Het ontwerp van een actief koolfilter bepaalt het energieverbruik en het actieve koolverbruik van een adsorptiebehandelingssysteem. Jacobi Services biedt een compleet gamma van compacte mobiele filters van het type EcoFlow™, ontworpen met een optimale stromingsverdeling voor een laag drukverlies en een optimaal actief koolverbruik. Het ontwerp of de selectie van een mobiel actief behandelingssysteem en de hulpapparatuur is afhankelijk van een combinatie van verschillende selectiecriteria:
Type actieve kool
De keuze van het type van verse of gereactiveerde actieve kool hangt vooral af van de chemische aard van de onzuiverheid die moet worden verwijderd en van de recyclagemogelijkheden die kunnen worden overwogen. In luchtzuiveringssystemen maken we vaak het onderscheid tussen.
- Anorganische stof verwijdering
- Organische stof verwijdering
- Geurcontrole
De geselecteerde korrelgrootte van het product is afhankelijk van de maximaal toegestane drukval en het gekozen adsorptiesysteem. Bepaalde installaties hebben te maken met drukverliezen vanwege de aanwezige apparatuur. De keuze van de actieve kool (3, 4, 5mm en 3×6 of 4×8 US Mesh), alsook het type en de configuratie van de apparatuur (parallelle of seriële installatie) kunnen zo worden gekozen dat we in de meeste gevallen de beperkingen van het drukverlies kunnen overwinnen.
https://www.jacobi.net/glossary/
De onderstaande inhoud is bedoeld als richtlijn en niet als vervanging voor het contact met onze ervaren technische medewerkers.
Debiet
Het luchtdebiet wordt meestal uitgedrukt in m³/u en zal het type mobiele adsorptie-eenheid en de adsorptieconfiguratie bepalen. Jacobi Services biedt een breed scala aan EcoFlow™ mobiele filters, inclusief de geschikte actieve kool voor de toepassing, voor lucht- en gasbehandeling die een debiet tot 40.000m³/h per filter kunnen verwerken.
Gas- of luchttemperatuur
De temperatuur of het temperatuurbereik van de luchtstroom heeft niet alleen invloed op de keuze van de verwijderingstechniek, maar ook op de toegepaste constructiematerialen.
Het belangrijkste in de gasfase is dat de adsorptie plaatsvindt door de kinetische energie van de beoogde vervuilende stof(fen) te stoppen. Aangezien deze moleculen bij hogere temperaturen een grotere kinetische energie zullen bezitten, wordt het vermogen van de actieve kool om deze kinetische energie te onderbreken (omgezet in warmte zoals hieronder beschreven), ondermijnd bij de korte contacttijden die worden gebruikt (meestal <1 seconde). In combinatie met de noodzaak om de adsorptiewarmte af te voeren, wordt een normale werktemperatuur van <40°C aanbevolen voor een optimale adsorptie in de gasfase. Het effect bij werking van 20°C en 50°C is te zien in de hieronder aangegeven isothermen voor vinylchloridemonomeer (VCM) voor zowel kolen als actieve kool op basis van kokosnootschillen.
De adsorptie-isotherm drukt de belading van de actieve koolmet onzuiverheden uit als functie van de concentratie bij constante temperatuur. Figuur 1 geeft een hogere belading aan bij een hogere concentratie van de onzuiverheden en een lagere belading van de onzuiverheden bij een hogere temperatuur. Daarom wordt meestal aanbevolen om bij een zo laag mogelijke temperatuur te werken.
Werkingsdruk
Mobiele industriële filters zijn ontworpen om te werken binnen een gedefinieerd drukbereik, zoals aangegeven op de technische fiches. De maximale ontwerpdruk beperkt de maximale werkdruk. Het is raadzaam om een overdrukbeveiliging te installeren om de mobiele filterinstallatie te beschermen tegen mogelijke schade bij blootstelling aan een hogere drukken, dan waarvoor ze ontworpen zijn.
