조화된 패킹 층(16)(또는 모듈) 내에 수용되는 구조화된 패킹 시트(18)의 개수, 및 관련 비표면적이 증가한다.
정점 반경, 꼭지각, 및 크림프 높이는 특정 응용에 대해 달라질 수 있다. 본 발명에서, 그것들은 구조화된 패킹 층(16)의 비표면적이 대체적으로 100 m2/㎥보다 크도록 선택된다.
구조화된 패킹 시트(18) 각각에는 패킹 층(16) 내에서 증기 및 액체 분배를 용이하게 하기 위해 구조화된 패킹 시트(18)를 통해 연장되는 복수의 개구부(28)가 제공된다. 각각의 개구부(28)는 관련 패킹 시트(18)를 통한 유체의 통과를 허용하기 위한 개방 면적을 제공한다. 각각의 구조화된 패킹 시트(18) 내에 형성된 개구부(28)는, 그것들이 인접한 구조화된 패킹 시트(들)(18)로 개방되고, 유체가 개구부(28)를 통과한 후에 유체의 유동을 달리 제한하거나 방향전환시킬 개구부(28)가 형성된 구조화된 패킹 시트(18)에 의해 휴대되는 구조 요소에 의해 덮이거나 차폐되지 않는다는 점에서 실질적으로 방해받지 않는다. 개구부(28)는, 루버(louver) 또는 다른 그러한 구조체가 부분적으로 또는 완전히 개구부(28) 위에 배치되는 경우에 인접한 구조화된 패킹 시트(18)로 개방되지도 않고 실질적으로 방해받지도 않는다. 개구부(28)를 형성하기 위해 사용될 수 있는 펀칭 작업의 결과로서 작은 주변 리지(ridge) 또는 "버(burr)"가 존재하더라도 개구부(28)는 개방되고 실질적으로 방해받지 않는다.
개구부(28)가 인접한 구조화된 패킹 시트(18)로 개방되고, 대체적으로 100 m2/㎥보다 큰 비표면적을 갖는 구조화된 패킹 층(16)에서 실질적으로 방해받지 않을 때, 개구부(28)의 특정 배열이 개선된 물질 전달 효율과 함께 또는 구조화된 패킹 층(16)의 물질 전달 효율에 거의 또는 전혀 불리한 영향을 미치지 않으면서, 구조화된 패킹 층(16)의 상부 에지와 저부 에지 사이의 압력 강하를 상당히 감소시키는 것으로 예상치 않게 밝혀졌다. 이는 이론적 분리 단계당 압력 강하의 전체적인 감소 및 물질 전달 칼럼(10) 내에서 행해지는 물질 전달 공정 중에 구조화된 패킹 층(16)의 개선된 성능을 가져온다.
대체적으로, 이러한 유익한 압력 강하 및 성능 결과는, 주름 측벽(26)이 피크(22)및 밸리(24) 내에 존재할 수 있는 개방 면적의 임의의 밀도보다 개구부(28)에 의해 한정되는 더 큰 밀도의 개방 면적을 갖도록 개구부(28)가 구조화된 패킹 시트(18) 상에 분포될 때 얻어진다. 일 실시예에서, 개구부(28)는 주름 측벽(26) 내에만 존재한다. 다른 실시예에서, 개구부(28) 중 일부는 피크(22)및 밸리(24) 내에 존재하여, 밸리(24)를 따른 액체의 유동을 차단하고, 주름 측벽(26)을 가로지르는 그리고 구조화된 패킹 시트(18)의 일측으로부터 그것의 대향측으로의 액체의 분배를 용이하게 한다.
