Rastgele paketleme, damıtma kolonları gibi ayırma kolonlarında, buhar/sıvı teması için yüzey alanını arttırmak ve kimyasal ayırmaları daha verimli hale getirmek için kullanılır. Bir damıtma sütunundaki küçük rastgele paketleme parçaları, sütun içindeki karmaşıklığı en aza indirirken reaktanların etkileşime girebileceği geniş bir yüzey alanı yaratacak şekilde tasarlanmıştır. Rastgele paketleme, yüzey-hacim oranını en üst düzeye çıkarmak ve basınç düşüşünü en aza indirmek için tasarlanmıştır.
Rastgele paketlemenin etkinliği çeşitli faktörlere (verimlilik, basınç düşüşü ve kapasite) bağlıdır. Genel olarak rastgele paketleme ne kadar büyük olursa kapasite artar ancak verimlilik düşer. Tersine, rastgele paketleme daha küçük olduğunda verimlilik artar ancak kapasite azalır. Yüksek basınç düşüşü performansı ve verimliliği azalttığı için düşük basınç düşüşü arzu edilir.
Başlangıçta rastgele ambalajlar seramikten yapılmıştır. Seramikler kırılgan olduğundan kullanımları azalmıştır, ancak hala güçlü korozyon direnci gerektiren bazı uygulamalarda kullanılmaktadırlar. Günümüzde pek çok rastgele ambalaj metal ve plastikten yapılmakta olup, diğer birkaç malzeme de özel uygulamalar için kullanılmaktadır.
Rastgele paketleme nasıl çalışır?
Rastgele salmastra kurulduğunda malzeme kolona dökülür ve çökelmeye bırakılır. Malzeme, bir toplama kabı içindeki bir paketleme yatağında rastgele toplanır. Ayrılacak sıvı daha sonra malzemenin içinden akar.
Rastgele paketlemeler birkaç farklı konfigürasyonda gelir:
1. Raschig Yüzükleri
Raschig halka salmastraları, salmastra yatağını oluşturmak için borunun küçük bölümlerini kullanır. Bu küçük tüpler genellikle genişlikleriyle aynı uzunluktadır. Raschig halkaları daha eski, daha az olgun ambalaj malzemeleri arasındadır. Pürüzsüzdürler ve delikleri, oyukları, çıkıntıları veya başka dokusal unsurları yoktur. Daha düşük kapasiteye ve verimliliğe sahiptirler ve diğer rastgele paketleme türlerine göre daha pahalı olma eğilimindedirler. Raschig halkalarının maliyeti, etkinlikleriyle karşılaştırıldığında çok yüksek olduğundan bu tür paketlemeye yönelik uygulamalar sınırlıdır. Ancak aşındırıcı malzemelerin ayrılması durumunda seramik Raschig halkaları yüksek korozyon direncinden dolayı etkilidir.
2. Soluk Halkaları
Pall halkaları Raschig halkalarına benzer ancak daha karmaşıktır. Pall halkaları ek iç destek yapıları ve bir dış yüzey içerir. Halka duvarındaki doku, iç damlama noktalarına izin verir, bu da ambalajın kapasitesini ve verimliliğini önemli ölçüde artırır. Pall halkaları özellikle damıtma ve absorpsiyon uygulamalarında kullanışlıdır.
3. Eyer Halkaları
İki ana tip sele halkası vardır - Berl sele halkaları ve Intalox ® sele halkaları. Adından da anlaşılacağı gibi eyer halkaları küçük eyer şeklindedir. Eyer halkaları, çaplarından daha uzun olmaları nedeniyle Raschig ve Bilyalı halkalardan farklılık gösterir. Pürüzsüz Berl eyer halkaları genellikle daha kısadır ve daha geleneksel bir eyer şekline sahiptir. Intalox ® sele halkaları önemli ölçüde daha uzundur ve uzunlamasına ikiye kesilmiş bir makarnaya benzer şekilde şekillendirilerek uzun, açık kavisli bir bölüm oluşturulur. Eyer halkalarında ayrıca yüzey alanını ve temas fırsatlarını artıran küçük delikler ve oluklar bulunur. Eyer halkaları, sıvı ve buhar teması için daha büyük bir yüzey alanına sahiptir, bu da daha yüksek kapasite ve verimlilik sağlar. Eyer halkaları kimyasal damıtma, sıyırma ve emilim için idealdir.
4. Azalan Halkalar
Lesing Yüzükleri seramikten yapılmıştır. Yüzey alanını artırmak ve verimliliği artırmak için iç bölmelere sahiptirler. Tüm seramik ambalaj parçaları gibi ısıya ve korozyona karşı oldukça dayanıklıdır. Bu özellikler onları rejeneratif oksit sistemleri gibi uygulamalar için ideal kılar.
5. Üçlü Paketler
Tri-Pack'ler ilk olarak 70'lerin sonlarında geliştirildi ve şu anda yaygın olarak kullanılıyor. Üçlü Paketler eski ambalajlara göre birçok avantaj sunar. Küresel şekilleri nedeniyle yuvalanma ve yerleşmeye daha az eğilimlidirler. İç kaburgalar ayrıca yüzey alanını ve ıslak kütleyi en üst düzeye çıkarır. Düşük basınç düşüşü ve yüksek kütle aktarım hızları için Tri-Pack'ler iyi bir seçimdir. Tri-Pack'ler genellikle korozyona ve sıcaklığa dayanıklı çeşitli plastiklerden yapılır.
Rastgele Paketlemenin Avantajları
Çoğu ayırma rastgele paketleme gerektirir. Rastgele paketlemenin temel avantajı, yapısal paketlemeye göre uygulanmasının çok daha ucuz olmasıdır. Rastgele paketlemenin diğer avantajları arasında daha yüksek temas alanı, kütle aktarımı ve tepsi teknolojisi gibi eski teknolojilere göre verimlilik yer alır ve bunların tümü yüksek maliyet gerektirmez.
Yukarıda tartışılan uygulamalara ek olarak, rastgele paketleme uygulamaları arasında sıyırma, damıtma, CO2 temizleme ve sıvı-sıvı ekstraksiyonu yer alır.
