KR20200018566A - 물질 전달 칼럼을 위한 구조화된 패킹 모듈 - Google Patents

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Abstract

주름진 구조화된 패킹 시트는 함입된 및 융기된 구조체의 그리드 형태일 수 있는 표면 텍스처링을 갖는다. 각각의 함입된 구조체는 융기된 구조체에 의해 함입된 구조체 중 인접한 것들의 일부 또는 전부로부터 분리된다. 융기된 구조체는 피크 및 상호연결 새들의 행을 형성한다. 미세채널이 함입된 구조체 중 인접한 것들 및 상호연결 새들을 따라 연장되고, 20 내지 75도의 범위 내의 각도로 주름 밸리와 교차한다. 표면 텍스처링은 상부 에지에 인접한 상부 에지 영역 및 하부 에지에 인접한 하부 에지 영역 내의 파형 평행 홈이거나 그것을 포함할 수 있고, 구조화된 패킹 시트의 상부 및 하부 에지에 비스듬히 배향되는 벌크 영역 내의 평행 홈 세그먼트이거나 그것을 포함할 수 있다.

Description

물질 전달 칼럼을 위한 구조화된 패킹 모듈
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2017년 6월 9일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/517,368호에 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 열 및/또는 물질 전달 표면을 제공하기 위해 칼럼에 사용된다. 하나의 유형의 구조화된 패킹은 교번하는 피크(peak) 및 밸리(valley)로 구성되는 주름(corrugation)을 형성하는 복수의 크림핑된 시트(crimped sheet)를 사용한다. 주름진 구조화된 패킹 시트(structured packing sheet)는 서로 직립, 평행 관계로 위치되며, 각각의 시트의 주름이 칼럼의 종축에 대해 비스듬히 그리고 십자형 관계로 각각의 인접한 시트의 주름에 대해 비스듬히 연장되도록 배열된다. 구조화된 패킹 시트는 함께 결합되어 구조화된 패킹 모듈(structured packing module)을 형성하며, 여기에서 유체 통로가 십자형 주름의 밸리 내에 형성된다. 구조화된 패킹 모듈은 칼럼의 수평 내부 단면을 충전하는 구조화된 패킹 층을 형성할 수 있거나, 또는 구조화된 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.
구조화된 패킹 시트의 표면을 가로질러 액체 상의 확산을 용이하게 하고 그에 의해 증기 및 액체 상이 구조화된 패킹 층을 통해 유동할 때 그것들 사이의 물질 및 에너지 전달을 최대화하기 위해, 구조화된 패킹 시트에 다양한 유형의 표면 텍스처링(surface texturing)이 적용되었다. 단일 유형의 표면 텍스처링이 통상적으로 구조화된 패킹 시트의 전체 표면 영역에 걸쳐 적용된다. 하나의 유형의 표면 텍스처링은 구조화된 패킹 시트의 상부 및 저부 에지에 평행한 측방향으로 연장되는 홈을 사용한다. 구조화된 패킹 시트가 평평하지 않은 경우에, 홈은 수평으로부터 경사질 것이고, 홈을 따라 이동하는 액체는 우선적으로 한 방향으로 유동하여, 액체의 불균일 분배(maldistribution) 및 물질 전달 효율의 감소를 초래할 것이다.
통상적으로 홈보다 높은 물질 전달 효율을 갖는 다른 유형의 표면 텍스처링은 각각의 함입된 구조체(indented structure)가 융기된 구조체(raised structure)에 의해 인접한 함입된 구조체로부터 분리되는 함입된 및 융기된 구조체의 균일한 그리드(grid)를 포함한다. 구조화된 패킹 시트의 일면 상의 함입된 구조체는 구조화된 패킹 시트의 반대편 면 상에 융기된 구조체를 형성하고, 그 반대도 마찬가지이다.
함입된 구조체를 둘러싸는 융기된 구조체는 피크 및 상호연결 새들(saddle)을 포함하는 행(row)을 형성하며, 이때 새들 및 함입된 구조체는 액체가 그것을 따라 우선적으로 유동하는 미세채널(microchannel)의 행을 형성한다. 이러한 행 및 미세채널은 경사지고, 45도 각도와 같은 각도로 구조화된 패킹 시트의 상부 및 저부 에지와 교차한다. 액체의 확산 패턴이 이들 미세채널에 의해 영향을 받는 것으로 밝혀졌다. 그것들이 주름 밸리와 대체로 정렬될 때, 일단 액체가 주름 밸리로 들어가면, 그것은 미세채널을 따르고 주름 밸리 내에 잔류하는 경향이 있다. 이상적으로, 액체는 액체의 측방향 확산을 용이하게 하기 위해 주름 피크 위로 유동하고 다른 주름 밸리로 들어감으로써 주름 밸리를 빠져나갈 수 있을 것이다.
따라서, 액체가 구조화된 패킹 표면을 가로질러 더욱 균일하게 확산되어, 액체-증기 상호작용이 일어나는 활성 및 유효 표면적을 증가시키고, 그에 의해 물질 전달 효율의 증가를 얻을 수 있는 개선된 구조화된 패킹에 대한 필요성이 존재한다.
일 태양에서, 본 발명은 서로 직립, 평행 관계로 위치되는 복수의 구조화된 패킹 시트를 포함하는 구조화된 패킹 모듈에 관한 것으로, 이때 각각의 구조화된 패킹 시트는 서로 반대편인 면들, 상부 에지, 하부 에지, 상부 에지와 하부 에지 사이의 벌크 영역(bulk region), 및 주름 측벽에 의해 상호연결되는 그리고 구조화된 패킹 시트의 상부 에지 및/또는 하부 에지에 대해 비스듬한 경사 각도를 형성하는 경사진 방향으로 연장되는 교번하는 피크 및 밸리로 형성되는 주름을 갖고, 구조화된 패킹 시트는 구조화된 패킹 시트 중 인접한 것들의 주름이 서로 비스듬히 연장되도록 구성되고 배열된다. 구조화된 패킹 모듈은 구조화된 패킹 시트 상의 표면 텍스처링을 추가로 포함하고, 표면 텍스처링은 벌크 영역 내의 함입된 구조체 및 융기된 구조체의 그리드 - 각각의 함입된 구조체는 융기된 구조체에 의해 함입된 구조체 중 인접한 것들의 일부 또는 전부로부터 분리되고, 융기된 구조체는 피크 및 상호연결 새들의 행을 형성함 -, 및 함입된 구조체 중 인접한 것들 및 함입된 구조체 중 인접한 것들 각각 사이에 위치되는 상호연결 새들을 따라 연장되는 미세채널을 포함한다. 미세채널은 20 내지 75도의 범위 내의 각도로 주름 밸리와 교차한다.
