Packed bed
रासायनिक प्रसंस्करण में, एक पैक किया हुआ बिस्तर एक खोखली नली, पाइप या अन्य बर्तन होता है जो एक पैकिंग सामग्री से भरा होता है। पैक किए गए बिस्तर को यादृच्छिक रूप से छोटी वस्तुओं जैसे रास्चिग रिंग्स से भरा जा सकता है या फिर यह एक विशेष रूप से डिज़ाइन की गई संरचित पैकिंग हो सकती है। पैक किए गए बिस्तरों में उत्प्रेरक कण या अधिशोषक जैसे कि जिओलाइट छर्रों, दानेदार सक्रिय कार्बन आदि भी हो सकते हैं। एक पैक किए गए बिस्तर का उद्देश्य आमतौर पर एक रासायनिक या इसी तरह की प्रक्रिया में दो चरणों के बीच संपर्क में सुधार करना है। पैक्ड बेड का उपयोग रासायनिक रिएक्टर, आसवन प्रक्रिया या स्क्रबर में किया जा सकता है, लेकिन पैक्ड बेड का उपयोग रासायनिक संयंत्रों में गर्मी को संग्रहीत करने के लिए भी किया गया है। इस मामले में, गर्म गैसों को एक पात्र के माध्यम से निकलने दिया जाता है जो एक अपवर्तक सामग्री से भरा होता है जब तक कि पैकिंग गर्म न हो जाए। हवा या अन्य ठंडी गैस को फिर गर्म बिस्तर के माध्यम से संयंत्र में वापस डाला जाता है, जिससे हवा या गैस फ़ीड को पहले से गर्म किया जाता है। अनुप्रयोग पैक्ड कॉलम उद्योग में, एक पैक्ड कॉलम एक प्रकार का पैक्ड बेड होता है जिसका उपयोग अवशोषण, स्ट्रिपिंग और आसवन जैसी पृथक्करण प्रक्रियाओं को करने के लिए किया जाता है। पैकिंग सामग्री से भरी ट्यूब से युक्त कुछ प्रकार की क्रोमैटोग्राफी में उपयोग किए जाने वाले स्तंभों को पैक किए गए स्तंभ भी कहा जा सकता है और उनकी संरचना पैक किए गए बिस्तरों के समान है। बिस्तर संरचनाः यादृच्छिक और संरचित पैक बिस्तर स्तंभ बिस्तर को यादृच्छिक रूप से डंप की गई पैकिंग सामग्री (एक यादृच्छिक पैक बिस्तर बनाना) या संरचित पैकिंग वर्गों के साथ भरा जा सकता है, जिन्हें इस तरह से व्यवस्थित किया जाता है जो तरल पदार्थों को बिस्तर के माध्यम से जटिल रास्ते लेने के लिए मजबूर करता है (एक संरचित पैक बिस्तर बनाना)। स्तंभ में, तरल पदार्थ पैकिंग सामग्री की सतह को गीला करते हैं और वाष्प इस गीली सतह से गुजरते हैं, जहां द्रव्यमान स्थानांतरण होता है। आसवन स्तंभों में पृथक्करण में सुधार के लिए ट्रे के बजाय पैकिंग सामग्री का उपयोग किया जा सकता है। पैकिंग कॉलम में कम दबाव गिरावट का लाभ प्रदान करता है (जब प्लेट या ट्रे की तुलना में), जो वैक्यूम के तहत काम करते समय फायदेमंद है। अलग-अलग आकार की पैकिंग सामग्री में अलग-अलग सतह क्षेत्र होते हैं और पैकिंग के बीच खाली स्थान होता है। ये दोनों कारक पैकिंग के प्रदर्शन को प्रभावित करते हैं। तरल और वाष्प वितरण (वाष्प से तरल अनुपात) प्रदर्शन में एक अन्य कारक, पैकिंग के आकार और सतह क्षेत्र के अलावा, तरल और वाष्प वितरण है जो पैक किए गए तल में प्रवेश करता है। किसी दिए गए पृथक्करण के लिए आवश्यक सैद्धांतिक चरणों की संख्या की गणना एक विशिष्ट वाष्प और तरल अनुपात का उपयोग करके की जाती है। यदि तरल और वाष्प पैक्ड बेड में प्रवेश करते समय सतही टावर क्षेत्र में समान रूप से वितरित नहीं होते हैं, तो तरल और वाष्प का अनुपात सही नहीं होगा और आवश्यक पृथक्करण प्राप्त नहीं किया जाएगा। ऐसा प्रतीत होगा कि पैकिंग ठीक से काम नहीं कर रही है। एक सैद्धांतिक प्लेट (एच. ई. टी. पी.) के बराबर ऊंचाई अपेक्षा से अधिक होगी। समस्या पैकिंग की नहीं है, बल्कि पैक्ड बेड में प्रवेश