(57)【要約】【課題】既知の使用例と比較してより優れた結果を実現できる交差通路パッキングの使用法を提供すること。【解決手段】金属織布で作製した交差通路パッキングの使用法は、物質および／または熱の交換を液体流と気体流または蒸気流の間で実施する方法に関する。使用する織布パッキング１は、流路１３を形成する波形または襞付き金属織布１１、１２からなる垂直層１１’、１２’から構成されている。気体流または蒸気流は流路の中を流れ、かつ液体流は金属織布の上を流れる。隣接層の流路は開口態様で交差する。交差する通路間の角度は約１００°よりも小さい。本方法では、織布パッキングは、相対的に少ない液体の充填量によって作用を受ける。金属織布は、ほとんど穴または他の開口が存在しない液体流支持体を形成する。液体充填量に関する値は関係式Ｌ／ａ＜１０  ｌ／ｍｈに従って選択されるが、前式で、Ｌはパッキング断面の比表面積単位当たりの液体の体積単位で表す比表面積充填量であり、ａは金属織布が及ぶ比表面積である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体流と気体または蒸気流との間で物質および／または熱の交換を実施する方法のための、金属織布で作製した交差通路パッキングの使用法であって、前記織布パッキング（１）が、流路（１３）を形成する波形または襞付き金属織布（１１、１２）からなる垂直層（１１’、１２’）から構成され、前記気体または蒸気流が前記流路の中を流れ、かつ前記液体流が前記金属織布の上を流れ、隣接層の前記流路が開口態様で交差し、さらに、交差する通路間の角度が約１００°よりも小さい、交差通路パッキングの使用法において、
前記方法では、前記織布パッキングが相対的に少ない液体充填量によって作用を受けること、前記金属織布が、ほとんど穴または他の開口が存在しない、前記液体流の支持体を形成すること、そして前記液体充填量に関する値が、
Ｌが、パッキング断面の比表面積単位当たりの液体の体積単位で表す比表面積充填量であり、ａが、前記金属織布が及ぶ比表面積である、
関係式Ｌ／ａ＜１０  ｌ／ｍｈに従って選択されることを特徴とする、交差通路パッキングの使用法。
【請求項２】
前記液体流と前記気体または蒸気流が向流状態で流れることを特徴とする、請求項１に記載の交差通路パッキングの使用法。
【請求項３】
Ｌ／ａ＜１  ｌ／ｍｈであることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の交差通路パッキングの使用法。
【請求項４】
Ｌ／ａ＜０．２  ｌ／ｍｈであることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の交差通路パッキングの使用法。
【請求項５】
前記パッキングの比表面積ａが、３００ｍ2／ｍ3と８００ｍ2／ｍ3の間となることを特徴とする、請求項１から４までに記載の交差通路パッキングの使用法。
【請求項６】
前記パッキングの比表面積ａが、３００ｍ2／ｍ3と５００ｍ2／ｍ3の間となることを特徴とする、請求項１から４までに記載の交差通路パッキングの使用法。
【請求項７】
複数のパッキング要素（１０、１０’、１０”）が上下に重ねて配置されること、および下端域（１０２）、中央域（１００）、および上端域（１０１）が、前記パッキング要素のそれぞれにおいて区別可能であり、前記端域（１０１、１０２）における流動抵抗が、適切な形状によって前記中央域の流動抵抗に対して小さいことを特徴とする請求項１から６までに記載の交差通路パッキングの使用法。
【請求項８】
前記端域（１０１、１０２）の形状が、それぞれの場合に前記流路の局部方向が漸進的に変化するように設計されていることを特徴とする、請求項７に記載の交差通路パッキングの使用法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特許請求項１の前提部による金属織布で作製した交差通路パッキングの使用法に関する。
【背景技術】
【０００２】
交差通路構造を備えたパッキングが数十年の間に知られてきている。例えば、１９６２年に出願が行なわれた、特許ＣＨ−Ａ−３９８５０３を参照されたい。この交差パッキングは原則として、複数のパッキング要素を上下に重ねて配置し、それぞれのパッキング要素は複数の平行な層から作製されている。これらの層は、前述の特許明細書によれば、それぞれの場合に「波形層板」からなっており、相互に接触する。それらは、垂直線（カラム軸）に対して傾斜し且つ互いに対して開口している流路と共に交差通路構造を形成する。パッキング表面上に落下する液体薄膜と通路を通過する気体流との間の相境界面で生じる物質および／または熱の交換は、このようなカラム・パッキングを使って実施することができる。
【０００３】
前述のＣＨ−Ａ−３９８５０３では、「波形層板」が有孔である交差通路パッキングを例示している。穴を特定の態様で配置した別の交差通路パッキングが、ＤＥ−Ａ−２６１８９０に記載されている。この刊行物では、当時、従来技術から既に知られていた穿孔の目的について、「穴の存在理由は、パッキング部材の断面全体にわたる気体交換の向上と、カラム軸に沿った圧力降下の減少である」と言及している。層板は、例えば、金属箔、金属編上げ織布、または金属織布などから作製可能である。流路は、それぞれが１つの層板によって形成され、したがって同じ層に属するが、補償処置が密度および圧力の相違に関して行われるように穴によって連結されている。
【０００４】
数年後には、とりわけ圧力降下の減少のために穴の存在の必要性が当然視された。交差通路パッキングを使用してさらに良好な結果を実現しようと努めるうちに、「穿孔に関して、有利である方策が実際に採られてきたのだろうか」と自問するに至った。すなわち、穿孔によって材料が失われるという欠点が少なくとも存在するからであり、すなわち、物質および／または熱の交換に利用できない穴は、表面の欠損を意味するからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、知られている使用例と比較してより良好な結果を実現できる交差通路パッキングの使用法を提供することである。この目的は、特許請求項１に記載の使用法によって実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
金属織布の交差通路パッキングの使用法は、物質および／または熱の交換を液体流と気体流または蒸気流の間で実施する方法に関連する。使用する織布パッキングは、流路を形成する波形または襞付き金属織布からなる垂直層から構成されている。気体流または蒸気流は流路の中を流れ、液体流は金属織布の上を流れる。隣接層の流路は開口して交差する。交差する通路間の角度は、約１００°よりも小さい。本方法では、織布パッキングは、相対的に少ない液体の充填量によって作用を受ける。金属織布は、ほとんど穴または他の開口が存在しない、液体流の支持体を形成する。液体充填量に関する値は関係式Ｌ／ａ＜１０  ｌ／ｍｈに従って選択されるが、前式で、Ｌはパッキング断面の単位面積当たりの液体の体積単位で表す比表面積充填量であり、ａは金属織布が及ぶ比表面積である。
【０００７】
本発明に従って織布パッキングを使用する際に圧力損を測定した場合と、有孔金属織布から作製した既知のパッキングについて対応する測定を行った場合では、予想外の結果が判明する。このような比較測定では、物質交換工程に関する決定的なパラメータを同じように設定する。すなわち、パッキングの濡れ面を同じ体積で設定する。これまでの教示によれば、カラム軸に沿った圧力降下は穿孔によって減少可能であるということであったが、その教示とは異なり、無孔織布パッキングに関して顕著に少ない圧力降下が認められた。これは、この工程において織布パッキングが相対的に少ない液体充填量によって作用を受け、したがって気体流も対応する程度に低い場合に限り該当する。金属織布が液体流の「自己濡れする」支持体を形成するので、少ない液体充填量も実際に実現可能である。
【０００８】
有孔率が異なる織布パッキングに関して比較測定を実行した。水力直径の変化も考慮した実験の評価に関して、有孔織布パッキングでは、これらの穴は圧力損の増加の一因になるという認識に達した。この事実は定説に反する。したがって、記載した条件下では織布パッキングに穴を空けるという考えをほとんどまたは完全に捨てざるを得ない。
【０００９】
以下に図面を参照して本発明を説明する。
【実施例】
【００１０】
図１によれば、軸線２０を有するカラム２が、パッキング１および液体分配器（送込み管２１０、分配器通路２１１）を含んでいる。複数のパッキング要素１０、１０’、１０”が、上下に重ねて配置されている。このカラムを使用するとき、液体と気体または蒸気とが向流状態で流れる。
【００１１】