다른 태양에서, 본 발명은 위의 구조화된 패킹 모듈에 기술된 구조화된 패킹 시트에 관한 것이다.
추가의 태양에서, 본 발명은 서로 반대편인 면들, 상부 에지, 하부 에지, 상부 에지와 하부 에지 사이의 벌크 영역, 주름 측벽에 의해 상호연결되는 그리고 상부 에지 및/또는 하부 에지에 대해 비스듬한 경사 각도를 형성하는 경사진 방향으로 연장되는 교번하는 피크 및 밸리로 형성되는 주름, 및 개구부를 포함하는 구조화된 패킹 시트에 관한 것이다. 구조화된 패킹 시트는 구조화된 패킹 시트 상의 표면 텍스처링을 추가로 포함하고, 표면 텍스처링은, 상부 에지에 인접한 상부 에지 영역 및 하부 에지에 인접한 하부 에지 영역 내의 평행 홈; 상부 및 하부 에지에 비스듬히 배향되는 벌크 영역 내의 평행 홈 세그먼트; 구조화된 패킹 시트의 총 표면적의 70 내지 95%를 차지하는 벌크 영역 내의 함입된 구조체 및 융기된 구조체의 그리드 - 각각의 함입된 구조체는 융기된 구조체에 의해 함입된 구조체 중 인접한 것들의 일부 또는 전부로부터 분리되고, 융기된 구조체는 피크 및 상호연결 새들의 행을 형성하며, 함입된 구조체는 융기된 구조체의 상호연결 새들이 각각의 행 내의 인접한 함입된 구조체들을 연결하는 상태로 평행한 행으로 배열됨 - 및 함입된 구조체 중 인접한 것들 및 함입된 구조체 중 인접한 것들 각각 사이에 위치되는 상호연결 새들을 따라 연장되는 미세채널을 포함한다.
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 구조화된 패킹 모듈의 일부분을 형성하고 개구부와, 함입된 및 융기된 구조체의 그리드를 포함하는 표면 텍스처링의 일 실시예를 갖는 4개의 주름진 구조화된 패킹 시트의 측면 사시도이며, 여기에서 표면 텍스처링은 관찰 및 이해의 용이함을 위해 시트의 소정 부분만을 차지하는 것으로 표현되어 도시되지만, 실제로는 전체 시트를 차지할 수 있다.
도 3은 주름을 형성하기 위한 크림핑 작업을 거치기 전의 재료의 평평한 시트의 전방 사시도이며, 이때 재료의 시트는 개구부와, 함입된 및 융기된 구조체의 그리드를 포함하는 표면 텍스처링의 일 실시예를 갖는다.
도 4는 구조화된 패킹 모듈의 일부분을 형성하고 개구부와, 홈 및 홈 세그먼트를 포함하는 표면 텍스처링의 일 실시예를 갖는 4개의 주름진 구조화된 패킹 시트의 측면 사시도이다.
도 5는 주름을 형성하기 위한 크림핑 작업을 거치기 전의 재료의 평평한 시트의 전방 사시도이며, 이때 재료의 시트는 개구부와, 홈, 홈 세그먼트, 및 함입된 및 융기된 구조체의 그리드를 포함하는 표면 텍스처링의 일 실시예를 갖는다.
도 6은 원추형 피크 및 밸리를 포함하는 함입된 및 융기된 구조체의 그리드의 일 실시예의 확대 부분도이다.
도 6a는 도 6의 선 6a-6a를 따른 단면도이다.
도 6b는 도 6의 선 6b-6b를 따른 단면도이다.
도 7은 긴 리지형 피크 및 밸리를 포함하는 함입된 및 융기된 구조체의 그리드의 일 실시예의 확대 부분도이다.
도 7a는 도 7의 선 7a-7a를 따른 단면도이다.
도 7b는 도 7의 선 7b-7b를 따른 단면도이다.
도 8은 원추형 피크 및 밸리를 포함하고 피크의 행들 사이의 보다 높은 새들 및 피크의 열들 사이의 보다 낮은 새들을 갖는 함입된 및 융기된 구조체의 그리드의 일 실시예의 확대 부분도이다.
도 8a는 도 8의 선 8a-8a를 따른 단면도이다.
도 8b는 도 8의 선 8b-8b를 따른 단면도이다.
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 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.
도 2를 추가로 참조하면, 구조화된 패킹 시트(18) 각각은 대향하는 전방 및 후방 면(20, 22), 대향하는 상부 및 하부 에지(24, 26), 및 대향하는 측부 에지(28, 30)를 제공한다. 구조화된 패킹 시트(18) 각각은 관련 구조화된 패킹 시트(18)의 일부, 또는 전부를 따라 연장되는 복수의 평행한 주름(32)을 갖는다. 주름(32)은 교번하는 피크(34) 및 밸리(36)와, 피크(34) 및 밸리(36) 중 인접한 것들 사이에서 연장되는 주름 측벽(38)으로 형성된다. 각각의 구조화된 패킹 시트(18)의 전면(20) 상의 피크(34)는 구조화된 패킹 시트(18)의 반대편 면 또는 후면(22) 상에 밸리(36)를 형성한다. 마찬가지로, 각각의 구조화된 패킹 시트(18)의 전면(20) 상의 밸리(36)는 구조화된 패킹 시트(18)의 후면(22) 상에 피크(34)를 형성한다.
