SK32195A3

SK32195A3 - Method of criogene separating of mixture of athmospheric gases

Info

Publication number: SK32195A3
Application number: SK321-95A
Authority: SK
Inventors: Kevin Mckeique; Ramachandra Krishnamurthy
Original assignee: Boc Group Inc
Priority date: 1994-03-11
Filing date: 1995-03-10
Publication date: 1996-02-07
Also published as: FI951125A0; NO950383L; CA2140561A1; EP0671594A1; EP0671594B1; JPH07270065A; CA2140561C; CN1109965A; PL180037B1; ES2144571T5; SK282908B6; NO950383D0; NO307905B1; US5396772A; JP3678787B2; CZ286287B6; CN1103040C; EP0671594B2; TW262392B; FI951125A

Description

SPÔSOB KRYOGÉNNEHO ROZDEĽOVANIA ZMESI ATMOSFÉRICKÝCH PLYNOV

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu kryogénneho rozdeľovania vzduchovej plynovej zmesi tvoriacej atmosféru v destilačnom kolónovom systéme, ktorý môže zahrňovať jednu destilačnú kolónu alebo viacero destilačných kolón. Konkrétne je možné uviesť, že sa uvedený vynález týka destilačného postupu, pri ktorom sa uvádza do kontaktu zostupný prúd kvapaliny a stúpajúci prúd plynov, pochádzajúcich z tejto atmosférickej zmesi, pričom sa používa štruktúrovaná náplň na uskutočnenie rozdelenia jednotlivých zložiek tejto zmesi atmosférických plynov.

Doterajší stav techniky

Podlá doterajšieho stavu techniky sa zmesi atmosférických plynov, to znamená zmesi plynov nachádzajúcich sa v okolitom ovzduší alebo predstavujúce vzduchovú zmes ako takú, napríklad zmesi dusíka, kyslíka, argónu atď., rozdelujú v mnohých rôznych kryogénnych destilačných kolónach, ktorých prevádzka je optimalizovaná tak, aby sa získali požadované zložky atmosférických plynov. Zvyčajne predstavuje vzduch zmes atmosférických plynov, ktorá sa rozdeluje na jednotlivé zložky, ktoré sa potom čistia v systéme kryogénnych destilačných kolón, pričom sa vzduch najprv stlačí a vyčistí a potom sa ochladí na kryogénnu teplotu, čo je teplota rosného bodu alebo teplota v okolí tohto rosného bodu. Takto získaný ochladený vzduch sa potom privádza do destilačnej kolóny, v ktorej sa vykoná rozdelenie na jednotlivé zložky, vzduchu do destilačnej kolóny

Pri zavedení takto ochladeného dôjde najprv k varu viacerých prchavých zložiek ako je napríklad dusík, pred varom menej prchavých zložiek, ako je napríklad kyslík, pričom vzniknutý plynový prúd vytvára stúpajúcu plynovú fázu. Časť tejto stúpajúcej plynovej fázy sa potom kondenzuje a tvorí spätný tok

Py- W/νξ v tejto kolóne, alebo reflux a týmto spôsobom vzniká zostupný prúd kvapalnej fázy. Táto zostupná kvapalná fáza sa potom uvádza do kontaktu so stúpajúcou plynovou fázou, pričom tento kontakt prebieha na kontaktných prvkoch za účelom získania kvapalnej fázy koncentrovanejšej na zložky s nižšou prchavosťou a súčasne stúpajúce plynové fázy koncentrovanejšie na zložky s vyššou prchavosťou.

Uvedený destilačný systém môže 'tvoriť jediná destilačná kolóna na získanie plynného dusíka alebo ho môže tvoriť rad destilačných kolón na ďalšie rozdeľovanie a čistenie vzduchu na jednotlivé zložky, pričom sa získajú dusík, kyslík a argón. Okrem toho je možné použiť ďalšie kolóny a získať tak ďalšie zložky vzduchu.

Uvedenými prvkami, ktoré sa používajú na dosiahnutie kontaktu medzi stúpajúcim prúdom plynu a zostupujúcim prúdom kvapaliny, môžu byť rôzne náplne, stupne, poschodia, atď. Veími používanými prvkami na dosiahnutie kontaktovania kvapaliny a plynu pri kryogénnych postupoch rozdeľovania zmesi atmosférických plynov sa stali rôzne štruktúrované náplne, pričom ich obľuba pramení z toho, že tieto náplne majú malú tlakovú stratu. Uplatnenie tejto charakteristickej malej tlakovej straty znamená, že daný postup vyžaduje nízku energetickú náročnosť, dosiahne sa vyššia produkcia atď., v porovnaní s nákladnými bežne priemyselne používanými stupňami a poschodiami.

Dlhodobým predsudkom podía doterajšieho stavu techniky bolo to, že sa prevádzkové charakteristiky pri použití týchto štruktúrovaných náplní zhoršujú so zvyšujúcim sa tlakom. Podía uvedeného vynálezu bolo však zistené, čo bude podrobne diskutované v ďalej uvedenom texte, že prevádzkovú účinnosť týchto postupov používajúcich štruktúrované náplne pri rozdeľovaní zmesí atmosférických plynov je možné zvýšiť so zvyšujúcim sa tlakom. Túto skutočnosť je možné využiť pri prevádzke kolón s vysokou kapacitou, v ktorých sa používajú malé objemy štruktúrovanej náplne, čo je celkom prekvapujúce v porovnaní s doteraz vládnucim presvedčením v tomto odbore techniky. Zníženie objemu tejto štruktúrovanej náplne sa prejaví v znížení kapitálových nákladov pri výrobe týchto destilačných kolón.

Podstata vynálezu

Uvedený vynález sa týka kryogénneho rozdeľovania zmesi atmosférických plynov v destilačnom kolónovom systéme, ktorý pozostáva prinajmenšom z jednej destilačnej kolóny. Podľa tohto postupu podľa vynálezu sa prinajmenšom v jednej tejto destilačnej kolóne vytvára klesajúci prúd kvapalnej fázy a stúpajúci prúd plynovej fázy, ktoré pochádzajú z tejto zmesi atmosférických plynov. Tento klesajúci prúd kvapalnej fázy a stúpajúci prúd plynnej fázy pochádzajúce zo zmesi atmosférických plynov sa uvádza do kontaktu pri použití štruktúrovanej náplne prítomnej prinajmenšom v jednej sekcii prinajmenšom jednej destilačnej kolóny. V tejto súvislosti je potrebné poznamenať, že uvedeným termínom sekcia destilačnej kolóny, ktorý je použitý v tomto texte a v patentových nárokoch, sa mieni oblasť destilačnej kolóny, ktorá je vymedzená medzi nástrekom a odťahom alebo medzi dvoma nástrekmi a odťahmi tejto kolóny. Táto sekcia destilačnej kolóny obsahuje dve alebo viac elementov štruktúrovanej náplne, ktoré sú navzájom orientované v pravých uhloch spôsobom, ktorý je dostatočne známy z doterajšieho stavu techniky v tejto oblasti a z výroby prevádzkových zariadení a častí s tým súvisiacich, ako sú napríklad nosné poschodia a rozdeľovače kvapaliny, atď. Výsledkom tohto priechodu uvedených fáz štruktúrovanou náplňou je to, že sa zostupujúca kvapalná fáza stále viac koncentruje na zložky tejto zmesi s nižšou prchavosťou pri svojom postupe smerom dole touto štruktúrovanou náplňou, zatiaľ čo stúpajúca plynová fáza sa stále viac koncentruje na zložky tejto zmesi s vyššou prchavosťou pri svojom priechode štruktúrovanou náplňou. Týmto zložiek podľa ich prchavosti sa dosiahne kryogénne Tento kryogénny destilačný kolónový systém sa oddeľovaním rozdelenie.

prevádzkuje takým spôsobom, aby prinajmenšom v jednej sekcii bol absolútny tlak väčší ako asi 0,2 MPa a aby sa hodnota prietokového parametra pohybovala buď v rozmedzí od asi 0,01 do

0,1 alebo aby jeho hodnota bola väčšia ako asi 0,1. Táto hodnota prietokového parametra φ zodpovedá podielu hodnoty delenej hodnotou C_v, pričom táto hodnota C_v predstavuje rýchlosť pár stúpajúcej parnej fázy a hodnota predstavuje rýchlosť kvapaliny klesajúcej kvapalnej fázy. Tento kryogénny destilačný kolónový systém sa prevádzkuje takým spôsobom, aby rýchlosť pary bola menšia ako je kritická rýchlosť pary, pri ktorej v prinajmenšom jednej sekcii destilačnej kolóny dochádza k zahlteniu a väčšia ako je minimálna rýchlosť pary.

Podlá prvého aspektu uvedeného vynálezu je štruktúrovaná náplň skonštruovaná z vlnitého kovového plechu, pričom hodnota špecifickej plochy tejto náplne sa pohybuje v rozmedzí od asi 100 m²/m³ do asi 450 m²/m³ a prietokové kanáliky sú orientované v uhle v rozmedzí od asi 30 stupňov do asi 45 stupňov. V tejto súvislosti je potrebné uviesť, že orientácia týchto prietokových kanálikov sa mieni ako orientácia vzhladom k osi kolóny, ktorá je vo väčšine prípadov zariadenia so štruktúrovanými náplňami vertikálna. V prípade týchto náplní je minimálna rýchlosť parnej fázy rovná približne hodnote:

exp [-0,0485 (ln φ)² - 0,595 ln φ - 3,176 - 0,00169 A ] v ktorom A predstavuje špecifickú plochu uvedenej štruktúrovanej náplne, I v prípade, že φ je vo vyššie uvedenom rozsahu, a hodnote:

0,054 _e ^-°z^00169A φ-0,372 v prípade, že φ je väčšie ako 0,1.

Podlá ďalšieho aspektu uvedeného vynálezu je štruktúrovaná náplň skonštruovaná z vlnitého kovového plechu, pričom hodnota

P'V-$2lfô) špecifickej plochy tejto náplne sa pohybuje v rozmedzí od asi

450 m²/m³ do asi 1 000 m²/m³ a prietokové kanáliky sú orientované v uhle v rozmedzí od asi 30 stupňov do asi 45 stupňov. V prípade týchto náplní je minimálna rýchlosť parnej fázy rovná približne hodnote:

exp [-0,0485 (ln φ)² - 0,595 ln φ - 3,748 - 0,000421 A ] v ktorom A predstavuje špecifickú plochu uvedenej štruktúrovanej náplne, v prípade, že φ je vo vyššie uvedenom rozsahu, a hodnote asi:

0,0305 _e ^_0/⁰⁰°421A ^-0,372 v prípade, že φ je väčšie ako 0,1.

Podlá ďalšieho aspektu uvedeného vynálezu je štruktúrovaná náplň skonštruovaná z vlnitého kovového plechu, pričom hodnota špecifickej plochy tejto náplne sa pohybuje v rozmedzí od asi 170 m²/m³ do asi 250 m²/m³ a prietokové kanáliky sú orientované v uhle približne 30 stupňov alebo v uhle menšom. V prípade týchto náplní je minimálna rýchlosť parnej fázy rovná približne hodnote:

exp [-0,0485 (ln φ)² - 0,595 ln φ - 2,788 - 0,00236 A ] v ktorom A predstavuje špecifickú plochu uvedenej štruktúrovanej náplne, v prípade, že φ je vo vyššie uvedenom rozsahu, a hodnote asi:

0,0795 e °r00236A 0,372 v prípade, že φ je väčšie ako 0,1.

Podlá ďalšieho aspektu uvedeného vynálezu je štruktúrovaná náplň skonštruovaná z vlnitého kovového plechu, pričom hodnota špecifickej plochy tejto náplne sa pohybuje v rozmedzí od asi 250 m²/m³ do asi 1 000 m²/m³ a prietokové kanáliky sú orientované v uhle približne 30 stupňov alebo v uhle menšom.. V prípade týchto náplní je minimálna rýchlosť parnej fázy rovná približne hodnote:

exp [-0,0485 (ln φ)² - 0,595 ln φ - 3,156 - 0,000893 A ] v ktorom A predstavuje špecifickú plochu uvedenej štruktúrovanej náplne, v prípade, že φ je vo vyššie uvedenom rozsahu, a hodnote asi:

0,05515 _e ^-°/°^00893A ^>-0,372 v prípade, že φ je väčšie ako 0,1.

Podlá ďalšieho aspektu uvedeného vynálezu sa vynález týka spôsobu kryogénneho rozdeľovania zmesi atmosférických plynov v destilačnom kolónovom systéme, pričom v tomto systéme najmenej jedna destilačná kolóna je prevádzkovaná pri absolútnom tlaku pohybujúcom sa v rozmedzí od asi 0,35 MPa (3,5 baru) do asi 0,75 MPa (7,5 baru). Prinajmenšom v jednej destilačnej kolóne tohto systému sa vytvára zostupujúci prúd kvapalnej fázy a stúpajúci prúd plynovej fázy, ktoré pochádzajú z tejto zmesi atmosférických plynov. Tento zostupujúci prúd kvapalnej fázy a stúpajúci prúd plynovej fázy pochádzajúce z tejto zmesi sa uvádzajú do kontaktu so štruktúrovanou náplňou umiestnenou najmenej v jednej sekcii aspoň jednej destilačnej kolóny, pričom hustota náplne je asi 750 m²/m³ a prietokové kanáliky sú orientované v uhle asi 45 stupňov. Výsledkom tohto kontaktu je to, že zostupujúca kvapalná fáza sa stáva stále koncentrovanejšia na zložky tejto zmesi s nižšou prchavosťou pri svojom postupe smerom dole touto štruktúrovanou náplňou, zatiaľ čo stúpajúca plynová fáza sa pri svojom priechode štruktúrovanou náplňou stále ρν-ϊ2.φ·>

viac koncentruje na zložky tejto zmesi s vyššou prchavosťou, čím sa dosiahne kryogénne rozdelenie. Táto kvapalná a plynná fáza pochádzajúce z uvedenej zmesi atmosférických plynov sa kontaktujú v štruktúrovanej náplni s určitou výškou takým spôsobom, aby táto kvapalná fáza, resp. plynová fáza obsahovala zložky s nižšou prchavosťou, resp. s vyššou prchavosťou s vopred stanovenou koncentráciou, pričom táto výška štruktúrovanej náplne je približne ekvivalentná súčinu počtu teoretických stupňov nevyhnutných na získanie tejto vopred stanovenej koncentrácie zložiek s nižšou prchavosťou a zložiek s vyššou prchavosťou a hodnoty zodpovedajúce súčtu 0,181 a tlaku vo vnútri tejto aspoň jednej kolóny násobenému hodnotou -0,00864.

Podlá ďalšieho aspektu uvedeného vynálezu sa táto aspoň jedna destilačná kolóna prevádzkuje pri absolútnom tlaku, ktorý sa pohybuje sa v rozmedzí od asi 0,75 MPa (7,5 baru) do asi 2,0 MPa (20 barov). V tomto prípade výška štruktúrovanej náplne, v ktorej dochádza ku kontaktu zmesi atmosférických plynov, približne zodpovedá hodnote súčinu počtu teoretických poschodí požadovaných na získanie vopred stanovenej koncentrácie zložiek s nižšou prchavosťou a zložiek s vyššou prchavosťou o 0,116.

Podlá poznatkov uvádzaných v publikáciách podlá doterajšieho stavu techniky sa predpokladalo, že sa prevádzkyschopnosť v štruktúrovanej náplni so zvyšujúcim tlakom zhoršuje. Podlá uvedeného vynálezu bolo zistené, že prevádzkyschopnosť tejto štruktúrovanej náplne závisí od zmesi, ktorá sa v tejto náplni rozdeľuje. V prípade, že je touto spracovávanou zmesou zmes atmosférických plynov, potom prevádzkyschopnosť tejto štruktúrovanej náplne v destilačnej kolóne prekvapujúco s tlakom vzrastá. Napríklad je možné uviesť, že údaje týkajúce sa štruktúrovanej náplne s hustotou 750 m²/m³ podlá doterajšieho stavu techniky uvádza, že horný limit pre prevádzkové rozmedzie je dané hodnotou:

exp [-4,064 - 0,595 ln φ - 0,0485 (ln φ)²]

P f- J27 ,M

Podľa doterajšieho stavu techniky, ak niektorá sekcia destilačnej kolóny pracuje nad uvedeným horným limitom, dôjde v tejto sekcii k zahlteniu. Tento horný limit sa podľa týchto doterajších vedomostí dosiahne, ak tlak je asi 0,2 MPa alebo nižší. V publikáciách podľa doterajšieho stavu techniky sa uvádza, že nad touto hodnotou asi 0,2 MPa dôjde k zhoršeniu prevádzky a postup by sa teda v oblasti tohto limitu nemal vykonávať.

