(57)【要約】【課題】  ストラクチャードパッキングの容量を有意に増加させる改良ストラクチャードパッキングエレメントを提供すること。【解決手段】  ストラクチャードパッキングエレメントの少なくとも１つの端部８、１０を別のストラクチャードパッキングエレメントの隣り合う端部とかみ合わせるための手段１４を含むストラクチャードパッキングエレメントとする。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの別のストラクチャードパッキングエレメントの端部とかみ合うのに適合した少なくとも１つの端部を有するストラクチャードパッキングエレメント。
【請求項２】
当該ストラクチャードパッキングエレメントの少なくとも一部分が、当該ストラクチャードパッキングエレメントの少なくとも一部分を横切って交互の峰と谷を形成する複数の波形を有する、請求項１記載のストラクチャードパッキングエレメント。
【請求項３】
前記少なくとも１つの端部の少なくとも一部分が組織加工した表面を有する、請求項１記載のストラクチャードパッキングエレメント。
【請求項４】
少なくとも１つの端部を別のストラクチャードパッキングエレメントの隣り合う端部とかみ合わせるための手段を含むストラクチャードパッキングエレメント。
【請求項５】
前記かみ合わせるための手段が少なくとも１つの端部に少なくとも１つの鋸歯状の縁を含む、請求項４記載のストラクチャードパッキングエレメント。
【請求項６】
前記少なくとも１つの鋸歯状の縁に先端の刃先がない、請求項５記載のストラクチャードパッキングエレメント。
【請求項７】
前記少なくとも１つの鋸歯状の縁が波打っている、請求項５記載のストラクチャードパッキングエレメント。
【請求項８】
前記かみ合わせるための手段が少なくとも１つの端部に少なくとも１つのスロットを含む、請求項４記載のストラクチャードパッキングエレメント。
【請求項９】
前記かみ合わせるための手段が前記スロットに少なくとも鋸歯状の縁を更に含む、請求項８記載のストラクチャードパッキングエレメント。
【請求項１０】
ストラクチャードパッキングエレメントの組立体であって、少なくとも２つのストラクチャードパッキングエレメントを含み、これらのストラクチャードパッキングエレメントのおのおのが別のストラクチャードパッキングエレメントの隣り合う端部とかみ合うのに適合した少なくとも１つの端部を有する、ストラクチャードパッキングエレメントの組立体。
【請求項１１】
上方の端部を持つ第一のストラクチャードパッキングエレメントと、この第一のストラクチャードパッキングエレメントの当該上方の端部と隣り合う下方の端部を持つ第２のストラクチャードパッキングエレメントとを含み、これらの下方及び上方の端部のおのおのが当該下方及び上方の端部と互いにかみ合うのに適合している、ストラクチャードパッキングエレメントの組立体。
【請求項１２】
交換塔における充填区画であって、
第２のストラクチャードパッキングエレメントの一般に垂直に隣り合う下方の端部とかみ合うのに適合した上方の端部を持つ第１のストラクチャードパッキングエレメントを含むストラクチャードパッキングの第１の層、及び
このストラクチャードパッキングの第１の層より上に位置するストラクチャードパッキングの第２の層であって、上記第１のストラクチャードパッキングエレメントの一般に垂直に隣り合う上方の端部とかみ合うのに適合した下方の端部を持つ上記第２のストラクチャードパッキングエレメントを含むストラクチャードパッキングの第２の層、
を含む交換塔における充填区画。
【請求項１３】
第１のストラクチャードパッキングエレメントの上方の端部が第２のストラクチャードパッキングエレメントの下方の端部とかみ合う、請求項１２記載の充填区画。
【請求項１４】
第１の相と第２の相との間で熱及び／又は物質を交換するための交換塔であって、少なくとも１つの別のストラクチャードパッキングエレメントの端部とかみ合うのに適合した少なくとも１つの端部を持つ少なくとも１つのストラクチャードパッキングエレメントを含む少なくとも１つのストラクチャードパッキングを有する交換塔。
【請求項１５】
