بسته‌بندی تصادفی در ستون‌های جداسازی، مانند ستون‌های تقطیر، برای افزایش سطح برای تماس بخار/مایع استفاده می‌شود و جداسازی شیمیایی کارآمدتر می‌شود. قطعات کوچک بسته بندی تصادفی در یک ستون تقطیر به گونه ای طراحی شده اند که سطح بزرگی را ایجاد کنند که در آن واکنش دهنده ها بتوانند در عین به حداقل رساندن پیچیدگی در ستون با یکدیگر تعامل داشته باشند. بسته بندی تصادفی برای به حداکثر رساندن نسبت سطح به حجم و به حداقل رساندن افت فشار طراحی شده است.
اثربخشی بسته بندی تصادفی به عوامل مختلفی بستگی دارد - کارایی، افت فشار و ظرفیت. به طور کلی، زمانی که بسته بندی تصادفی بزرگتر باشد، ظرفیت افزایش می یابد، اما بازده کاهش می یابد. برعکس، زمانی که بسته بندی تصادفی کوچکتر باشد، راندمان افزایش می یابد، اما ظرفیت کاهش می یابد. افت فشار کم مطلوب است، زیرا افت فشار بالا باعث کاهش عملکرد و کارایی می شود.
در اصل، بسته بندی تصادفی از سرامیک ساخته شده بود. از آنجایی که سرامیک ها شکننده هستند، استفاده از آنها کاهش یافته است، اما همچنان در برخی از کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر خوردگی قوی دارند، استفاده می شود. امروزه بسیاری از بسته‌بندی‌های تصادفی از فلزات و پلاستیک‌ها ساخته می‌شوند و از چند ماده دیگر برای کاربردهای تخصصی استفاده می‌شود.
بسته بندی تصادفی چگونه کار می کند؟
هنگامی که بسته بندی تصادفی نصب می شود، مواد داخل ستون ریخته می شود و اجازه می دهند تا ته نشین شود. مواد به طور تصادفی در یک بستر بسته بندی در ظرف جمع آوری جمع آوری می شود. سپس مایعی که قرار است جدا شود از میان مواد عبور می کند.
بسته بندی های تصادفی در چندین پیکربندی مختلف وجود دارند:
1. حلقه های راشیگ
بسته بندی های حلقه Raschig از بخش های کوچک لوله برای ایجاد بستر بسته بندی استفاده می کنند. طول این لوله های کوچک معمولاً به اندازه عرض آنها است. حلقه های Raschig از جمله مواد بسته بندی قدیمی تر و کمتر بالغ هستند. آنها صاف هستند و هیچ سوراخ، شیار، دنده یا سایر عناصر بافتی ندارند. ظرفیت و کارایی کمتری دارند و نسبت به سایر انواع بسته بندی تصادفی هزینه بیشتری دارند. کاربردهای این نوع بسته بندی محدود است زیرا قیمت حلقه های راشیگ در مقایسه با کارایی آنها بسیار بالاست. اما در مورد جداسازی مواد خورنده، حلقه های سرامیکی راشیگ به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی موثر هستند.
2. حلقه های رنگارنگ
حلقه های پال شبیه به حلقه های Raschig هستند، اما پیچیده تر هستند. حلقه های پال شامل ساختارهای پشتیبانی داخلی اضافی و یک سطح خارجی هستند. بافت درون دیوار حلقه اجازه می دهد تا نقاط چکه داخلی ایجاد شود که به طور قابل توجهی ظرفیت و کارایی بسته بندی را افزایش می دهد. حلقه های پال به ویژه در کاربردهای تقطیر و جذب مفید هستند.
3. حلقه های زین
دو نوع اصلی از حلقه های زین وجود دارد - حلقه های زین برل و حلقه های زین Intalox®. همانطور که از نام آن پیداست حلقه های زین به شکل زین های کوچک هستند. حلقه های زین با حلقه های Raschig و Ball تفاوت دارند زیرا از قطر آنها بلندتر هستند. حلقه های زین صاف برل معمولا کوتاهتر هستند و شکل زین سنتی تری دارند. حلقه های زین Intalox ® به طور قابل توجهی بلندتر هستند و شکلی شبیه به ماکارونی دارند که از طول به دو نیم شده و یک بخش منحنی باز و بلند ایجاد می کنند. حلقه های زین همچنین دارای سوراخ ها و شیارهای کوچکی هستند که سطح و فرصت های تماس را افزایش می دهد. حلقه های زین سطح بیشتری برای تماس مایع و بخار دارند و در نتیجه ظرفیت و کارایی بالاتری دارند. حلقه های زین برای تقطیر شیمیایی، جداسازی و جذب ایده آل هستند.
4. حلقه های لسینگ
حلقه های لسینگ از سرامیک ساخته شده اند. دارای بافل داخلی برای افزایش سطح و افزایش کارایی هستند. مانند تمام قطعات بسته بندی سرامیکی، در برابر حرارت و خوردگی بسیار مقاوم هستند. این ویژگی ها آنها را برای کاربردهایی مانند سیستم های اکسید احیا کننده ایده آل می کند.
5. سه بسته
Tri-Packs اولین بار در اواخر دهه 70 ساخته شد و اکنون به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. تری پک ها مزایای زیادی نسبت به بسته بندی های قدیمی دارند. به دلیل شکل کروی، کمتر مستعد لانه سازی و نشستن هستند. دنده های داخلی نیز مساحت سطح و جرم خیس شده را به حداکثر می رساند. برای افت فشار کم و نرخ انتقال جرم بالا، Tri-Packs انتخاب خوبی هستند. بسته‌های سه‌گانه معمولاً از انواع پلاستیک‌هایی ساخته می‌شوند که در برابر خوردگی و دما مقاوم هستند.
مزایای بسته بندی تصادفی
اکثر جداسازی ها به بسته بندی های تصادفی نیاز دارند. مزیت اصلی بسته بندی های تصادفی این است که پیاده سازی آنها بسیار ارزان تر از بسته بندی های ساختاری است. از دیگر مزایای بسته‌بندی‌های تصادفی می‌توان به افزایش سطح تماس، انتقال جرم و کارایی نسبت به فناوری‌های قدیمی‌تر مانند فناوری سینی اشاره کرد که همگی بدون هزینه بالا هستند.
علاوه بر کاربردهایی که در بالا مورد بحث قرار گرفت، کاربردهای بسته بندی تصادفی شامل جداسازی، تقطیر، شستشوی CO2 و استخراج مایع-مایع است.