Podľa uvedeného vynálezu bolo zistené, že v prípade použitia štruktúrovaných náplní vyrobených zo zvlneného kovového plechu s náplňovou hustotou napríklad 750 m²/m³ a v prípade rozdeľovania zmesi atmosférických plynov, pričom hodnota tlaku je nad asi 0,2 MPa, táto horná hranica zistená podľa predchádzajúcich znalostí podľa doterajšieho stavu techniky nepredstavuje obmedzujúci faktor pre prevádzkyschopnosť a účinnosť tejto štruktúrovanej náplne.

V popise uvedeného vynálezu a v patentových nárokoch je pre rýchlosť pár použité označenie Cy, pričom táto hodnota predstavuje denzimetrickú povrchovú rýchlosť plynu. Táto rýchlosť plynu je súčinom povrchovej rýchlosti plynu a druhej odmocniny hustoty plynu deleno hodnotou hustoty kvapaliny mínus hustota plynu. Povrchová rýchlosť predstavuje priemernú rýchlosť plynu kolónou, ktorá je odvodená od hmotovej prietokovej rýchlosti. Vzhľadom na vyššie uvedené je teda možno uviesť, že ak je postup v kolóne vykonávaný pri tlaku nad 0,2 MPa a zmesou, ktorá je rozdeľovaná, je zmes atmosférických plynov, potom je možné túto hmotovú prietokovú rýchlosť kolónou zvýšiť nad hodnotu, ktorá bola pokladaná podľa doterajšieho stavu techniky za horný limit. Alternatívne je možné uviesť, že pre danú hmotovú prietokovú rýchlosť v kolóne je možné konštruovať túto kolónu s oveľa menším prierezom a z toho vyplývajúcou vyššou povrchovou rýchlosťou, než bolo predpokladané podľa poznania doterajšieho stavu techniky v tejto oblasti. Táto menšia prierezová plocha kolóny znamená, že je možné použiť menší objem štruktúrovanej náplne. Z toho vyplýva, že je možné dosiahnuť úspory na nákladoch pri konštruovaní destilačnej kolóny pri daných prevádzkových požiadavkách na danú destilačnú kolónu. Ďalší výhodný faktor spočíva v tom, že pri vyšších tlakoch môže byt táto kolóna nielen užšia, ale tiež kratšia ako bolo doteraz pokladané za možné podlá doterajšieho stavu techniky. Táto skutočnosť vyplýva z toho, že hodnota HEPT, alebo výška ekvivalentná teoretickému poschodiu, sa tlakom v kolóne. Z vyššie uvedeného je vynález poskytuje dvojnásobnú priestorovú prípade danej štruktúrovanej náplne pri klesá s zväčšujúcim zrejmé, že uvedený úsporu objemu v spracovávaní zmesi atmosférických plynov.

V súvislosti s uvedeným popisom a patentovými nárokmi je potrebné poznamenať, že všetky hodnoty výšky (štruktúrovanej náplne) sú mienené v metroch a všetky hodnoty rýchlosti, ako je napríklad rýchlosť kvapaliny a rýchlosť plynu, sú mienené v metroch za sekundu. Okrem toho, všetky hodnoty tlaku sú mienené ako absolútne hodnoty tlaku v MPa (baroch) a všetky hodnoty špecifickej plochy sú mienené v metroch štvorcových na meter kubický. Ďalej je nevyhnutné uviesť, že i napriek tomu, že vela experimentov bolo vykonaných so štruktúrovanou náplňou získanou od firmy Sulzer Brothers Limited, postup podlá uvedeného vynálezu je možné rovnakým spôsobom aplikovať na štruktúrované náplne od iných výrobcov.

Obr

Popis obrázkov na výkresoch

Kvôli lepšej ilustrácii sú pripojené dva obrázky, ktoré znázorňujú:

Obr. 1 Soudersov diagram pre náplň MELLAPAK 750.Y získanú od firmy Sulzer Brothers Limited, na ktorom je znázornená krivka zodpovedajúca prevádzkovým charakteristikám podlá doterajšieho stavu techniky v porovnaní s prevádzkovými charakteristikami použitými v postupe podlá vynálezu, a . 2 znázorňuje uloženie destilačnej kolóny skonštruovanej na uskutočňovanie postupu podlá uvedeného vynálezu.

/y - m /¾

- 10 Príklady uskutočnenia vynálezu

Popis včítane patentových nárokov síce podrobne popisujú uvedený vynález, ale podstata a detailné uskutočnenie tohoto postupu bude zrozumiteľnejšie z konkrétnych vyhotovení tohto vynálezu. Postup podlá uvedeného vynálezu bude v ďalšom vysvetlený s pomocou konkrétnych vyhotovení, ktoré sú iba ilustratívne a nijako neobmedzujú rozsah tohto vynálezu.

Na obr. 1 predstavuje krivka 1 Soudersov diagram náplne MELLAPAK 750.Y (získanej od firmy Brothers Limited, CH-8401, Winterthur, Švajčiarsko) vzťahujúci sa na postup podlá doterajšieho stavu techniky vykonávaný pri tlaku asi 0,2 MPa alebo pri nižších tlakoch. Táto štruktúrovaná náplň, rovnako ako ďalšie zmienené náplne v tomto popise, bola vyrobená zo zvlneného kovového plechu. Špecifická plocha tejto náplne je asi 750 m²/m³a prietokové kanáliky sú v tejto náplni orientované v uhle asi 45°. Pri vykonávaní postupu podlá tejto krivky je rýchlosť pary daná rýchlosťou kvapaliny. Ak sa rýchlosť pary zvýši nad hodnotu danú touto krivkou, potom nastane zahltenie náplne, to znamená, že stúpajúca parná fáza v tejto náplni strháva významný podiel klesajúcej kvapalnej fázy, alebo v extrémnom prípade stúpajúca parná fáza zabraňuje kvapalnej fáze v zostupnom prúdení náplňou. Pre túto krivku platí približne rovnica

C_v = exp [-4,064 - 0,595 ln φ - 0,0485 (ln φ)²] v prípade, že φ je v rozmedzí od asi 0,01 do asi 0,1, a rovnica:

C_v = 0,02233 φ^-0'³⁷² v prípade, že φ je väčšia ako 0,1.

Ako už bolo uvedené, hodnota φ zodpovedá pomeru C_L/C_V. Ako príklad sú pre porovnanie v uvedenom Soudersovom diagrame uvedené krivky 2 a 3 pre štruktúrovanú náplň 750.Y použitú pri vykonávaní postupu podlá uvedeného vynálezu pri prevádzkových tlakoch 0,4 MPa a 0,6 MPa, pričom bola spracovávaná zmes atmosférických plynov. Z týchto dvoch kriviek je evidentné, že prevádzkyschopnosť a účinnosť tejto náplne sa zvyšuje so zvyšujúcim sa tlakom. Pre krivku 2 platí približne rovnica:

C_v = exp [-3,885 - 0,595 ln φ - 0,0485 (ln φ)²] v prípade, že φ je v rozmedzí od asi 0,01 do asi 0,1, a rovnica:

C_v = 0,0266 φ“⁰'³⁷² v prípade, že φ je väčšia ako 0,1.

Pre krivku 3. platí približne rovnica:

C_v = exp [-3,753 - 0,595 ln φ - 0,0485 (ln φ)²] v prípade, že φ je v rozmedzí od asi 0,01 do asi 0,1, a rovnica:

C_v = 0,03033 φ^-0'³⁷² v prípade, že φ je väčšia ako 0,1.