カラム２の特定の実施例では、下端域１０２、中央域１００、および上端域１０１をそれぞれ区別することができる。パッキング要素１０の両端の端部域１０１および１０２における流動抵抗は、適切な形状によって中央域の流動抵抗に対して小さい。このような有利な実施例は欧州特許第０８５８３６６号明細書から知られている。
【００１２】
それぞれのパッケージング要素１０は、複数の平行な層１１’、１２’から作製されている（図２参照）。三角形断面１４を有する平行通路１３が、それぞれジグザグの方式で折り曲げた金属織布１１および１２によって層１１’、１２’に形成されている。（これらの金属織布１１、１２にも波形を付けることができる。）これらの通路は、垂直線２０’（カラム軸線２０に対して平行な線）に対して傾斜している。すなわち、それらはこの垂直線との傾斜角φを含む。隣接層１１’、１２’の間の接触平面１５で、この平面１５の中に開いている、層１２’の通路１３が、隣接層１１’の対応する通路と交差する。２φとなる交差角は約１００°よりも小さい。断面１４は、高さｈ（＝層１２’の幅）、辺ｓ、および底辺ｂ（段とも呼ぶ）のある二等辺三角形の形状を有する。辺ｓと底辺ｂの間の角度σは、多くの場合では４５°になる。σ＝４５°を有するこのようなパッキングの比表面積ａは、折り縁に丸みがない理想的な場合には、式２√２／ｈによって与えられる。この工程では金属織布の両面を算入する。
【００１３】
比表面積ａは、穿孔の有無とは無関係に画定される。対照的に濡れ面ａ’は、金属織布が有孔であるかどうかに依存する。前述の比較実験では、濡れ面ａ’が同じ大きさであるパッキングを比較した。
【００１４】
大きな穿孔部分を有する第１織布パッキングＰ１に関して次の寸法を選択した。すなわち、層高さ＝６．５ｍｍ、底辺ｂ＝１０．２ｍｍ、比表面積ａ＝５０７ｍ２／ｍ３、濡れ面ａ’＝４５０ｍ２／ｍ３、傾斜角度φ＝３０°、穿孔：１１％の有孔率、すなわち、有孔織布表面の比率（穴径：４ｍｍ）。
【００１５】
より小さい穿孔部分を有する第２織布パッキングＰ２に関して次の寸法を選択した。すなわち、層高さ＝７ｍｍ、底辺＝１０．２ｍｍ、比表面積ａ＝４７５ｍ２／ｍ３、濡れ面ａ’＝４５０ｍ２／ｍ３、傾斜角度φ＝３０°、穿孔：５％の有孔率（穴径：４ｍｍ）。
【００１６】
パッキングＰ１およびＰ２を使って、直径２５０ｍｍを有しかつ５０ミリバールの上部圧力を有するカラムにおいて測定を行った。クロロベンゼンとエチルベンゼンの分離すべき混合液を使って、この測定を実行した。
【００１７】
図３および図４のグラフでは、パッキングＰ１およびＰ２に関する測定結果が示してある（対数目盛）。図３のグラフでは、分離効率が、係数Ｆ、すなわち、Ｆ＝ＶＧ√ρＧ（ＶＧは流量であり、ρＧは気体Ｇの密度である）に依存して表されている。分離効率を１メートル当たりの理論的分離段階の数ｎとして表す（ＮＴＳＭ）。これら２つのパッキングＰ１およびＰ２に関して有意な差は見られない。しかし、図４のグラフでは差が存在する。これはパッキングＰ１およびＰ２のそれぞれの場合に測定された圧力損を示す。
【００１８】
比較されたパッキングＰ１およびＰ２は、同じ濡れ面ａ’を有するが、比表面積ａが異なり、したがって水力直径ｄｈが異なる。圧力降下は、より大きな水力直径（Ｐ２はｄｈ＝７．９ｍｍを有する）では、より小さい水力直径（Ｐ１はｄｈ＝７．４ｍｍを有する）の場合よりも幾分小さい。驚くべきことに、Ｐ２における圧力損の減少程度が、水力直径による予想を大きく上回っている。
【００１９】
圧力損に関する限り、調べたパッキングに関して典型的な条件下では、このような圧力損は逆数の水力直径にほぼ比例する。これは、証明済みの圧力損モデルを基準にして示すことができる（Ｊ．  Ａ．  Ｒｏｃｈａ、Ｊ．  Ｌ．  Ｂｒａｖｏ、Ｊ．  Ｒ．  Ｆａｉｒ、「Ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ  Ｃｏｌｕｍｎｓ  Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  Ｐａｃｋｉｎｇｓ：Ａ  Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ  Ｍｏｄｅｌ  ｆｏｒ  Ｔｈｅｉｒ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．  １．  Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ  Ｍｏｄｅｌｓ」、Ｉｎｄ．  Ｅｎｇ．  Ｃｈｅｍ．  Ｒｅｓ．  １９９３年、３２、６４１〜６５１頁を参照されたい）。したがって、パッキングＰ２は、パッキングＰ１よりも圧力損が６．３％だけ少なく生じるはずである。しかし、はるかに大幅な減少が測定されている（図４参照、すなわち２０％の減少）。
