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La conception d’un filtre activé déterminera la consommation d’énergie et l’utilisation du charbon actif d’un système de traitement par adsorption. Jacobi Services propose une gamme complète de filtres mobiles compacts du type EcoFlow ™ conçus pour une répartition optimale du débit, une faible perte de chargez et une consommation optimale de charbon actif. La conception ou la sélection d’un système de traitement activé mobile et de l’équipement auxiliaire dépend d’une combinaison de différents critères de sélection:

Type de charbon actif

La sélection du type charbon actif neuf ou réactivé dépend principalement de la nature chimique de l’impureté à éliminer et des options de recyclage envisageables. Dans les systèmes de purification de l’air, nous faisons souvent la distinction entre

  • Élimination des matières inorganiques
  • Élimination des matières organiques
  • Contrôle des odeurs

La granulométrie du produit dépend de la perte de charge maximale autorisée et du système d’adsorption sélectionné. Certains sites ont des problèmes de perte de charge en raison de l’équipement existant. La sélection de charbon actif (3, 4, 5 mm et 3×6 ou 4×8 US Mesh), ainsi que le type et la configuration de l’équipement (installation en parallèle ou en série) peuvent être sélectionnés de telle sorte que les contraintes de perte de charge puissent être surmontées dans la majorité des cas.

Le contenu ci-dessous est destiné à servir de guide et ne remplace pas le contact avec notre personnel technique expérimenté.

Débit

Le débit d’air est généralement exprimé en m³ / h et déterminera le type d’unité d’adsorbeur mobile et leur configuration . Jacobi Services propose une large gamme de filtres mobiles EcoFlow ™ pour le traitement de l’air et des gaz capables de gérer des débits allant jusqu’à 40 000 m3 / h par filtre, y compris le charbon actif adapté à l’ application.

Température du gaz ou de l’air

La température ou la plage de température du flux d’air a un impact non seulement sur le choix de la technologie d’élimination, mais aussi sur les matériaux de construction utilisés.

Plus important encore, en phase gazeuse, l’adsorption se produit en arrêtant l’énergie cinétique présentée par le ou les polluants cibles. Comme ces molécules posséderont une énergie cinétique supérieure à des températures plus élevées, la capacité du charbon à arrêter cette énergie (convertie en chaleur comme décrit ci-dessous), est compromise aux temps de contact courts utilisés (généralement <1 seconde). En conjonction avec la nécessité de dissiper la chaleur d’adsorption, une température de fonctionnement normale <40 ° C est recommandée pour une adsorption optimale en phase gazeuse. L’effet à une température de fonctionnement de 20 ° C et 50 ° C peut être observé dans les isothermes indiqués ci-dessous pour le chlorure de vinyle monomère (CVM) pour les charbons actifs à base de houille et de noix de coco.

L’isotherme d’adsorption exprime la charge en impuretés du charbon actif en fonction de la concentration à température constante. La figure 1 indique une charge plus élevée à une concentration d’impuretés plus élevée et une charge d’impuretés plus faible à une température plus élevée. Il est donc recommandé de travailler à la température la plus basse possible.

Pression de service

Les filtres industriels mobiles sont conçus pour fonctionner dans une plage de pression bien définie, comme indiqué sur les fiches techniques. La pression maximale dûe à la conception limitera la pression maximale de fonctionnement . Il est conseillé d’installer un dispositif de sécurité contre la surpression pour protéger le filtre mobile contre les dommages potentiels lors d’une exposition à une pression plus élevée qu’autorisée.

Parfois, les filtres mobiles sont utilisés en dépression afin d’éviter les fuites d’impuretés dans l’atmosphère environnante. Par conséquent, il est conseillé d’installer un dispositif de sécurité contre le vide pour se protéger le filtre du vide lorsque le gaz à traiter est aspiré à travers.

Régime d’exploitation des émissions

Le régime de fonctionnement détermine la durée de vie du lit et la durée pendant laquelle la technique de purification doit être opérationnelle, c’est-à-dire quel régime suit l’émission.

  • Continu
  • 16 heures par jour, 5 jours par semaine
  • 8 heures par jour, 5 jours par semaine
  • Sporadiquement

Il est conseillé d’éliminer l’excès de chaleur d’adsorption avant de mettre le filtre mobile hors service. Cela peut être fait en rinçant le filtre à l’air ambiant. Veuillez contacter votre représentant technique pour plus d’informations.

Concentration des contaminants

L’adsorption sur charbon actif est un processus exothermique qui peut chauffer un filtre industriel. C’est le flux de gaz traversant le lit de charbon qui dissipe cette chaleur. Cela empêche l’accumulation de chaleur et la formation potentielle de points chauds dans le lit. Les points chauds peuvent entraîner une auto-inflammation du charbon actif lui-même. Une concentration maximale normale de 25% de la limite inférieure d’explosivité (LIE) du contaminant est conseillée.

