Kaj so Raschigovi prstani?

Raschigovi obroči so jeklenke, izdelane iz keramike, kovine ali plastike in se uporabljajo za povečanje učinkovitosti v stolpih rafinerij plina, nafte in kemičnih izdelkov. Obroči so naključno pakirani v stolp, da se poveča površina, ki je na voljo za kemične reakcije. Običajno so oblikovani kot votli cilindri s premerom, enakim dolžini valja.

Friedrich Raschig je izumil prstane v 1880-ih, vendar jih je patentiral šele v 1910-ih. Prav tako je izumil ali izpopolnil več ključnih postopkov za izdelavo različnih organskih kemikalij. Njegovi Raschigovi prstani bi revolucionirali kemično industrijo, saj je embalaža močno izboljšala učinkovitost obstoječih proizvodnih procesov. Pred njegovim izumom so zgodnji kemiki polnili rezervoarje z razbitimi steklenimi steklenicami, keramiko in celo kamni, da bi pridobili površino.

Površina za kemične procese je pomembna, saj bo brez ustreznega mešanja plinov in tekočin prišlo do zelo majhne reakcije. Če plin vbrizgamo v rezervoar s tekočino, lahko pride do mešanja, vendar se reakcija lahko pojavi le tam, kjer se plin in tekočina srečata, kar ima za posledico nizko učinkovitost. Horizontalne plošče z luknjami se lahko vgradijo v navpični stolp, pri čemer tekočina teče od zgoraj navzdol, plin pa od spodaj navzgor. Stolpni pladnji bodo pomagali, vendar se učinkovitost reakcije le delno izboljša.

Pakiranje stolpa z naključno nameščenimi Raschigovimi obroči ustvari zelo veliko površino za reakcije. To se zgodi, ker se bo tekočina premikala po tisočih kanalih, ki jih tvorijo obroči, prekrivala notranjo in zunanjo površino in sčasoma pritekla na dno. Plin, ki vstopa na dno, bo tekel po istih poteh, ki jih tvorijo obroči, in bo imel čas, da pride v stik in reagira s tekočino.

Za prstane so na voljo različni materiali, pri čemer je najzgodnejši material iz keramike ali toplotno žgane keramike. Keramika je bila odporna na visoke temperature, vendar je bila krhka in bi se lahko zlahka zlomila pri nalaganju stolpa ali če je pritisk povzročil dvigovanje in nato spuščanje pakiranih keramičnih obročev. V 20. stoletju so proizvajalci razvili Raschigove obroče iz kovine, plastike in celo ogljikovega grafita za uporabo pri visokih temperaturah.

Proizvajalci ponujajo tabele, ki prikazujejo značilnosti pakiranja za različne velikosti obročev. Raschigovi obroči vsebujejo povprečno površino za dano prostornino stolpa, tabele pa prikazujejo te vrednosti za različne premere in debeline obročev. Če je teža težava, je mogoče težo naloženega obroča določiti iz tabele in prostornine stolpa.

Raschigovi obroči veljajo za prvo generacijo oblikovanega stolpa in so se zaradi razmeroma preproste zasnove še vedno pogosto uporabljali v 21. stoletju. Drugi modeli embalaže so bili razviti v 20. stoletju, vključno z oblikami, kot so sedla, navite vzmeti in cilindri s številnimi luknjami ali perforacijami. Vse te oblike so bile poskusi izboljšanja reakcijskih časov ali zmanjšanja teže in so bile uporabne za nekatere vrste kemičnih procesov. Kljub tem izboljšavam je preprost dizajn Raschigovega obroča zagotovil odlično reakcijsko učinkovitost po razumnih cenah v primerjavi z bolj eksotičnimi modeli.