개구부(28)가 주름 측벽(26) 내에 큰 밀도로 위치될 때 개구부(28)에 의해 형성되는 집합적 또는 총 개방 면적을 증가시키는 것 및 개구부(28)의 크기를 감소시켜 그에 의해 개구부(28)의 개수를 증가시키는 것이 이론적 단계당 압력 강하를 추가로 감소시킬 수 있다. 추가의 개선은 이들 개구부(28)를 주름(20)의 종방향 길이를 따른 방향으로 우선적으로 정렬되는 행 또는 다른 패턴으로 배치함으로써 달성될 수 있다. 더욱 추가적인 개선은 주름(20)의 정점 반경을 증가시키고/시키거나 꼭지각을 조절함으로써 달성될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같은, 본 발명의 일 실시예에서의 더 큰 정점 반경으로 인해 달리 초래될 그리고 물질 전달 효율에 불리할 인접한 구조화된 패킹 시트(18)들 사이의 접촉점에서의 증가된 액체 축적을 방지하기 위하여, 일 실시예에서 구조화된 패킹 시트(18) 중 인접한 것들 상의 주름(20)은 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 스페이서(32)에 의해 분리될 수 있다. 일 실시예에서, 이들 스페이서는, 더 큰 정점 반경 변경이 적용되지 않고 더 작은, 변하지 않은 정점 반경 및 주름(20) 높이가 유지되어, 그에 의해 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 이중 정점 반경을 갖는 피크(22)를 형성하는 구조화된 패킹 시트(18)의 전면 및/또는 후면 상의 피크(22)의 일부 또는 전부의 섹션으로서 형성된다. 스페이서(32)는 구조화된 패킹 시트(18)의 전부 또는 일부의 적어도 일측에서 피크(22)의 일부 또는 전부를 따라 이격된 위치에 위치되고, 인접한 구조화된 패킹 시트(18)의 대면 피크(22)와 접촉하여, 그에 의해 더 큰 정점 반경 변경을 포함하는 영역에서 인접한 구조화된 패킹 시트(18)들 사이의 접촉을 방지한다. 일 실시예에서, 스페이서(32)는 도 10에 도시된 바와 같이 더 큰 정점 반경을 갖는 피크(22)를 생성하기 위해, 도 4에 도시된 바와 같이 초기에 원래의, 더 작은 정점 반경을 갖는 피크(22)의 부분을 함몰시킴으로써 형성될 수 있다. 이에 의해, 스페이서(32)는 변경되지 않은, 더 작은 정점 반경 및 원래의 주름(20) 높이를 유지하는 함몰되지 않은 섹션에 의해 형성된다.
개구부(28)는 다양한 구성으로 주름 측벽(26)을 따라 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 개구부(28)는 개구부(28)가 피크(22) 또는 밸리(24) 내에 존재하지 않도록 패킹 시트(18)의 주름 측벽(26) 내에만 존재할 수 있다. 다른 실시예에서, 피크(22) 및 밸리(24)를 따른 액체의 유동을 차단하고 그러한 액체의 적어도 일부가 구조화된 패킹 시트(18)의 일측으로부터 타측으로 배출되도록 허용하기에 충분한 개수의 개구부(28)가 피크(22) 및 밸리(24) 상에 위치될 수 있다. 추가적으로, 주름 측벽(26) 내에 위치되는 개구부(28)의 대부분, 또는 전부는 피크(22) 또는 밸리(24)보다 주름 측벽(26)의 종방향 중심선에 더 가깝게 위치될 수 있다. 이러한 배치의 결과로서, 중심선에 더 가까운 개구부(28)에 의해 한정되는 개방 면적의 밀도는 각각의 주름 측벽(26) 상의 피크(22) 또는 밸리(24)에 더 가까운 개구부(28)에 의해 한정되는 개방 면적의 밀도보다 크다. 일부 응용에서, 주름 측벽(26)의 중심선에 더 가까운 개구부(28)에 의해 한정되는 개방 면적의 밀도를 증가시키는 것은 전체 물질 전달의 최소의 감소와 함께 압력 강하를 감소시켜서, 이론적 단계당 압력 강하 면에서 전체적인 개선을 가져오는 것으로 밝혀졌다.
주름 측벽(26)을 따른 개구부(28)의 위치설정은 적어도 부분적으로 개구부(28)의 크기, 총 개방 면적, 및 전체 간격에 의존할 수 있다. 일부 응용에서, 이들 인자는 개구부 크기를 최소화하면서 총 개방 면적을 증가시켜 단위 면적당 개구부(28)의 총 개수가 최대화되도록 하는 방식으로 구조화된 패킹 시트(18)에 대해 조절될 수 있다. 이는 이론적 단계당 압력 강하의 감소를 가져와서, 구조화된 패킹 층(16)의 성능의 바람직한 개선을 나타내는 것으로 밝혀졌다.
일부 응용에서, 개구부(28)의 최대 평면 치수는 약 1 mm 내지 약 13 mm, 약 1.5 mm 내지 약 10 mm, 약 2 mm 내지 약 8 mm, 또는 약 2.5 mm 내지 약 6 mm의 범위 내에 있을 수 있다. 각각의 개구부(28)의 최대 평면 치수는 개구부(28)의 중심을 통과하는 개구부(28)의 2개의 측부들 사이의 최장 선을 따라 측정된다. 개구부(28)가 둥근 형상을 가질 때, 최대 평면 치수는 직경이다. 도면에 대체로 둥근 형상을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 개구부(28)는 삼각형 형상, 편장형 형상, 난형 형상, 직사각형 형상, 또는 정사각형 형상과 같은 다른 형상을 가질 수 있다. 이들 및 다른 형상은 본 발명의 범위 내에 있다.
일부 응용에서, 개구부(28) 각각의 개방 면적은 개별 개구부(20)가 약 80 ㎟ 이하, 약 50 ㎟ 이하, 또는 약 30 ㎟ 이하의 개방 면적을 갖도록 최소화될 수 있지만, 단위 면적당 개구부의 개수는 패킹 층(18) 각각의 총 개방 면적이 관련 패킹 시트(18)의 총 표면적을 기준으로 약 6 내지 약 20%, 약 8 내지 약 18%, 약 10 내지 약 16%, 또는 약 11 내지 약 15%의 범위 내에 있도록 최대화될 수 있다.
개구부(28)는 피크 및 밸리의 종방향 연장 방향에 실질적으로 평행한 방향으로 연장되는 하나 이상의 이격된 행으로 주름 측벽(26) 각각을 따라 배열될 수 있다. 절첩되기 전의 패킹 시트(18)를 도시한 도 13 및 도 14에 가장 잘 도시된 바와 같이, 개구부(28)의 행은 서로 이격될 수 있고, 주름 절첩선(30)의 연장 방향에 실질적으로 평행한 방향으로 연장될 수 있다. 결과적으로, 개구부(28)의 행은 패킹 층의 에지에 대해 비스듬한 각도로 연장될 수 있다. 각각의 주름 측벽 상에 존재하는 행의 총 개수는 적어도 1개, 적어도 2개, 또는 적어도 3개일 수 있으며, 이때 특정 배열은 특정 응용에 따라 달라진다. 개구부(28)는 바람직하게는 주름(20)에 대해 무작위 패턴으로 배열되지 않아야 하며, 패킹 시트(18)의 에지에 평행하거나 평행하지 않을 수 있다.
개구부(28)가 주름 측벽(26)을 따라 2개 이상의 행으로 배열될 때, 인접 행 내의 개구부(28)가 서로 정렬될 수 있거나(도시되지 않음), 또는 도 6, 도 7 및 도 9에 도시된 바와 같이, 개구부(28)는 피크(22) 및 밸리(24)의 연장 방향에 평행한 방향으로 서로 엇갈릴 수 있다. 일부 응용에서, 인접 행 내의 개구부(28)는 주름 측벽(26)의 중심선을 따라 서로 엇갈릴 수 있다. 인접 개구부(28)들 사이의 간격은 응용에 따라 달라질 수 있고, 인접 개구부의 연속적인 에지들 사이에서 측정될 때, 예를 들어, 1 mm 내지 20 mm, 2 mm 내지 15 mm, 또는 3 mm 내지 10 mm의 범위 내에 있을 수 있다.
