El diseño de un filtro activado determinará el consumo de energía y el uso de carbón activado de un sistema de tratamiento de adsorción. Jacobi Services ofrece una gama completa de filtros móviles compactos del tipo EcoFlow™ diseñados para una distribución óptima del flujo, una baja pérdida de presión y un consumo óptimo de carbón activado. El diseño o la selección de un sistema móvil de tratamiento activado y el equipo auxiliar depende de una combinación de diferentes criterios de selección:
Tipo de Carbón Activo
La selección del tipo de carbón activado virgen o de carbón reactivado depende principalmente de la naturaleza química de la impureza que debe ser eliminada y de las opciones de reciclaje que se puedan considerar. En los sistemas de purificación del aire a menudo hacemos la distinción entre:
- Eliminación de Inorgánicos
- Eliminación de Orgánicos
- Control de olores
El tamaño seleccionado del producto depende de la máxima caída de presión permitida y del sistema de adsorción seleccionado. Ciertos sitios tienen preocupaciones por la pérdida de presión debido al equipo de salida que se instala. La selección del carbón activado (3, 4, 5mm y 3×6 o 4×8 US Mesh), así como el tipo de equipo y la configuración (instalación en paralelo o en serie) pueden ser seleccionados de tal manera que podamos superar las limitaciones de pérdida de presión en la mayoría de los casos.
https://www.jacobi.net/glossary/
El contenido que figura a continuación tiene por objeto servir de orientación y no sustituir el contacto con nuestro experimentado personal técnico.
Caudal
El caudal de aire suele expresarse en m³/h y determinará el tipo de unidad de adsorción móvil y la configuración del adsorbedor. Jacobi Services ofrece una amplia gama de filtros móviles EcoFlow™ para el tratamiento de aire y gas, capaces de manejar caudales de hasta 40.000 m³/h por filtro, incluyendo el carbón activado adecuado para la aplicación.
Temperatura del gas o Aire
La temperatura o el rango de temperatura de la corriente de aire no sólo tiene un impacto en la selección de la tecnología de remoción, sino también en los materiales de construcción aplicados.
Lo más importante en la fase gaseosa es que la adsorción se produce mediante la detención de la energía cinética exhibida por el contaminante o contaminantes objetivo. Como estas moléculas poseerán una mayor energía cinética a temperaturas más altas, la capacidad del carbono para detener esta energía (convertida en calor como se describe a continuación), se ve comprometida en los cortos tiempos de contacto utilizados (normalmente <1 segundo). Junto con la necesidad de disipar el calor de la adsorción, se recomienda una temperatura de trabajo normal de <40°C para una óptima adsorción en la fase gaseosa. El efecto a una temperatura de trabajo de 20°C y 50°C puede verse en las isotermas indicadas a continuación para el monómero de cloruro de vinilo (VCM) para los carbones activados basados en carbón y cáscara de coco.
La isoterma de adsorción expresa la carga de impurezas del carbón activado en función de la concentración a temperatura constante. La figura 1 indica una mayor carga a una mayor concentración de impurezas y una menor carga de impurezas a una mayor temperatura. Por lo tanto, se recomienda trabajar a la temperatura más baja posible.
Presión de operación
Los filtros industriales móviles están diseñados para funcionar bajo un rango de presión bien definido, como se indica en las fichas técnicas. La presión máxima de diseño limitará la presión máxima de funcionamiento. Es aconsejable instalar un dispositivo de seguridad de sobrepresión para proteger la unidad de filtro móvil contra posibles daños durante la exposición a una presión más alta según el diseño.
A veces se utilizan filtradores móviles en condiciones de succión para evitar la fuga de impurezas a la atmósfera circundante. Por lo tanto, es aconsejable instalar un dispositivo de seguridad contra la subpresión para protegerse del vacío cuando el gas a tratar se aspira a través del filtro.
Régimen de funcionamiento de las emisiones
El régimen de funcionamiento determina la vida del lecho y el tiempo que debe estar operativa la purificación, es decir, qué régimen sigue a la emisión.
- Continuo…
- 16 horas al día, 5 días a la semana
- 8 horas al día, 5 días a la semana
- Esporádicamente
Se aconseja eliminar el exceso de calor de la adsorción antes de poner fuera de servicio el filtro móvil. Esto se puede hacer enjuagando el filtro con aire ambiental. Por favor, póngase en contacto con su representante técnico local para obtener más información.
Concentración de contaminantes
La adsorción de carbón activado es un proceso exotérmico que puede calentar un filtro industrial. Es el flujo de gas que atraviesa el lecho de carbono lo que disipa este calor. Esto evita la acumulación de calor y la posible formación de puntos calientes en el lecho. Los puntos calientes pueden llevar a la auto-ignición del propio carbón activado. Se aconseja una concentración máxima normal del 25% del Límite Inferior de Explosión (LIE) del contaminante.
