Les anneaux Raschig sont des cylindres en céramique, en métal ou en plastique, et sont utilisés pour augmenter l’efficacité des tours de raffinerie de gaz, de pétrole et de produits chimiques. Les anneaux sont emballés de manière aléatoire dans la tour pour augmenter la surface disponible pour les réactions chimiques. Ils ont généralement la forme de cylindres creux, avec un diamètre égal à la longueur du cylindre.
Friedrich Raschig a inventé les bagues dans les années 1880 mais ne les a brevetées que dans les années 1910. Il a également inventé ou perfectionné plusieurs procédés clés pour la fabrication de divers produits chimiques organiques. Ses anneaux Raschig révolutionneraient l’industrie chimique, car l’emballage a considérablement amélioré l’efficacité des processus de fabrication existants. Avant son invention, les premiers chimistes remplissaient des réservoirs de bouteilles en verre brisées, de poteries et même de pierres pour gagner de la surface.
La surface des procédés chimiques est importante, car sans un mélange adéquat des gaz et des liquides, très peu de réaction se produira. Si du gaz est mis à barboter dans un réservoir de liquide, un certain mélange peut se produire, mais une réaction ne peut se produire que là où le gaz et le liquide se rencontrent, ce qui entraîne une faible efficacité. Des plaques horizontales avec des trous peuvent être installées dans une tour verticale, le liquide s’écoulant de haut en bas et le gaz de bas en haut. Les plateaux en tour seront utiles, mais l’efficacité de la réaction n’est que partiellement améliorée.
L’emballage d’une tour avec des anneaux Raschig placés au hasard crée une très grande surface pour les réactions. Cela se produit parce que le liquide se déplacera dans les milliers de canaux formés par les anneaux, recouvrant les surfaces intérieures et extérieures, et s’écoulant finalement vers le fond. Le gaz entrant par le bas circulera par les mêmes chemins formés par les anneaux, et aura le temps d’entrer en contact et de réagir avec le liquide.
Différents matériaux sont disponibles pour les bagues, le premier étant un matériau en céramique ou en poterie cuite à la chaleur. Les céramiques étaient résistantes aux températures élevées, mais étaient fragiles et pouvaient facilement se briser lors du chargement de la tour ou si un événement de pression provoquait le soulèvement puis la chute des anneaux en céramique emballés. Au 20e siècle, les fabricants ont développé des bagues Raschig en métal, en plastique et même en graphite de carbone pour les applications à haute température.
Les fabricants fournissent des tableaux qui montrent les caractéristiques d’emballage pour différentes tailles de bagues. Les anneaux de Raschig contiennent une surface moyenne pour un volume donné de tour, et les tableaux montrent ces valeurs pour différents diamètres et épaisseurs d’anneau. Si le poids est un problème, le poids de l’anneau chargé peut être déterminé à partir du tableau et du volume de la tour.
Les anneaux de Raschig sont considérés comme la première génération de garnitures de tour d’ingénierie et, en raison d’une conception relativement simple, étaient encore largement utilisés au 21e siècle. D’autres conceptions d’emballage ont été développées au 20ème siècle, y compris des formes telles que des selles, des ressorts hélicoïdaux et des cylindres avec de nombreux trous ou perforations. Ces formes étaient toutes des tentatives pour améliorer les temps de réaction ou réduire le poids, et étaient utiles pour certains types de processus chimiques. Malgré ces améliorations, une conception d’anneau de Raschig simple a fourni une excellente efficacité de réaction à des prix raisonnables par rapport à des conceptions plus exotiques.