예시된 실시예에서, 구조화된 패킹 시트(18) 각각의 주름(32)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 전면(20)이 인접한 구조화된 패킹 시트(18)의 후면(22)과 대면하도록 대면 관계로 위치된다. 인접한 구조화된 패킹 시트(18)는 구조화된 패킹 시트(18) 각각 내의 주름(32)이 구조화된 패킹 시트(18) 중 인접한 것(들) 내의 그들 주름(32)에 대해 십자형, 또는 십자-파형(cross-corrugated) 방식으로 연장되도록 추가로 배열된다. 이러한 배열의 결과로서, 구조화된 패킹 시트(18) 각각 내의 주름(32)은 구조화된 패킹 시트(18) 중 각각의 인접한 것의 주름에 대해 비스듬한 각도로 연장된다. 구조화된 패킹 시트(18) 각각의 전면(20)의 주름(32)의 피크(34) 중 일부 또는 전부가 구조화된 패킹 시트(18) 중 인접한 것의 후면(22) 상의 피크(34)와 접촉할 수 있거나, 구조화된 패킹 시트(18) 각각의 전면(20)의 주름(32)의 피크(34) 중 어느 것도 구조화된 패킹 시트(18) 중 인접한 것의 후면(22) 상의 피크(34)와 접촉하지 않을 수 있다.
주름(32)은 구조화된 패킹 시트(18)의 상부 및/또는 하부 에지(24, 26)에 대해 경사 각도를 형성하는 방향으로 경사진다. 경사 각도는 구조화된 패킹 시트(18)가 사용되어야 하는 특정 응용의 요건에 대해 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 경사 각도는 25 내지 75도의 범위 내에 있을 수 있다. 경사 각도의 특정 예는 대략 30°, 대략 45°, 및 대략 60°이다. 구조화된 패킹 시트(18)의 상부 및 하부 에지(24, 26)가 물질 전달 칼럼(10)의 수직축에 수직하게 위치되기 때문에, 주름(32)은 또한 물질 전달 칼럼(10)의 수직축에 대해 경사진다.
주름(32)의 피크(34), 밸리(36) 및 주름 측벽(38)은 통상적으로 도 3에 도시된 바와 같은 평평한 시트(39)를 크림핑 프레스(crimping press) 내에 공급함으로써 자동화된 크림핑 공정으로 형성된다. 피크(34) 및 밸리(36)는 대체적으로 정점 반경에 의해 한정될 수 있는 만곡된 호로서 형성된다. 대체적으로, 주어진 비표면적에 대해, 정점 반경이 증가함에 따라, 피크(34) 및 밸리(36)의 곡률의 호가 증가하고, 피크(34)와 밸리(36) 사이의 주름 측벽(38)의 길이는 역으로 감소한다. 각각의 주름(32)의 2개의 주름 측벽(38)은 꼭지각(apex angle)을 형성한다. 정점 반경, 꼭지각, 패킹 크림프 높이, 및 피크(34) 대 피크(34) 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.
구조화된 패킹 시트(18)의 일부 또는 전부에는 구조화된 패킹 층(16) 내에서 증기 및 액체 분배를 용이하게 하기 위해 구조화된 패킹 시트(18)를 통해 연장되는 복수의 개구부(40)가 제공될 수 있다. 각각의 개구부(40)는 관련 패킹 시트(18)를 통한 유체의 통과를 허용하기 위한 개방 면적을 제공한다. 개구부(40)는 통상적으로 구조화된 패킹 시트(18) 상에 균일하게 분포된다.
구조화된 패킹 시트(18)의 전방 및/또는 후방 면(20, 22)은 확산을 용이하게 하고 그에 의해 상승하는 유체 스트림과 하강하는 유체 스트림 사이의 접촉을 최대화하기 위해 하나 이상의 상이한 유형의 표면 텍스처링을 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같은 일 실시예에서, 표면 텍스처링은 구조화된 패킹 시트(18)의 전방 및 후방 면(20, 22)의 벌크 영역에서 함입된 구조체(44) 및 융기된 구조체(46)의 그리드를 포함한다. 주름(32)을 쉽게 볼 수 있게 하기 위해, 함입된 및 융기된 구조체(44, 46)의 그리드의 몇몇 대표적인 영역만이 도 2에 도시되지만, 그리드가 원하는 물질 전달 효율을 달성하기 위해 구조화된 패킹 시트(18)의 전체 표면 영역 또는 그것의 충분한 부분을 차지할 수 있는 것이 이해되어야 한다. 벌크 영역은 일 실시예에서 구조화된 패킹 시트(18)의 상부 및 하부 에지(24, 26) 사이에 위치된다.
각각의 함입된 구조체(44)는 융기된 구조체(46)에 의해 함입된 구조체(44) 중 인접한 것들의 일부 또는 전부로부터 분리된다. 함입된 구조체(44)는 평행한 행으로 배열되고, 정사각형, 다이아몬드, 삼각형 또는 다른 패턴으로 위치될 수 있다. 융기된 구조체(46)는 피크(48) 및 상호연결 새들(50)을 포함한다. 피크(48)는 도 6, 도 6a, 및 도 6b와 도 8, 도 8a, 및 도 8b에 도시된 바와 같이 대체로 원추형일 수 있거나, 또는 그것들은 도 7, 도 7a, 도 7b에 도시된 바와 같이 리지(ridge) 형상을 형성하도록 길 수 있다. 다른 형상 및/또는 구성이 가능하고, 본 발명의 범위 내에 있다. 통상적으로, 전방 면(20) 상의 융기된 구조체(46)의 적어도 일부 부분은 후방 면(22) 상의 함입된 구조체(44)의 적어도 일부 부분에 의해 형성되고, 그 반대도 마찬가지이다. 따라서, 원추형 피크(48) 각각은 구조화된 패킹 시트(18)의 반대편 면(20 또는 22) 상의 함입된 구조체(44) 중 하나의 함입된 구조체의 원추형 종단부(terminus)에 의해 형성될 수 있다. 마찬가지로, 리지형 피크(48) 각각은 구조화된 패킹 시트(18)의 반대편 면(20 또는 22) 상의 함입된 구조체(44) 중 하나의 함입된 구조체의 리지형 종단부에 의해 형성될 수 있다.
표면 텍스처링은 함입된 구조체(44) 및 함입된 구조체(44) 중 인접한 것들 사이에 위치되는 융기된 구조체(46)의 상호연결 새들(50) 중 인접한 것들을 따라 연장되는, 화살표(52)에 의해 표시되는 미세채널을 포함한다. 이들 미세채널(52)은 구조화된 패킹 시트(18)의 전방 및 후방 면(20, 22)을 가로질러 액체의 확산을 용이하게 하기 위해 주름 밸리(36)에 평행하게 또는 대체로 평행하게 연장되기보다는 교차한다. 구조화된 패킹 시트(18)의 상부 및/또는 하부 에지(24, 26)에 대한 미세채널(52)의 교차 각도, 및 그에 따라서 주름 밸리(36)에 대한 미세채널(52)의 배향은 전방 및 후방 면(20, 22) 상에서의 액체 확산을 최적화하도록 선택된다.