일 실시예에서, 패킹 층(18)은 70 내지 120°의 범위 내의 꼭지각을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 그것들은 80 내지 115°의 꼭지각을 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 그것들은 90° 내지 110°의 꼭지각을 가질 수 있다. 다양한 실시예에서, 정점 반경은 약 1 mm 내지 약 15 mm, 또는 약 1.5 mm 내지 약 10 mm, 또는 약 2 mm 내지 약 8 mm의 범위 내에 있을 수 있다.
보다 큰 정점 반경을 갖는 구조화된 패킹 시트(18)에서 악화될, 하나의 구조화된 패킹 시트(18)의 주름(20)이 구조화된 패킹 시트(18) 중 인접한 것의 주름(20)과 접촉하는 접촉점에서의 원하지 않는 액체 축적을 방지하기 위해, 적어도 주름(20)을 따라 유동하도록 의도되는 액체 필름의 두께 이상의 거리에 의해 각각의 구조화된 패킹 시트(18)의 주름(20)의 적어도 일부 또는 대부분과 인접한 구조화된 패킹 시트(18) 상의 주름들 사이의 접촉을 방지하는 것이 대체적으로 바람직한 것으로 밝혀졌다. 예를 들어, 하나의 구조화된 패킹 시트(18)의 전면 상의 피크(22)와 인접한 구조화된 패킹 시트(18)의 후면 상의 피크(22) 사이의 거리는 0.25 mm 내지 3 mm, 0.35 mm 내지 2.5 mm, 또는 0.45 mm 내지 2 mm의 범위 내에 있을 수 있다. 주름(20)의 더 큰 반경의 피크(22)들 사이의 접촉의 이러한 감소는, 구조화된 패킹 시트(18)의 전부 또는 교번하는 것의 일면 또는 양면의 피크(22)의 전부 또는 일부를 따라 이격된 위치에 위치되는 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같은 피크(22)의 함몰되지 않은 섹션에 의해 형성되는 것과 같은 스페이서(32)에 의해 달성될 수 있다. 스페이서(32)의 길이 및 간격은, 그것들이 구조화된 패킹 층(16)으로 조립될 때 그것들이 인접한 구조화된 패킹 시트(18) 내의 대면 피크(22) 또는 스페이서(32)의 일부에만 접촉하도록 선택된다. 주름(20) 및 스페이서(32)의 형성 중에 평평한 시트의 변형을 용이하게 하기 위해, 개구부(28) 중 일부는 피크(22)의 함몰된 부분과 스페이서(32) 사이의 전이부(transition)에 위치되어, 그에 의해 도 11에 도시된 바와 같이 큰 반경으로부터 작은 반경으로의 전이부에 있는 개구부(28) 및 이중 정점 반경을 갖는 피크(22)를 형성할 수 있다.
사용 시, 구조화된 패킹 층(16) 중 하나 이상은 구조화된 패킹 시트(18)로부터 조립되고, 현재 개방 내부 영역(14) 내에서 반대로 유동하는 유체 스트림들 사이의 물질 전달 및/또는 열 교환을 용이하게 하는데 사용하기 위해 물질 전달 칼럼(10) 내의 개방 내부 영역(14) 내에 위치된다. 유체 스트림이 하나 이상의 구조화된 패킹 층(16) 내의 구조화된 패킹 시트(18)와 만날 때, 유체 스트림은 구조화된 패킹 시트(18)의 표면에 걸쳐 확산되어, 접촉 면적, 및 그에 따라서 유체 스트림들 사이의 물질 전달 및/또는 열 교환을 증가시킨다. 유체 스트림, 전형적으로 액체 스트림은 주름의 경사 표면을 따라 하강하는 한편, 다른 유체 스트림, 전형적으로 증기 스트림은 마찬가지로 인접한 구조화된 패킹 시트(18)들 사이의 개방 간격 내에서 상승하고, 하강하는 유체 스트림과 접촉하여 열 및/또는 물질 전달에 영향을 미칠 수 있다. 구조화된 패킹 시트(18) 내의 개구부(28)는 구조화된 패킹 층(16) 내의 증기 분포를 용이하게 하고, 또한 액체가 구조화된 패킹 시트(18)를 가로질러 이동함에 따라 액체 분배를 돕기 위해 그리고 패킹 시트의 일측으로부터 타측으로의 액체의 통과를 용이하게 하기 위해 액체의 패턴을 제어하기 위한 액체 분배기로서의 역할을 한다. 본 명세서에서의 개구부(28)의 크기, 형상, 및 분포는 분리 효율의 놀라운 증가 또는 있다 하더라도, 분리 효율의 단지 최소의 감소와 함께 구조화된 패킹 층(16)의 상부 에지와 저부 에지 사이의 압력 강하를 감소시켜, 그에 의해 물질 전달 칼럼(10)에서 구조화된 패킹 층(16)의 전체적인 향상된 성능을 가져오도록 전술된 바와 같이 특별히 구성될 수 있다.
본 발명은 종래의 구조화된 패킹 시트(A 내지 E) 및 본 발명의 다양한 특징을 포함하는 본 발명의 구조화된 패킹 시트(1 내지 10)에 대한 전산 유체 역학 시뮬레이션의 정규화된 결과를 보여주는 하기의 표를 참조하여 추가로 설명된다. 표에 제시된 정보는 예시로서 제공되며, 그것 내의 어떠한 것도 본 발명의 전체 범주에 대한 제한으로 간주되지 않아야 한다.
Figure pct00001
전술한 바로부터, 본 발명이 이러한 구조에 고유한 다른 이점과 함께 위에 기재된 모든 목적 및 목표를 달성하기에 아주 적합한 발명인 것이 이해될 것이다.
소정 특징 및 하위조합이 유용성을 갖고, 다른 특징 및 하위조합을 참조함이 없이 채용될 수 있는 것이 이해될 것이다. 이는 본 발명의 범주에 의해 고려되고, 본 발명의 범주 내에 있다.
많은 가능한 실시예가 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 본 발명으로 구성될 수 있기 때문에, 본 명세서에 기재되거나 첨부 도면에 도시된 모든 사항이 제한의 의미가 아닌 예시적인 것으로 해석되어야 함이 이해되어야 한다.

Claims (22)

  1. 구조화된 패킹 모듈(structured packing module)로서,
    서로 직립, 평행 관계로 위치되는 복수의 구조화된 패킹 시트로서, 각각의 구조화된 패킹 시트는 교번하는 피크(peak) 및 밸리(valley)와 상기 피크 및 밸리 중 인접한 것들 사이에서 연장되는 주름 측벽으로 형성되는 주름을 갖고, 상기 구조화된 패킹 시트는 상기 구조화된 패킹 시트 각각의 상기 주름이 상기 구조화된 패킹 시트 중 각각의 인접한 것의 상기 주름에 대해 비스듬한 각도로 연장되고 상기 구조화된 패킹 모듈 내의 상기 구조화된 패킹 시트의 비표면적(specific surface area)이 대체적으로 100 m2/㎥보다 크도록 구성되고 배열되는, 상기 복수의 구조화된 패킹 시트; 및
    상기 구조화된 패킹 시트를 통한 유체의 통과를 허용하기 위한 상기 구조화된 패킹 시트 내의 복수의 개구부로서, 상기 구조화된 패킹 시트 각각 내의 상기 개구부는 상기 구조화된 패킹 시트 중 각각의 인접한 것으로 개방되고 실질적으로 방해받지 않으며, 상기 개구부는 상기 주름 측벽이 상기 피크 및 밸리 내에 존재할 수 있는 개방 면적 중 임의의 것의 임의의 밀도보다 상기 개구부에 의해 형성되는 더 큰 밀도의 개방 면적을 갖도록 상기 구조화된 패킹 시트 각각 내에 분포되는, 상기 복수의 개구부를 포함하는, 구조화된 패킹 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 개구부는 상기 주름 측벽 내에만 존재하는, 구조화된 패킹 모듈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 개구부는 상기 피크 및 밸리에 더 가깝게 존재할 수 있는 임의의 개방 면적의 임의의 밀도보다 더 큰 밀도의 상기 개방 면적이 상기 주름 측벽의 중심선에 더 가깝게 존재하도록 분포되는, 구조화된 패킹 모듈.