Soms worden mobiele filters gebruikt onder aanzuiging om te voorkomen dat er onzuiverheden in de omgevingslucht terechtkomen. Daarom is het raadzaam om een onderdrukbeveiliging te installeren ter bescherming tegen vacuüm wanneer het te behandelen gas door het filter wordt gezogen.
Emissieregime
Het werkingsregime bepaalt de levensduur van het actieve koolstof bed en hoeveel tijd de zuiveringstechniek operationeel moet zijn, d.w.z. welk regime de emissie volgt.
- Continue werking
- 16 uur per dag, 5 dagen per week
- 8 uur per dag, 5 dagen per week
- Sporadisch
Het is aan te raden om de overtollige adsorptiewarmte te verwijderen voordat het mobiele filter uit bedrijf wordt genomen. Dit kan worden gedaan door het filter met omgevingslucht te spoelen. Neem contact op met uw lokale technische vertegenwoordiger voor meer informatie.
Verontreinigingsconcentratie
Actieve kooladsorptie is een exotherm proces dat een industrieel filter kan opwarmen. Het is de gasstroom die door het actieve koolstof bed gaat die deze warmte afvoert. Dit voorkomt warmteaccumulatie en mogelijke vorming van hete zones in het bed. Hete zones kunnen leiden tot zelfontbranding van de actieve koolstof zelf. Een normale maximale concentratie van 25% van de onderste explosiegrens (LEL) van de verontreiniging wordt geadviseerd.
De levensduur van het bed en het volume van de adsorber
De gasfase isotherm is een goed hulpmiddel om het jaarlijkse koolstofverbruik te bepalen, omdat het de onzuiverheidsbelading als functie van de inlaatconcentratie geeft. De onzuiverheidsbelading is afhankelijk van:
- De temperatuur
- Hoe hoger de temperatuur hoe lager de belading
- De werkdruk
- Hoe hoger de druk, hoe beter de belading
- Relatieve vochtigheid (RH)
- Sommige onzuiverheden zoals propaan-2-ol zullen beter adsorberen bij 70% relatieve vochtigheid (RV) in vergelijking met adsorptie bij 0% RV
- Competitieve adsorptie van andere moleculen
De gewenste levensduur van het actieve koolstof bed en het jaarlijkse actieve koolverbruik zijn vaak de bepalende factor voor de dimensionering van een adsorptiesysteem. Het jaarlijkse actieve koolverbruik is afhankelijk van de onzuiverheidsflux (Concentratie x Debiet), het emissieregime en het type actieve kool.
Gasfase isothermen tonen aan dat hogere onzuiverheidsbeladingen worden verkregen bij hogere concentraties. Naast de beoogde moleculen moeten we ook rekening houden met de andere verbindingen in de lucht voor de inschatting van de bed levensduur, aangezien deze ook adsorptieruimte in de actieve kool kunnen innemen.
Ook het geselecteerde actief koolvolume of de verblijftijd van het gas in het actieve koolstof bed zijn vaak gebaseerd op:
- Minimale verblijftijd die nodig is voor de toepassing.
- Gewenste levensduur van het bed of wisselfrequentie
- Meestal zijn de filters zo ontworpen of geselecteerd dat ze een typische levensduur van 1 maand tot 1 jaar hebben.
- Standaard verpakking van het product
- Industriële adsorptiefilters zijn meestal ontworpen om een veelvoud aan standaard verpakkingseenheden te bevatten.
- De grootte van mobiele filters is ook afhankelijk van het transport van gebruikte koolstof
- Transportgewicht van het gebruikte materiaal en de totale afmetingen van het filter
- Sommige nieuwe of gebruikte actieve koolsoorten voldoen niet aan de VN-normen voor zelf verwarmende en transportverpakkingen zijn daarom beperkt tot een volume van maximaal 3m³.
