Il dimensionamento di un sistema di filtrazione determinerà il consumo di energia e la quantità di carbone attivo necessaria al corretto adsorbimento. Jacobi Services offre una gamma completa di filtri mobili compatti del tipo EcoFlow™ progettati per una distribuzione ottimale del flusso, con basse perdite di carico e un consumo ottimale di carbone attivo.Il dimensionamento o la selezione di un sistema di filtrazione mobile e delle apparecchiature ausiliarie dipende da una combinazione di diversi fattori:

Tipologia di carbone attivo

La scelta del tipo di carbone attivo vergine o del carbone riattivato dipende principalmente dalla natura chimica dell’impurità che deve essere eliminata e dalle opzioni di riciclaggio che possono essere prese in considerazione. Nei sistemi di purificazione delle emissioni d’aria si distingue tra

  • Rimozione degli inorganici
  • Rimozione di sostanze organiche
  • Controllo odori

Il contenuto di seguito riportato va considerato come linea guida generale e non come sostitutivo della consulenza del nostro personale tecnico esperto.

Portata

La portata è solitamente espressa in m³/h e determina il tipo di filtro mobile e la configurazione dell’adsorbitore. Jacobi Services offre un’ampia gamma di filtri mobili EcoFlow™ per il trattamento di aria e gas in grado di gestire portate fino a 40.000 m³/h per filtro, compreso il carbone attivo più adatto.

Temperatura del gas o dell’aria

La temperatura o il range di temperatura del flusso d’aria ha un impatto non solo sulla scelta della tecnologia di rimozione, ma anche sui materiali di costruzione necessari.

Soprattutto nella fase gassosa, l’adsorbimento avviene arrestando l’energia cinetica esposta dall’inquinante o dagli inquinanti. Poiché queste molecole possiedono una maggiore energia cinetica a temperature più elevate, la capacità del carbone attivo di arrestare questa energia (convertita in calore come descritto di seguito), viene compromessa nei brevi tempi di contatto utilizzati (di solito <1 secondo). In concomitanza con la necessità di dissipare il calore di adsorbimento, si raccomanda una temperatura operativa normale <40°C per un adsorbimento ottimale in fase gassosa. Il risultato di adsorbimento a 20°C e 50°C può essere osservato nelle isoterme indicate di seguito per il cloruro di vinile monomero (CVM) sia per il carbone attivo a base minerale che per il carbone attivo a base cocco.

L’isoterma di adsorbimento esprime il carico di impurità del carbone attivo in funzione della concentrazione a temperatura costante. La figura 1 indica un carico maggiore a una concentrazione di impurità più elevata e un carico di impurità inferiore a temperatura più elevata. Si raccomanda quindi di lavorare alla temperatura più bassa possibile.

Pressione di esercizio

I filtri industriali mobili sono progettati per operare in un campo di pressione ben definito, come indicato nelle schede tecniche. La pressione massima prevista limita la pressione massima di esercizio. Si consiglia di installare un dispositivo di sicurezza contro la sovrapressione per proteggere l’unità di filtraggio mobile da potenziali danni durante l’esposizione a pressioni più elevate come da progetto.

A volte i fitri mobili vengono utilizzati in condizioni di aspirazione per evitare la fuoriuscita di impurità nell’atmosfera circostante. Pertanto, è consigliabile installare un dispositivo di sicurezza sotto pressione per proteggere dal vuoto quando il gas da trattare viene aspirato attraverso il filtro.

Regime di funzionamento delle emissioni

Il regime di funzionamento determina la durata del letto di carbone attivo e per quanto tempo il trattamento di depurazione debba essere operativo, ovvero che frequenza debba seguire l’emissione.

  • Continuo
  • 16 ore al giorno, 5 giorni alla settimana
  • 8 ore al giorno, 5 giorni alla settimana
  • Sporadicamente

Si consiglia di rimuovere il calore in eccesso per l’adsorbimento prima di mettere fuori servizio il filtro mobile. Questo può essere fatto iniettando nel filtro aria a temperatura ambiente. Si prega di contattare il rappresentante tecnico locale per ulteriori informazioni.

Concentrazione del contaminante

L’adsorbimento con carbone attivo è un processo esotermico che può riscaldare il filtro industriale. Il calore viene dissipato dal flusso di gas che attraversa il letto di carbone attivo. Questo impedisce l’accumulo di calore e la potenziale formazione di punti caldi nel letto. I punti caldi possono portare all’auto-innesco del carbone attivo. Si consiglia una concentrazione massima del 25% al limite inferiore di esplosione (LEL) del contaminante.

Vita del letto e volume dell’adsorbitore

L’isoterma in fase gassosa è un buon strumento per determinare i consumi annuali di carbone attivo in quanto fornisce il carico di impurità in funzione della concentrazione in ingresso. Il carico di impurità dipende da:

  • Dalla temperatura
    • Più alta è la temperatura, minore è il carico
  • La pressione di esercizio
    • Più alta è la pressione, migliore è il carico
  • Umidità relativa (UR)
    • Alcune impurità, come il propan-2-olo, vengono adsorbite meglio al 70% di umidità relativa rispetto ad un’umidità relativa pari allo 0%
  • Adsorbimento competitivo di altre molecole

La durata desiderata del letto e il consumo annuale di carbone attivo sono spesso il fattore determinante per il dimensionamento di un sistema di adsorbimento. Il consumo annuale di carbone attivo dipende dal flusso di impurità (concentrazione x flusso), dal regime operativo delle emissioni e dal tipo di carbone attivo.

