Náhodné balenie sa používa v separačných kolónach, ako sú destilačné kolóny, aby sa zväčšila plocha povrchu pre kontakt para/kvapalina, čím sa zefektívnia chemické separácie. Malé kúsky náhodnej náplne v destilačnej kolóne sú navrhnuté tak, aby vytvorili veľkú plochu povrchu, kde môžu reaktanty interagovať, pričom sa minimalizuje zložitosť v kolóne. Náhodné balenie je navrhnuté tak, aby maximalizovalo pomer povrchu k objemu a minimalizovalo pokles tlaku.
Účinnosť náhodného balenia závisí od niekoľkých faktorov - účinnosti, poklesu tlaku a kapacity. Vo všeobecnosti, keď je náhodné balenie väčšie, kapacita sa zvyšuje, ale účinnosť klesá. Naopak, keď je náhodné balenie menšie, účinnosť sa zvyšuje, ale kapacita klesá. Nízky pokles tlaku je žiaduci, pretože vysoký pokles tlaku znižuje výkon a účinnosť.
Pôvodne bolo náhodné balenie vyrobené z keramiky. Pretože keramika je krehká, jej používanie ubudlo, ale stále sa používa v niektorých aplikáciách, ktoré vyžadujú silnú odolnosť proti korózii. Dnes je veľa náhodných obalov vyrobených z kovov a plastov, pričom niekoľko ďalších materiálov sa používa na špeciálne aplikácie.
Ako funguje náhodné balenie?
Keď je nainštalované náhodné balenie, materiál sa naleje do kolóny a nechá sa usadiť. Materiál sa náhodne zhromažďuje v lôžku obalov v zbernej nádobe. Kvapalina, ktorá sa má oddeliť, potom preteká materiálom.
Náhodné balenia sa dodávajú v niekoľkých rôznych konfiguráciách:
1. Raschigove prstene
Raschigove prstencové upchávky využívajú malé časti trubice na vytvorenie tesniaceho lôžka. Tieto malé rúrky sú zvyčajne približne rovnako dlhé ako široké. Raschigove krúžky patria medzi staršie, menej vyzreté obalové materiály. Sú hladké a nemajú žiadne otvory, drážky, rebrá alebo iné textúrne prvky. Majú nižšiu kapacitu a účinnosť a majú tendenciu stáť viac ako iné typy náhodných balení. Aplikácie pre tento typ balenia sú obmedzené, pretože cena Raschigových krúžkov je príliš vysoká v porovnaní s ich účinnosťou. V prípade oddeľovania korozívnych materiálov sú však keramické Raschigove krúžky účinné vďaka ich vysokej odolnosti proti korózii.
2. Pall Prstene
Pallove krúžky sú podobné Raschigovým krúžkom, ale sú zložitejšie. Pallové krúžky obsahujú ďalšie vnútorné nosné konštrukcie a vonkajší povrch. Textúra vo vnútri prstencovej steny umožňuje vnútorné odkvapkávacie body, čo výrazne zvyšuje kapacitu a účinnosť balenia. Pallove krúžky sú obzvlášť užitočné pri destilačných a absorpčných aplikáciách.
3. Sedlové krúžky
Existujú dva hlavné typy sedlových krúžkov – sedlové krúžky Berl a sedlové krúžky Intalox ® . Ako už názov napovedá, sedlové krúžky majú tvar malých sediel. Sedlové krúžky sa líšia od krúžkov Raschig a Ball tým, že sú dlhšie ako ich priemer. Hladké sedlové krúžky Berl sú zvyčajne kratšie a majú tradičnejší tvar sedla. Sedlové krúžky Intalox ® sú výrazne dlhšie a majú podobný tvar ako makaróny prerezané pozdĺžne na polovicu, čím vytvárajú dlhú, otvorenú zakrivenú časť. Sedlové krúžky majú tiež malé otvory a drážky, ktoré zväčšujú povrch a možnosti kontaktu. Sedlové krúžky majú väčšiu povrchovú plochu pre kontakt kvapaliny a pary, čo vedie k vyššej kapacite a účinnosti. Sedlové krúžky sú ideálne na chemickú destiláciu, stripovanie a absorpciu.
4. Lessingove prstene
Prstene Lesing sú vyrobené z keramiky. Majú vnútorné prepážky na zväčšenie plochy a zvýšenie účinnosti. Rovnako ako všetky keramické obaly sú vysoko odolné voči teplu a korózii. Vďaka týmto vlastnostiam sú ideálne pre aplikácie, ako sú regeneračné oxidové systémy.
5. Tri-Packy
Tri-Packy boli prvýkrát vyvinuté koncom 70-tych rokov a teraz sú široko používané. Tri-Pack ponúka mnoho výhod oproti starším baleniam. Vďaka guľovitému tvaru sú menej náchylné na hniezdenie a usadzovanie. Vnútorné rebrá tiež maximalizujú povrchovú plochu a zvlhčenú hmotu. Pre nízky pokles tlaku a vysoké rýchlosti prenosu hmoty sú Tri-Pack dobrou voľbou. Tri-Packy sú zvyčajne vyrobené z rôznych plastov, ktoré sú odolné voči korózii a teplotám.
Výhody náhodného balenia
Väčšina separácií vyžaduje náhodné balenie. Hlavnou výhodou náhodných tesnení je, že ich implementácia je oveľa lacnejšia ako štruktúrované tesnenia. Medzi ďalšie výhody náhodných balení patrí zvýšená kontaktná plocha, prenos hmoty a účinnosť oproti starším technológiám, ako je napríklad technológia podnosov, a to všetko bez vysokých nákladov.
Okrem aplikácií diskutovaných vyššie, aplikácie pre náhodné balenia zahŕňajú stripovanie, destiláciu, čistenie CO2 a extrakciu kvapalina-kvapalina.
