L'impaccamento casuale viene utilizzato nelle colonne di separazione, come le colonne di distillazione, per aumentare la superficie di contatto vapore/liquido, rendendo le separazioni chimiche più efficienti. I piccoli pezzi di impaccamento casuale in una colonna di distillazione sono progettati per creare un'ampia area superficiale in cui i reagenti possono interagire riducendo al minimo la complessità all'interno della colonna. L'imballaggio casuale è progettato per massimizzare il rapporto superficie-volume e ridurre al minimo la caduta di pressione.
L'efficacia dell'impaccamento casuale dipende da diversi fattori: efficienza, caduta di pressione e capacità. In generale, quando l’imballaggio casuale è maggiore, la capacità aumenta, ma l’efficienza diminuisce. Al contrario, quando l’imballaggio casuale è minore, l’efficienza aumenta, ma la capacità diminuisce. È auspicabile una caduta di pressione bassa, poiché una caduta di pressione elevata riduce le prestazioni e l'efficienza.
Originariamente l'imballaggio casuale era realizzato in ceramica. Poiché la ceramica è fragile, il suo utilizzo è diminuito, ma viene ancora utilizzata in alcune applicazioni che richiedono una forte resistenza alla corrosione. Oggi molte baderne casuali sono realizzate in metalli e plastica, mentre alcuni altri materiali vengono utilizzati per applicazioni speciali.
Come funziona l'imballaggio casuale?
Quando viene installato l'impaccamento casuale, il materiale viene versato nella colonna e lasciato sedimentare. Il materiale viene raccolto in modo casuale in un letto di imballaggio all'interno di un recipiente di raccolta. Il liquido da separare fluisce poi attraverso il materiale.
Gli imballaggi casuali sono disponibili in diverse configurazioni:
1. Anelli di Raschig
Le baderne ad anello Raschig utilizzano piccole sezioni di tubo per creare il letto di baderna. Questi piccoli tubi hanno solitamente circa la stessa lunghezza che larghezza. Gli anelli Raschig appartengono ai materiali da imballaggio più vecchi e meno maturi. Sono lisci e non presentano fori, scanalature, nervature o altri elementi strutturali. Hanno capacità ed efficienza inferiori e tendono a costare di più rispetto ad altri tipi di imballaggi casuali. Le applicazioni per questo tipo di baderne sono limitate perché il costo degli anelli Raschig è troppo elevato rispetto alla loro efficacia. Tuttavia, nel caso della separazione di materiali corrosivi, gli anelli Raschig in ceramica sono efficaci grazie alla loro elevata resistenza alla corrosione.
2. Anelli Pall
Gli anelli Pall sono simili agli anelli di Raschig, ma sono più complessi. Gli anelli Pall includono ulteriori strutture di supporto interne e una superficie esterna. La struttura all'interno della parete dell'anello consente punti di gocciolamento interni, che aumentano significativamente la capacità e l'efficienza dell'imballaggio. Gli anelli Pall sono particolarmente utili nelle applicazioni di distillazione e assorbimento.
3. Anelli da sella
Esistono due tipi principali di anelli a sella: anelli a sella Berl e anelli a sella Intalox ®. Come suggerisce il nome, gli anelli da sella hanno la forma di piccole selle. Gli anelli a sella differiscono dagli anelli Raschig e Ball in quanto sono più lunghi del loro diametro. Gli anelli da sella Berl lisci sono in genere più corti e hanno una forma a sella più tradizionale. Gli anelli da sella Intalox ® sono significativamente più lunghi e hanno la forma di un maccherone tagliato a metà nel senso della lunghezza, creando una lunga sezione curva aperta. Gli anelli della sella hanno anche piccoli fori e scanalature che aumentano la superficie e le opportunità di contatto. Gli anelli della sella hanno una superficie maggiore per il contatto con liquidi e vapori, con conseguente maggiore capacità ed efficienza. Gli anelli a sella sono ideali per la distillazione chimica, lo strippaggio e l'assorbimento.
4. Anelli di riduzione
Gli anelli Lesing sono realizzati in ceramica. Hanno deflettori interni per aumentare la superficie e aumentare l'efficienza. Come tutte le guarnizioni in ceramica, sono altamente resistenti al calore e alla corrosione. Queste proprietà li rendono ideali per applicazioni come i sistemi di ossido rigenerativi.
5. Confezioni triple
I Tri-Pack furono sviluppati per la prima volta alla fine degli anni '70 e ora sono ampiamente utilizzati. I Tri-Pack offrono molti vantaggi rispetto agli imballaggi più vecchi. A causa della loro forma sferica, sono meno inclini a nidificare e ad insediarsi. Le nervature interne massimizzano inoltre la superficie e la massa bagnata. Per basse perdite di carico e velocità di trasferimento di massa elevate, i Tri-Pack sono una buona scelta. I Tri-Pack sono generalmente realizzati con una varietà di plastiche resistenti alla corrosione e alla temperatura.
Vantaggi degli imballaggi casuali
La maggior parte delle separazioni richiedono impacchettamenti casuali. Il vantaggio principale degli impacchettamenti casuali è che sono molto più economici da implementare rispetto agli impacchettamenti strutturati. Altri vantaggi degli imballaggi casuali includono una maggiore area di contatto, trasferimento di massa ed efficienza rispetto alle tecnologie più vecchie come la tecnologia dei vassoi, il tutto senza costi elevati.
Oltre alle applicazioni discusse sopra, le applicazioni per gli imballaggi casuali includono lo strippaggio, la distillazione, il lavaggio della CO2 e l'estrazione liquido-liquido.
