אריזה אקראית משמשת בעמודות הפרדה, כגון עמודות זיקוק, כדי להגדיל את שטח הפנים למגע אדי/נוזל, מה שהופך את ההפרדות הכימיות ליעילות יותר. החתיכות הקטנות של אריזה אקראית בעמודת זיקוק נועדו ליצור שטח פנים גדול שבו מגיבים יכולים לקיים אינטראקציה תוך מזעור המורכבות בתוך העמוד. אריזה אקראית נועדה למקסם את יחס פני השטח לנפח ולמזער את ירידת הלחץ.
היעילות של אריזה אקראית תלויה במספר גורמים - יעילות, ירידת לחץ וקיבולת. באופן כללי, כאשר האריזה האקראית גדולה יותר, הקיבולת גדלה, אך היעילות יורדת. לעומת זאת, כאשר האריזה האקראית קטנה יותר, היעילות עולה, אך הקיבולת יורדת. רצויה ירידת לחץ נמוכה, שכן ירידת לחץ גבוהה מפחיתה את הביצועים והיעילות.
במקור, אריזה אקראית הייתה עשויה מקרמיקה. מכיוון שהקרמיקה שבירה, השימוש בה דעך, אך עדיין משתמשים בה ביישומים מסוימים הדורשים עמידות חזקה בפני קורוזיה. כיום, אריזות אקראיות רבות עשויות ממתכות ופלסטיק, עם כמה חומרים אחרים המשמשים ליישומים מיוחדים.
איך עובדת אריזה אקראית?
כאשר מותקנת אריזה אקראית, החומר נשפך לעמוד ונותן להתיישב. החומר נאסף באופן אקראי במצע אריזה בתוך כלי איסוף. הנוזל שיופרד לאחר מכן זורם דרך החומר.
אריזות אקראיות מגיעות בכמה תצורות שונות:
1. טבעות רשיג
אריזות טבעות Raschig משתמשות בחלקים קטנים של צינורות כדי ליצור את מיטת האריזה. הצינורות הקטנים האלה הם בדרך כלל בערך באותו אורך כמו שהם רחבים. טבעות Raschig הן בין חומרי האריזה הישנים והבוגרים פחות. הם חלקים ואין להם חורים, חריצים, צלעות או אלמנטים מרקם אחרים. יש להם קיבולת ויעילות נמוכים יותר והם נוטים לעלות יותר מאשר סוגים אחרים של אריזות אקראיות. היישומים עבור סוג זה של אריזה מוגבלים מכיוון שעלות טבעות Raschig גבוהה מדי בהשוואה ליעילותן. עם זאת, במקרה של הפרדת חומרים קורוזיביים, טבעות Raschig קרמיות יעילות בשל עמידותן בפני קורוזיה גבוהה.
2. Pall Rings
טבעות Pall דומות לטבעות Raschig, אך הן מורכבות יותר. טבעות Pall כוללות מבני תמיכה פנימיים נוספים ומשטח חיצוני. הטקסטורה בתוך דופן הטבעת מאפשרת נקודות טפטוף פנימיות, מה שמגדיל משמעותית את הקיבולת והיעילות של האריזה. טבעות Pall שימושיות במיוחד ביישומי זיקוק וספיגה.
3. טבעות אוכף
ישנם שני סוגים עיקריים של טבעות אוכף - טבעות אוכף ברל וטבעות אוכף Intalox ®. כפי שהשם מרמז, טבעות אוכף מעוצבות כמו אוכפים קטנים. טבעות אוכף נבדלות מטבעות Raschig ו-Ball בכך שהן ארוכות מקוטרן. טבעות אוכף חלקות של ברל הן בדרך כלל קצרות יותר ובעלות צורת אוכף מסורתית יותר. טבעות אוכף Intalox ® ארוכות משמעותית והן מעוצבות בדומה למקרוני חתוך לשניים לאורך, מה שיוצר קטע מעוקל ארוך ופתוח. לטבעות אוכף יש גם חורים וחריצים קטנים שמגדילים את שטח הפנים והזדמנויות למגע. לטבעות אוכף יש שטח פנים גדול יותר למגע עם נוזל ואדים, וכתוצאה מכך קיבולת ויעילות גבוהות יותר. טבעות אוכף אידיאליות לזיקוק כימי, הפשטה וספיגה.
4. טבעות לסינג
טבעות לסינג עשויות מקרמיקה. יש להם מכות פנימיות להגדלת שטח הפנים ולהגברת היעילות. כמו כל חלקי אריזה קרמיקה, הם עמידים מאוד בפני חום וקורוזיה. מאפיינים אלה הופכים אותם לאידיאליים עבור יישומים כגון מערכות תחמוצת רגנרטיביות.
5. Tri-Packs
Tri-Packs פותחו לראשונה בסוף שנות ה-70 וכיום נמצאות בשימוש נרחב. Tri-Packs מציעות יתרונות רבים על פני אריזות ישנות יותר. בשל צורתם הכדורית, הם נוטים פחות לקינון ולהתיישבות. צלעות פנימיות גם ממקסמות את שטח הפנים והמסה הרטובה. עבור ירידת לחץ נמוכה וקצבי העברת מסה גבוהים, Tri-Packs הם בחירה טובה. Tri-Packs עשויות בדרך כלל ממגוון פלסטיקים עמידים בפני קורוזיה וטמפרטורה.
היתרונות של אריזות אקראיות
רוב ההפרדות דורשות אריזה אקראית. היתרון העיקרי של אריזות אקראיות הוא שהן הרבה יותר זולות ליישום מאריזות מובנות. יתרונות נוספים של אריזות אקראיות כוללים שטח מגע מוגדל, העברת מסה ויעילות על פני טכנולוגיות ישנות יותר כגון טכנולוגיית מגש, והכל ללא העלות הגבוהה.
בנוסף ליישומים שנדונו לעיל, יישומים לאריזות אקראיות כוללות הפשטה, זיקוק, קרצוף CO2 ומיצוי נוזל-נוזל.