일 실시예에서, 미세채널(52)은 주름 밸리(36)와 20 내지 75도의 범위 내의 각도로 교차하며, 여기에서 교차 각도는 주름 밸리(36)와 미세채널(52) 사이에 형성되는 가능한 교차 각도 중 가장 작은 것으로 이해된다. 다른 실시예에서, 각도는 25 내지 70도 또는 30 내지 65도의 범위 내에 있을 수 있다. 도 3에 예시된 실시예에서 볼 수 있는 바와 같이, 교차 미세채널(52)은 재료의 평평한 시트(54)가 주름진 구조화된 패킹 시트(18) 중 하나를 형성하기 위해 크림핑 작업을 거치기 전에 재료의 평평한 시트(54)에서 각각 상부 및 하부 에지(24, 26)에 그리고 측부 에지(28, 30)에 대체로 평행하게 배향될 수 있다.
미세채널(52) 중 2개는 교차 각도로 각각의 함입된 구조체(44)에서 서로 비스듬히 연장된다. 교차 각도는 일 실시예에서 50 내지 140도의 범위 내에 있을 수 있다. 다른 실시예에서, 교차 각도는 70 내지 130도 또는 85 내지 95도의 범위 내에 있을 수 있다. 미세채널(52)은 도 6에 도시된 바와 같이 선형으로 연장될 수 있거나, 그것들은 도 7에 도시된 바와 같이 지그재그 방식으로 연장될 수 있거나, 또는 그것들은 도 8에 도시된 바와 같이 다른 방식으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 도 8의 실시예에서, 융기된 구조체(46)의 상호연결 새들(50)은 피크(48)의 행들 사이에서 더 높아, 유체 유동에 대한 장벽의 더 많은 부분을 형성하고, 피크(48)의 열(column)들 사이에서 더 낮아, 유체 유동에 대한 장벽의 더 적은 부분을 형성하며, 따라서 더 많은 유체가 피크(48)의 행들 사이에서 미세채널(52) 내에서 유동한다.
다른 실시예에서, 표면 텍스처링은 상부 에지(24)에 인접한 상부 에지 영역 및 구조화된 패킹 시트(26)의 하부 에지(26)에 인접한 하부 에지 영역 중 하나 또는 둘 모두에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 평행 홈(56)의 하나 이상의 행을 포함한다. 홈(56)은 액체가 구조화된 패킹 층(16)으로부터 수용됨에 따라 그리고 액체가 아래의 구조화된 패킹 층(16)으로 전달됨에 따라 액체를 측방향으로 분배하는 역할을 한다. 홈(56)의 행은 상부 에지(24) 및 하부 에지(26)와 정렬되고, 측부 에지(28, 30)들 사이에서 연속적으로 연장될 수 있다. 홈(56)은 구조화된 패킹 층(16)의 제조 오차 때문이든 또는 불완전한 설치 때문이든 간에, 상부 및 하부 에지(24, 26)가 정확히 수평으로 연장되지 않는 상황에서도 액체의 측방향 분배를 용이하게 하기 위해 파형이거나 달리 비-선형일 수 있다. 상부 에지 영역에 홈(56)을 위치시킴으로써, 하나의 구조화된 패킹 층(16)으로부터 다른 구조화된 패킹 층으로 전달되는 액체의 임의의 불균일 분배가 부분적으로 또는 완전히 교정될 수 있다. 유사하게, 하부 에지 영역에의 홈(56)의 위치설정은 액체가 하나의 구조화된 패킹 층(16)으로부터 다른 구조화된 패킹 층 내로 하강하기 전에 액체의 임의의 불균일 분배를 교정하는 역할을 한다.
홈(56)의 일 실시예에서, 그것들은 저-진폭 사인파에 근사하다. 상부 에지 영역 내의 홈(56)의 개수는 하부 에지 영역에서의 개수와 동일하거나 상이할 수 있다. 일 실시예에서, 홈(56)의 행의 개수는 상부 및 하부 에지 영역 각각에서 1개 내지 10개의 범위 내에 있다.
표면 텍스처링의 다른 실시예에서, 홈(56)은 함입된 및 융기된 구조체(44, 46)의 그리드와 조합하여 또는 임의의 다른 유형의 종래의 또는 비-종래의 구조체 또는 다른 표면 텍스처링과 조합하여 사용될 수 있다. 함입된 및 융기된 구조체(44, 46)의 그리드는 대체적으로 홈(56)보다 높은 물질 전달 효율을 가지며, 구조화된 패킹 시트(18)의 표면적의 대부분은 함입된 및 융기된 구조체(44, 46)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 함입된 및 융기된 구조체(44, 46)는 구조화된 패킹 시트(18)의 총 표면적의 70 내지 95%를 차지하고, 홈은 총 표면적의 5 내지 30%를 차지한다.
표면 텍스처링의 추가의 실시예에서, 평행 홈 세그먼트(58)의 행의 하나 이상의 영역이 액체가 벌크 영역을 통해 유동함에 따라 액체의 임의의 불균일 분배의 보정을 용이하게 하기 위해 벌크 영역 내에 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 이들 홈 세그먼트(58)는 그것들이 구조화된 패킹 시트(18)의 상부 및/또는 하부 에지(24 또는 26)를 기준으로 비스듬히 연장되도록 배향된다. 홈 세그먼트(58)는 상부 및/또는 하부 에지(24 또는 26)를 기준으로 배향된다. 일 실시예에서, 홈 세그먼트(58)는 상부 및/또는 하부 에지(24 또는 26)에 대해 0 내지 25도, 5 내지 15도, 또는 7 내지 10도인 각도로 배향된다. 평행 홈 세그먼트의 행의 개수는 1개 내지 10개의 범위 내에 있고, 평행 홈 세그먼트(58)의 행을 포함하는 영역의 개수는 1개 내지 5개의 범위 내에 있다. 홈 세그먼트(58)는 일부 응용에서 함입된 및 융기된 구조체(44, 46)의 그리드 및 홈(56) 둘 모두와 조합하여 사용될 수 있다. 다른 응용에서, 홈 세그먼트(58)는 단지 함입된 및 융기된 구조체(44, 46)의 그리드와 함께 사용될 수 있다. 이들 응용에서, 홈 세그먼트(58)의 영역은 그렇지 않을 경우 함입된 및 융기된 구조체(44, 46)에 의해 점유될 벌크 영역의 표면적의 5 내지 30%를 점유할 수 있다.