  4. 제1항에 있어서, 상기 개구부는 상기 피크 및 밸리의 종방향 연장 방향에 대체로 평행한 방향으로 연장되는 하나 이상의 이격된 행(row)으로 배열되는, 구조화된 패킹 모듈.
  5. 제4항에 있어서, 상기 패킹 층 각각의 상기 주름은 70° 내지 120°의 범위 내의 꼭지각(apex angle)을 갖는, 구조화된 패킹 모듈.
  6. 제1항에 있어서, 상기 구조화된 패킹 시트 각각의 개방 면적은 관련 패킹 층의 총 표면적을 기준으로 8 내지 20%의 범위 내에 있는, 구조화된 패킹 모듈.
  7. 제1항에 있어서, 상기 개구부 각각은 1 mm 내지 13 mm의 범위 내의 최대 평면 치수를 갖는, 구조화된 패킹 모듈.
  8. 제1항에 있어서, 상기 개구부는 둥근 형상을 갖는, 구조화된 패킹 모듈.
  9. 제1항에 있어서, 상기 구조화된 패킹 시트 중 인접한 것의 대면하는 면 상의 상기 피크 중 일부에만 접촉하는 상기 피크 상의 스페이서를 포함하는, 구조화된 패킹 모듈.
  10. 제9항에 있어서, 상기 스페이서는 더 큰 정점 반경(apex radius)을 갖는 상기 피크의 인접한 함몰된 섹션보다 더 작은 정점 반경을 갖는 상기 피크의 섹션으로서 형성되는, 구조화된 패킹 모듈.
  11. 제10항에 있어서, 상기 개구부 중 일부는 상기 피크의 상기 함몰된 섹션으로부터 더 작은 정점 반경을 갖는 상기 피크의 상기 섹션으로의 전이부에 위치되는, 구조화된 패킹 모듈.
  12. 제1항에 있어서, 상기 개구부 중 일부는 상기 피크 및 밸리 내에 위치되는, 구조화된 패킹 모듈.
  13. 제1항에 있어서, 상기 주름은 1 mm 내지 15 mm의 범위 내의 정점 반경을 갖는, 구조화된 패킹 모듈.
  14. 제1항에 있어서, 상기 개구부는 상기 주름 측벽 내에만 존재하고, 상기 피크 및 밸리에 더 가깝게 존재할 수 있는 임의의 개방 면적의 임의의 밀도보다 더 큰 밀도의 상기 개방 면적이 상기 주름 측벽의 중심선에 더 가깝게 존재하도록 분포되며, 상기 개구부는 상기 피크 및 밸리의 연장 방향에 대체로 평행한 방향으로 연장되는 하나 이상의 행으로 배열되고, 상기 패킹 층 각각의 개방 면적은 관련 패킹 층의 총 표면적을 기준으로 11 내지 15%의 범위 내에 있으며, 상기 개구부 각각은 2 mm 내지 8 mm의 범위 내의 최대 평면 치수를 갖고, 상기 주름은 70° 내지 120°의 범위 내의 꼭지각 및 1 mm 내지 15 mm의 범위 내의 정점 반경을 가지며, 인접 패킹 층의 상기 주름의 적어도 일부분은 서로 이격되는, 구조화된 패킹 모듈.