Z priebehu týchto kriviek je možné vyvodiť poznatok, že pri použití podobnej náplne pre postup, pri ktorom je prevádzkový tlak prinajmenšom 0,2 MPa a rozdelovanou zmesou je zmes atmosférických plynov, je možno minimálne použiť postup zodpovedajúci krivke i. Maximálne je možné použiť postup, pri ktorom sa dosahuje kritická rýchlosť pary zodpovedajúca rýchlosti pary, pri ktorej dochádza k zahlteniu náplne alebo kolóny. Túto kritickú rýchlosť pary je možné experimentálne stanoviť, pričom v prevádzkovej praxi sa táto hodnota berie ako priblíženie sa stavu zahltenia, čo sa stanoví u danej kolóny kontrolnými

Ρί- 5Ζ1/Κ

- 12 prostriedkami. Pri zvyčajnom postupe je používaná rýchlosť pary zodpovedajúca asi 80 % skutočnej rýchlosti pary pri stave zahltenia. Avšak horný limit kritickej rýchlosti pary pre typ náplne diskutovaný vyššie v prípade prevádzkovania náplne pri tlaku 0,4 MPa predstavuje krivka 2a v prípade prevádzkovania náplne pri tlaku 0,6 MPa krivka 2· Znova je potrebné zdôrazniť, že tieto výsledky platia pre prípady, kedy rozdeľovanou zmesou je zmes atmosférických plynov, použitou náplňou je náplň zhotovená zo zvlneného kovového plechu a prietokové kanáliky sú sklonené v uhle 45 stupňov. Výsledkom tohto riešenia podľa uvedeného vynálezu je to, že kolóna môže byt konštruovaná pre vyššie presadené množstvo (alebo výkonnosť) v porovnaní s kolónami podľa doterajšieho stavu techniky alebo môže byť konštruovaná na nižší objem štruktúrovanej náplne než aký by mohol byť použitý v kolónach konštruovaných podľa doterajšieho stavu techniky.

Podľa uvedeného vynálezu bolo zistené, že podobné zlepšenie je možné dosiahnuť i pri použití iných štruktúrovaných náplní (ktoré sú zhotovené zo zvlneného kovového plechu, pri vykonávaní postupu za použitia absolútneho tlaku vyššieho ako 0,2 MPa a pri rozdeľovaní zmesi atmosférického plynu, ktoré majú inú hustotu náplne a iné uhly prietokových kanálikov, než aké sú uvedené charakteristiky pre štruktúrovanú náplň typu 750.Y. Napríklad je možné uviesť, že v prípade špecifickej plochy štruktúrovanej náplne v rozmedzí od asi 100 m²/m³ do asi 450 m²/m³ a použitia prietokových kanálikov orientovaných v uhle asi 30 stupňov až asi 45 stupňov je možné vykonávať prevádzku v danej kolóne minimálne s rýchlosťou pary toto náplňou zodpovedajúcej hodnote:

exp [-0,0485 (ln ó)²- 0,595 ln φ - 3,176 -0,00169 A] v prípade, že φ je v rozmedzí od asi 0,01 do asi 0,1, a hodnote:

0,054 _e-°'^00169A φ^-0'³⁷² v prípade, že φ je väčšia ako 0,1.

Λ'V prípade štruktúrovanej náplne, ktorej špecifická plocha je v rozmedzí od asi 450 m²/m³ do asi 1 000 m²/m³ a prietokové kanáliky sú orientované v uhle od asi 30 stupňov do asi 45 stupňov, je možné vykonávať prevádzku v danej kolóne minimálne s rýchlosťou pary touto náplňou zodpovedajúcou hodnote:

exp [-0,0485 (ln φ)²- 0,595 ln φ - 3,748 -0,000421 A] v prípade, že φ je vo vyššie uvedenom rozmedzí a hodnote:

0,0305 _e-°'^000421A φ^-0'³⁷² v prípade, že φ je väčšia ako 0,1.

V prípade štruktúrovanej náplne, ktorej špecifická plocha je v rozmedzí od asi 170 m²/m³ do asi 250 m²/m³ a prietokové kanáliky sú orientované v uhle asi 30 stupňov alebo menšom, je možné vykonávať prevádzku v danej kolóne minimálne s rýchlosťou pary touto náplňou zodpovedajúcou hodnote:

exp [-0,0485 (ln φ}²- 0,595 ln φ - 2,788 -0,00236 A] v prípade, že φ je vo vyššie uvedenom rozmedzí a hodnote:

0,0305 _θ“θίθθ236Α ^-0,372 v prípade, že φ je väčšie ako 0,1.

A konečne v prípade štruktúrovanej náplne,, ktorej špecifická ‘ plocha je v rozmedzí od asi 250 m²/m³ do asi 1 000 m²/m³ a prietokové kanáliky sú orientované v uhle asi 30 stupňov alebo menšom je možné vykonávať prevádzku v danej kolóne minimálne s rýchlosťou pary touto náplňou zodpovedajúcou hodnote:

exp [-0,0485 (1η φ)²- 0,595 ln φ - 3,156 -0,000893 A] v prípade, že φ je vo vyššie uvedenom rozmedzí a hodnote:

0,0551 _β ^-θ/^θθθ893Α φ^-0'³⁷² v prípade, že φ je väčšie ako 0,1.

Vo všetkých uvedených prípadoch A predstavuje špecifickú

O O plochu náplne v m /m .

Podlá uvedeného vynálezu bolo rovnako okrem prevádzkových charakteristík týkajúcich sa rýchlosti kvapalnej a parnej fázy zistené, že sa účinnosť rozdelovania v tejto štruktúrovanej náplni so stúpajúcim tlakom v kolóne zvyšuje. Pri tlakoch pohybujúcich sa v rozmedzí od asi 0,35 MPa do asi 0,75 MPa (to znamená 3,5 baru až asi 7,5 baru) táto hodnota HEPT (ekvivalentná výška teoretického poschodia) pre náplň 750.Y zodpovedá približne súčtu 0,181 a súčinu -0,00864 a hodnoty tlaku. Pre hodnoty tlakov v rozmedzí od asi 0,75 MPa (7,5 baru) a asi 2 MPa (20 barov) bolo zistené, že táto HEPT je asi 0,116 metra. To znamená, že pre daný rozdeľovači postup sa počet potrebných teoretických stupňov násobí predchádzajúcou hodnotou HEPT, čím sa získa požadovaná hodnota výšky náplne. Podía doterajšieho stavu techniky sa predpokladalo, že hodnota HEPT stúpa so zvyšujúcim sa tlakom. Zo zhora uvedeného je zrejmé, že podía uvedeného vynálezu, kedy rozdeľovanou zmesou je zmes atmosférických plynov, hodnota HEPT klesá so zvyšujúcim sa tlakom a potom sa vyrovnáva na konštantnú hodnotu.

Na obr. 2 je znázornený destilačný kolónový systém 10 na vykonávanie postupu podľa uvedeného vynálezu. V tejto súvislosti je ale potrebné pripomenúť, že postup podía uvedeného vynálezu je aplikovateľný i na iné typy destilačných kolónových systémov, napríklad na systémy s dvoma kolónami, v ktorých sa používa nízkotlaká a vysokotlaká kolóna na získanie dusíka a kyslíka ako produktov delenia, na systémy s troma kolónami na výrobu argónu ako produktu delenia, atď.

V tomto destilačnom kolónovom systéme 10 sa vzduch stláča v kompresore 11, pričom teplo tohto stláčania, vzniknuté v tomto ' kompresore 13,, sa odvádza v ďalej zaradenom chladiči 12. Tento vzduch sa potom zavádza do jednotky 14 na predbežné vyčistenie, ktorá môže pozostávať z dvoch alebo viacerých adsorpčných lôžok pracujúcich so striedajúcimi sa fázami, kde sa adsorbuje oxid uhličitý, voda a uhľovodíky.. Takto získaný výsledný prúd 16 vzduchu sa potom chladí v sekciách 18 a 20 hlavného tepelného výmenníka na teplotu rosného bodu alebo na teplotu blízku tejto hodnote a potom sa rozdeľuje na dva vedľajšie vzduchové prúdy 22 a 24. Vedľajší prúd 22 vzduchu sa zavádza do spodného priestoru destilačnej kolóny 26 na čistenie. Vedľajší prúd 24 vzduchu sa podchladzuje v podchladzovači 27 a potom sa tento prúd privádza vo forme kvapaliny do vhodného medziíahlého stupňa v destilačnej kolóne 26.

