Tour garnie avec distributeurs de liquide

Les performances de séparation d'une colonne à garnissage structuré dépendent de ses composants internes, tels que le garnissage, les distributeurs et les collecteurs. Elles dépendent également de nombreux paramètres, comme la charge en gaz et en liquide, les propriétés des matériaux, la pression de service, le mouillage du garnissage et l'homogénéité de la distribution du liquide. À ce jour, il est impossible de calculer précisément les performances de séparation de la colonne à partir de la géométrie du garnissage ; des données précises doivent être obtenues grâce à la théorie des colonnes à garnissage et à des essais réalisés dans différentes conditions. Ces données permettent d'estimer les dimensions de la colonne et la hauteur de remplissage requise.

Avec le développement et l'application continus de nouveaux garnissages, les avantages des colonnes garnies sont devenus plus évidents et leur champ d'application s'étend. Leurs applications dans les industries du raffinage, de la pétrochimie, de la chimie fine, des engrais, de la pharmacie et de l'énergie atomique, ainsi que dans le domaine de la protection de l'environnement, sont désormais bien établies. Les colonnes garnies sont particulièrement adaptées à la distillation sous vide, à la distillation à pression atmosphérique et à moyenne pression, ainsi qu'aux procédés de contact diphasique à volume atmosphérique (tels que l'absorption de gaz, le refroidissement, etc.). Cependant, une attention particulière doit être portée à leur utilisation dans les colonnes de distillation à haute pression. Des recherches sont menées sur les garnissages pour la distillation à haute pression, afin de résoudre les problèmes liés à la structure et au mode de fonctionnement de ces colonnes, notamment par la proposition d'une émulsification segmentée des couches de garnissage ou par l'utilisation d'une séparation par champ gravitaire élevé. Des progrès ont été réalisés pour surmonter les limitations liées à l'utilisation de garnissages dans les colonnes de distillation à haute pression. La clé réside dans une compréhension approfondie de l'impact de la haute pression (forte charge en phase liquide) sur la capacité de traitement et l'efficacité de la colonne. Il est possible d'utiliser des composants de colonnes à faible profondeur et à haute performance (tels que des distributeurs de gaz, de liquide et de redistribution). Certains préconisent également le développement de charges composites adaptées à la distillation à haute pression.

Un autre domaine d'application émergent des colonnes garnies concerne les dispositifs de séparation de l'air. Avant les années 1930, ces équipements étaient principalement utilisés pour le soudage, le découpage à l'oxygène et l'utilisation de l'azote dans l'industrie chimique. Le développement de technologies modernes telles que la sidérurgie, les engrais azotés, la chimie et l'aérospatiale a entraîné une forte augmentation de la consommation d'oxygène, d'azote et de gaz rares. De grandes entreprises étrangères, comme Linde en Allemagne, APCI (Air Products and Chemicals) aux États-Unis, BOC (Oxygen) au Royaume-Uni et Air Liquefaction en France, ont commencé à utiliser les colonnes garnies dans leurs recherches sur la séparation de l'air. Sulzer, en Suisse, fabricant de garnissages, collabore activement avec ces entreprises et a obtenu des résultats prometteurs.

Les garnissages réguliers sont également utilisés dans les unités de séparation d'air, notamment dans les tours de production d'argon brut. L'ancienne tour, à plaques perforées, ne permettait pas d'obtenir de l'argon pur avec une teneur en oxygène inférieure à 2 × 10⁻⁶. Le passage à une tour garnie permet de supprimer les étapes de traitement en aval utilisées auparavant pour la production d'argon pur.