Vida del lecho y volumen de Absorvente
La isoterma de la fase gaseosa es una buena herramienta para determinar los consumos anuales de carbono ya que da la carga de impurezas en función de la concentración de entrada. La carga de impurezas depende de:
- La temperatura
- Cuanto más alta la temperatura, más baja la carga
- La presión de funcionamiento
- Cuanto más alta sea la presión, mejor será la carga
- La humedad relativa (RH)
- Algunas impurezas como el propan-2-ol se adsorben mejor a una humedad relativa del 70% en comparación con la adsorción a 0% RH
- Adsorción competitiva de otras moléculas
La duración deseada del lecho y el consumo anual de carbón activado suelen ser el factor determinante para dimensionar un sistema de adsorción. El consumo anual de carbón activado depende del flujo de impurezas (Concentración x Flujo), del régimen de funcionamiento de la emisión y del tipo de carbón activado.
Las isotermas en fase gaseosa muestran que las cargas de impurezas más altas se obtienen en concentraciones más altas. Además de las moléculas objetivo, también debemos considerar los otros compuestos en el aire para los cálculos de la esperanza de vida del lecho, ya que también pueden ocupar el espacio de adsorción en el carbón activado.
El volumen de carbono activado seleccionado o el tiempo de contacto superficial también se basan a menudo en:
- el tiempo mínimo de contacto superficial necesario para la aplicación
- Vida en cama deseada o frecuencia de intercambio
- Por lo general, los filtros se diseñan o seleccionan para tener una vida útil típica de 1 mes a 1 año
- Tipo de embalaje estándar
- Los filtros de adsorción industrial suelen estar diseñados para contener un múltiplo de unidades de empaquetado estándar
- El tamaño de los filtros móviles también depende del transporte del carbón usado
- Peso de transporte del material gastado y dimensiones generales del filtro
- Algunos carbones activados vírgenes o gastados no pasan las normas de las Naciones Unidas para el autocalentamiento y el embalaje para el transporte se limitan, por lo tanto, a un volumen máximo de 3m³
Tiempo de contacto superficial (SCT)
El tiempo de contacto superficial depende del tipo de filtro, el tiempo de contacto superficial para la aplicación y el tamaño del carbón activado que se utiliza. Las condiciones mínimas de funcionamiento se resumen en el cuadro 1.
| Tipo de filtro | Espesor del lecho (diseño cilíndrico o anular) | Espesor del lecho |
| SCT (s) | 0.2-0.5 | 2-3 |
| Tamaño de los pellets (mm) | 3 | 4 |
El tamaño de la bolita o del grano tiene un impacto en el tiempo de contacto superficial requerido.
Velocidad lineal (LV)
Velocidades lineales de 0,05-0,5m/s se aplican normalmente en los filtros de carbón activado. Esto dará una buena distribución del aire en el filtro y evitará el flujo de aire preferencial a través del filtro. Además de eso también dará una buena eliminación del calor de adsorción y la reacción de calor de quimisorción. Si hay algún riesgo en la formación de puntos calientes o en el incendio del lecho, entonces se debe aplicar un mínimo de 0.1m/s. Para más información, por favor contacte con su representante técnico local.
Humedad
La humedad de la corriente de aire es un parámetro de diseño muy importante.
- Las gotas de agua o la niebla
Los aerosoles son una niebla extremadamente fina de partículas sólidas o líquidas en la corriente de aire. El riesgo de que haya aerosoles en la corriente de aire aumenta con el aire muy húmedo o aceitoso. Las gotas de agua llenarán la estructura de los poros de cualquier carbón activado, lo que lleva a una disminución del rendimiento del sistema. Esta humedad puede ser manejada por medio de macetas coalescentes o noqueantes (demisters) para eliminar el agua libre y las gotitas.
- Humedad relativa (%)
La humedad relativa (%) de la corriente de aire o gas es un factor determinante para seleccionar la tecnología de carbón activado. El vapor de agua presente en el aire puede condensarse en el lecho de carbón activado por disminuciones de temperatura o debido a la adsorción de agua. El efecto de esto puede ser muy perjudicial para la adsorción de los orgánicos, ya que el agua condensada puede bloquear el acceso de las impurezas a los poros de adsorción del carbón activado. Para un rendimiento óptimo de un sistema de carbón activado para la remoción de orgánicos, se recomienda una humedad relativa de <70% en la corriente de aire, en el punto de contacto con el lecho de carbón activado. A veces es aconsejable pre-acondicionar el aire o la corriente antes de enviarlo al adsorbedor de carbón activado.
Contaminantes de polvo
La presencia de pequeñas partículas de polvo orgánico o inorgánico en la corriente de aire debe ser eliminada antes de entrar en el filtro de carbón activado. La concentración de polvo se expresa en mg/Nm³. Se recomienda limitar el nivel de polvo a un máximo de 1mg/Nm³ en el tratamiento del aire con carbón activado extruido o granulado. La adherencia del polvo es importante en función de la posible obstrucción o contaminación de ciertas técnicas de eliminación de polvo.
Material de construcción
- El material de construcción depende de:
- La corrosión del aire o gas tratado
- Presión de operación
- Temperatura
- Los filtros de polietileno (PE), por ejemplo, suelen resistir temperaturas más bajas en comparación con los filtros de acero
Accesibilidad y espacio libre
Es importante comprobar la accesibilidad de los camiones, carretillas elevadoras o Trans-pallet y el espacio libre sobre los filtros antes de utilizar los filtros móviles. Los servicios de Jacobi han elaborado listas para cada tipo de filtro móvil en relación con las cosas que deben comprobarse antes de la entrega y puesta en marcha de las unidades de filtro móvil.