Неупорядоченная насадка используется в разделительных колоннах, таких как дистилляционные колонны, для увеличения площади поверхности контакта пара и жидкости, что делает химическое разделение более эффективным. Небольшие кусочки случайной насадки в дистилляционной колонне предназначены для создания большой площади поверхности, на которой реагенты могут взаимодействовать, при этом сводя к минимуму сложность внутри колонны. Случайная насадка предназначена для максимизации соотношения поверхности к объему и минимизации падения давления.
Эффективность случайной насадки зависит от нескольких факторов: эффективности, перепада давления и производительности. В общем, когда случайная упаковка больше, производительность увеличивается, но эффективность снижается. И наоборот, когда случайная упаковка меньше, эффективность увеличивается, но производительность снижается. Желателен низкий перепад давления, поскольку высокий перепад давления снижает производительность и эффективность.
Первоначально случайная насадка изготавливалась из керамики. Поскольку керамика хрупкая, ее использование сократилось, но она все еще используется в некоторых приложениях, требующих высокой коррозионной стойкости. Сегодня многие случайные упаковки изготавливаются из металлов и пластмасс, а также для специального применения используются некоторые другие материалы.
Как работает случайная упаковка?
При установке случайной насадки материал заливают в колонну и дают ему отстояться. Материал случайным образом собирают в упаковочный слой внутри сосуда для сбора. Жидкость, которую необходимо отделить, затем протекает через материал.
Случайные упаковки бывают нескольких различных конфигураций:
1. Кольца Рашига
В кольцевых набивках Рашига для создания слоя набивки используются небольшие секции трубок. Эти маленькие трубки обычно имеют примерно такую же длину, как и ширину. Кольца Рашига относятся к числу старых и менее зрелых упаковочных материалов. Они гладкие, не имеют отверстий, канавок, ребер и других текстурных элементов. Они имеют меньшую производительность и эффективность и, как правило, стоят дороже, чем другие типы случайных насадок. Применение этого типа насадок ограничено, поскольку стоимость колец Рашига слишком высока по сравнению с их эффективностью. Однако при разделении агрессивных материалов керамические кольца Рашига эффективны благодаря своей высокой коррозионной стойкости.
2. Кольца Палла
Кольца Палля похожи на кольца Рашига, но более сложны. Кольца Палля включают дополнительные внутренние опорные конструкции и внешнюю поверхность. Текстурирование внутри кольцевой стенки позволяет создавать внутренние точки капель, что значительно увеличивает вместимость и эффективность насадки. Кольца Палля особенно полезны при дистилляции и абсорбции.
3. Седловые кольца
Существует два основных типа седельных колец — седла Berl и седла Intalox®. Как следует из названия, седельные кольца имеют форму небольших седел. Седловидные кольца отличаются от колец Рашига и Шара тем, что их длина превышает их диаметр. Гладкие седельные кольца Berl обычно короче и имеют более традиционную седловидную форму. Седловидные кольца Intalox ® значительно длиннее и по форме напоминают макароны, разрезанные пополам, образуя длинную открытую изогнутую часть. Седловые кольца также имеют небольшие отверстия и канавки, которые увеличивают площадь поверхности и возможности контакта. Седловидные кольца имеют большую площадь поверхности для контакта с жидкостью и паром, что приводит к более высокой производительности и эффективности. Седловые кольца идеально подходят для химической перегонки, отгонки и абсорбции.
4. Кольца Лессинга.
Кольца Лесинга изготовлены из керамики. Они имеют внутренние перегородки для увеличения площади поверхности и повышения эффективности. Как и все керамические набивки, они обладают высокой устойчивостью к нагреву и коррозии. Эти свойства делают их идеальными для таких применений, как регенеративные оксидные системы.
5. Три-паки
Tri-Packs были впервые разработаны в конце 70-х годов и сейчас широко используются. Упаковки Tri-Pack имеют множество преимуществ по сравнению с более старыми упаковками. Благодаря своей шаровидной форме они менее склонны к гнездованию и оседанию. Внутренние ребра также увеличивают площадь поверхности и смачиваемую массу. Для низкого перепада давления и высокой скорости массопередачи Tri-Packs являются хорошим выбором. Tri-Packs обычно изготавливаются из различных пластиков, устойчивых к коррозии и температурам.
Преимущества случайных упаковок
Большинство разделений требуют случайной упаковки. Основное преимущество случайных упаковок состоит в том, что их гораздо дешевле реализовать, чем структурированные упаковки. Другие преимущества случайной упаковки включают увеличенную площадь контакта, массообмен и эффективность по сравнению со старыми технологиями, такими как лотковая технология, и все это без высокой стоимости.
В дополнение к рассмотренным выше применениям, применение случайных насадок включает десорбцию, дистилляцию, очистку от CO2 и жидкостно-жидкостную экстракцию.