【００２０】
穴の数を同じ濡れ面に関して少なくすれば、次のように予想できよう。すなわち、ａ）水力直径が増加するので、圧力損が約６から７％だけ少なくなり（実験と一致する相関関係によって証明可能）、ｂ）穴がより少なければ、パッキングの透過性がより低くなるので、数字に表せない量だけ圧力損が増加し、ｃ）これらの２つの量はせいぜい相互に相殺されるにすぎない。
【００２１】
実際には、次のような知見を得た。すなわち、
水力直径が増加するので、圧力損が約６から７％だけ減少する。
圧力損がさらに約１４％だけ減少するが、それは穴の数の変化のみによるものであり得る。
【００２２】
したがって、織布パッキング中の穴は圧力損の増加の一因である。これは、定説とは正反対である。
【００２３】
本発明に従って金属織布の交差パッキングを使用する場合、金属織布は、ほとんど穴または他の開口が存在しない、液体流の支持体を形成する。本方法では、次の関係式に従って液体を充填するように値を選択する必要がある。すなわち、
【００２４】
ｑ’＝Ｌ／ａ＜０．０１ｍ３／ｍｈ＝１０  ｌ／ｍｈ
上式で使用するパラメータは次の意味を有する。すなわち、
Ｌは、カラム断面の比表面積単位当たりの液体の体積単位で表す比表面積充填量であり、
ａは、金属織布が及ぶ比表面積であり、
ｑ’は、時間単位当たりおよび織布のヤード量当たりの液体体積である。
（ヤード量は、カラム断面上で測定した、織布縁の算入長さの倍である。）
【００２５】
量ｑ’＝１０ｍ  １／ｍｈは、ａ＝ａ’＝４５０ｍ２／ｍ３である（穴なし）織布パッキングでは、Ｌ＝４．５ｍ３／ｍ２ｈ（毎カラム断面平方メートル時）に対応する。このような最大充填量は、合計環流に関して、かつ
上部圧力５０ミリバールで、係数Ｆ＜２．２√Ｐａのシスデカリン／トランスデカリンの試験混合液、
上部圧力１０ミリバールでＦ＜５√Ｐａのシスデカリン／トランスデカリン混合液、
上部圧力５０ミリバールでＦ＜２．６√Ｐａのクロロベンゼン／エチルベンゼンの試験混合液、
上部圧力１００ミリバールでＦ＜１．８√Ｐａのクロロベンゼン／エチルベンゼンの試験混合液、の場合に関して典型的である。
【００２６】
したがって、充填量は、１００ミリバールの真空で交差通路パッキングを使用することに関して典型的である。
【００２７】
複数のパッキング要素（１０、１０’、１０”）が上下に重ねて配置されるとき、そして下端域（１０２）、中央域（１００）、および上端域（１０１）がそれぞれパッキング要素の中で区別可能であるときに、本発明に従って交差パッキングを使用することが特に適切である。パッキング要素の両端の少なくとも一方の下端域（１０１、１０２）の流動抵抗は、適切な形状によって中央域のそれに対して小さい。このようなパッキングでは、圧力降下に関して追加的な改善が得られる。端域（１０１、１０２）の形状は、それぞれの場合に流路がＳ字進路を有するように流路の局部的な方向が漸進的に変化するように特に設計されている。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】パッキング要素を有するカラムの上部分を示す図である。
【図２】交差通路構造を有するパッキングの断片を示す図である。
【図３】２つの織布パッキングに関する分離効率の相互比較を示すグラフである。
【図４】同じパッキングの圧力損を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２９】
１  パッキング
Ｐ１、Ｐ２  第１織布パッキング、第２織布パッキング
２  カラム
１０、１０’、１０”  パッキング要素
１１、１２  金属織布
１１’、１２’  平行層
１３  平行通路
１４  通路の三角形断面
１５  隣接層の接触表面
２０  カラム軸
２０’  カラム軸に平行な垂直線
１００  中央域
１０１  上端域
１０２  下端域
２１０  液体分配器の送込み管
２１１  分配器通路
【図１】
2004351416.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004351416.tif 000006