V priestore destilačnej kolóny 26 sa vytvára privádzaním vedľajšieho prúdu vzduchu 22 stúpajúca parná fáza. Zostupujúca kvapalná fáza sa v tejto kolóne tvorí odvádzaním dusíkového parného prúdu 28 z hlavy kolóny a kondenzovaním tohto dusíkového parného prúdu 28 odoberaného z hlavy kolóny v hornom kondenzátore 30, čím vzniká spätný prúd 32. Tento spätný prúd 32 sa čiastočne zavádza späť do destilačnej kolóny 26. Prúd 34 od dna kolóny sa odvádza z tejto destilačnej kolóny 26 a nechá sa expandovať na nízku teplotu a tlak v Joule-Thompsonovom (J-T) ventile 36. Tento expandovaný prúd 34 od dna kolóny sa potom vedie do horného kondenzátora 30, kde sa používa na kondenzovanie dusíkového parného prúdu 28 odvádzaného z hlavy kolóny. Prúd 38 produktu obsahujúceho dusík s vysokou čistotou sa potom čiastočne ohrieva v podchladzovači 27 (tu sa ohrieva na teplotu v rozmedzí prevádzkovej teploty destilačnej kolóny a studeného konca hlavného tepelného výmenníka) a potom sa úplne ohreje v sekciách 18 a 20 hlavného tepelného výmenníka. Odparený prúd od dna /r16 kolóny, označený vzťahovou značkou £0, sa potom čiastočne ohrieva v podchladzovači 27 a potom sa úplne ohrieva v sekciách 18 a 20 hlavného tepelného výmenníka.

- Thompsonovom s expandovaným

Rovnako ako je to u všetkých kryogénnych zariadení na rozdelovanie vzduchu, i v tomto zariadení dochádza k tepelným únikom a je teda potrebné v tomto zariadení vytvárať ochladzovanie. Vo vyhotovení na tomto obrázku sa prúd 40 rozdeľuje na dva vedľajšie prúdy 42 a 44 . Vedľajší prúd 44 sa čiastočne ohrieva v sekcii 20 hlavného tepelného výmenníka a potom sa spája s vedľajším prúdom 42. Takto spojený prúd sa potom zavádza do turboexpandéra 46 a expanduje sa v Joule (J-T) ventile 50· Prúd 48 po expanzii sa spája prúdom odvádzaným z turboexpandéra 46. čím sa získava ochladzovací prúd 52. Tento ochladzovací prúd 52 sa potom čiastočne ohrieva v podchladzovači 27 a úplne sa ohrieva v sekciách 18 a 20 hlavného tepelného výmenníka, pričom znižuje entalpiu privádzaného vzduchu.

V nasledujúcej tabuľke č. 1 sú uvedené hodnoty konkrétneho vyhotovenia postupu v destilačnom kolónovom systéme 10 podlá vynálezu.

/y- xzy/ýô

Tabuľka 1

Prúd	Teplota (K)	Tlak (MPa)	Prietočné množstvo (kg/h)	Zloženie (mól %)
Prúd 16 vzduchu za	302.60	0.600	4449.66	78.11 % N₂
jednotkou 14 pre				20.96 % O₂
predbežné čistenie				0.93 % Ar
Prúd 16 vzduchu za	152.77	0.600	4449.66	78.11 % N₂
sekciou 18				20.96 % O₂
hlavného tepelného				0.93 % Ar
výmenníka
Prúd 16 vzduchu za	102.84	0.600	4449.66	78.11 % N₂
sekciou 20				20.96 % 0₂
hlavného tepelného				0.93 % Ar
výmenníka
Vedlajší prúd	102.84	0.600	4307.11	78.11 % N₂
22 vzduchu				20.96 % 0₂
				0.93 % Ar
Vedlajší prúd	102.84	0.600	142.55	78.11 % N₂
vzduchu 24 pred				20.96 % O₂
podchladzovačom 27				0.93 % Ar
Vedlajší prúd	98.61	0.600	142.55	78.11 % N₂
vzduchu 24 za				20.96 % O₂
podchladzovačom 27				0.93 % Ar
Prúd 34 od dna	100.93	0.600	2429.01	59.04 % N₂
kolóny				39.46 % 0₂
				1.50 % Ar
Prúd 24 od dna	90.00	0.250	2429.01	59.04 % N₂
kolóny za J-T				39.46 % O₂
ventilom 36				1.50 % Ar
Prúd 38	96.14	0.587	2020.64	99.72 % N₂
produktu				0.28 % 0₂
				0.00 % Ar
Prúd 38	101.84	0.587	2020.64	99.72 % N_o

produktu za				0.28 % 0₂
podchladzovačom 27				0.00 % Ar
Prúd 38	148.68	0.587	2020.64	99.72 % N₂
produktu za sekciou				0.28 % 0₂
20 hlavného tepelného				0.00 % Ar
výmenníka

PY

Tabulka 1 - pokračovanie

Prúd	Teplota (K)	Tlak (MPa)	Prietočné množstvo (kg/h)	Zloženie (mól %)
Prúd 38 produktu za sekciou 18 hlavného tepelného výmenníka	300.08	0.587	2020.64	99.72 % N₂0.28 % C>2 0.00 % Ar
Parný prúd 40 bohatý na kvapalinu pred podchladzovačom 27	93.31	0.250	2429.01	59.04 % N₂39.46 % 0₂1.5 % Ar
Parný prúd 40 bohatý na kvapalinu za podchladzovačom 27	101.84	0.250	2429.01	59.04 % N₂39.46 % O₂1.5 % Ar
Vedíajší prúd 44	101.84	0.250	502.58	59.04 % N₂39.46 % 0₂1.5 % Ar
Vediajší prúd 42	101.84	0.250	1926.44	59.04 % N₂39.46 % 0₂1.5 % Ar
Vediajší prúd 44 po čiastočnom ohriatí v sekcii 20 hlavného tepelného výmenníka	146.68	0.250	502.58	59.04 % N₂39.46 % 0₂1.5 % Ar
Spojené ,prúdy 42 a 44 privádzané do turboexpandéra 46	111.38	0.250	448.73	59.04 % N₂39.46 % 0₂1.5 % Ar
Prúd 48 privádzaný do J-T ventilu 50	111.38	0.250	1980.28	59.04 % N₂39.46 % O₂1.5 % Ar
Spojené prúdy 42 a 44 za turboexpandérom 46	91.68	0.102	448.73	59.04 % N₂39.46 % 0₂1.5 % Ar
Prúd 48 za J-T ventilom 50	109.33	0.102	1980.28	59.04 % N₂39.46 % O₂1.5 % Ar
Prúd 52 ochladeného plynu	106.05	0.102	2429.01	59.04 % N₂39.46 % O₂1.5 % Ar

Tabulka 1 - pokračovanie

Prúd	Teplota (K)	Tlak (MPa)	Prietočné množstvo (kg/h)	Zloženie (mól %)
Prúd 52 ochladeného	101.80	0.102	2429.01	59.04 % N₂
plynu za podchladzovačom				39.46 % OÍ
27				1.5 % Ar
Prúd 52 ochladeného	146.68	0.102	2429.01	59.04 % N₂
plynu za sekciou 18				39.46 % O₂
hlavného tepelného				1.5 % Ar
výmenníka
Prúd 52 ochladeného	300.08	0.102	2429.01	59.04 % N₂
plynu za sekciou 20				39.46 % 0₂
hlavného tepelného				1.5 % Ar
výmenníka

V destilačnej kolóne 26 sú použité tri sekcie obsahujúce štruktúrovanú náplň označené ako sekcie I, II a III. Podlá tohto príkladu bola použitá pri príprave týchto sekcií náplň s hustotou 750 m²/m³, pričom touto náplňou môže byť napríklad štruktúrovaná náplň 750.Y od firmy Sulzer Brothers Limited. Podľa tohto uloženia mal stupeň I približne 27 teoretických poschodí, stupeň II mal asi 26 teoretických poschodí a stupeň III mal asi 6 teoretických poschodí. V nasledujúcej tabuľke č. 2 je uvedený prehľad prevádzkových charakteristík v každej sekcii a vypočítané hodnoty C_L a výška náplne podľa uvedeného vynálezu.