少なくとも１つの別のストラクチャードパッキングエレメントの端部とかみ合うのに適合した少なくとも１つの端部を持つ少なくとも１つのストラクチャードパッキングエレメントを含む少なくとも１つのストラクチャードパッキングによって気−液接触が確立される少なくとも１つの物質移動帯域を有する少なくとも１つの蒸留塔において蒸気と液とを向流式に接触させることを含む低温空気分離方法。
【請求項１６】
少なくとも１つの別のストラクチャードパッキングエレメントの端部とかみ合うのに適合した少なくとも１つの端部を持つ少なくとも１つのストラクチャードパッキングエレメントを有する少なくとも１つのストラクチャードパッキングによって流体と流体との接触が確立される少なくとも１つの交換塔において流体を接触させることを含む、２つの流体間で物質及び／又は熱を交換するための方法。
【請求項１７】
前記交換塔内で前記流体が向流式に流動する、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
交換塔内の充填区画を組み立てるための方法であって、
長手方向の軸線を有する交換塔を準備する工程、
この交換塔内に、第２のストラクチャードパッキングエレメントの一般に垂直に隣り合う下方の端部とかみ合うのに適合した上方の端部を持つ第１のストラクチャードパッキングエレメントを含むストラクチャードパッキングの第１の層を取り付ける工程、
当該交換塔内に、ストラクチャードパッキングの上記第１の層より上に位置するストラクチャードパッキングの第２の層であって、上記第１のストラクチャードパッキングエレメントの一般に垂直に隣り合う上方の端部とかみ合うのに適合した下方の端部を持つ上記第２のストラクチャードパッキングエレメントを含む第２の層を取り付ける工程、及び
上記第１の層と第２の層を上記長手方向の軸線に沿って互いに向かって移動させ、第１及び第２の層のおのおのは当該交換塔の上記長手方向の軸線に実質的に平行な長手方向の軸線を有し、それにより第１のストラクチャードパッキングエレメントの上方の端部が第２のストラクチャードパッキングエレメントの下方の端部とかみ合うようにする工程、
を含む充填区画組み立て方法。
【請求項１９】
ストラクチャードパッキングエレメントを製造するための方法であって、
少なくとも１つの端部を有する板を準備する工程、
この板に、ストラクチャードパッキングエレメントの少なくとも１つの端部を別のストラクチャードパッキングエレメントの隣り合う端部とかみ合わせるための手段を形成する工程、及び
当該板に、一般に規則的に間隔をあけていて且つ実質的に平行な関係にある波形を形成する工程、
を含むストラクチャードパッキングエレメント製造方法。
【請求項２０】
上方の端部を有する第１のストラクチャードパッキングエレメントと、この第１のストラクチャードパッキングエレメントの上方の端部と隣り合う下方の端部を有する第２のストラクチャードパッキングエレメントとを収容するのに適合した、液と蒸気との間で熱及び／又は物質を交換するための交換塔の容量を増加させるための方法であって、
上記上方の端部と上記下方の端部を改造し、それにより当該上方の端部及び下方の端部を互いにかみ合わせるのに適合させる工程、及び
第１のストラクチャードパッキングエレメントの改造した上方の端部を第２のストラクチャードパッキングエレメントの改造した下方の端部とかみ合わせる工程、
を含む交換塔の容量増加方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ストラクチャードパッキングと、そのようなパッキング（充填物）を交換塔に組み入れて容量を増大させるための方法に関する。ストラクチャードパッキングには低温（ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ）空気分離プロセスにおける特別の用途があるが、それはまた、ストラクチャードパッキングを利用することができるその他の熱及び／又は物質移動プロセスにおいて使用することもできる。
【０００２】
ここで使用する「塔」（又は「交換塔」）という用語は、蒸留又は精留の塔又は帯域、すなわち液相と蒸気相を向流式に接触させて、例えば、塔内に組み込んだパッキングエレメント上で又は垂直に間隔をあけて配置した一連のトレイもしくはプレート上で蒸気相と液相とを接触させることにより、流体混合物の分離を行う塔又は帯域を意味する。
【０００３】
「塔の区画」（又は「区画（ｓｅｃｔｉｏｎ）」）という用語は、塔の直径を充填している塔内の帯域を意味する。特定の区画（あるいは部分）又は帯域の上部と下部は、それぞれ液及び蒸気の分配器で終えている。
【０００４】
「パッキング」という用語は、２相が向流式に流動しているときの気液界面における物質移動を可能にするための表面積を液に提供するため塔の内部構造物として使用される所定の寸法、形状及び構造の中実又は中空体を意味する。パッキングの二つの広いクラスが「不規則（ランダム）」と「ストラクチャード」である。
【０００５】
「不規則パッキング」は、個々の部材がお互いに関してあるいは塔の軸線に関してどのような特定の方向性も持たないパッキングを意味する。不規則パッキングは小さな中空の構造体であって、単位容積当たりの表面積が大きく、塔へ不規則（無作為）に詰め込まれる。
【０００６】
「ストラクチャードパッキング」は、個々の部材がお互いに関してあるいは塔の軸線に関して特定の方向性も持つパッキングを意味する。ストラクチャードパッキングは、通常、積層した金網スクリーン、薄い金属箔又はエキスパンデッドメタルから製作され、あるいはらせん巻きとして製作される。
【背景技術】
【０００７】
蒸留や直接接触冷却といったようなプロセスでは、向流式に流動する液の流れと蒸気の流れとの熱及び物質移動を促進するのにストラクチャードパッキングを使用するのが有利である。ストラクチャードパッキングでは、不規則パッキング又はトレイと比較すると、より小さな圧力損失で熱及び物質移動の効率がより高いという利益が得られる。それはまた、不規則パッキングよりも性能を予測可能である。
【０００８】
空気の低温分離は、液と蒸気を向流式に接触させて蒸留塔を通過させることにより行われる。混合物の蒸気相は、より揮発性の成分（例えば窒素）の濃度を増加させながら上昇していき、その一方混合物の液相は、揮発性のより低い成分（例えば酸素）の濃度を増加させながら下降していく。混合物の液相と気相を接触させてこれらの相の間で物質移動を達成するのに、種々のパッキング又はトレイを使用することができる。
【０００９】
最も普通に使用されるストラクチャードパッキングは、垂直に重ねた金属又はプラスチック箔の波形シート（又は波形メッシュクロス）からなる。これらの箔は、熱及び物質移動効率の向上をねらって様々な開口形状及び／又は表面組織形態を持つことができる。このタイプのストラクチャードパッキングの例は米国特許第４２９６０５０号明細書（Ｍｅｉｅｒ）に開示されている。従来技術においては、メッシュタイプのパッキングは液を効率的に広げるのを助けて良好な物質移動性能をもたらすが、メッシュタイプのパッキングは大抵の箔タイプのパッキングよりもずっと高価であることもよく知られている。
【００１０】
ストラクチャードパッキングの容量を増大させることは非常に望ましいことである。これは、所定の分離に対してより少ないストラクチャードパッキングの使用を可能にし、こうして分離を行う経費を軽減する。
【００１１】
通常、ストラクチャードパッキングの容量はフラッディングにより制限される。水力工学的フラッディングの始まる前の物質移動性能の早期の低下である物質移動フラッディングは、塔の物質移動効率が塔内の蒸気及び／又は液の流量の増加とともに急速に低下し始めるときに起こる。水力工学的フラッディングは、パッキングの床を横切る圧力損失が蒸気及び／又は液の流量の増加とともに急速に増加し始めるときに起こる。
【００１２】
従来技術から、ストラクチャードパッキングの容量は個々のパッキングシートの端部を改造することにより増加させることができることが知られている。代表的な改造には、ひだ高さの減少、波形角度の変更、鋸歯状の縁、等が含まれ、これらの改造は一般に、全てのシートの下部で行われ、あるいは交互のシートの上部と下部で行われる。そのような改造の例は、米国特許第５６３２９３４号明細書（Ｂｉｌｌｉｎｇｈａｍら）及び同第６１０１８４１号明細書（Ｂｉｌｌｉｎｇｈａｍら）に開示されている。このほかの改造には、全てのシートの両端をＳ字状の波形にすることが含まれ、例えばヨーロッパ特許第０８５８３６６号明細書及び国際公開第９７／１６２４７号パンフレットに開示されたようなものである。このような改造は全て、運転中に遷移域の圧力損失が低下するようにしてなされる。充填塔を０．７インチ水柱／フィート（５．８ｃｍ水柱／ｍ）より大きい圧力損失で運転することが、米国特許第５９２１１０９号明細書（Ｂｉｌｌｉｎｇｈａｍら）及び同第６２１２９０７号明細書（Ｂｉｌｌｉｎｇｈａｍら）に開示されている。これらの特許明細書は、パッキングシートの下部だけが改造される場合と、パッキングシートの上部と下部の両方が改造される場合を網羅している。