करने वाले तरल पदार्थों का खराब वितरण है। इन स्तंभों में तरल वितरक और पुनर्वितरणकर्ता हो सकते हैं जो द्रव्यमान हस्तांतरण की दक्षता को बढ़ाते हुए पैकिंग के एक खंड पर तरल को समान रूप से वितरित करने में मदद करते हैं। पैकिंग को अधिकतम दक्षता पर प्रदर्शन करने के लिए पैक्ड बेड पर फ़ीड और रिफ्लक्स को पेश करने के लिए उपयोग किए जाने वाले तरल वितरकों का डिज़ाइन महत्वपूर्ण है। पैक्ड कॉलम वाष्प-संतुलन वक्र पैक्ड कॉलम में एक निरंतर वाष्प-संतुलन वक्र होता है, पारंपरिक ट्रे आसवन के विपरीत जिसमें प्रत्येक ट्रे वाष्प-तरल संतुलन के एक अलग बिंदु का प्रतिनिधित्व करता है। हालांकि, पैक किए गए कॉलम का मॉडलिंग करते समय, अधिक पारंपरिक ट्रे के संबंध में पैक किए गए कॉलम की पृथक्करण दक्षता को दर्शाने के लिए कई सैद्धांतिक प्लेटों की गणना करना उपयोगी होता है। डिजाइन में, आवश्यक सैद्धांतिक संतुलन चरणों की संख्या पहले निर्धारित की जाती है और फिर एक सैद्धांतिक संतुलन चरण के बराबर पैकिंग की ऊंचाई, जिसे एक सैद्धांतिक प्लेट (एचईटीपी) के बराबर ऊंचाई के रूप में जाना जाता है, भी निर्धारित किया जाता है। आवश्यक कुल पैकिंग ऊंचाई संख्या सैद्धांतिक चरणों को एच. ई. टी. पी. से गुणा करना है। पैक्ड बेड रिएक्टर (पी. बी. आर.) पैक्ड बेड रिएक्टर उत्प्रेरक सामग्री के एक निश्चित बिस्तर वाले रिएक्टर पात्र होते हैं, इनका व्यापक रूप से रासायनिक प्रक्रिया उद्योग में उपयोग किया जाता है और इनका प्राथमिक उपयोग विषम, गैस-चरण, उत्प्रेरक प्रतिक्रियाओं में पाया जाता है। पैक्ड बेड रिएक्टर का उपयोग करने के लाभों में उत्प्रेरक के प्रति इकाई द्रव्यमान अभिकारकों का उच्च रूपांतरण, अपेक्षाकृत कम परिचालन लागत और निरंतर संचालन शामिल हैं। नुकसान में पूरे बिस्तर में तापीय प्रवणता की उपस्थिति, खराब तापमान नियंत्रण और रिएक्टर की कठिन सर्विसिंग शामिल हैं। एर्गुन समीकरण का उपयोग तरल वेग, पैकिंग के आकार और तरल पदार्थ की चिपचिपाहट और घनत्व को देखते हुए पैक किए गए बिस्तर की लंबाई के साथ दबाव में गिरावट की भविष्यवाणी करने के लिए किया जा सकता है। एर्गुन समीकरण, जबकि पृथ्वी की सतह पर प्रणालियों के लिए विश्वसनीय है, माइक्रोग्रैविटी में प्रणालियों के व्यवहार की भविष्यवाणी करने के लिए अविश्वसनीय है। वर्तमान में डेटा एकत्र करने और कक्षा में पैक किए गए रिएक्टरों के लिए विश्वसनीय मॉडल विकसित करने के लिए अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर प्रयोग चल रहे हैं। पैक किए गए स्तंभों/बिस्तरों की निगरानी एक पैक किए गए बिस्तर का प्रदर्शन इसके माध्यम से सामग्री के प्रवाह पर बहुत अधिक निर्भर करता है, जो बदले में पैकिंग और प्रवाह के प्रबंधन पर निर्भर करता है। पैक्ड कॉलम में तरल वितरण पैटर्न की मात्रा निर्धारित करने के लिए नियर-इंफ्रारेड, एक्स-रे, गामा रे, इलेक्ट्रिकल कैपेसिटेंस, इलेक्ट्रिकल रेसिस्टेंस टोमोग्राफी जैसी टोमोग्राफिक तकनीकों का उपयोग किया जाता है; टोमोग्राफिक तकनीक का चयन ब्याज के प्राथमिक माप, पैकिंग की यादृच्छिकता, सुरक्षा आवश्यकताओं, वांछित डेटा अधिग्रहण दर और बजट पर निर्भर करता है। एक सैद्धांतिक प्लेट की ऊँचाई (एच. ई. टी. पी.) निरंतर आसवन कोज़नी-कारमैन समीकरण तरल बिस्तर औद्योगिक टोमोग्राफी सिस्टम डिक्सन रिंग यादृच्छिक कॉलम पैकिंग ग्रंथ सूची संदर्भ आसवन रासायनिक उपकरण