Tabuľka 2

	Stupeň I	Stupeň II
Horný koniec	Spodný koniec	Horný koniec	Spodný koniec
P_L (kg/m⁸)	714.6	771.2	771,. 2	820.1
P_v (kg/m^J)	24.26	24.80	24,.80	24.19
L (m₃/h)	3.528	3.333	3 ,. 3 3 3	2.909
V (m/h)	187.2	185.2	185.. 2	182.3
C_L (m/s)	0.005784	0.005459	0,.005459	0.004758
C_v (m/s)	0.05655	0.05438	0 ,. 05438	0.05118
Φ (Cjj/Cy)	0.1023	0.1004	0..1004	0.0930
Cy zahltenie	0.07067	0.07116	0 07116	0.07239
Cy návrh	0.05654	0.05693	0.,05693	0.05864
% zahltenia	80.02	76.41	76 .. 41	69.82
HEPT	0.130	0.130	0.,130	0.130
Výška (m)	3.5	—	3 „ 37	—

	Stupeň III
Horný koniec	Spodný koniec
P_L (kg/itP)	822.4	836.8
Py (kg/m^J)	24.19	24.06
L (m₃/h)	3.065	2.903
V (m/h)	182.3	181.5
C_L (m/s)	0.005013	0.004746
Cy (m/s)	0.05112	0.05032
Φ (^^/Cy)	0.09806	0.09433
Cy zahltenie	0.07187	0.07291
Cy návrh	0.05750	0.05833
% zahltenia	71.13	69.02
HEPT	0.130	0.130
Výška (m)	0.78	—

V nasledujúcej tabuľke č. 3 je uvedený prehľad prevádzkových charakteristík v destilačnej kolóne 26, ktorá bola konštruovaná s Cy limitom zahltenia podľa doterajšieho stavu techniky.

Tabuľka 3

	Stupeň I	Stupeň II
Horný koniec	Spodný koniec	Horný koniec	Spodný koniec
P_L (kg/m³)	714.6	771.2	771.2	820.1
P_v (kg/m³)	24.26	24.80	24.780	24.19
L (m₃/h)	3.528	3.333	3.333	2.909
V (m/h)	187.2	185.2	185.2	182.3
C_L (m/s)	0.005784	0.005459	0.005459	0.004758
C_v (m/s)	0.05655	0.05438	0.05438	0.05118
Φ (c^/Cv)	0.1023	0.1004	0.1004	0.09300
C_v zahltenie	0.05184	0.05220	0.05220	0.05370
Cy návrh	0.04147	0.04176	0.04176	0.04296
% zahltenia	80.02	76.41	76.41	69.91
HEPT	0.193	0.193	0.193	0.193
Výška (m)	5.21	—	5.02	-

	Stupeň III
Horný koniec	Spodný koniec
P_L (kg/m³)	822.4	836.8
P_v (kg/m³)	24.19	24.06
L (m₃/h)	3.065	2.903
V (m/h)	182.3	181.5
C_L (m/s)	0.005013	0.004746
C_v (m/s)	0.05112	0.05032
Φ ( Cj^/č-γ )	0.09806	0.09433
C_v zahltenie	0.05263	0.05342
C_v návrh	0.04213	0.04274
% zahltenia	71.21	69.01
HEPT	0.193	0.193
Výška (m)	1.16	-

Pri porovnaní uvedených dvoch prehľadov prevádzkových charakteristík je možné sa presvedčiť, že maximálna rýchlosť pary, ktorou je rýchlosť parnej fázy pri zahltení, je väčšia v destilačnej kolóne prevádzkovanej za podmienok podľa uvedeného vynálezu v porovnaní s prevádzkou podľa doterajšieho stavu techniky, čo je možné zistiť z postupného porovnania sekcie za sekciou. Tiež je možné uviesť, že hodnota HEPT je menšia v destilačnej kolóne prevádzkovanej za podmienok postupu podľa

Ρα-Άΐ/ίί, uvedeného vynálezu v porovnaní s hodnotou HEPT dosiahnutou s použitím postupu podlá doterajšieho stavu techniky, čo bolo dosiahnuté v každej sekcii destilačnej kolóny. Ako už bolo uvedené v hore uvedenom texte, tieto výhody je možné využiť buď na získanie vyššej výkonnosti (väčšieho presadenia) za daného objemu štruktúrovanej náplne alebo na zníženie objemu tejto štruktúrovanej náplne pri daných prevádzkových charakteristikách kolóny. V tejto súvislosti je vhodné si všimnúť zaradenie hodnôt Cy návrh a % zahltenia kolóny vo vyššie uvedených tabuľkách. Tieto hodnoty sú tu uvedené preto, že destilačné kolóny zvyčajne nepracujú pri zahltení. Tieto kolóny pracujú pri navrhnutom prevádzkovom režime, ktorý sa blíži stavu zahltenia, čo môže zodpovedať hodnote Cy asi 80 % zahltenia. Ďalej je potrebné poznamenať, že termínom L a V sú mienené priemerné hodnoty objemových prietokových rýchlostí kvapaliny a pary.

Za predpokladu, že prevádzkový režim prebieha podľa charakteristík znázornených na obr. 1, je možné dosiahnuté úspory súvisiace s objemom štruktúrovanej náplne v destilačnej kolóne 26, ktorá je prevádzkovaná postupom podľa uvedeného vynálezu v porovnaní s prevádzkou destilačnej kolóny 26 prevádzkovanej postupom podľa doterajšieho stavu techniky, vyjadriť údajmi, ktoré sú prehľadne uvedené v nasledujúcej tabuľke č. 4.

Tabulka č. 4

Rozmery zariadenia	Konštrukcia podlá doterajšieho stavu techniky	Konštrukcia podľa vynálezu
Priemer kolóny (m)	0.55	0.47
Plocha kolóny (m²)	0.24	0.17
Výška náplne (m)	11.39	7.64
Objem náplne (m³)	2.68	1.31
HEPT (cm)	19.30	13.00
Relatívne hodnoty v	porovnaní
s doterajším stavom	techniky:
Priemer kolóny	100 %	85.6 %
Prierezová plocha	100 %	73.4 %
Výška náplne	100 %	67.0 %
Objem náplne	100 %	48.8 %

Z vyššie uvedených výsledkov v tabulke č. 4 je zrejmé, že pri vykonávaní postupu v kolóne konštruovanej podlá uvedeného vynálezu je možné použiť zhruba polovičné náklady v súvislosti s použitou náplňou v porovnaní s rovnakou kolónovou prevádzkovanou a konštruovanou podlá doterajšieho stavu techniky.

Postup podlá uvedeného vynálezu bol síce popísaný na konkrétnom vyhotovení, ale rozsah vynálezu nie je týmto konkrétnym vyhotovením nijako obmedzený a predpokladá sa ako samozrejmé, že v rámci tohto riešenia je možné vykonávať rôzne zmeny, niektoré prvky je možné vynechať a niektoré naopak pridať bez toho, aby tým bola nejako ovplyvnená podstata riešenia podlá vynálezu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Spôsob kryogénneho rozdeľovania zmesi atmosférických plynov v destilačnom kolónovom systéme, ktorý je tvorený prinajmenšom jednou destilačnou kolónou, vyznačujúci sa tým, že tento postup zahrňuje nasledujúce fázy:

- vytvorenie zostupujúcej kvapalnej fázy a stúpajúcej plynnej fázy uvedenej zmesi atmosférických plynov v uvedenej aspoň jednej destilačnej kolóne,

- kontaktovanie uvedenej zostupujúcej kvapalnej fázy so stúpajúcou plynovou fázou uvedenej zmesi v štruktúrovanej náplni obsiahnuté v prinajmenšom jednej sekcii uvedenej aspoň jednej destilačnej kolóny, pričom sa zostupujúca kvapalná fáza stáva stále koncentrovanejšia na zložky s nižšou prchavosťou uvedenej zmesi pri zostupovaní uvedenou štruktúrovanou náplňou, zatial čo uvedená plynová fáza sa stáva stále viac koncentrovanejšia na zložky s vyššou prchavosťou uvedenej zmesi pri stúpaní uvedenou štruktúrovanou náplňou,

- uvedená štruktúrovaná náplň je konštruovaná zo zvlneného kovového plechu so špecifickou plochou v rozmedzí od asi n o n q

100 m /m do asi 450 m /m a prietokové kanáliky sú orientované v uhle v rozmedzí od asi 30 stupňov do asi 45 stupňov, a

- táto kolóna je prevádzkovaná tak, že najmenej v jednej sekcii je tlak väčší ako asi 0,2 MPa, prietokový parameter φ, ktorý zodpovedá hodnote C-^/C^ kde C_v je rýchlosť pary stúpajúcej plynovej fázy a C_L je rýchlosť kvapaliny klesajúcej kvapalnej fázy, je buď v rozmedzí prietokového parametra od asi 0,01 do asi 0,1 alebo je väčšia ako 0,1 a rýchlosť pary je menšia ako kritická rýchlosť pary, pri ktorej v najmenej jednej sekcii dochádza k zahlteniu, a väčšia než je minimálna rýchlosť pary zodpovedajúca približne hodnote:

exp [-0,0485 (ln φ)² - 0,595 ln φ - 3,176 - 0,00169 A ] v ktorom A predstavuje špecifickú plochu uvedenej štruktúrovanej náplne, v prípade, že φ je vo vyššie uvedenom rozsahu, a hodnote:

0,054 _e~0,00169A ^-0,372 v prípade, že φ je väčšie ako 0,1.
2. Spôsob kryogénneho rozdeľovania zmesi atmosférických plynov v destilačnom kolónovom systéme, ktorý je tvorený prinajmenšom jednou destilačnou kolónou, vyznačujúci sa tým, že tento postup zahrňuje nasledujúce fázy:

- vytvorenie zostupujúcej kvapalnej fázy a stúpajúcej plynnej fázy uvedenej zmesi atmosférických plynov v uvedenej prinajmenšom jednej destilačnej kolóne,

- kontaktovanie uvedenej zostupujúcej kvapalnej fázy so stúpajúcou plynovou fázou uvedenej zmesi v štruktúrovanej náplni obsiahnuté v prinajmenšom jednej sekcii uvedenej prinajmenšom jednej destilačnej kolóny, pričom sa zostupujúca kvapalná fáza stáva stále koncentrovanejšia na zložky s nižšou prchavosťou uvedenej · zmesi pri zostupovaní uvedenou štruktúrovanou náplňou, zatiaľ čo uvedená plynová fáza sa stáva stále viac koncentrovanejšia na zložky s vyššou prchavosťou uvedenej zmesi pri stúpaní uvedenou štruktúrovanou náplňou,

- uvedená štruktúrovaná náplň je konštruovaná zo zvlneného kovového plechu so špecifickou plochou v rozmedzí od asi 450 m²/m³ do asi 1 000 m²/m³ a prietokové kanáliky sú orientované v uhle v rozmedzí od asi 30 stupňov do asi 45 stupňov, a

- táto kolóna je prevádzkovaná tak, že prinajmenšom v jednej sekcii je tlak väčší ako asi 0,2 MPa, prietokový parameter φ, ktorý zodpovedá hodnote C_L/C_V kde C_v je rýchlosť pary stúpajúcej plynovej fázy a C_L je rýchlosť kvapaliny klesajúcej kvapalnej fázy, je buď v rozmedzí prietokového parametra od asi 0,01 do asi 0,1 alebo je väčšia ako 0,1 a rýchlosť pary je menšia ako kritická rýchlosť pary, pri ktorej v prinajmenšom jednej sekcii dochádza k zahlteniu a väčšia než je minimálna rýchlosť pary zodpovedajúca približne hodnote:

exp [-0,0485 (ln φ)² - 0,595 ln φ - 3,748 - 0,000421 A ] v ktorom A predstavuje špecifickú plochu uvedenej štruktúrovanej náplne, v prípade, že φ je vo vyššie uvedenom rozsahu, a približne hodnote:

0,0305 _ε~°/^θθθ421Α ¢-0,372 v prípade, že φ je väčšie ako 0,1.
3. Spôsob kryogénneho rozdeľovania zmesi atmosférických plynov v destilačnom kolónovom systéme, ktorý je tvorený prinajmenšom jednou destilačnou kolónou, vyznačujúci sa tým, že tento postup zahrňuje nasledujúce fázy:

- vytvorenie zostupujúcej kvapalnej fázy a stúpajúcej plynnej fázy uvedenej zmesi atmosférických plynov v uvedenej prinajmenšom jednej destilačnej kolóne,

- kontaktovanie uvedenej zostupujúcej kvapalnej fázy so stúpajúcou plynovou fázou uvedenej zmesi v štruktúrovanej náplni obsiahnutej v prinajmenšom jednej sekcii uvedenej prinajmenšom jednej destilačnej kolóny, pričom sa zostupujúca kvapalná fáza stáva stále koncentrovanejšia na zložky s nižšou prchavosťou uvedenej zmesi pri zostupovaní uvedenou štruktúrovanou náplňou, zatial čo uvedená plynová fáza sa stáva

FV-323//^

- 27 stále viac koncentrovanejšia na zložky s vyššou prchavosťou uvedenej zmesi pri stúpaní uvedenou štruktúrovanou náplňou,

- uvedená štruktúrovaná náplň je konštruovaná zo zvlneného kovového plechu so špecifickou plochou v rozmedzí od asi 170 m²/m³ do asi 250 m²/m³ a prietokové kanáliky sú orientované v uhle v rozmedzí asi 30 stupňov alebo menšom, a

- táto kolóna je prevádzkovaná tak, že prinajmenšom v jednej sekcii je tlak väčší ako asi 0,2 MPa, prietokový parameter φ, ktorý zodpovedá hodnote C_L/C_V kde C_v je rýchlosť pary stúpajúcej plynovej fázy a C_L je rýchlosť kvapaliny klesajúcej kvapalnej fázy, je buď v rozmedzí prietokového parametra od asi 0,01 do asi 0,1 alebo je väčšia ako 0,1 a rýchlosť pary je menšia ako kritická rýchlosť pary, pri ktorej v prinajmenšom jednej sekcii dochádza k zahlteniu a väčšia než je minimálna rýchlosť pary zodpovedajúca približne hodnote:

exp [-0,0485 (ln φ)² - 0,595 ln φ - 2,788 - 0,00236 A ] v ktorom A predstavuje špecifickú plochu uvedenej štruktúrovanej náplne, v prípade, že φ je vo vyššie uvedenom rozsahu, a približne hodnote:

0,0795 _e-0,00236A ^-0,372 v prípade, že φ je väčšie ako 0,1.
4. Spôsob kryogénneho rozdeľovania zmesi atmosférických plynov v destilačnom kolónovom systéme, ktorý je tvorený prinajmenšom jednou destilačnou kolónou, vyznačujúci sa tým, že tento postup zahrňuje nasledujúce fázy:

- vytvorenie zostupujúcej kvapalnej fázy a stúpajúcej plynnej fázy uvedenej zmesi atmosférických plynov v uvedenej prinajmenšom jednej destilačnej kolóne,

- 28 - kontaktovanie uvedenej zostupujúcej kvapalnej fázy so stúpajúcou plynovou fázou uvedenej zmesi v štruktúrovanej náplni obsiahnutej v prinajmenšom jednej sekcii uvedenej prinajmenšom jednej destilačnej kolóny, pričom sa zostupujúca kvapalná fáza stáva stále koncentrovanejšia na zložky s nižšou prchavosťou uvedenej zmesi pri zostupovaní uvedenou štruktúrovanou náplňou, zatial čo uvedená plynová fáza sa stáva stále viac koncentrovanejšia na zložky s vyššou prchavosťou uvedenej zmesi pri stúpaní uvedenou štruktúrovanou náplňou,

- uvedená štruktúrovaná náplň je konštruovaná zo zvlneného kovového plechu so špecifickou plochou v rozmedzí od asi 250 m²/m³ do asi 1 000 m²/m³ a prietokové kanáliky sú orientované v uhle v rozmedzí asi 30 stupňov alebo menšom, a

- táto kolóna je prevádzkovaná tak, že prinajmenšom v jednej sekcii je tlak väčší ako asi 0,2 MPa, prietokový parameter φ, ktorý zodpovedá hodnote C_L/C_V kde C_v je rýchlosť pary stúpajúcej plynovej fázy a C_L je rýchlosť kvapaliny klesajúcej kvapalnej fázy, je buď v rozmedzí prietokového parametra od asi 0,01 do asi 0,1 alebo je väčšia ako 0,1 a rýchlosť pary je menšia ako kritická rýchlosť pary, pri ktorej v prinajmenšom jednej sekcii dochádza k zahlteniu a väčšia než je minimálna rýchlosť pary zodpovedajúca približne hodnote:

exp [-0,0485 (ln φ}² -0,595 ln φ - 3,156 - 0,000893 A ] v ktorom A predstavuje špecifickú plochu uvedenej štruktúrovanej náplne, v prípade, že φ je vo vyššie uvedenom rozsahu, a približne hodnote:

0,0551 θ^-0'^0θ0893Α φ^-0'³⁷² v prípade, že φ je väčšie ako 0,1.

- 29
5. Spôsob podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že

- uvedená štruktúrovaná náplň má hustotu asi 750 m²/m³prietokové kanáliky sú orientované v uhle asi 45 stupňov

- v uvedenej prinajmenšom jednej sekcii je tlak až asi 0,4

- uvedená kritická rýchlosť pary zodpovedá až asi hodnote:

exp [-0,0485 (ln φ)² - 0,595 ln φ - 3,885] v prípade, že φ je v uvedenom rozmedzí, a až asi hodnote:

0,0266 φ^-0'³⁷² v prípade, že φ je väčšie ako 0,1.
6. Spôsob podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že

- uvedená štruktúrovaná náplň má hustotu asi 750 m²/m³prietokové kanáliky sú orientované v uhle asi 45 stupňov

- v uvedenej prinajmenšom jednej sekcii je tlak až asi 0,6

- uvedená kritická rýchlosť pary zodpovedá až asi hodnote:

exp [-0,0485 (ln φ)² - 0,595 ln φ - 3,753] v prípade, že φ je v uvedenom rozmedzí, a až asi hodnote:

0,03033 φ^-0'³⁷² v prípade, že φ je väčšie ako 0,1.
7. Spôsob podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že

- uvedená štruktúrovaná náplň má hustotu asi 750 m²/m³prietokové kanáliky sú orientované v uhle asi 45 stupňov a jej

MPa, a a jej

MPa, a a jej

- hodnota tlaku sa pohybuje v rozmedzí od asi 0,35 MPa do asi 0,75 MPa, a

- uvedená kvapalná fáza a plynová fáza uvedenej zmesi sa kontaktujú po celej vrstve štruktúrovanej náplne v uvedenej prinajmenšom jednej sekcii uvedenej destilačnej kolóny, pričom táto kvapalná fáza a plynová fáza obsahujú zložky uvedenej zmesi s nižšou prchavosťou a s vyššou prchavosťou vo vopred stanovených koncentráciách týchto zložiek s nižšou prchavosťou a s vyššou prchavosťou a uvedená výška štruktúrovanej náplne zodpovedá asi súčinu počtu teoretických stupňov požadovaných na získanie uvedených vopred stanovených koncentrácií týchto zložiek s nižšou prchavosťou a zložiek s vyššou prchavosťou a hodnoty zodpovedajúce súčtu 0,181 a tlaku vynásobeného -0,00864.
8. Spôsob podlá nároku 2, vyznačujúci sa tým, že

- uvedená štruktúrovaná náplň má hustotu asi 750 m²/m³ a jej prietokové kanáliky sú orientované v uhle asi 45 stupňov,

- hodnota tlaku sa pohybuje v rozmedzí od asi 0,75 MPa do asi 2,0 MPa, a

- uvedená kvapalná fáza a plynová fáza uvedenej zmesi sa r· kontaktujú po celej vrstve štruktúrovanej náplne v uvedenej prinajmenšom jednej sekcii uvedenej destilačnej kolóny, pričom táto kvapalná fáza a plynová fáza obsahujú zložky uvedenej zmesi s nižšou prchavosťou a s vyššou prchavosťou vo vopred stanovených koncentráciách týchto zložiek s nižšou prchavosťou a s vyššou prchavosťou a uvedená výška štruktúrovanej náplne zodpovedá asi súčinu počtu teoretických stupňov požadovaných na získanie uvedených vopred stanovených koncentrácií týchto zložiek s nižšou prchavosťou a zložiek s vyššou prchavosťou a hodnoty 0,116.

Η-32^/¾
9. Spôsob kryogénneho rozdeľovania zmesi atmosférických plynov v destilačnom kolónovom systéme, ktorý je tvorený prinajmenšom jednou destilačnou kolónou, vyzneičujúci sa tým, že tento postup zahrňuje nasledujúce fázy:

- prevádzka v uvedenej destilačnej kolóne prebieha pri tlaku pohybujúcom sa v rozmedzí od asi 0,35 MPa do asi 0,75 MPa,

- vytvorí sa zostupujúca kvapalná fáza a stúpajúca plynová fáza uvedenej zmesi atmosférických plynov v uvedenej prinajmenšom jednej destilačnej kolóne,

- kontaktuje sa uvedená zostupujúca kvapalná fáza so stúpajúcou plynovou fázou uvedenej zmesi v štruktúrovanej náplni obsiahnutej v prinajmenšom jednej sekcii uvedenej destilačnej kolóny, pričom hustota tejto štruktúrovanej náplne je asi 750 m²/m³ a prietokové kanáliky tejto náplne sú orientované v uhle asi 45 stupňov a zostupujúca kvapalná fáza sa stáva stále koncentrovanejšia na zložky s nižšou prchavosťou uvedenej zmesi pri zostupovaní uvedenou štruktúrovanou náplňou, zatiaľ čo uvedená plynová fáza sa stáva stále viac koncentrovanejšia na zložky s vyššou prchavosťou uvedenej zmesi pri stúpaní uvedenou štruktúrovanou náplňou, a

- uvedená kvapalná fáza a plynová fáza uvedenej zmesi atmosférických plynov sa kontaktujú po celej vrstve štruktúrovanej náplne, pričom táto kvapalná fáza a plynová fáza obsahujú zložky uvedenej zmesi s nižšou prchavosťou a s vyššou prchavosťou vo vopred stanovených koncentráciách a uvedená výška štruktúrovanej náplne v metroch približne zodpovedá súčinu počtu teoretických stupňov požadovaných na získanie uvedených vopred stanovených koncentrácií týchto zložiek s nižšou prchavosťou a zložiek s vyššou prchavosťou a hodnoty zodpovedajúce súčtu 0,181 a tlaku vynásobeného -0,00864.
10. Spôsob kryogénneho rozdeľovania zmesi atmosférických plynov v destilačnom kolónovom systéme, ktorý je tvorený

Py-M /% prinajmenšom jednou destilačnou kolónou, vyznačujúci sa tým, že tento postup zahrňuje nasledujúce fázy:

- prevádzka v uvedenej destilačnej kolóne prebieha pri tlaku pohybujúcom sa v rozmedzí od asi 0,75 MPa do asi 2,0 MPa,

- vytvorí sa zostupujúca kvapalná fáza a stúpajúca plynová fáza uvedenej zmesi atmosférických plynov v uvedenej prinajmenšom jednej destilačnej kolóne,

- kontaktuje sa uvedená zostupujúca kvapalná fáza so stúpajúcou plynovou fázou uvedenej zmesi v štruktúrovanej náplni obsiahnutej v prinajmenšom jednej sekcii uvedenej destilačnej kolóny, pričom hustota tejto štruktúrovanej náplne je asi 750 m²/m³ a prietokové kanáliky tejto náplne sú orientované v uhle asi 45 stupňov a zostupujúca kvapalná fáza sa stáva stále koncentrovanejšia na zložky s nižšou prchavosťou uvedenej zmesi pri zostupovaní uvedenou štruktúrovanou náplňou, zatial čo uvedená plynová fáza sa stáva stále viac koncentrovanejšia na zložky s vyššou prchavosťou uvedenej zmesi pri stúpaní uvedenou štruktúrovanou náplňou, a

- uvedená kvapalná fáza a plynová fáza uvedenej zmesi atmosférických plynov sa kontaktujú po celej vrstve štruktúrovanej náplne, pričom táto kvapalná fáza a plynová fáza obsahujú zložky uvedenej zmesi s nižšou prchavosťou a s vyššou prchavosťou vo vopred stanovených koncentráciách a uvedená výška štruktúrovanej náplne v metroch približne zodpovedá súčinu počtu teoretických stupňov požadovaných na získanie uvedených vopred stanovených koncentrácií týchto zložiek s nižšou prchavosťou a zložiek s vyššou prchavosťou a hodnoty 0,116.