برج تعبئة مزود بموزعات سائلة

يعتمد أداء الفصل في برج التعبئة المُهيكل على مكوناته الداخلية، كالحشوات والموزعات والمجمعات، وغيرها. كما يعتمد على العديد من العوامل، مثل كمية الغاز والسائل، وخصائص المواد، وضغط التشغيل، وكفاءة ترطيب الحشوات، وتوزيع السائل غير المتجانس. وحتى الآن، لا يمكن حساب أداء الفصل بدقة بناءً على الشكل الهندسي للحشوات، لذا يلزم تحديد البيانات الدقيقة من خلال دراسة نظرية أبراج التعبئة وتجارب الأبراج في ظروف مختلفة. ويمكن للمستخدمين تقدير حجم البرج وارتفاع التعبئة المطلوب بناءً على هذه البيانات.

مع التطور المستمر وتطبيق مواد التعبئة الجديدة في أبراج التقطير، برزت مزايا هذه الأبراج بشكل أكبر، وتوسع نطاق استخدامها. وقد نضجت تطبيقاتها في قطاعات التكرير والبتروكيماويات والصناعات الكيميائية الدقيقة والأسمدة والأدوية والطاقة الذرية، فضلاً عن مجال حماية البيئة. تُعد أبراج التعبئة مناسبة بشكل خاص للتقطير الفراغي، والتقطير تحت الضغط الجوي والمتوسط، بالإضافة إلى عمليات التلامس ثنائية الطور مع الحجم الجوي (مثل امتصاص الغاز والتبريد، وما إلى ذلك)، ولكن يجب توخي الحذر الشديد عند استخدامها في أبراج التقطير عالية الضغط. يجري الباحثون دراسات على أبراج التعبئة المستخدمة في التقطير عالي الضغط، في محاولة لحل المشكلة من خلال هيكلها وطرق تشغيلها، مثل اقتراح الاستحلاب المجزأ لطبقات التعبئة أو استخدام الفصل بالمجال المغناطيسي العالي. وقد أُحرز بعض التقدم في تجاوز قيود استخدام مواد التعبئة في أعمدة التقطير عالية الضغط، ويكمن المفتاح في الفهم الدقيق لتأثير الضغط العالي (حمل الطور السائل العالي) على قدرة المعالجة وكفاءة البرج. يمكن استخدام مكونات أبراج التقطير ذات الطبقة الضحلة وعالية الأداء (مثل موزعات الغاز، وموزعات السوائل، وموزعات إعادة التدوير). ويقترح البعض أيضًا تطوير مواد مالئة مركبة مناسبة للتقطير تحت ضغط عالٍ.

يُعدّ فصل الهواء مجالًا جديدًا آخر لتطبيقات الأبراج المعبأة. قبل ثلاثينيات القرن العشرين، كانت معدات فصل الهواء تُستخدم بشكل أساسي في اللحام والقطع وإنتاج الأكسجين والنيتروجين الكيميائي. ومع تطور التقنيات الحديثة، مثل صناعة الصلب والأسمدة النيتروجينية والمواد الكيميائية والصواريخ، ازداد استخدام الأكسجين والنيتروجين والغازات النادرة بشكل سريع. وقد بدأت بعض الشركات الأجنبية الكبرى، مثل لينده في ألمانيا، وشركة APCI (إير برودكتس آند كيميكالز) في الولايات المتحدة، وشركة BOC (أوكسجين) في المملكة المتحدة، وشركة إير ليكيفاكشن في فرنسا، بتطبيق الأبراج المعبأة في أبحاث فصل الهواء. وتتعاون شركة سولزر السويسرية، بصفتها شركة مصنعة للأبراج المعبأة، بشكل فعّال مع هذه الشركات، وقد حققت نتائج مُرضية.

يُستخدم الحشو العادي أيضاً في وحدات فصل الهواء، وتحديداً في أبراج الأرجون الخام. كان برج الأرجون الخام السابق برجاً ذا صفائح غربالية، لا يُمكنه الحصول على أرجون نقي بمحتوى أكسجين أقل من 2 × 10⁻⁶. وبالتحول إلى برج معبأ، يُمكن الاستغناء عن عمليات المعالجة اللاحقة المستخدمة سابقاً في إنتاج منتجات الأرجون النقي.