【００１３】
これらの従来技術の改造はストラクチャードパッキングの容量を向上させることができるとは言え、それらの設計は依然として、ストラクチャードパッキングの隣接する層の間の管理されていない不規則な間隙の問題に悩まされており、これらの間隙は通常のストラクチャードパッキングシート用に使用される製造方法の結果である。この隣接層間の管理されていない間隙は、層内の個々のストラクチャードパッキングエレメント又はシートの完全でない整合のせいである。これから、物質移動と圧力損失の両方に関し、殊に大きな流量で、性能の低下に至ることがある。
【００１４】
【特許文献１】米国特許第４２９６０５０号明細書
【特許文献２】米国特許第５６３２９３４号明細書
【特許文献３】米国特許第６１０１８４１号明細書
【特許文献４】ヨーロッパ特許第０８５８３６６号明細書
【特許文献５】国際公開第９７／１６２４７号パンフレット
【特許文献６】米国特許第５９２１１０９号明細書
【特許文献７】米国特許第６２１２９０７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ストラクチャードパッキングの容量を有意に増加させる改良したストラクチャードパッキングシート又はエレメントを手に入れることが所望される。
【００１６】
従来のストラクチャードパッキングの性能を上回る向上した性能を可能にするストラクチャードパッキングを手に入れることが、更に所望される。
【００１７】
フラッディング条件に至る以前の処理量を増加させるのが可能である、容量の増加した交換塔で使用するためのストラクチャードパッキングを手に入れることがなお更に所望される。
【００１８】
例えば空気分離で使用されるもののような低温用途に対し、またそのほかの熱及び／又は物質移動用途に対し、高い性能特性を示すストラクチャードパッキングを手に入れることがなお更に所望される。
【００１９】
従来技術の難点と不都合の多くを克服してより良好でより有利な結果をもたらす波形タイプのストラクチャードパッキングを手に入れることがなお更に所望される。
【００２０】
従来技術のストラクチャードパッキングの容量よりも大きな容量を提供するストラクチャードパッキングを利用する低温空気分離の方法を手に入れることがなお更に所望される。
【００２１】
フラッディングを回避しながら増大した容量で実施することができる低温空気分離のための方法を手に入れることがなお更に所望される。
【００２２】
従来技術よりも良好な性能を提供し、且つまた従来技術の難点と不都合の多くを克服してより良好でより有利な結果をもたらす、交換塔のストラクチャードパッキングの区画を組み立て及び取り付ける方法を手に入れることも所望される。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明はストラクチャードパッキングエレメントであり、且つまたそのようなストラクチャードパッキングエレメントの組立体も包含する。本発明のストラクチャードパッキングエレメントを使用するストラクチャードパッキングは、低温（ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ）空気分離のための方法、２つの流体間の物質及び／又は熱の交換のための方法で使用することができ、また第１の相と第２の相との間で熱及び／又は物質を交換するための交換塔で使用することができる。本発明はまた、交換塔の充填区画を組み立てるための方法、ストラクチャードパッキングエレメントを製造するための方法、そして液と蒸気との間で熱及び／又は物質を交換するための交換塔の容量を増加させるための方法も包含する。
【００２４】
