Введение
Термин "структурированная упаковка" относится к ряду специально разработанных материалов для использования в абсорбционных и дистилляционных колоннах, а также в химических реакторах. Структурированные упаковки обычно состоят из тонких гофрированных металлических листов или марли, расположенных таким образом, чтобы заставить жидкости проходить сложными траекториями внутри колонны, тем самым создавая большую площадь поверхности для контакта между различными фазами. Структурированная упаковка формируется из гофрированных листов перфорированного рельефного металла, пластика (включая PTFE) или проволочной марли. В результате получается очень открытая структура, напоминающая соты, с наклонными каналами для потока, обеспечивающими относительно большую площадь поверхности при очень низком сопротивлении газовому потоку. Конструкция поверхности оптимизирована для максимального растекания жидкости. Эти характеристики обычно демонстрируют значительные преимущества в приложениях с низким давлением и низкой скоростью орошения.
История
Структурированные насадки используются на протяжении нескольких десятилетий. Первое поколение структурированных насадок появилось в начале 1940-х годов. В 1953 году была запатентована насадка под названием Panapak, изготовленная из волнистого расширенного металлического листа. Эта насадка не получила распространения из-за неравномерного распределения потока и недостаточной маркетинговой поддержки. Второе поколение появилось в конце 1950-х годов и представляло собой высокоэффективные насадки из проволочной сетки, такие как Goodloe, Hyperfil и Koch Sulzer. До 1970-х годов, благодаря низкому перепаду давления на теоретическую тарелку, эти насадки наиболее широко использовались в вакуумной дистилляции. Однако высокая стоимость, низкая производительность и высокая чувствительность к загрязнениям препятствовали более широкому применению насадок из проволочной сетки. Гофрированные структурированные насадки, представленные компанией Sulzer к концу 1970-х годов, ознаменовали третье поколение колонн, заполненных структурированными насадками. Эти насадки обеспечивают высокую производительность, более низкую стоимость и меньшую чувствительность к загрязнениям, сохраняя при этом высокую эффективность. Популярность этих насадок возросла в 1980-х годах, особенно при модернизации нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий. Эти структурированные насадки, изготовленные из гофрированных металлических листов, подвергались обработке поверхности – химической или механической – для повышения их смачиваемости. В результате увеличилась удельная поверхность насадки, что улучшило их характеристики. В 1994 году была разработана новая геометрия, получившая название Optiflow. Позднее, в 1999 году, на основе CFD-моделирования и экспериментов была разработана улучшенная конструкция гофрированных листовых насадок – MellapackPlus. Эта новая конструкция, по сравнению с традиционным Mellapak, имеет пониженное перепадение давления, а максимальная полезная производительность может быть увеличена до 50%.
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%.
Сорты
Структурированная насадка изготавливается в широком диапазоне размеров путем изменения высоты гофры. Удельная поверхность насадки варьируется от 50 м²/м³ (наименьшая эффективность, наибольшая производительность) до 750 м²/м³ (наибольшая эффективность, наименьшая производительность).