  15. 물질 전달 칼럼으로서,
    개방 내부 영역을 한정하는 쉘; 및
    상기 개방 내부 영역 내의 제1항의 적어도 하나의 구조화된 패킹 모듈을 포함하는, 물질 전달 칼럼.
  16. 제15항에 있어서, 상기 개구부는 상기 주름 측벽 내에만 존재하는, 물질 전달 칼럼.
  17. 제15항에 있어서, 상기 개구부는 상기 피크 및 밸리에 더 가깝게 존재할 수 있는 임의의 개방 면적의 임의의 밀도보다 더 큰 밀도의 상기 개방 면적이 상기 주름 측벽의 중심선에 더 가깝게 존재하도록 분포되는, 물질 전달 칼럼.
  18. 제15항에 있어서, 상기 개구부는 상기 피크 및 밸리의 종방향 연장 방향에 대체로 평행한 방향으로 연장되는 하나 이상의 이격된 행으로 배열되는, 물질 전달 칼럼.
  19. 제15항에 있어서, 상기 구조화된 패킹 시트 각각의 개방 면적은 관련 패킹 층의 총 표면적을 기준으로 6 내지 20%의 범위 내에 있는, 물질 전달 칼럼.
  20. 제15항에 있어서, 상기 개구부 각각은 6 mm 이하의 최대 평면 치수를 갖는, 물질 전달 칼럼.
  21. 제15항에 있어서, 상기 주름은 적어도 70°의 꼭지각 및 적어도 1 mm의 정점 반경을 갖는, 물질 전달 칼럼.
  22. 제15항에 있어서, 상기 개구부는 상기 주름 측벽 내에만 존재하고, 상기 피크 및 밸리에 더 가깝게 존재할 수 있는 임의의 개방 면적의 임의의 밀도보다 더 큰 밀도의 상기 개방 면적이 상기 주름 측벽의 중심선에 더 가깝게 존재하도록 분포되며, 상기 개구부는 상기 피크 및 밸리의 연장 방향에 대체로 평행한 방향으로 연장되는 하나 이상의 행으로 배열되고, 상기 패킹 층 각각의 개방 면적은 관련 패킹 층의 총 표면적을 기준으로 11 내지 15%의 범위 내에 있으며, 상기 개구부 각각은 2 mm 내지 8 mm의 범위 내의 최대 평면 치수를 갖고, 상기 주름은 70° 내지 120°의 범위 내의 꼭지각 및 2 mm 내지 8 mm의 범위 내의 정점 반경을 가지며, 인접 패킹 층의 상기 주름의 적어도 일부분은 서로 이격되는, 물질 전달 칼럼.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR112019022257B1 (pt) 2017-05-02 2023-03-21 Koch-Glitsch, Lp Módulo de empacotamento estruturado para colunas de transferência de massa
FR3097777B1 (fr) * 2019-06-26 2021-10-15 Total Raffinage Chimie Garnissage dispose a l’interieur d’une enceinte pour favoriser le contact entre des fluides en circulation
CN110354523B (zh) * 2019-07-14 2024-02-06 河北龙亿环境工程有限公司 一种具有多微孔气泡罩的新型塔板
EP3808445A1 (en) * 2019-10-14 2021-04-21 Sulzer Management AG Structured packing element with reduced material requirement
EP3808446A1 (en) * 2019-10-14 2021-04-21 Sulzer Management AG Structured cross-channel packing element with reduced material requirement
SE545234C2 (en) * 2021-05-26 2023-05-30 Munters Europe Ab An evaporative cooling pad for an air treatment unit
WO2024028696A1 (en) * 2022-08-04 2024-02-08 Koch-Glitsch, Lp Structured packing

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4668443A (en) * 1985-11-25 1987-05-26 Brentwood Industries, Inc. Contact bodies
US5876638A (en) * 1996-05-14 1999-03-02 Air Products And Chemicals, Inc. Structured packing element with bi-directional surface texture and a mass and heat transfer process using such packing element
US20030094713A1 (en) * 1999-03-15 2003-05-22 Swaminathan Sunder Optimal corrugated structured packing
US20030190461A1 (en) * 1999-06-25 2003-10-09 Mckeigue Kevin Structured packing
US20150238926A1 (en) * 2012-09-11 2015-08-27 IFP Energies Nouvelles High-performance structured packing for a fluid contacting column

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE385971B (sv) * 1973-12-20 1976-07-26 Svenska Flaektfabriken Ab Kontaktkropp for vatten och luft, fremst avsedd for kyltorn och luftfuktare