一つの態様において、ストラクチャードパッキングエレメントは、少なくとも１つの別のストラクチャードパッキングエレメントの端部とかみ合うのに適合した少なくとも１つの端部を有する。この態様の変形において、その少なくとも１つの端部の少なくとも一部分は表面組織加工された（ｔｅｘｔｕｒｅｄ）面を有する。もう一つの変形では、ストラクチャードパッキングエレメントの少なくとも一部分は、ストラクチャードパッキングエレメントの少なくとも一部分を横切って交互の峰（最高点）と谷を形成する複数の波形を有する。
【００２５】
もう一つの態様では、ストラクチャードパッキングエレメントは、ストラクチャードパッキングエレメントの少なくとも１つの端部を別のストラクチャードパッキングエレメントの隣り合う端部とかみ合わせるための手段を含む。この態様にはいくつかの変形がある。一つの変形では、このかみ合わせるための手段は少なくとも１つの端部に少なくとも１つの鋸歯状の縁を含む。この変形の変形では、その少なくとも１つの鋸歯状の縁は先端の刃先がなくなって（ｂｌｕｎｔ）いる。もう一つの変形では、少なくとも１つの鋸歯状の縁は波打っている。この態様のなお別の変形では、かみ合わせるための手段は少なくとも１つの端部に少なくとも１つのスロットを含む。この変形の変形では、かみ合わせるための手段はそのスロットに少なくとも鋸歯状の縁を更に含む。
【００２６】
本発明のもう一つの態様は、少なくとも２つのストラクチャードパッキングエレメントを含み、ストラクチャードパッキングエレメントのおのおのが別のストラクチャードパッキングエレメントの隣り合う端部とかみ合うのに適合した少なくとも１つの端部を有する、ストラクチャードパッキングエレメントの組立体である。
【００２７】
更に別の態様は、上方の端部を持つ第一のストラクチャードパッキングエレメントと、この第一のストラクチャードパッキングエレメントの当該上方の端部と隣り合う下方の端部を持つ第２のストラクチャードパッキングエレメントとを含み、これらの上方及び下方の端部のおのおのが当該下方及び上方の端部の他方と互いにかみ合うのに適合している、ストラクチャードパッキングエレメントの組立体である。
【００２８】
本発明のなお更に別の態様は、交換塔における充填区画であって、これは、第２のストラクチャードパッキングエレメントの一般に垂直に隣り合う下方の端部とかみ合うのに適合した上方の端部を持つ第１のストラクチャードパッキングエレメントを含むストラクチャードパッキングの第１の層と、このストラクチャードパッキングの第１の層より上に位置するストラクチャードパッキングの第２の層とを含み、この第２の層は、上記第１のストラクチャードパッキングエレメントの一般に垂直に隣り合う上方の端部とかみ合うのに適合した下方の端部を持つ上記第２のストラクチャードパッキングエレメントを含む。この態様の変形では、第１のストラクチャードパッキングエレメントの上方の端部は第２のストラクチャードパッキングエレメントの下方の端部とかみ合う。
【００２９】
本発明のもう一つの面は、第１の相と第２の相との間で熱及び／又は物質を交換するための交換塔である。この交換塔は、少なくとも１つの別のストラクチャードパッキングエレメントの端部とかみ合うのに適合した少なくとも１つの端部を持つ少なくとも１つのストラクチャードパッキングエレメントを含む少なくとも１つのストラクチャードパッキングを有する。
【００３０】
本発明のなおもう一つの面は、少なくとも１つの別のストラクチャードパッキングエレメントの端部とかみ合うのに適合した少なくとも１つの端部を持つ少なくとも１つのストラクチャードパッキングエレメントを含む少なくとも１つのストラクチャードパッキングによって気−液接触が確立される少なくとも１つの物質移動帯域を有する少なくとも１つの蒸留塔において蒸気と液とを向流式に接触させることを含む低温空気分離のための方法である。
【００３１】
本発明のなお更に別の面は、少なくとも１つの別のストラクチャードパッキングエレメントの端部とかみ合うのに適合した少なくとも１つの端部を持つ少なくとも１つのストラクチャードパッキングエレメントを有する少なくとも１つのストラクチャードパッキングによって流体と流体との接触が確立される少なくとも１つの交換塔において流体を接触させることを含む、２つの流体間で物質及び／又は熱を交換するための方法である。この方法の変形では、交換塔内で流体は向流式に流動する。
