кольцо Рашига

Кольца Рашига один дюйм (25 мм) керамика

Кольцо Рашига — это часть трубки, примерно одинаковой длины и диаметра, используемая в большом количестве в качестве насадочного слоя в колоннах для дистилляции и других химических технологических процессов. Они обычно керамические, металлические или стеклянные и обеспечивают большую площадь поверхности внутри объема колонны для взаимодействия между парами жидкости и газа.

Кольца Рашига названы в честь их изобретателя, немецкого химика Фридриха Рашига , ^{[1] [2],} который запатентовал их в 1914 году. ^{[3] [4]}

Использовать

Они образуют так называемую случайную насадку и позволяют Рашигу проводить перегонку с гораздо большей эффективностью, чем его конкуренты, используя колонны фракционной перегонки с тарелками. ^[1]

В ректификационной колонне флегма или конденсированный пар стекает вниз по колонне, покрывая поверхности колец, в то время как пар из ребойлера поднимается по колонне. Поскольку пар и жидкость проходят друг через друга противотоком в небольшом пространстве, они стремятся к равновесию. Таким образом, менее летучий материал стремится опуститься вниз, а более летучий — вверх.

Они также используются в устройствах, где газ и жидкость контактируют с целью поглощения газа, отгонки или химической реакции, а также в качестве подложки для биопленок в биологических реакторах.

Кольца Рашига, изготовленные из боросиликатного стекла , иногда используются при работе с ядерными материалами. Они используются внутри сосудов и резервуаров, содержащих растворы делящихся материалов, например, растворы обогащенного уранилнитрата . Там они действуют как поглотители нейтронов, предотвращая критическую аварию . ^[5]

Разработки

Кольца Палля (бежевые и большие белые) и кольца Бялэцкого (другие)

Учитывая успех кольца Рашига, были разработаны другие его формы, призванные либо усовершенствовать его, либо избежать патентования определенных конструкций.

Кольцо Палля, обычно называемое кольцом Палля, разработанное Вильгельмом Пфаннмюллером из BASF во время Второй мировой войны ^[6], пытается увеличить полезные аспекты набивки, увеличивая количество кромок для прерывания потока, а также уменьшая объем, занимаемый самой средой набивки кольца. Вместо использования цельностенной трубки кольцо Палля напоминает открытую корзинчатую структуру из тонких стержней. Они образуют как трубку, так и радиальную структуру из поперечных стержней. ^[7] Кольца Палля могут быть отлиты под давлением из пластика, отлиты из керамики или отпрессованы из металлического листа.

Суперкольцо Рашига представляет собой дальнейшее развитие тех же концепций, что и кольцо Палля. Оно оптимизирует производство турбулентных потоков пленочного типа и предотвращает образование капель. ^[8] «Кольца» больше не похожи на кольца, а прессуются из металлического листа в форме волнообразных узких полос. Суперкольца появились в 1995 году и с тех пор прошли через несколько усовершенствованных поколений. ^[9]

Кольцо Бялецки, разработанное тем же Пфанмюллером, что и кольцо Палля, и впервые запатентованное им в 1944 году ^[10], ошибочно названо в честь польского инженера-химика из Кракова Збигнева Бялецки. Как и кольца Палля, они являются улучшенной версией колец Рашига. Кольца могут быть отлиты под давлением из пластика или штампованы из металлического листа без сварки. Удельная поверхность заполнения составляет от 60 до 440 м ² /м ³ . ^[11] Преимущества колец Бялецки включают в себя:

• Сопротивление потоку жидкости в два-три раза ниже, чем у колец Рашига,
• В два или три раза более высокая пропускная способность,
• Равномерно распределять жидкость по всему сечению колонны, независимо от способа подачи, даже при точечной подаче жидкости,
• Задержка жидкости («удержание») по сравнению с другими наполнителями незначительна - жидкость быстро стекает вниз после прекращения работы колонки,
• Разрешающая способность на постоянном уровне независимо от нагрузки на колонку,
• Коэффициент массопередачи увеличивается с размером кольца, в отличие от других наполнителей, используемых до сих пор,
• Минимальное зарастание (не покрывать осадком),
• Жесткая конструкция, позволяющая снизить вес до 20% по сравнению с другими уплотнительными кольцами. ^[12]

Смотрите также

• Ректификационная колонна  – Оборудование для разделения жидкостей методом перегонки
• Кольца Диксона
• Случайная упаковка столбцов
• Стриппинг (химия)  – процесс разделения

Ссылки

1. Andrea Sella (27 августа 2008 г.). «Кольца Рашига». Chemistry World . 5 (9): 83.
2. "Описание продукта: Керамическое кольцо Рашига". LianChuang . 15 июля 2016 г.
3. Великобритания 191406288A 
4. "Создание колец Рашига". Raschig USA . 17 февраля 2023 г.
5. Кольца Рашига для контроля критичности, разработанные Ассоциированными университетами Оук-Ридж (1980-е годы)
6. https://raschig-usa.com/wp-content/uploads/2020/pdf/The%20Impact%20of%20Tower%20Internals%20on%20Packing%20 Performance.pdf ^{[ пустой URL-адрес PDF ]}
7. "Pall Ring" (PDF) . Технологии Рашига-Егера .
8. "Суперкольцо Рашига" (PDF) . Рашиг-Джегер Технологии .
9. Шультес, М. (январь 2003 г.). «Суперкольцо Рашига: новая насадка четвертого поколения предлагает новые преимущества». Chemical Engineering Research and Design . 81 (1, Международная конференция по дистилляции и абсорбции ): 48–57. doi :10.1205/026387603321158186.
10. DE 853159C 
11. "Нержавеющее кольцо Бялецки". ZPWK .
12. "Кольцо Белецкого". DSN DOLSIN .