CH617357A5 (ko) * 1977-05-12 1980-05-30 Sulzer Ag
US4604247A (en) * 1983-06-21 1986-08-05 Glitsch, Inc. Tower packing material and method
CA1270751A (en) * 1986-12-01 1990-06-26 Gilbert K. Chen Structured tower packing
AU5869494A (en) * 1992-12-01 1994-06-22 Koch Engineering Company, Inc. Nested packing for an exchange column
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
US6119481A (en) * 1998-01-19 2000-09-19 Air Products And Chemicals, Inc. Horizontal structured packing
US6509082B1 (en) 1999-06-25 2003-01-21 The Boc Group, Inc. Structured packing
DE10031119A1 (de) * 2000-06-30 2002-01-10 Basf Ag Packungen für Wärme und Stoffaustauschkolonnen
DE10159821A1 (de) * 2001-12-06 2003-06-18 Basf Ag Vorrichtung und Verfahren zur Durchführung von heterogen katalysierter Reaktivdestillationen, insbesondere zur Herstellung von Pseudoionen
CN2517485Y (zh) * 2001-12-24 2002-10-23 天津市博隆塔器新技术开发有限公司 鞍环板波填料
CA2500867A1 (en) 2002-10-03 2004-04-15 Koch-Glitsch, Lp Structured packing plate and element and method of fabricating same
US6991222B2 (en) * 2003-03-31 2006-01-31 George Amir Meski Structured packing with increased capacity
SG115648A1 (en) 2003-03-31 2005-10-28 Air Prod & Chem Structured packing with increased capacity
US8298412B2 (en) * 2008-09-17 2012-10-30 Koch-Glitsch, Lp Structured packing module for mass transfer column and process involving same
EP2230011B1 (de) * 2009-03-18 2020-03-25 Sulzer Management AG Struckturierte Packung
CN102008935B (zh) 2010-12-24 2014-09-10 上海化工研究院 一种锯齿形波纹填料及其应用
KR20140140573A (ko) * 2012-03-06 2014-12-09 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드 구조화 팩킹
CN103691388B (zh) 2014-01-08 2019-07-09 河北化大科技有限公司 一种导流型填料
CN105582876A (zh) * 2016-02-26 2016-05-18 江苏华益科技有限公司 一种高比表面积丝网波纹填料
USD854132S1 (en) * 2016-11-23 2019-07-16 Koch-Glitsch, Lp Corrugated steel structure
BR112019022257B1 (pt) 2017-05-02 2023-03-21 Koch-Glitsch, Lp Módulo de empacotamento estruturado para colunas de transferência de massa

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4668443A (en) * 1985-11-25 1987-05-26 Brentwood Industries, Inc. Contact bodies
US5876638A (en) * 1996-05-14 1999-03-02 Air Products And Chemicals, Inc. Structured packing element with bi-directional surface texture and a mass and heat transfer process using such packing element
US20030094713A1 (en) * 1999-03-15 2003-05-22 Swaminathan Sunder Optimal corrugated structured packing
US20030190461A1 (en) * 1999-06-25 2003-10-09 Mckeigue Kevin Structured packing
US20150238926A1 (en) * 2012-09-11 2015-08-27 IFP Energies Nouvelles High-performance structured packing for a fluid contacting column

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