【００３２】
本発明はまた、交換塔内の充填区画を組み立てるための方法を包含する。この方法は複数の工程を含む。第１の工程は長手方向の軸線を有する交換塔を準備するものである。第２の工程は、交換塔内に、第２のストラクチャードパッキングエレメントの一般に垂直に隣り合う下方の端部とかみ合うのに適合した上方の端部を持つ第１のストラクチャードパッキングエレメントを含むストラクチャードパッキングの第１の層を取り付けるものである。第３の工程は、交換塔内に、ストラクチャードパッキングの第１の層より上に位置するストラクチャードパッキングの第２の層であって、上記第１のストラクチャードパッキングエレメントの一般に垂直に隣り合う上方の端部とかみ合うのに適合した下方の端部を持つ上記第２のストラクチャードパッキングエレメントを含む第２の層を取り付けるものである。第４の工程は、上記第１の層と第２の層を上記長手方向の軸線に沿って互いに向かって移動させるものであり、第１及び第２の層のおのおのは交換塔の上記長手方向の軸線に実質的に平行な長手方向の軸線を有し、それにより第１のストラクチャードパッキングエレメントの上方の端部が第２のストラクチャードパッキングエレメントの下方の端部とかみ合うものである。
【００３３】
本発明はまた、ストラクチャードパッキングエレメントを製造するための方法も包含する。この方法は複数の工程を含む。第１の工程は、少なくとも１つの端部を有する板を準備するものである。第２の工程は、この板に、ストラクチャードパッキングエレメントの少なくとも１つの端部を別のストラクチャードパッキングエレメントの隣り合う端部とかみ合わせるための手段を形成するものである。第３の工程は、上記板に、一般に規則的に間隔をあけていて且つ実質的に平行な関係にある波形を形成するものである。
【００３４】
本発明はまた、上方の端部を有する第１のストラクチャードパッキングエレメントと、この第１のストラクチャードパッキングエレメントの上方の端部と隣り合う下方の端部を有する第２のストラクチャードパッキングエレメントとを収容するのに適合した、液と蒸気との間で熱及び／又は物質を交換するための交換塔の容量を増加させるための方法も包含する。この方法は複数の工程を含む。第１の工程は、上記上方の端部と上記下方の端部を改造し、それにより当該上方の端部及び下方の端部を互いにかみ合わせるのに適合させるものである。第２の工程は、第１のストラクチャードパッキングエレメントの改造した上方の端部を第２のストラクチャードパッキングエレメントの改造した下方の端部とかみ合わせるものである。
次に、一例として添付の図面を参照して、本発明を説明することにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
発明者らは、隣り合うストラクチャードパッキングの層をかみ合わせることによって、それらは物質移動のフラッディングの始まりを遅らせることができ、またストラクチャードパッキングの圧力損失を低下させることもできて、それによりストラクチャードパッキングの容量が増大するということを発見した。これは、層の間での液のはけが改善され、また液滴がパッキングの流路（チャンネル）へ同伴するのが減少することから起こることである。
【００３６】
図１と図２は、交換塔（図示せず）内における層として配置された複数層（２、２’、２”）のストラクチャードパッキングを示している。ストラクチャードパッキングの個々のシート４を組み立ててパッキングの層にすると、製造過程での不完全さのためにシートは通常垂直方向でわずかに不揃いになる。これは、説明目的のために不揃いを誇張している図２の模式図に示される。このような不揃いは、例えば蒸留塔などの、交換塔内で、管理されず不規則になっているパッキングの隣り合う層の間に間隙（６、６’）を出現させる。このような現象は、蒸気及び液流量の局所的な変動を招きかねず、その結果、殊に大きな流量において、物質移動の性能を低下させかねない。
【００３７】
