El término relleno estructurado se refiere a una gama de materiales especialmente diseñados para su uso en columnas de absorción y destilación y reactores químicos . Los empaques estructurados típicamente consisten en placas de metal corrugado delgadas o gasas dispuestas de manera que obligan a los fluidos a tomar caminos complicados a través de la columna, creando así una gran área de superficie para el contacto entre diferentes fases .
El empaque estructurado está formado por láminas corrugadas de metal perforado en relieve, plástico (incluido PTFE ) o gasa de alambre. El resultado es una estructura alveolar muy abierta con canales de flujo inclinados que proporcionan un área superficial relativamente alta pero con una resistencia muy baja al flujo de gas. Las mejoras de la superficie se han elegido para maximizar la propagación del líquido. Estas características tienden a mostrar beneficios de rendimiento significativos en aplicaciones de baja presión y baja tasa de riego. [1]
Historia
Los empaques estructurados se han establecido durante varias décadas. La primera generación de empaque estructurado surgió a principios de la década de 1940. En 1953, apareció un empaque patentado llamado Panapak ™, hecho de una hoja de metal expandida de forma ondulada. El embalaje no tuvo éxito debido a la mala distribución y la falta de un buen marketing. La segunda generación apareció a fines de la década de 1950, con empaquetaduras de malla de alambre altamente eficientes, como Goodloe ™, Hyperfil ™ y Koch-Sulzer. Hasta la década de 1970, debido a su baja caída de presión por etapa teórica , esos empaques eran los más utilizados en la destilación al vacío. Sin embargo, el alto costo, la baja capacidad y la alta sensibilidad a los sólidos han impedido una utilización más amplia de empaquetaduras de malla de alambre. [ cita requerida ]
Los empaques estructurados corrugados, introducidos por Sulzer a fines de la década de 1970, marcaron la tercera generación de columnas empaquetadas estructuradas. Estos empaques ofrecen alta capacidad, menor costo y menor sensibilidad a los sólidos, mientras mantienen un alto rendimiento. La popularidad de los empaques aumentó en la década de 1980, particularmente para renovaciones en plantas petroleras y petroquímicas . Estos empaques estructurados, hechos de láminas de metal corrugado, tenían sus superficies tratadas, química o mecánicamente, con el fin de mejorar su humectabilidad. En consecuencia, el área mojada de las empaquetaduras aumentó, mejorando el rendimiento. En 1994, se desarrolló una nueva geometría y se llamó Optiflow. Más tarde, en 1999, se desarrolló una estructura mejorada de empaquetaduras de láminas corrugadas, MellapackPlus, basada en simulaciones y experimentos CFD . Esta nueva estructura, en comparación con Mellapak convencional, tiene una caída de presión más baja y la capacidad útil máxima podría extenderse hasta en un 50%. [ cita requerida ]
Variedades
El empaque estructurado se fabrica en una amplia gama de tamaños variando la altitud de engarzado. La superficie de empaque varía de 50 m² / m³ (menor eficiencia, mayor capacidad) a 750 m² / m³ (mayor eficiencia, menor capacidad).
Aplicaciones
Las aplicaciones típicas incluyen fraccionadores de petróleo crudo atmosférico y de vacío, fraccionadores principales FCC y contactores TEG. La separación de mono- , di- y trietanolamina , realizada al vacío, también puede utilizar un relleno estructurado, debido a su caída de presión relativamente baja. El fraccionamiento de aceite de resina, el proceso de separar los ácidos grasos de los ácidos de colofonia y la brea obtenida como subproducto del proceso Kraft de fabricación de pulpa de madera, también utiliza un empaque estructurado. Además, el empaque encuentra uso en la fabricación de monómero de estireno y la deshidratación de glicol en el procesamiento de gas natural. [2]
El embalaje estructurado también se utiliza en los siguientes equipos / procesos:
- Separación de aire [3] [4]
- Separación ciclohexanona / ciclohexanol [3]
- Xileno divisores [3]
- Absorbedores de CO 2 [3]
- Absorbedores de H 2 S [3]
- Absorbentes de óxido de etileno [3]
- Absorbentes de acrilonitrilo [3]
- Oleo Chemicals [1]
- Productos químicos finos [2]
Ventajas
El empaque estructurado ofrece las siguientes ventajas en comparación con el uso de empaques y bandejas al azar :
Desventajas
El empaque estructurado ofrece las siguientes desventajas en comparación con el uso de empaques y bandejas al azar:
- Costo [5]
- Mayor sensibilidad a la mala distribución [ cita requerida ]
Ver también
- Cama empacada
- Anillo Raschig
- Anillos Dixon
- Embalaje de columna aleatorio
Referencias
- ^ Panson Structured Packing Products, Inc. "Embalaje estructurado para absorción - columnas de destilación" . Consultado el 14 de diciembre de 2015 .
- ^ a b c d e Koch Glitsch. "Embalaje estructurado" (PDF) . Consultado el 14 de diciembre de 2015 .
- ^ a b c d e f g Sulzer. "Envases estructurados: energéticamente eficientes, innovadores y rentables" (PDF) . Consultado el 14 de diciembre de 2015 .
- ^ Productos de aire. "Tecnología de separación de aire: embalaje estructurado" (PDF) . Consultado el 14 de diciembre de 2015 .
- ^ a b c d "Operaciones de planta: embalaje" . Procesos de separación . Consultado el 14 de diciembre de 2015 .