構造化パッキング

構造化充填物という用語は、吸収塔、蒸留塔、化学反応器で使用するために特別に設計された一連の材料を指します。構造化充填物は通常、流体が塔を通過する複雑な経路をたどるように配置され、異なる相間の接触のための大きな表面積を作り出す薄い波形の金属板または金網で構成されています。

構造化パッキングは、穴あきエンボス加工された金属、プラスチック（ PTFEを含む）、または金網の波形シートから形成されます。その結果、傾斜した流路を備えた非常にオープンなハニカム構造が生まれ、表面積は比較的大きくなりますが、ガスの流れに対する抵抗は非常に低くなります。表面強化は、液体の拡散を最大化するために選択されています。これらの特性は、低圧および低灌漑速度の用途で大きなパフォーマンス上の利点を示す傾向があります。^[1]

構造化充填剤は数十年にわたって確立されてきました。構造化充填剤の第一世代は 1940 年代初頭に登場しました。1953 年には、波状の拡張金属シートで作られた Panapak という特許取得済みの充填剤が登場しました。この充填剤は、不均一な流通とマーケティング不足のため、成功しませんでした。第二世代は 1950 年代末に登場し、Goodloe、Hyperfil、Koch-Sulzer などの非常に効率的な金網充填剤が使用されました。1970 年代まで、理論段あたりの圧力損失が低いため、これらの充填剤は真空蒸留で最も広く使用されていました。しかし、金網充填剤はコストが高く、容量が低く、固体に対する感受性が高いため、広く利用されていませんでした。^[要出典]

1970 年代末にSulzer 社が導入した波形構造充填物は、構造充填カラムの第 3 世代となりました。これらの充填物は、高性能を維持しながら、高容量、低コスト、固体に対する感受性の低さを提供します。この充填物は、特に石油および石油化学プラントの改修で、1980 年代に人気が高まりました。波形金属シートで作られたこれらの構造充填物は、濡れ性を高めるために、化学的または機械的に表面処理されています。その結果、充填物の濡れ面積が増加し、性能が向上しました。1994 年には、新しい形状が開発され、Optiflow と呼ばれました。その後、1999 年には、CFDシミュレーションと実験に基づいて、波形シート充填物の改良構造である MellapackPlus が開発されました。この新しい構造は、従来の Mellapak と比較して圧力降下が低く、最大有効容量を 50% まで拡張できます。^{[引用が必要]}

構造化パッキングは、クリンプ高度を変えることで、幅広いサイズで製造されます。パッキング表面は、50 m²/m³ (最低効率、最高容量)から750 m²/m³ (最高効率、最低容量) までの範囲です。

代表的な用途としては、真空および大気圧原油分留装置、FCC主分留装置、TEG接触装置などがある。真空下で行われるモノ、ジ、トリエタノールアミンの分離にも、圧力降下が比較的低いため、構造化充填物を利用することができる。木材パルプ製造のクラフトプロセスの副産物として得られるロジン酸とピッチから脂肪酸を分離するプロセスであるトール油分留でも、構造化充填物を利用する。この充填物は、スチレンモノマーの製造や天然ガス処理におけるグリコールの脱水にも使用される。^[2]

構造化パッキングは、以下の機器/プロセスでも使用されます。

• 空気分離^{[3] [4]}
• シクロヘキサノン/シクロヘキサノール分離^[3]
• キシレン分解装置^[3]
• CO2吸収装置^[3 _]
• H2S吸収装置_[ ^3]
• エチレンオキシド吸収剤^[3]
• アクリロニトリル吸収剤^[3]
• オレオケミカルズ [1]
• ファインケミカル [2]

構造化パッキングは、ランダムパッキングやトレイを使用する場合と比較して、次の利点があります。

• 圧力損失が低い^{[2] [5]}
• 効率が高い（同じ塔の高さの場合）^{[2] [5]}
• より高い容量^{[2] [5]}
• 液体ホールドアップの減少^[2]

構造化パッキングには、ランダムパッキングやトレイを使用する場合と比較して、次のような欠点があります。

• 費用^[5]
• 偏在に対する感受性の高まり^[要出典]

• ベッドを詰め込んだ
• ラシヒリング
• ディクソンリング
• ランダム列パッキング