実験から、ストラクチャードパッキングのフラッディング特性はこれらの間隙の存否に有意に依存することが示された。基本的に、各層において個々のシートを注意深く整合させ、それにより管理されていない間隙をなくすことによって、フラッディングの開始を遅らせることが可能である。しかし、直径が大きな工業用の塔を製造する際に個々のシートをそれほど精密に整合させるのは不可能である。
【００３８】
本発明は、２つの隣り合う層のシート間の接触をより緊密にする。図３に示したように、これは、各シート４の上方の端部８及び下方の端部１０の両方を、パッキングの２つの隣り合う層（例えば２と２’、あるいは２’と２”）をかみ合わさせるように改造することによってなされる。これは、パッキングの隣り合う層の間の接触を改善し、これが次には液のはけを改善し、蒸気の流路における液滴の同伴を減少させて、それにより物質移動のフラッディングを遅らせる。
【００３９】
本発明の一つの態様では、図４に示したように、スロット１２をパッキングの各シート４の下方の端部１０と上方の端部８に作る。次いで、層を、これらの層の上方及び下方の対応するシートがお互いに連結し又はかみ合うように組み立てる。
【００４０】
図５（ａ）と５（ｂ）に示した別の態様では、鋸歯状の縁１４を、図５（ａ）に示したような個々の平らなパッキングシート４の上方の端部８と下方の端部１０の両方に切り込む。随意の変形として、平らなパッキングシートに開口１５を穿孔してもよい。次に、鋸歯状の縁を設けたパッキングシートを図５（ｂ）に示したように波形にし、組み立ててパッキングの層にし、そしてこれらの層を、かみ合わせを改善するためのいかなる特別な整合も行わずに、互いの上に積み重ねる。組み立てたパッキングの層は、隣り合う層の上部及び下部の両方の端部の鋸歯状の縁のために、自然にかみ合う。このかみ合わせは、スロット（図４）の場合ほど目につくわけではないが、物質移動のフラッディングの始まりを有意に遅れさせ且つ圧力損失を減少させるように運転の際の物理的接触と液のはけを向上させるのに十分である。
【００４１】
図６（ａ）と６（ｂ）に示したように、別の態様では、パッキングシート４の上方の端部８と下方の端部１０の両方に刃先のない鋸歯状の縁１４を切り込む。図７（ａ）と７（ｂ）に示したもう一つの態様では、パッキングシート４の上方の端部８と下方の端部１０に滑らかな波形１６を形成する。図８（ａ）と８（ｂ）及び図９（ａ）と９（ｂ）に示した態様では、内側により小さな鋸歯状の縁１４’を備えた大きなスロット５を使用する。
【００４２】
図１０（ａ）と１０（ｂ）に示したように、上記の態様のいずれにも適用することができる一つの変形は、パッキングシート４の下方の端部１０及び／又は上方の端部８に表面組織（ｓｕｒｆａｃｅ  ｔｅｘｔｕｒｅ）１８を取り入れるものである。好ましくは、表面組織を設けた端部の領域は、パッキングシートの改造を施した領域の上下にパッキングシートの改造を施した領域に約３０％を加えた領域を占める。表面組織は改造の厳密性を向上させて、パッキングシートの端部からのより安定した流体の流動を促進する。
【００４３】
ストラクチャードパッキングの分離性能は、多くの場合、理論段相当高さ（ＨＥＴＰ）という形で示される。「ＨＥＴＰ」という用語は、それを超えると理論段により達成される組成の変化に相当する組成の変化が達成されるパッキング（充填物）の高さを意味する。「理論段」という用語は、存在している蒸気の流れと液の流れが平衡にあるような蒸気と液との接触プロセスを意味する。利用されるパッキングの高さはＨＥＴＰとともに低下するので、特定の分離について特定のパッキングのＨＥＴＰが小さくなればなるほど、パッキングはより効率的になる。
【００４４】
性能に関与するそのほかの２つのパラメーターは、蒸気速度（Ｋｖ）と、垂直方向のパッキング１フィート（０．３０５ｍ）当たりに生じる圧力損失であるｄＰ／ｄｔである。蒸気速度（Ｋｖ）は次のように定義される。
Ｋｖ＝Ｕv［ρv／（ρl−ρv）］0.5
ここで、
Ｕv＝充填区画における気相の空塔速度
ρv＝気相の密度
ρl＝液相の密度
である。
【００４５】
図１１と図１２は、改造した下部がある場合とない場合で、本発明のストラクチャードパッキングの性能を商業的に入手可能なストラクチャードパッキングの性能と比較するものである。図１１は、標準化したｄＰ／ｆｔ対標準化した蒸気速度（Ｋｖ）に関して示される圧力損失データのグラフである。図１２は、標準化したＨＥＴＰ対標準化した蒸気速度（Ｋｖ）に関して示される物質移動のデータをプロットしたものである。
