Kolumny destylacyjne dzieli się ogólnie na dwie główne kategorie: kolumny sitowe- i kolumny z wypełnieniem. Kolumny z wypełnieniem dzieli się dalej na wypełnienie losowe (po cenach dumpingowych) i wypełnienie strukturalne. Chociaż kolumny sitowe-z półkami mają stosunkowo prostą konstrukcję, dają się łatwo dostosowywać i można je łatwo zwiększać, w związku z czym są szeroko stosowane w jednostkach separacji powietrza, wraz z rozwojem technologii wymiany ciepła i masy między gazem a cieczą oraz badaniami nad-wysokoefektywnymi wypełnieniami strukturalnymi, rozwój niektórych-wydajnych wypełnień strukturalnych o niskim spadku ciśnienia i niskim zatrzymywaniu cieczy pokazał w przeszłości tendencję do stopniowego zastępowania kolumn sitowych-tacowych dekadę lub coś koło tego.
Opakowanie strukturalne składa się z metalowych arkuszy falistych o grubości około 0,22 mm. Te faliste arkusze, ułożone kawałek po kawałku, umożliwiają cieczy kriogenicznej utworzenie cienkiej warstwy na każdej powierzchni opakowania, stykającej się z unoszącą się parą w celu przeniesienia ciepła i masy. Powierzchnia właściwa metalu wypełnienia strukturalnego jest około 30 razy większa niż w przypadku tac sitowych, a zatrzymywanie ciekłego tlenu wynosi tylko 35–40% tej w kolumnach z półkami sitowymi. Co więcej, ponieważ pole-przekroju strukturalnej kolumny wypełniającej jest około-o jedną trzecią mniejsze niż pole-kolumny sitowej, a wypełnienie jest ułożone pionowo, nie występuje poziomy gradient stężeń. Dopóki rozkład cieczy jest równomierny, wydajność rektyfikacji jest wysoka, a spadek ciśnienia niewielki. Różnica ciśnień gazu przechodzącego przez warstwę cieczy na opakowaniu jest znacznie mniejsza niż przy przejściu przez warstwę cieczy na tacach sitowych-w przybliżeniu tylko 50 Pa. Zmniejszenie ciśnienia na dole górnej kolumny nieuchronnie prowadzi do zmniejszenia ciśnienia w dolnej kolumnie, co z kolei obniża ciśnienie wylotowe głównej sprężarki powietrza, zmniejszając w ten sposób zużycie energii przez całą jednostkę separacji powietrza. Jednocześnie, ponieważ opakowanie strukturalne ma niewielką zdolność zatrzymywania cieczy, jego zdolność dostosowywania się do zmian obciążenia jest stosunkowo duża.
Podsumowując, w porównaniu z kolumnami-z sitami, kolumny z wypełnieniem strukturalnym mają następujące zalety:
Bardzo niski spadek ciśnienia.Przenikanie ciepła i masy w-fazie gazowej następuje w drodze konwekcji na powierzchni warstwy cieczy w opakowaniu; nie ma oporu ze strony przezroczystej warstwy cieczy na tacach lub otworów sitowych. W normalnych warunkach opór wypełnienia strukturalnego wynosi tylko 1/5 do 1/6 oporu odpowiedniej kolumny sitowej-tacowej.
Wystarczająca wymiana ciepła i masy, wysoka skuteczność separacji, co prowadzi do poprawy szybkości ekstrakcji produktu.
Duża elastyczność działania, bez płaczu i zalania, więc zakres regulacji obciążenia jest szeroki, a możliwości adaptacji duże. Zakres regulacji obciążenia może wynosić 30–110%, natomiast w przypadku kolumn sitowych-tacowych wynosi 70–100%.
Niskie zatrzymywanie cieczy, umożliwiając szybkie uruchomienie i regulację obciążenia.
Oszczędność energii.Dzięki niskiemu oporowi ciśnienie powietrza wlotowego do kolumny można zmniejszyć o około 0,07 MPa, zmniejszając w ten sposób zużycie energii sprężania powietrza o około 6,5%.
Mniejsza średnica kolumny.
Dodatkowo, po zastosowaniu wypełnienia strukturalnego, ponieważ zmniejsza się spadek ciśnienia na równoważny stopień teoretyczny, możliwa jest pełna produkcja argonu w procesie pełnej rektyfikacji, a stopień ekstrakcji argonu może wzrosnąć o 10–15%.
Kolumny destylacyjne ze strukturalnym wypełnieniem są zazwyczaj podzielone na 3 do 5 sekcji upakowania. Pomiędzy każdą sekcją znajdują się kolektory i redystrybutorzy cieczy. Tradycyjny odstęp tac w kolumnach sitowych-tacowych wynosi 110–160 mm, podczas gdy wysokość równoważna płycie teoretycznej (HETP) w przypadku opakowań strukturalnych wynosi 250–300 mm; dlatego wysokość wypełnionej kolumny wzrośnie.
Jako materiał na uszczelnienia strukturalne zazwyczaj wybiera się aluminium, co może zmniejszyć wagę i koszty, ale zawartość resztkowego oleju smarowego na powierzchni metalu uszczelnienia musi wynosić mniej niż 50 mg/m². W tych warunkach kolumny z wypełnieniem aluminiowym i kolumny z sitami-aluminiowymi można uznać za równie bezpieczne w przypadku rektyfikacji tlenu.
Oczywiście koszt wypełnienia strukturalnego jest wyższy niż w przypadku kolumn sitowych-z tacą, a korpus kolumny jest również wyższy. Jednak jego zalety są wyjątkowe; dlatego też od lat 90. XX wieku wielu producentów urządzeń do separacji powietrza najpierw zastąpiło kolumny sitowe-z półkami strukturalnymi kolumnami wypełniającymi w górnej kolumnie i kolumnie argonowej, przy czym istnieje dalsza tendencja do stosowania ich również w dolnej kolumnie.