일 실시예에서, 구조화된 패킹 시트(18)의 하부 에지(26)는 또한 액체 분배를 용이하게 하기 위해 스캘럽형 프로파일(scalloped profile)을 포함할 수 있다.
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.
1. 구조화된 패킹 모듈로서,
서로 직립, 평행 관계로 위치되는 복수의 구조화된 패킹 시트 - 각각의 구조화된 패킹 시트는 서로 반대편인 면들, 상부 에지, 하부 에지, 상기 상부 에지와 상기 하부 에지 사이의 벌크 영역, 및 주름 측벽에 의해 상호연결되는 그리고 상기 구조화된 패킹 시트의 상기 상부 에지 및/또는 상기 하부 에지에 대해 비스듬한 경사 각도를 형성하는 경사진 방향으로 연장되는 교번하는 피크 및 밸리로 형성되는 주름을 갖고, 상기 구조화된 패킹 시트는 상기 구조화된 패킹 시트 중 인접한 것들의 상기 주름이 서로 비스듬히 연장되도록 구성되고 배열됨 -; 및
상기 구조화된 패킹 시트 상의 표면 텍스처링을 포함하고, 상기 표면 텍스처링은,
상기 벌크 영역 내의 함입된 구조체 및 융기된 구조체의 그리드 - 각각의 함입된 구조체는 상기 융기된 구조체에 의해 상기 함입된 구조체 중 인접한 것들의 일부 또는 전부로부터 분리되고, 상기 융기된 구조체는 피크 및 상호연결 새들의 행을 형성함 -; 및
상기 함입된 구조체 중 인접한 것들 및 상기 함입된 구조체 중 인접한 것들 각각 사이에 위치되는 상기 상호연결 새들을 따라 연장되는 미세채널 - 상기 미세채널은 20 내지 75도의 범위 내의 각도로 상기 주름 밸리와 교차함 - 을 포함하는, 구조화된 패킹 모듈.
2. 상기 1에 있어서, 상기 표면 텍스처링은 상기 상부 에지에 인접한 상부 에지 영역 및 상기 하부 에지에 인접한 하부 에지 영역 중 하나 또는 둘 모두 내에 평행 홈을 포함하는, 구조화된 패킹 모듈.
3. 상기 2에 있어서, 상기 평행 홈은 파형이고, 상기 상부 에지 영역 및 상기 하부 에지 영역 둘 모두 내에 존재하는, 구조화된 패킹 모듈.
4. 상기 3에 있어서, 상기 함입된 구조체는 상기 융기된 구조체의 상기 상호연결 새들이 각각의 행 내의 인접한 함입된 구조체들을 연결하는 상태로 평행한 행으로 배열되는, 구조화된 패킹 모듈.
5. 상기 4에 있어서, 상기 융기된 구조체의 상기 피크 각각은 원추형이고, 상기 구조화된 패킹 시트의 반대편 면 상의 상기 함입된 구조체 중 하나의 함입된 구조체의 원추형 종단부에 의해 형성되는, 구조화된 패킹 모듈.
6. 상기 4에 있어서, 상기 융기된 구조체의 상기 피크 각각은 리지형이고, 상기 구조화된 패킹 시트의 반대편 면 상의 상기 함입된 구조체 중 하나의 함입된 구조체의 리지형 종단부에 의해 형성되는, 구조화된 패킹 모듈.
7. 상기 4에 있어서, 상기 미세채널은 25 내지 70도의 범위 내의 각도로 상기 주름 밸리와 교차하는, 구조화된 패킹 모듈.
8. 상기 4에 있어서, 상기 미세채널 중 2개는 50 내지 140도의 범위 내에 있는 교차 각도로 각각의 함입된 구조체에서 서로 비스듬히 연장되는, 구조화된 패킹 모듈.
9. 상기 8에 있어서, 상기 교차 각도는 70 내지 130도의 범위 내에 있는, 구조화된 패킹 모듈.
10. 상기 4에 있어서, 상기 미세채널은 선형으로 연장되는, 구조화된 패킹 모듈.
11. 상기 4에 있어서, 상기 미세채널은 지그재그 방식으로 연장되는, 구조화된 패킹 모듈.
12. 상기 1에 있어서, 상기 표면 텍스처링은 상기 상부 및 하부 에지에 비스듬히 배향되는 상기 벌크 영역 내의 평행 홈 세그먼트를 포함하는, 구조화된 패킹 모듈.
13. 상기 1에 있어서, 상기 하부 에지는 스캘럽형으로 형성되는, 구조화된 패킹 모듈.
14. 상기 1에 있어서, 상기 구조화된 패킹 시트 내의 개구부를 포함하는, 구조화된 패킹 모듈.
15. 상기 1에 있어서, 각각의 함입된 구조체는 상기 융기된 구조체에 의해 상기 함입된 구조체 중 인접한 것들의 전부로부터 분리되는, 구조화된 패킹 모듈.
16. 상기 1에 있어서, 상기 함입된 구조체 및 융기된 구조체의 그리드는 각각의 구조화된 패킹 시트의 총 표면적의 70 내지 95%를 차지하는, 구조화된 패킹 모듈.
17. 구조화된 패킹 시트로서,
서로 반대편인 면들, 상부 에지, 하부 에지, 상기 상부 에지와 상기 하부 에지 사이의 벌크 영역, 및 주름 측벽에 의해 상호연결되는 그리고 상기 상부 에지 및/또는 상기 하부 에지에 대해 비스듬한 경사 각도를 형성하는 경사진 방향으로 연장되는 교번하는 피크 및 밸리로 형성되는 주름; 및
상기 구조화된 패킹 시트 상의 표면 텍스처링을 포함하고, 상기 표면 텍스처링은,
상기 벌크 영역 내의 함입된 구조체 및 융기된 구조체의 그리드 - 각각의 함입된 구조체는 상기 융기된 구조체에 의해 상기 함입된 구조체 중 인접한 것들의 일부 또는 전부로부터 분리되고, 상기 융기된 구조체는 피크 및 상호연결 새들의 행을 형성함 -; 및
상기 함입된 구조체 중 인접한 것들 및 상기 함입된 구조체 중 인접한 것들 각각 사이에 위치되는 상기 상호연결 새들을 따라 연장되는 미세채널 - 상기 미세채널은 20 내지 75도의 범위 내의 각도로 상기 주름 밸리와 교차함 - 을 포함하는, 구조화된 패킹 시트.
18. 상기 17에 있어서, 상기 표면 텍스처링은 상기 상부 에지에 인접한 상부 에지 영역 및 상기 하부 에지에 인접한 하부 에지 영역 중 하나 또는 둘 모두 내에 평행 홈을 포함하는, 구조화된 패킹 시트.
19. 상기 18에 있어서, 상기 평행 홈은 파형이고, 상기 상부 에지 영역 및 상기 하부 에지 영역 둘 모두 내에 존재하는, 구조화된 패킹 시트.
20. 상기 17에 있어서, 상기 함입된 구조체는 상기 융기된 구조체의 상기 상호연결 새들이 각각의 행 내의 인접한 함입된 구조체들을 연결하는 상태로 평행한 행으로 배열되는, 구조화된 패킹 시트.
21. 상기 20에 있어서, 상기 융기된 구조체의 상기 피크 각각은 원추형이고, 상기 구조화된 패킹 시트의 반대편 면 상의 상기 함입된 구조체 중 하나의 함입된 구조체의 원추형 종단부에 의해 형성되는, 구조화된 패킹 시트.
22. 상기 20에 있어서, 상기 융기된 구조체의 상기 피크 각각은 리지형이고, 상기 구조화된 패킹 시트의 반대편 면 상의 상기 함입된 구조체 중 하나의 함입된 구조체의 리지형 종단부에 의해 형성되는, 구조화된 패킹 시트.
23. 상기 20에 있어서, 상기 미세채널은 25 내지 70도의 범위 내의 각도로 상기 주름 밸리와 교차하는, 구조화된 패킹 시트.
24. 상기 20에 있어서, 상기 미세채널 중 2개는 50 내지 140도의 범위 내에 있는 교차 각도로 각각의 함입된 구조체에서 서로 비스듬히 연장되는, 구조화된 패킹 시트.
25. 상기 20에 있어서, 상기 미세채널은 선형으로 연장되는, 구조화된 패킹 시트.
26. 상기 20에 있어서, 상기 미세채널은 지그재그 방식으로 연장되는, 구조화된 패킹 시트.
27. 상기 17에 있어서, 상기 표면 텍스처링은 상기 상부 및 하부 에지에 비스듬히 배향되는 상기 벌크 영역 내의 평행 홈 세그먼트를 포함하는, 구조화된 패킹 시트.
28. 상기 17에 있어서, 상기 하부 에지는 스캘럽형으로 형성되는, 구조화된 패킹 시트.
29. 상기 17에 있어서, 상기 구조화된 패킹 시트 내의 개구부를 포함하는, 구조화된 패킹 시트.
30. 상기 17에 있어서, 각각의 함입된 구조체는 상기 융기된 구조체에 의해 상기 함입된 구조체 중 인접한 것들의 전부로부터 분리되는, 구조화된 패킹 시트.
31. 상기 17에 있어서, 상기 함입된 구조체 및 융기된 구조체의 그리드는 상기 구조화된 패킹 시트의 총 표면적의 70 내지 95%를 차지하는, 구조화된 패킹 모듈.
32. 구조화된 패킹 시트로서,
서로 반대편인 면들, 상부 에지, 하부 에지, 상기 상부 에지와 상기 하부 에지 사이의 벌크 영역, 주름 측벽에 의해 상호연결되는 그리고 상기 상부 에지 및/또는 상기 하부 에지에 대해 비스듬한 경사 각도를 형성하는 경사진 방향으로 연장되는 교번하는 피크 및 밸리로 형성되는 주름, 및 개구부; 및
상기 구조화된 패킹 시트 상의 표면 텍스처링을 포함하고, 상기 표면 텍스처링은,
상기 상부 에지에 인접한 상부 에지 영역 및 상기 하부 에지에 인접한 하부 에지 영역 내의 평행 홈;
상기 상부 및 하부 에지에 비스듬히 배향되는 상기 벌크 영역 내의 평행 홈 세그먼트;
상기 구조화된 패킹 시트의 총 표면적의 70 내지 95%를 차지하는 상기 벌크 영역 내의 함입된 구조체 및 융기된 구조체의 그리드 - 각각의 함입된 구조체는 상기 융기된 구조체에 의해 상기 함입된 구조체 중 인접한 것들의 일부 또는 전부로부터 분리되고, 상기 융기된 구조체는 피크 및 상호연결 새들의 행을 형성하며, 상기 함입된 구조체는 상기 융기된 구조체의 상기 상호연결 새들이 각각의 행 내의 인접한 함입된 구조체들을 연결하는 상태로 평행한 행으로 배열됨 -; 및
상기 함입된 구조체 중 인접한 것들 및 상기 함입된 구조체 중 인접한 것들 각각 사이에 위치되는 상기 상호연결 새들을 따라 연장되는 미세채널을 포함하는, 구조화된 패킹 시트.
33. 상기 32에 있어서, 상기 평행 홈은 파형이고, 상기 상부 에지 및 상기 하부 에지와 정렬되는, 구조화된 패킹 시트.
34. 상기 32에 있어서, 상기 융기된 구조체의 상기 피크 각각은 원추형이고, 상기 구조화된 패킹 시트의 반대편 면 상의 상기 함입된 구조체 중 하나의 함입된 구조체의 원추형 종단부에 의해 형성되는, 구조화된 패킹 시트.
35. 상기 32에 있어서, 상기 융기된 구조체의 상기 피크 각각은 리지형이고, 상기 구조화된 패킹 시트의 반대편 면 상의 상기 함입된 구조체 중 하나의 함입된 구조체의 리지형 종단부에 의해 형성되는, 구조화된 패킹 시트.
36. 상기 32에 있어서, 상기 미세채널 중 2개는 15 내지 140도의 범위 내에 있는 교차 각도로 각각의 함입된 구조체에서 서로 비스듬히 연장되는, 구조화된 패킹 시트.
37. 상기 32에 있어서, 상기 미세채널은 선형으로 연장되는, 구조화된 패킹 시트.
38. 상기 32에 있어서, 상기 미세채널은 지그재그 방식으로 연장되는, 구조화된 패킹 시트.
39. 상기 32에 있어서, 상기 하부 에지는 스캘럽형으로 형성되는, 구조화된 패킹 시트.
40. 상기 32에 있어서, 상기 미세채널은 20 내지 75도의 범위 내의 각도로 상기 주름 밸리와 교차하는, 구조화된 패킹 시트.

Claims (40)

  1. 구조화된 패킹 모듈(structured packing module)로서,
    서로 직립, 평행 관계로 위치되는 복수의 구조화된 패킹 시트(structured packing sheet) - 각각의 구조화된 패킹 시트는 서로 반대편인 면들, 상부 에지, 하부 에지, 상기 상부 에지와 상기 하부 에지 사이의 벌크 영역(bulk region), 및 주름 측벽에 의해 상호연결되는 그리고 상기 구조화된 패킹 시트의 상기 상부 에지 및/또는 상기 하부 에지에 대해 비스듬한 경사 각도를 형성하는 경사진 방향으로 연장되는 교번하는 피크(peak) 및 밸리(valley)로 형성되는 주름(corrugation)을 갖고, 상기 구조화된 패킹 시트는 상기 구조화된 패킹 시트 중 인접한 것들의 상기 주름이 서로 비스듬히 연장되도록 구성되고 배열됨 -; 및
    상기 구조화된 패킹 시트 상의 표면 텍스처링(surface texturing)을 포함하고, 상기 표면 텍스처링은,
    상기 벌크 영역 내의 함입된 구조체(indented structure) 및 융기된 구조체(raised structure)의 그리드(grid) - 각각의 함입된 구조체는 상기 융기된 구조체에 의해 상기 함입된 구조체 중 인접한 것들의 일부 또는 전부로부터 분리되고, 상기 융기된 구조체는 피크 및 상호연결 새들(saddle)의 행(row)을 형성함 -; 및
    상기 함입된 구조체 중 인접한 것들 및 상기 함입된 구조체 중 인접한 것들 각각 사이에 위치되는 상기 상호연결 새들을 따라 연장되는 미세채널(microchannel) - 상기 미세채널은 20 내지 75도의 범위 내의 각도로 상기 주름 밸리와 교차함 - 을 포함하는, 구조화된 패킹 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 표면 텍스처링은 상기 상부 에지에 인접한 상부 에지 영역 및 상기 하부 에지에 인접한 하부 에지 영역 중 하나 또는 둘 모두 내에 평행 홈을 포함하는, 구조화된 패킹 모듈.
  3. 제2항에 있어서, 상기 평행 홈은 파형이고, 상기 상부 에지 영역 및 상기 하부 에지 영역 둘 모두 내에 존재하는, 구조화된 패킹 모듈.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 함입된 구조체는 상기 융기된 구조체의 상기 상호연결 새들이 각각의 행 내의 인접한 함입된 구조체들을 연결하는 상태로 평행한 행으로 배열되는, 구조화된 패킹 모듈.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 융기된 구조체의 상기 피크 각각은 원추형이고, 상기 구조화된 패킹 시트의 반대편 면 상의 상기 함입된 구조체 중 하나의 함입된 구조체의 원추형 종단부(terminus)에 의해 형성되는, 구조화된 패킹 모듈.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 융기된 구조체의 상기 피크 각각은 리지형(ridge-shaped)이고, 상기 구조화된 패킹 시트의 반대편 면 상의 상기 함입된 구조체 중 하나의 함입된 구조체의 리지형 종단부에 의해 형성되는, 구조화된 패킹 모듈.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세채널은 25 내지 70도의 범위 내의 각도로 상기 주름 밸리와 교차하는, 구조화된 패킹 모듈.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세채널 중 2개는 50 내지 140도의 범위 내에 있는 교차 각도로 각각의 함입된 구조체에서 서로 비스듬히 연장되는, 구조화된 패킹 모듈.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 교차 각도는 70 내지 130도의 범위 내에 있는, 구조화된 패킹 모듈.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세채널은 선형으로 연장되는, 구조화된 패킹 모듈.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세채널은 지그재그 방식으로 연장되는, 구조화된 패킹 모듈.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면 텍스처링은 상기 상부 및 하부 에지에 비스듬히 배향되는 상기 벌크 영역 내의 평행 홈 세그먼트를 포함하는, 구조화된 패킹 모듈.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하부 에지는 스캘럽(scallop)형으로 형성되는, 구조화된 패킹 모듈.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구조화된 패킹 시트 내의 개구부를 포함하는, 구조화된 패킹 모듈.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 함입된 구조체는 상기 융기된 구조체에 의해 상기 함입된 구조체 중 인접한 것들의 전부로부터 분리되는, 구조화된 패킹 모듈.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 함입된 구조체 및 융기된 구조체의 그리드는 각각의 구조화된 패킹 시트의 총 표면적의 70 내지 95%를 차지하는, 구조화된 패킹 모듈.
  17. 구조화된 패킹 시트로서,
    서로 반대편인 면들, 상부 에지, 하부 에지, 상기 상부 에지와 상기 하부 에지 사이의 벌크 영역, 및 주름 측벽에 의해 상호연결되는 그리고 상기 상부 에지 및/또는 상기 하부 에지에 대해 비스듬한 경사 각도를 형성하는 경사진 방향으로 연장되는 교번하는 피크 및 밸리로 형성되는 주름; 및
    상기 구조화된 패킹 시트 상의 표면 텍스처링을 포함하고, 상기 표면 텍스처링은,
    상기 벌크 영역 내의 함입된 구조체 및 융기된 구조체의 그리드 - 각각의 함입된 구조체는 상기 융기된 구조체에 의해 상기 함입된 구조체 중 인접한 것들의 일부 또는 전부로부터 분리되고, 상기 융기된 구조체는 피크 및 상호연결 새들의 행을 형성함 -; 및
    상기 함입된 구조체 중 인접한 것들 및 상기 함입된 구조체 중 인접한 것들 각각 사이에 위치되는 상기 상호연결 새들을 따라 연장되는 미세채널 - 상기 미세채널은 20 내지 75도의 범위 내의 각도로 상기 주름 밸리와 교차함 - 을 포함하는, 구조화된 패킹 시트.