【００４６】
図１１と図１２は、液と蒸気との比Ｌ／Ｖ＝１の条件でＡｒ／Ｏ2の二成分系を使用する蒸留実験の結果を示している。パッキングシートの下部を改造したパッキングとかみ合わせたパッキングの両方の圧力損失は、同じ基本的寸法形状の改造されていないパッキングよりも小さい。かみ合わせたパッキングの物質移動性能は、改造されていないパッキングと下部のみを改造したパッキングの両方よりも明らかに優れている。下部を改造したパッキングは、改造されていないパッキングと比較して物質移動のフラッディングが約１０％遅れることを示しているが、層の間のかみ合わせを増加させたパッキングは調査した蒸気流量の範囲では物質移動のフラッディングの兆候を示していない。
【００４７】
ここでは特定の具体的な態様を参照して例示し説明してはいるが、しかしながら本発明がここに示した細目に限定されることを意図してはない。それどころか、それらの細目には、特許請求の範囲に記載したのと同等のものの範囲内で且つ本発明の精神から逸脱することなしに種々の改変を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】交換塔内におけるストラクチャードパッキングのいくつかの層を模式的に示す図である。
【図２】隣接ストラクチャードパッキング層間の典型的な不整合（ずれ）を模式的に示す図である。
【図３】本発明によりパッキングのシートの上方及び下方の端部を改造し、それによりストラクチャードパッキングの隣接する層をかみ合わせるのを説明する模式図である。
【図４】パッキングのかみ合っているシートの下方及び上方の端部でスロットを使用する本発明の一つの態様を説明する模式図である。
【図５】（ｂ）に示した波形のものにする前の（ａ）に示した平らなパッキングシートの対向する端部（例えば上部及び下部の）を切削してに鋸歯状の縁をつけた本発明の態様を説明する模式図である。
【図６】（ｂ）に示した波形のものにする前の（ａ）に示した平らなパッキングシートの上方及び下方の端部に刃先のない鋸歯状の縁を切り込んだ本発明のもう一つの態様を説明する模式図である。
【図７】（ｂ）に示した波形のものにする前の（ａ）に示した平らなパッキングシートの下方及び上方の端部に滑らかな波形を切り込んだ本発明のもう一つの態様を説明する模式図である。
【図８】（ｂ）に示した波形のものにする前の（ａ）に示した平らなパッキングシートの上方及び下方の端部に、内側により小さな鋸歯状の縁を備えた大きなスロットを切り込んだ本発明の別の態様を説明する模式図である。
【図９】（ｂ）に示した波形のものにする前の（ａ）に示した平らなパッキングシートの上方及び下方の端部に、内側により小さな鋸歯状の縁を備えた大きなスロットを切り込んだ本発明のもう一つ別の態様を説明する模式図である。
【図１０】（ｂ）に示した波形のものにする前の（ａ）に示した平らなパッキングシートの改造した上方及び下方の端部に垂直の表面組織加工を適用した、本発明によるパッキングシートの別の態様を説明する模式図である。
【図１１】標準化したｄＰ／ｆｔ対標準化した蒸気速度（Ｋｖ）に関し改造した下部がある場合とない場合で、本発明のストラクチャードパッキングの性能を商業的に入手可能なストラクチャードパッキングの性能と比較して説明するグラフである。
【図１２】標準化した理論段相当高さ（ＨＥＴＰ）対標準化した蒸気速度（Ｋｖ）に関し改造した下部がある場合とない場合で、本発明のストラクチャードパッキングの性能を商業的に入手可能なストラクチャードパッキングの性能と比較して説明する別のグラフである。
【符号の説明】
【００４９】
２、２’、２”…ストラクチャードパッキング層
４…ストラクチャードパッキングシート
８…上方の端部
１０…下方の端部
１２…スロット
１４…鋸歯状の縁
１６…滑らかな波形
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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