Le isoterme della fase gassosa mostrano che si ottengono carichi di impurità più elevati a concentrazioni più elevate. Oltre alle molecole obiettivo, dobbiamo considerare anche altri composti presenti nell’aria per il calcolo della vita utile del letto, in quanto possono occupare la capacità di adsorbimento del carbone attivo.

Spesso ci si basa anche sul volume di carbone attivo selezionato o sul tempo di contatto superficiale:

  • Tempo minimo di contatto superficiale necessario per l’applicazionen
  • Durata desiderata del letto o frequenza di sostituzione
    • Solitamente i filtri sono dimensionati e selezionati per avere una durata tipica da 1 mese a 1 anno
  • Tipo di imballaggio standard
    • o I filtri per adsorbimento industriale sono solitamente progettati per contenere multipli delle configurazioni di imballaggio standard di carbone attivo
  • La dimensione dei filtri mobili dipende anche dal trasporto del carbone attivo esausto:
    • Peso di trasporto del materiale esausto e dimensioni d’ingombro del filtro
    • Alcuni carboni attivi vergini o esausti non superano gli standard ONU per l’auto-riscaldamento e gli imballaggi per il trasporto sono quindi limitati ad un volume massimo di 3m³.

Tempo di contatto superficiale (TCS)

Il tempo di contatto superficiale dipende dal tipo di filtro, dal tempo di contatto superficiale dell’applicazione e dalla dimensione del carbone attivo utilizzato. Le condizioni operative minime sono riassunte nella tabella 1.

Tipo di filtro  Letto sottile (design cilindrico o anulare)   Letto spesso 
TCS (s)  0.2-0.5  2-3 
Dimensione del pellet (mm)  3  4

La dimensione del pellet o del granulo ha un impatto sul tempo di contatto superficiale richiesto. 

Velocità lineare (VL)

Solitamente si considerano velocità lineari di 0,05 -0,5 m/s nei filtri a carbone attivo. In questo modo si ottiene una buona distribuzione dell’aria nel filtro e si evita un flusso d’aria preferenziale attraverso il filtro. Oltre a questo si otterrà una buona rimozione del calore di adsorbimento e del calore risultante dalla reazione di chemisorbimento. Se c’è qualche rischio di formazione di punti caldi o di innesco, converrebbe applicare una velocità lineare minima di 0,1m/s. Per ulteriori informazioni vi invitiamo a contattare uno dei nostri rappresentanti tecnici locali.

Umidità

L’umidità del flusso d’aria è un parametro molto importante.

  • Gocce d’acqua o nebbia

“Gli aerosol sono una nebbia estremamente fine di particelle solide o liquide nel flusso d’aria. Il rischio di aerosol nel flusso d’aria aumenta con aria molto umida o oleosa. Le goccioline d’acqua riempiono la struttura dei pori di qualsiasi carbone attivo che porta ad una diminuzione delle prestazioni del sistema. Questa umidità può essere gestita con vasi a coalescenza o a eliminazione diretta (demisters,
dispositivi antiappannanti) per rimuovere l’acqua libera e le goccioline.”

  • Umidità relativa (%)

L’umidità relativa (%) del flusso d’aria o di gas è un fattore determinante per la scelta della tecnologia a carbone attivo. Il vapore acqueo presente nell’aria può condensarsi nel letto di carbone attivo per effetto della diminuzione della temperatura o dell’adsorbimento dell’acqua. L’effetto può essere altamente dannoso per l’adsorbimento di sostanze organiche, poiché l’acqua condensata può bloccare l’accesso delle impurità ai pori adsorbenti del carbone attivo. Per una prestazione ottimale di un sistema a carbone attivo per la rimozione di sostanze organiche, si raccomanda un’umidità relativa <70% nel flusso d’aria, nel punto di contatto con il letto di carbone attivo. Spesso si raccomanda il precondizionamento dell’aria o del flusso prima di inviarlo all’adsorbitore a carbone attivo.

Contaminanti polverosi

La presenza di piccole particelle di polvere organica o inorganica nel flusso d’aria deve essere rimossa prima di entrare nel filtro a carbone attivo. La concentrazione di polvere è espressa in mg/Nm³. Si raccomanda di limitare il livello di polvere ad un massimo di 1mg/Nm³ nel trattamento dell’aria con carbone attivo estruso o granulare. La viscosità della polvere è determinanante in funzione del possibile intasamento o della contaminazione di alcune tecniche di rimozione della polvere.

Materiale di costruzione del filtro mobile

  • Il materiale di costruzione dipende da:
    • Corrosività dell’aria o del gas trattato
    • Pressione di esercizio
    • Temperatura
      • I filtri in polietilene (PE), ad esempio, resistono di solito a temperature più basse rispetto ai filtri in acciaio

Accessibilità e spazio libero

È importante verificare l’accessibilità del sito a camion, carrelli elevatori o trans pallet e lo spazio libero al di sopra dei filtri prima di utilizzare filtri mobili. Jacobi ha sviluppato i manuali di utilizzo per ogni tipo di filtro mobile ponendo l’attenzione agli elementi da controllare prima della consegna e della messa in servizio di ciascun filtro mobile.