Термин структурированная насадка относится к ряду специально разработанных материалов для использования в абсорбционных и дистилляционных колоннах и химических реакторах . Структурированная насадка обычно состоит из тонких гофрированных металлических пластин или сеток, расположенных таким образом, что заставляет жидкости проходить сложные пути через колонну, тем самым создавая большую площадь поверхности для контакта между различными фазами .
Структурированная насадка формируется из гофрированных листов перфорированного тисненого металла, пластика (включая ПТФЭ ) или проволочной сетки. Результатом является очень открытая сотовая структура с наклонными каналами потока, дающая относительно большую площадь поверхности, но с очень низким сопротивлением потоку газа. Улучшения поверхности были выбраны для максимального распространения жидкости. Эти характеристики, как правило, показывают значительные преимущества производительности в приложениях с низким давлением и низкой скоростью орошения. [1]
Структурированные насадки были созданы в течение нескольких десятилетий. Первое поколение структурированных насадок возникло в начале 1940-х годов. В 1953 году появилась запатентованная насадка под названием Panapak, изготовленная из волнообразного расширенного металлического листа. Насадка не имела успеха из-за неравномерного распределения и отсутствия хорошего маркетинга. Второе поколение появилось в конце 1950-х годов с высокоэффективными насадками из проволочной сетки, такими как Goodloe, Hyperfil и Koch-Sulzer. До 1970-х годов, из-за их низкого перепада давления на теоретическую ступень , эти насадки были наиболее широко использованы в вакуумной дистилляции. Однако высокая стоимость, низкая производительность и высокая чувствительность к твердым частицам препятствовали более широкому использованию насадок из проволочной сетки. [ необходима цитата ]
Гофрированные структурированные насадки, представленные Sulzer в конце 1970-х годов, ознаменовали третье поколение структурированных насадочных колонн. Эти насадки обеспечивают высокую производительность, более низкую стоимость и меньшую чувствительность к твердым частицам, сохраняя при этом высокую производительность. Популярность насадок возросла в 1980-х годах, особенно при реконструкции на нефтяных и нефтехимических заводах. Эти структурированные насадки, изготовленные из гофрированных металлических листов, имели обработанные химически или механически поверхности для повышения их смачиваемости. Следовательно, смачиваемая площадь насадок увеличивалась, улучшая производительность. В 1994 году была разработана новая геометрия, названная Optiflow. Позже, в 1999 году, была разработана улучшенная структура гофрированных листовых насадок, MellapackPlus, на основе моделирования CFD и эксперимента. Эта новая структура, по сравнению с обычным Mellapak, имеет пониженный перепад давления, а максимальная полезная производительность может быть увеличена до 50%. [ необходима цитата ]
Структурированная насадка изготавливается в широком диапазоне размеров путем изменения высоты обжима. Поверхность насадки варьируется от 50 м²/м³ (самая низкая эффективность, самая высокая производительность) до 750 м²/м³ (самая высокая эффективность, самая низкая производительность).
Типичные области применения включают вакуумные и атмосферные фракционирующие установки для сырой нефти, основные фракционирующие установки FCC и контакторы TEG. Разделение моно- , ди- и триэтаноламина , проводимое в вакууме, может также использовать структурированную насадку из-за относительно низкого перепада давления. Фракционирование таллового масла , процесс отделения жирных кислот от смоляных кислот и пека, получаемого в качестве побочного продукта процесса сульфатной варки древесной массы, также использует структурированную насадку. Насадка также находит применение в производстве мономера стирола и дегидратации гликоля при переработке природного газа . [2]
Структурированная насадка также находит применение в следующем оборудовании/процессах:
Структурированная насадка имеет следующие преимущества по сравнению с использованием нерегулярной насадки и лотков :
Структурированная насадка имеет следующие недостатки по сравнению с использованием нерегулярной насадки и лотков: