Designen av ett aktivt kolfilter kommer att avgöra energiåtgången och mängden förbrukat aktivt kol. Jacobi Services erbjuder ett komplett sortiment av mobila kolfilter av typen EcoFlow™ designat för optimal flödesfördelning, lågt tryckfall och för optimalt utnyttjande av det aktiva kolet. Designen och valet av mobilt kolfiltersystem samt kringutrustning beror på en kombination av olika urvalskriterier:
Typ av aktivt kol
Valet av nytt eller reaktiverat aktivt kol beror huvudsakligen på de kemiska egenskaperna hos föroreningen i fråga samt förutsättningarna för reaktivering. Inom luftreningssystem så gör vi ofta skillnad mellan.
-
- Adsorption av oorganiska ämnen
- Adsorption av organiska ämnen
- Luktreduktion
Valet av kornstorlek beror på maximalt tillåtet tryckfall samt på valet av adsorptionssystem. Vissa anläggningar har problem med tryckfall på grund av anslutande utrustning. Valet av storlek på det aktiva kolet (3, 4, 5 mm, och 3×6 eller 4×8 US Mesh), såväl som typ av utrustning och konfiguration (parallell eller seriell installation) kan väljas på så sätt att begränsningar i tryckfall kan undvikas.
Innehållet nedan är avsett som en guide och inte som ett substitut för att kontakta vår erfarna personal.
Flödeshastighet
Storleken på luftflödet är vanligtvis uttryckt som m³/h och kommer att avgöra vilken typ av kolfilter som ska användas och hur dessa ska konfigureras. Jacobi Services erbjuder ett brett sortiment av mobila kolfilter av typen EcoFlow™ för luft- och gasrening som kan hantera flöden på upp till 40,000m³/h per filter, inklusive lämpligt aktivt kol för applikationen i fråga.
Gas- eller lufttemperatur
Temperaturen eller temperaturintervallet inverkar inte bara på valet av teknik utan också på valet av konstruktionsmaterial.
I gasfas sker adsorption genom att adsorbenten tar tillvara på den kinetiska energin hos adsorbaten. Då molekylerna som ska adsorberas har en högre kinetisk energi vid högre temperaturer så kommer kolets möjligheter att ta upp denna energin (omvandlad som värme) att väga emot den korta uppehållstiden som används (vanligtvis < 1 sekund). I och med behovet av att bortföra adsorptionsvärmen så rekommenderas en arbetstemperatur på <40°C för adsorption i gasfas. Upptagningsförmågan vid 20°C respektive 50°C kan ses i isotermen nedan för vinylkloridmonomer (VCM) för både stenkolsbaserat respektive kokosnötsbaserat aktivt kol.
Adsorpitionsisotermen beskriver mängden adsorberat ämne som funktion av koncentrationen vid konstant temperatur. Figur 1 visar att mängden adsorberat ämne är högre vid högre koncentration och en lägre mängd adsorberat ämne vid lägre temperatur. Det är därför bäst att arbeta vid lägsta möjliga temperatur.
Driftstryck
Som visats i de tekniska databladen är de mobila filtren för industriella applikationer designade för drift inom ett väldefinierat tryckintervall. Det maximala designtrycket kommer att begränsa det maximala driftstrycket. Det rekommenderas att man installerar en övertrycksventil för att skydda filtret mot potentiell skada vid för höga tryck.
Ibland vill man undvika eventuellt läckage av föroreningar genom att istället suga ut gasen genom filtret. I detta fall rekommenderas att man installerar en undertrycksventil för att skydda filtret mot vacuum när gas sugs genom filtret.
Driftsförhållande
Driftsförhållanden bestämmer livslängden på kolet och hur länge processen måste vara i drift, dvs driftsförhållanden styrs av utsläppen.
- Kontinuerlig
- 16 timmar per dag, 5 dagar per vecka
- 8 timmar per dag, 5 dagar per vecka
- Sporadisk
Det rekommenderas att man avlägsnar adsorptionsvärme innan man tar det mobila filtret ut bruk. Detta kan göras genom att köra luft genom filtret. Kontakta din lokala säljare för mer information.
Koncentration av förorening
Adsorption på aktivt kol är en exoterm process och kan därmed värma upp filtret. Det är gasflödet genom kolbädden som kan skingra denna värmen. Det förhindrar att värme ackumuleras och att potentiella hot spots bildas i bädden. Hot spots kan leda till självantändning av det aktiva kolet. En maximal koncentration på 25 % av lägre explosionsgränsen (LEL) rekommenderas.
Livslängd på kolet och filtervolym
Gasfasisotermen är ett bra verktyg för att bestämma den årliga kolförbrukning då den ger mängden adsorberat ämne som funktion av ingående koncentration. Mängden adsorberat ämne beror på:
- Temperaturen
- Ju högre temperatur, desto mindre adsorberat på ytan
- Driftstrycket
- Ju högre tryck, desto mer adsorberat på ytan
- Relativ fuktighet (RH)
- Vissa ämnen, såsom propan-2-ol, kommer att adsorbera bättre vid 70 % relativ fuktighet jämfört med adsorption vid 0 % RH
- Konkurrerande adsorption av andra molekyler
Den önskade livslängden på kolet och den årliga kolförbrukningen är ofta de avgörande faktorerna vid design av ett filtersystem. Den årliga förbrukningen av aktivt kol beror på flödesmängden av föroreningar (koncentration x flöde), driftsparameterar och typ av aktivt kol.
Gasfasisotermer visar att man kan få högre mängd adsorbat på kolets yta vid högre koncentrationer. Vid sidan om de molekyler vi önskar adsorbera så måsta man även ta hänsyn till andra molekyler närvarande i luftströmmen då dom påverkar livslängden på kolet genom att adsorberas på ytan.
Den valda volymen av aktivt kol eller kontakttiden beror ofta på:
- Minimal kontakttid som behövs för applikationen
- Önskad livslängd på kolet eller bytesintervall
- Vanligtvis är filter designade för en livslängd på kolet varierande från 1 månad till 1 år
- Typ av standardförpackning
- Filter för industriellt bruk är vanligtvis designade för att rymma jämnt antal förpackningar av aktivt kol
- Storleken på de mobila kolfiltren beror också på transporten av förbrukat kol
- Vikten av förbrukat kol vid transport och den totala dimensionen av filtret
- En del nytt eller förbrukat aktivt kol uppfyller inte UN standarden för självantändning och förpackningarna vid transport är därför begränsade till en volym om maximalt 3m³
Uppehållstid (SCT)
Uppehållstiden beror på typ av filter, applikation och storleken på det aktiva kolet. De optimala driftsförhållandena är summerade i tabell 1.
| Typ av filter | Smal bädd (cylindrisk eller ringformad design) | Tjock bädd |
| SCT (s) | 0.2-0.5 | 2-3 |
| Pelletsstorlek (mm) | 3 | 4 |
Pellets- eller kornstorlek har inverkan på uppehållstiden.
Linjärhastighet (LV)
Linjärhastigheter på 0.05 -0.5m/s är vanliga för aktiva kolfilter. Det ger en bra flödesfördelning i filtret och förhindrar luften från att ta oönskade vägar genom bädden. Det innebär också att adsorptionsvärme och reaktionsvärme lätt avlägsnas från bädden. Om det föreligger någon risk att hot spots bildas så bör man ha en linjärhastighet på minst 0.1 m/s. Kontakta din lokala säljare för mer information.
Fuktighet
Fuktigheten hos luftströmmen är en mycket viktig designparameter.
- Vattendroppar eller imma
Aerosoler är extremt små partiklar av vätska eller fast material i en luftström. Risken att finna aerosoler i luftströmmen ökar med ökad fuktighet. Vattendroppar kommer att fylla upp porstrukturen hos det aktiva kolet vilket leder till sämre adsorptionsförmåga. Fukten kan tas om hand genom koalescens eller med en demister för att avlägsna fritt vatten och droppar.
- Relativ fuktighet (%)
Den relativa fuktigheten (%) hos luften eller gasen är en avgörande faktor vid val av lämplig adsorptionsteknik. Vattenånga som finns i luften kan kondensera i kolbädden vid en temperatursänkning eller genom adsorption av vatten. Effekten av detta kan göra att adsorptionen av organiska ämnen försämras då kondenserat vatten blockerar adsorptionsporerna hos det aktiva kolet. För optimalt utförande vid adsorption av organiska ämnen så ska den relativa fuktigheten hos luftströmmen vara lägre än 70 % vid kontakt med det aktiva kolet. Ibland kan det vara bra att förbehandla gasströmmen innan den går in i kolfiltret.
Dammpartiklar
Små organiska eller oorganiska dammpartiklar i luftströmmen ska avlägsnas innan det aktiva kolfiltret. Koncentrationen av partiklar uttrycks som mg/Nm³. Det rekommenderas att begränsa mängden partiklar till max 1 mg/Nm³ i en luftström för extruderat eller granulerat kol. Partiklars förmåga att klibba sig fast på ytor kan ha en avgörande betydelse vid avlägsnande av partiklar.
Konstruktionsmaterial
- Konstruktionsmaterialet beror på:
- Korrosiviteten hos den behandlade luften eller gasen
- Driftstryck
- Temperatur
- Polyetylenfilter (PE) kan till exempel klara lägre temperaturer bättre än stålfilter
Tillgänglighet och fritt utrymme
Det är viktigt att kontrollera tillgängligheten för lastbilar, gaffeltruckar eller lastpallar samt försäkra sig om att det finns fritt spelrum ovanför filtren, innan de mobila kolfiltren används. Jacobi Services har tagit fram en lista för varje enskilt filter som visar vad som måste kontrolleras innan leverans och uppstart av de mobila filtren.