Кіріспе
Құрылымдық қаптама термині сіңіру және дистилляция бағаналарында, сондай-ақ химиялық реакторларда қолданылатын арнайы жасалған материалдардың бірнеше түрін білдіреді. Құрылымдық қаптамалар әдетте, сұйықтықты бағана арқылы күрделі жолмен өткізіп, әртүрлі фазалардың арасындағы байланыс үшін үлкен беттік аумақ құруға мүмкіндік беретін, жұқа толқынды металл пластиналардан немесе тоқымадан тұрады. Құрылымдық қаптама перфорацияланған, бедерленген металлдан, пластиктен (оның ішінде PTFE) немесе тоқыма сымнан жасалған толқынды парақтардан құралады. Бұл нәтижеде, газ ағынына өте төмен кедергісі бар, салыстырмалы түрде үлкен беттік аумақты қамтамасыз ететін, еңкейтілген ағын арналары бар, ашық ұяшық құрылымы пайда болады. Беттік қасиеттер сұйықтықтың таралуын барынша арттыру үшін таңдалған. Бұл ерекшеліктер төмен қысымда және төмен суару жылдамдығында қолданғанда айтарлықтай өнімділік артықшылықтарын көрсетеді.
Тарих
Құрылымдық қаптамалар бірнеше онжылдықтар бойы қолданылып келеді. Құрылымдық қаптаманың бірінші буыны 1940 жылдардың басында пайда болды. 1953 жылы толқынды пішіндес кеңейтілген металл парақтан жасалған, Panapak деп аталатын патенттелген қаптама енгізілді. Қаптама таралудың бұрыс болуы және тиімді маркетингтің болмауы себепті сәтті болмады. Екінші буын 1950 жылдардың соңында пайда болды, оған Goodloe, Hyperfil және Koch Sulzer сияқты жоғары тиімді сым торлы қаптамалар кірді. 1970 жылға дейін теориялық сатыға шаққандағы төмен қысым түсіріліміне байланысты осы қаптамалар вакуумдық дистилляцияда ең көп қолданылды. Дегенмен, жоғары құны, төмен сыйымдылығы және қатты заттарға жоғары сезімталдығы сым торлы қаптамалардың кеңінен қолданылуына кедергі келтірді. 1970 жылдардың соңында Sulzer компаниясы ұсынған толқынды құрылымды қаптамалар құрылымдық қаптама бағаналарының үшінші буынын белгіледі. Бұл қаптамалар жоғары сыйымдылықты, төмен құнды және қатты заттарға төмен сезімталдықты ұсынады, сонымен бірге жоғары өнімділікті сақтайды. Қаптамалардың танымалдылығы 1980 жылдары, әсіресе мұнай және мұнай-химия зауыттарында жаңарту жұмыстарында арта түсті. Толқынды металл парақтан жасалған бұл құрылымдық қаптамалардың беттері ылғалдану қасиеттерін арттыру үшін химиялық немесе механикалық түрде өңделді. Салдарынан қаптаманың ылғалданған беті ұлғайып, өнімділігі жақсарды. 1994 жылы Optiflow деп аталатын жаңа геометрия әзірленді. Кейін, 1999 жылы CFD модельдеуі мен тәжірибелер негізінде толқынды қаптамалардың жақсартылған құрылымы – MellapackPlus әзірленді. Бұл жаңа құрылым дәстүрлі Mellapak-пен салыстырғанда қысымның төмендеуіне және ең жоғары пайдалы сыйымдылығын 50%-ға дейін арттыруға мүмкіндік береді.
patented packing appeared named Panapak, made of a wavy form expanded metal sheet. The packing was not successful, due to maldistribution and lack of good marketing. The second generation appeared at the end of the 1950s, with highly efficient wire mesh packings, such as Goodloe, Hyperfil and Koch Sulzer. Until the 1970s, due to their low pressure drop per theoretical stage, those packings were the most widely used in vacuum distillation. However, high cost, low capacity and high sensitivity to solids have prevented wider utilization of wire mesh packings. Corrugated structured packings, introduced by Sulzer by the end of the 1970s, marked the third generation of structured packed columns. These packings offer high capacity, lower cost, and less sensitivity to solids, while keeping a high performance. Popularity of the packings grew in the 1980s, particularly for revamps in oil and petrochemical plants. These structured packings, made of corrugated metal sheets, had their surfaces treated, chemically or mechanically, in order to enhance their wettability. Consequently, the packings' wetted area increased, improving performance. In 1994, a new geometry was developed, and called Optiflow. Later, in 1999, an improved structure of corrugated sheet packings, the MellapackPlus, was developed based on CFD simulations and experiment. This new structure, compared with conventional Mellapak, has a lowered pressure drop and maximum useful capacity could be extended up to 50%.
Түрлері
Құрылымдық қаптамалар қысылу биіктігін өзгерту арқылы әртүрлі өлшемдерде өндіріледі. Қаптама беті 50 м²/м³ (ең төмен тиімділік, ең жоғары өткізу қабілеті) және 750 м²/м³ (ең жоғары тиімділік, ең төмен өткізу қабілеті) аралығында болады.