Durée de vie du lit et volume d’adsorbeur

L’isotherme en phase gazeuse est un bon outil pour déterminer les consommations annuelles de charbon car elle indique la charge en impuretés en fonction de la concentration en impureté en entrée. La charge dépend de:

  • La température
    • Plus la température est élevée, plus la capacité est faible
  • La pression de service
    • Plus la pression est élevée, meilleure est la charge
  • Humidité rélative (HR)
    • Certaines impuretés telles que le propane-2-ol s’adsorberont mieux à 70% d’humidité relative par rapport à une adsorption à 0% HR
  • Adsorption compétitive d’autres molécules

La durée de vie souhaitée du lit et la consommation annuelle de charbon actif sont souvent les facteurs déterminants pour le dimensionnement d’un système d’adsorption. La consommation annuelle de charbon actif dépend du flux d’impuretés (concentration x débit), du régime de fonctionnement des émissions et du type de charbon actif.

Les isothermes en phase gazeuse montrent que des charges d’impuretés plus élevées sont obtenues à des concentrations plus élevées. Outre les molécules ciblées, nous devons également tenir compte des autres composés présents dans l’air pour les calculs de durée de vie des lits car ils peuvent également occuper les sites d’adsorption dans le charbon actif.

Le volume de charbon actif sélectionné ou le temps de contact superficiel sont souvent également basés sur:

  • Le temps de contact superficiel minimum nécessaire pour l’application
  • La durée de vie ou fréquence d’échange souhaitée
    • Les filtres sont généralement conçus ou sélectionnés pour avoir une durée de vie typique de 1 mois à 1 an
  • Type d’emballage standard
    • Les filtres d’adsorption industriels sont généralement conçus pour contenir un multiple d’unités de conditionnement standard
  • La taille des filtres mobiles dépend également du transport du charbon saturé
    • Poids de transport des médias usés et dimensions hors tout du filtre
    • Certains charbons actifs vierges ou saturés ne satisfont pas aux normes de l’ONU pour les emballages auto-chauffants et de transport et sont alors limités à un volume maximum de 3 m3

Temps de contact superficiel (TCS)

Le temps de contact superficiel dépend du type de filtre, du temps de contact superficiel pour l’application et de la taille du charbon actif qui est utilisé. Les conditions minimales de fonctionnement sont résumées dans le tableau 1.

Type de filtre  Lit mince (conception cylindrique ou annulaire)   Lit profond 
TCS (s)  0.2-0.5  2-3 
Taille des granulés (mm)  3  4

La taille des pellets ou granulés a un impact sur le temps de contact superficiel requis. 

Vitesse linéaire (VL)

Des vitesses linéaires de 0,05 -0,5 m/s sont généralement appliquées dans les filtres à charbon actif. Cela permet une bonne répartition de l’air dans le filtre et empêche un flux d’air préférentiel à travers le filtre. En outre, cela permet également une bonne élimination de la chaleur d’adsorption et de la chaleur de réaction de la chimisorption. S’il y a un risque de formation de points chauds ou d’incendie, il faut appliquer un minimum de 0,1 m/s. Pour plus d’informations, veuillez contacter votre représentant technique.

Humidité

L’humidité du flux d’air est un paramètre de conception très important.

  • Gouttelettes ou brouillard d’eau

Les aérosols sont un brouillard extrêmement fin de particules solides ou liquides dans le flux d’air. Le risque de présence d’aérosols dans le flux d’air augmente avec un air très humide ou huileux. Les gouttelettes d’eau rempliront la structure des pores de tout charbon actif, ce qui entraîne une diminution des performances du système. Cette humidité peut être gérée par des pots de coalescence ou d’élimination (dispositif anti-buée) pour éliminer l’eau libre et les gouttelettes.

  • Humidité rélative (%)

L’humidité relative (%) du flux d’air ou de gaz est un facteur déterminant dans le choix de la technologie du charbon actif. La vapeur d’eau présente dans l’air peut se condenser dans le lit de charbon actif en raison de la baisse de température ou de l’adsorption d’eau. L’effet de cette condensation peut être très préjudiciable à l’adsorption des matières organiques, car l’eau condensée peut bloquer l’accès des impuretés aux pores d’adsorption du charbon actif. Pour une performance optimale d’un système de charbon actif pour l’élimination des matières organiques, une humidité relative de <70 % dans le flux d’air, au point de contact avec le lit de charbon actif, est recommandée. Il est parfois conseillé de preconditionner l’air ou le flux avant de l’envoyer à l’adsorbeur à charbon actif.

Poussières contaminantes

La présence de petites particules de poussière organiques ou inorganiques dans le flux d’air doit être éliminée avant de pénétrer dans le filtre à charbon actif. La concentration de poussières est exprimée en mg/Nm³. Il est recommandé de limiter le niveau de poussière à un maximum de 1mg/Nm³ dans le traitement de l’air avec du charbon actif extrudé ou granulaire. L’adhésivité de la poussière est importante en raison de l’encrassement ou de la contamination éventuelle de certaines techniques de dépoussiérage.

Matériaux de construction

  • Le matériau de construction dépend de:
    • La Corrosivité de l’air ou du gaz traité
    • La pression de service
    • La température
      • Les filtres en polyéthylène (PE), par exemple, résistent généralement à des températures plus basses que les filtres en acier

Accessibilité et espace libre

Il est important de vérifier l’accessibilité pour les camions, les chariots élévateurs ou les trans palettes ainsi que l’espace libre au-dessus des filtres avant d’utiliser les filtres mobiles. Jacobi services a élaboré des listes pour chaque type de filtre mobile indiquant les éléments à vérifier avant la livraison et la mise en service des unités de filtrage mobiles.