خاتم راشيج

حلقة راشيج عبارة عن أنبوب، متساوي الطول والقطر تقريبًا، يُستخدم بأعداد كبيرة كطبقة معبأة داخل أعمدة التقطير وغيرها من العمليات الهندسية الكيميائية . وهي عادةً ما تكون مصنوعة من السيراميك أو المعدن أو الزجاج، وتوفر مساحة سطح كبيرة داخل حجم العمود للتفاعل بين السائل وأبخرة الغاز.

سُميت حلقات راشيج نسبة إلى مخترعها، الكيميائي الألماني فريدريش راشيج ، ^{[ 1 ] [ 2 ]} الذي حصل على براءة اختراعها في عام 1914. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

تشكل هذه المواد ما يُعرف بالتعبئة العشوائية ، وقد مكّنت راشيج من إجراء عمليات تقطير بكفاءة أكبر بكثير من منافسيه الذين يستخدمون أعمدة التقطير التجزيئي المزودة بصواني. ^{[ 1 ]}

في عمود التقطير، ينساب البخار المرتدّ أو المكثف إلى أسفل العمود، مغطياً أسطح الحلقات، بينما يصعد البخار من المُسخّن إلى أعلى العمود. ونظرًا لتحرك البخار والسائل في اتجاهين متعاكسين في حيز صغير، فإنهما يميلان إلى حالة التوازن. وبالتالي، تميل المواد الأقل تطايرًا إلى النزول إلى الأسفل، والمواد الأكثر تطايرًا إلى الأعلى.

كما أنها تستخدم في الأجهزة التي يتم فيها وضع الغاز والسائل في اتصال لأغراض امتصاص الغاز أو التجريد أو التفاعل الكيميائي، وكدعامة للأغشية الحيوية في المفاعلات البيولوجية.

تُستخدم حلقات راشيج المصنوعة من زجاج البوروسيليكات أحيانًا في التعامل مع المواد النووية. وتُستخدم داخل الأوعية والخزانات التي تحتوي على محاليل مواد انشطارية، مثل محاليل نترات اليورانيل المخصبة . وهناك، تعمل هذه الحلقات كممتصات للنيوترونات لمنع وقوع حادثة حرجة . ^{[ 5 ]}

ونظراً لنجاح خاتم راشيج، فقد تم تطوير أشكال أخرى إما لتحسينه أو لتجنب براءات الاختراع لتصميمات معينة.

حلقة بال، التي تُكتب عادةً "حلقة بال"، والتي طوّرها فيلهلم بفانمولر من شركة BASF خلال الحرب العالمية الثانية، ^{[ 6 ]} تهدف إلى تعزيز الجوانب المفيدة للتعبئة، وذلك بزيادة عدد الحواف لعرقلة التدفق، مع تقليل حجم مادة التعبئة نفسها. وبدلاً من استخدام أنبوب ذي جدران صلبة، تشبه حلقة بال هيكل سلة مفتوحة من قضبان رفيعة. تُشكّل هذه القضبان أنبوبًا وهيكلًا شعاعيًا من قضبان متقاطعة. ^{[ 7 ]} يمكن تشكيل حلقات بال بالحقن من البلاستيك، أو بالقولبة من السيراميك، أو بالضغط من صفائح معدنية.

تمثل حلقة راشيج الفائقة تطورًا إضافيًا للمفاهيم نفسها التي بُنيت عليها حلقة بال. فهي تُحسّن إنتاج التدفقات الغشائية المضطربة وتمنع تكوّن القطرات. ^{[ 8 ]} لم تعد "الحلقات" تُشبه الحلقات التقليدية، بل تُصنع بالضغط من صفائح معدنية على شكل موجات من شرائح ضيقة. ظهرت الحلقات الفائقة عام 1995، وخضعت منذ ذلك الحين لعدة أجيال مُحسّنة. ^{[ 9 ]}

حلقة بياليكي، التي طورها نفس بفانمولر الذي طور حلقة بال وحصل على براءة اختراعها لأول مرة عام 1944، ^{[ 10 ]} سُميت خطأً نسبةً إلى المهندس الكيميائي البولندي من كراكوف، زبيغنيو بياليكي. ومثل حلقات بال، تُعد هذه الحلقات نسخةً مُحسّنة من حلقات راشيج. يمكن تشكيل هذه الحلقات بالحقن من البلاستيك أو بالضغط من صفائح معدنية دون لحام. تتراوح مساحة السطح النوعية للحشو بين 60 و440 مترًا ^مربعًا /متر ^مكعب . ^{[ 11 ]} تشمل مزايا حلقات بياليكي ما يلي:

• مقاومة تدفق السوائل أقل بمرتين أو ثلاث مرات من حلقات راشيج،
• عرض نطاق ترددي أعلى بمرتين أو ثلاث مرات،
• قم بتوزيع السائل بالتساوي على كامل المقطع العرضي للعمود، بغض النظر عن طريقة التزويد، حتى مع التزويد السائل من النوع النقطي.
• يُعتبر احتباس السوائل ("الاحتجاز") مقارنةً بالحشوات الأخرى ضئيلاً - يتدفق السائل بسرعة إلى الأسفل بعد توقف العمود عن العمل،
• قدرة فصل ثابتة بغض النظر عن حمل العمود،
• يزداد معامل انتقال الكتلة مع زيادة حجم أبعاد الحلقة، على عكس الحشوات الأخرى المستخدمة حتى الآن.
• نمو طفيف (لا تغطيه بالرواسب)،
• يتميز هذا المنتج ببنية صلبة تسمح بتقليل الوزن بنسبة تصل إلى 20% مقارنة بحلقات الحشو الأخرى. ^{[ 12 ]}

• عمود التقطير التجزيئي – معدات لفصل السوائل عن طريق التقطير 
• حلقات ديكسون
• تعبئة الأعمدة العشوائية
• عملية الفصل الفيزيائي (الكيميائية)