Nasumično pakiranje koristi se u kolonama za odvajanje, kao što su destilacijske kolone, kako bi se povećala površina za kontakt para/tekućina, čineći kemijsko odvajanje učinkovitijim. Mali komadići nasumičnog pakiranja u destilacijskoj koloni dizajnirani su za stvaranje velike površine na kojoj reaktanti mogu međusobno djelovati dok se složenost unutar kolone smanjuje na minimum. Nasumično pakiranje dizajnirano je za maksimiziranje omjera površine i volumena i smanjenje pada tlaka.
Učinkovitost nasumičnog pakiranja ovisi o nekoliko čimbenika - učinkovitosti, padu tlaka i kapacitetu. Općenito, kada je nasumično pakiranje veće, kapacitet se povećava, ali učinkovitost opada. Obrnuto, kada je nasumično pakiranje manje, učinkovitost se povećava, ali kapacitet opada. Niski pad tlaka je poželjan, jer veliki pad tlaka smanjuje učinak i učinkovitost.
Izvorno je nasumično pakiranje bilo od keramike. Budući da je keramika krta, njihova je uporaba oslabila, ali se još uvijek koristi u nekim primjenama koje zahtijevaju jaku otpornost na koroziju. Danas su mnoga nasumična pakiranja izrađena od metala i plastike, uz nekoliko drugih materijala koji se koriste za posebne namjene.
Kako funkcionira nasumično pakiranje?
Kada je ugrađeno nasumično pakiranje, materijal se ulijeva u kolonu i ostavlja da se taloži. Materijal se nasumično skuplja u sloj pakiranja unutar posude za sakupljanje. Tekućina koju treba odvojiti tada teče kroz materijal.
Nasumična pakiranja dolaze u nekoliko različitih konfiguracija:
1. Raschig prstenovi
Raschig prstenaste brtve koriste male dijelove cijevi za stvaranje ležišta za pakiranje. Ove male cijevi obično su otprilike iste duljine kao i širine. Raschig prstenovi su među starijim, manje zrelim materijalima za pakiranje. Glatke su i nemaju rupe, utore, rebra ili druge elemente teksture. Imaju manji kapacitet i učinkovitost i obično koštaju više od drugih vrsta nasumičnog pakiranja. Primjena ove vrste pakiranja je ograničena jer je cijena Raschig prstenova previsoka u usporedbi s njihovom učinkovitošću. Međutim, u slučaju odvajanja korozivnih materijala, keramički Raschig prstenovi su učinkoviti zbog svoje visoke otpornosti na koroziju.
2. Pall prstenovi
Pallovi prstenovi slični su Raschigovim prstenovima, ali su složeniji. Pall prstenovi uključuju dodatne unutarnje potporne strukture i vanjsku površinu. Tekstura unutar prstenaste stijenke omogućuje unutarnje točke kapanja, što značajno povećava kapacitet i učinkovitost pakiranja. Pallovi prstenovi posebno su korisni u primjenama destilacije i apsorpcije.
3. Prstenovi za sedlo
Postoje dvije glavne vrste prstenova za sedlo - Berl prstenovi za sedlo i Intalox ® prstenovi za sedlo. Kao što naziv implicira, prstenovi za sedlo imaju oblik malih sedla. Sedlasti prstenovi razlikuju se od Raschigovih i Ball prstenova po tome što su duži od svog promjera. Glatki Berl prstenovi za sedlo obično su kraći i imaju tradicionalniji oblik sedla. Intalox ® sedlasti prstenovi znatno su dulji i oblikovani su poput makarona prerezanih na pola po dužini, stvarajući dugačak, otvoreni zakrivljeni dio. Sedlasti prstenovi također imaju male rupe i utore koji povećavaju površinu i mogućnosti kontakta. Sedlasti prstenovi imaju veću površinu za kontakt s tekućinom i parom, što rezultira većim kapacitetom i učinkovitošću. Sedlasti prstenovi idealni su za kemijsku destilaciju, skidanje i apsorpciju.
4. Lessingovi prstenovi
Lesing prstenje je izrađeno od keramike. Imaju unutarnje pregrade za povećanje površine i učinkovitosti. Kao i svi keramički dijelovi pakiranja, vrlo su otporni na toplinu i koroziju. Ova svojstva ih čine idealnim za primjene kao što su regenerativni oksidni sustavi.
5. Trostruki paketi
Trostruki paketi prvi put su razvijeni kasnih 70-ih i sada su naširoko korišteni. Trostruka pakiranja nude mnoge prednosti u odnosu na starija pakiranja. Zbog svog sferičnog oblika manje su skloni gniježđenju i naseljavanju. Unutarnja rebra također povećavaju površinu i mokru masu. Za mali pad tlaka i visoke stope prijenosa mase, Tri-Packs su dobar izbor. Trostruki paketi obično se izrađuju od raznih plastičnih materijala otpornih na koroziju i temperaturu.
Prednosti nasumičnog pakiranja
Većina odvajanja zahtijeva nasumično pakiranje. Glavna prednost nasumičnog pakiranja je to što ih je puno jeftinije implementirati od strukturiranih pakiranja. Druge prednosti nasumičnog pakiranja uključuju povećanu kontaktnu površinu, prijenos mase i učinkovitost u odnosu na starije tehnologije kao što je tehnologija ladica, a sve to bez visokih troškova.
Uz gore navedene primjene, primjene za nasumična pakiranja uključuju odvajanje, destilaciju, pročišćavanje CO2 i ekstrakciju tekućina-tekućina.