  18. 제17항에 있어서, 상기 표면 텍스처링은 상기 상부 에지에 인접한 상부 에지 영역 및 상기 하부 에지에 인접한 하부 에지 영역 중 하나 또는 둘 모두 내에 평행 홈을 포함하는, 구조화된 패킹 시트.
  19. 제18항에 있어서, 상기 평행 홈은 파형이고, 상기 상부 에지 영역 및 상기 하부 에지 영역 둘 모두 내에 존재하는, 구조화된 패킹 시트.
  20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 함입된 구조체는 상기 융기된 구조체의 상기 상호연결 새들이 각각의 행 내의 인접한 함입된 구조체들을 연결하는 상태로 평행한 행으로 배열되는, 구조화된 패킹 시트.
  21. 제17항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 융기된 구조체의 상기 피크 각각은 원추형이고, 상기 구조화된 패킹 시트의 반대편 면 상의 상기 함입된 구조체 중 하나의 함입된 구조체의 원추형 종단부에 의해 형성되는, 구조화된 패킹 시트.
  22. 제17항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 융기된 구조체의 상기 피크 각각은 리지형이고, 상기 구조화된 패킹 시트의 반대편 면 상의 상기 함입된 구조체 중 하나의 함입된 구조체의 리지형 종단부에 의해 형성되는, 구조화된 패킹 시트.
  23. 제17항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세채널은 25 내지 70도의 범위 내의 각도로 상기 주름 밸리와 교차하는, 구조화된 패킹 시트.
  24. 제17항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세채널 중 2개는 50 내지 140도의 범위 내에 있는 교차 각도로 각각의 함입된 구조체에서 서로 비스듬히 연장되는, 구조화된 패킹 시트.
  25. 제17항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세채널은 선형으로 연장되는, 구조화된 패킹 시트.
  26. 제17항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세채널은 지그재그 방식으로 연장되는, 구조화된 패킹 시트.
  27. 제17항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면 텍스처링은 상기 상부 및 하부 에지에 비스듬히 배향되는 상기 벌크 영역 내의 평행 홈 세그먼트를 포함하는, 구조화된 패킹 시트.
  28. 제17항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하부 에지는 스캘럽형으로 형성되는, 구조화된 패킹 시트.
  29. 제17항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구조화된 패킹 시트 내의 개구부를 포함하는, 구조화된 패킹 시트.
  30. 제17항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 함입된 구조체는 상기 융기된 구조체에 의해 상기 함입된 구조체 중 인접한 것들의 전부로부터 분리되는, 구조화된 패킹 시트.
  31. 제17항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 함입된 구조체 및 융기된 구조체의 그리드는 상기 구조화된 패킹 시트의 총 표면적의 70 내지 95%를 차지하는, 구조화된 패킹 모듈.
  32. 구조화된 패킹 시트로서,
    서로 반대편인 면들, 상부 에지, 하부 에지, 상기 상부 에지와 상기 하부 에지 사이의 벌크 영역, 주름 측벽에 의해 상호연결되는 그리고 상기 상부 에지 및/또는 상기 하부 에지에 대해 비스듬한 경사 각도를 형성하는 경사진 방향으로 연장되는 교번하는 피크 및 밸리로 형성되는 주름, 및 개구부; 및
    상기 구조화된 패킹 시트 상의 표면 텍스처링을 포함하고, 상기 표면 텍스처링은,
    상기 상부 에지에 인접한 상부 에지 영역 및 상기 하부 에지에 인접한 하부 에지 영역 내의 평행 홈;
    상기 상부 및 하부 에지에 비스듬히 배향되는 상기 벌크 영역 내의 평행 홈 세그먼트;
    상기 구조화된 패킹 시트의 총 표면적의 70 내지 95%를 차지하는 상기 벌크 영역 내의 함입된 구조체 및 융기된 구조체의 그리드 - 각각의 함입된 구조체는 상기 융기된 구조체에 의해 상기 함입된 구조체 중 인접한 것들의 일부 또는 전부로부터 분리되고, 상기 융기된 구조체는 피크 및 상호연결 새들의 행을 형성하며, 상기 함입된 구조체는 상기 융기된 구조체의 상기 상호연결 새들이 각각의 행 내의 인접한 함입된 구조체들을 연결하는 상태로 평행한 행으로 배열됨 -; 및
    상기 함입된 구조체 중 인접한 것들 및 상기 함입된 구조체 중 인접한 것들 각각 사이에 위치되는 상기 상호연결 새들을 따라 연장되는 미세채널을 포함하는, 구조화된 패킹 시트.
  33. 제32항에 있어서, 상기 평행 홈은 파형이고, 상기 상부 에지 및 상기 하부 에지와 정렬되는, 구조화된 패킹 시트.
  34. 제32항 또는 제33항에 있어서, 상기 융기된 구조체의 상기 피크 각각은 원추형이고, 상기 구조화된 패킹 시트의 반대편 면 상의 상기 함입된 구조체 중 하나의 함입된 구조체의 원추형 종단부에 의해 형성되는, 구조화된 패킹 시트.
  35. 제32항 또는 제33항에 있어서, 상기 융기된 구조체의 상기 피크 각각은 리지형이고, 상기 구조화된 패킹 시트의 반대편 면 상의 상기 함입된 구조체 중 하나의 함입된 구조체의 리지형 종단부에 의해 형성되는, 구조화된 패킹 시트.
  36. 제32항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세채널 중 2개는 15 내지 140도의 범위 내에 있는 교차 각도로 각각의 함입된 구조체에서 서로 비스듬히 연장되는, 구조화된 패킹 시트.
  37. 제32항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세채널은 선형으로 연장되는, 구조화된 패킹 시트.
  38. 제32항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세채널은 지그재그 방식으로 연장되는, 구조화된 패킹 시트.
  39. 제32항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하부 에지는 스캘럽형으로 형성되는, 구조화된 패킹 시트.
  40. 제32항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세채널은 20 내지 75도의 범위 내의 각도로 상기 주름 밸리와 교차하는, 구조화된 패킹 시트.
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