Verblijftijd
De verblijftijd is afhankelijk van het type filter, de minimum verblijftijd die nodig is voor de toepassing en de grootte van de actieve kool die wordt gebruikt. De minimale bedrijfsomstandigheden zijn samengevat in tabel 1.
| Type filter | Dun bed (Cilindrisch of ringvormig ontwerp) | Diep bed |
| Verblijftijd (s) | 0.2-0.5 | 2-3 |
| Pellet grootte (mm) | 3 | 4 |
De korrelgrootte heeft een invloed op de vereiste verblijftijd.
Lineaire snelheid
Lineaire snelheden van 0,05 -0,5m/s worden meestal toegepast in actieve koolfilters in luchtfilters. Dit geeft een goede luchtverdeling in het filter en voorkomt een preferentiële doorstroming van de lucht door de filter. Daarnaast geeft het ook een goede afvoer van de adsorptiewarmte en de reactiewarmte van de chemisorptie. Als er een risico is op hotspotvorming of brand in het bed dan moet er een minimum van 0,1m/s worden toegepast. Voor meer informatie kunt u contact opnemen met uw lokale technische vertegenwoordiger.
Vochtigheid
De luchtvochtigheid van de luchtstroom is een zeer belangrijke ontwerpparameter.
- Waterdruppels of nevel
Een nevel is een uiterst fijn colloïdaal mengsel van stofdeeltjes en/of vloeistofdruppels in de luchtstroom. Het risico op nevel in de luchtstroom neemt toe met zeer vochtige of met olie vervuilde lucht. Vloeistofdruppels vullen de poriestructuur van de actieve kool op, wat leidt tot een afname van de prestaties van het systeem. Dit vocht kan worden beheerd door middel van coalescerende of knock-out potten (demisters) om het vrij water en druppels te verwijderen.
- Relatieve vochtigheid (%)
De relatieve vochtigheid (%) van een lucht- of gasstroom is een belangrijke factor bij de keuze van de actieve-kooltechnologie. Waterdamp in de lucht kan condenseren in het actieve koolstof bed als gevolg van temperatuurdalingen en door wateradsorptie. Het effect hiervan kan zeer nadelig zijn voor de adsorptie van organische stoffen, omdat het gecondenseerde water de toegang van de verontreiniging tot de adsorptieporiën van de actieve kool kan blokkeren. Voor optimale werking van een actief koolsysteem voor de verwijdering van organische stoffen is een relatieve luchtvochtigheid van <70% in de luchtstroom, op het punt van contact met het actief koolstof bed, aan te bevelen. Soms is het raadzaam om de luchtstroom te conditioneren alvorens deze naar de actief koolstof bed te sturen.
Stofverontreinigingen
De aanwezigheid van kleine organische of anorganische stofdeeltjes in de luchtstroom moet worden verwijderd vóór het actief koolfilter. De stofconcentratie wordt uitgedrukt in mg/Nm³. Het is aanbevolen om het stofgehalte te beperken tot maximaal 1mg/Nm³ in de luchtbehandeling met geëxtrudeerde of korrelvormige actieve kool. De kleverigheid van het stof is belangrijk in functie van de eventuele verstopping of vervuiling van bepaalde stofverwijderingstechnieken.
Constructiemateriaal
- Het constructiemateriaal is afhankelijk van:
- de corrosiviteit van het te behandelen gas of lucht
- Werk druk
- Temperatuur
- Polyethyleen (PE) filters, bijvoorbeeld, zijn meestal bestand tegen lagere temperaturen in vergelijking met stalen filters.
Toegankelijkheid en vrije hoogte
Het is belangrijk om de toegankelijkheid voor vrachtwagens, vorkheftrucks of trans-pallets en de vrije ruimte boven de filters te controleren voordat de mobiele filters worden ingezet. Jacobi services heeft voor elk mobiel filtertype lijsten ontwikkeld met de belangrijkste punten die voor de levering en inbedrijfstelling van de mobiele filterunits moeten worden gecontroleerd.