Descrizione del processo
Il processo di depurazione di aria inquinata da solventi, sviluppato con la tecnologia di concentrazione SOV, si basa sui seguenti principi:
- La corrente primaria di aria inquinata, ad elevata portata 20.000÷80.000 Nm3/ora e bassa concentrazione (0,2 – 1,2 gr/Nm3) viene depurata per passaggio attraverso un letto adsorbente che trattiene i SOV;
- Il letto viene rigenerato con una corrente di aria calda generalmente alimentata ad una temperatura compresa tra 150-170 °C, a seconda della miscela di SOV adsorbita e dalle caratteristiche del letto adsorbente che trattiene i SOV;
- La quantità di aria calda di rigenerazione è generalmente compresa tra 1/10-1/8 della quantità di aria primaria trattata, sicché i SOV vengono riemessi nella corrente di aria calda di rigenerazione ad una concentrazione circa 10-18 volte superiore della concentrazione iniziale di aria inquinata;
- L’aria calda uscente dal letto adsorbente è convogliata ad un combustore per l’ossidazione completa dei SOV concentrati;
- Parte dei fumi della combustione, miscelati con aria esterna, vengono riciclati come aria calda di rigenerazione.
Il processo è a basso consumo energetico in quanto la portata di aria inviata al combustore è molto limitata. In più i SOV presenti, ad elevata concentrazione spesso sono in grado di sostenere la combustione senza impiego di combustibile ausiliario.
Tecnologia dell'impianto
Sono proposte nel mercato due versioni di impianto di concentrazione solventi.
Una prima versione prevede un impianto di tipo statico modulare in cui l'unità di adsorbimento-desorbimento è costituito da una serie di moduli contenenti letti disposti in parallelo e caricati di materiale adsorbente microporoso formulato in particelle.
I moduli per la gran parte del tempo operano in fase di adsorbimento con la corrente di aria inquinata che li attraversa e viene convogliata depurata al camino. I moduli di adsorbimento sono ciclicamente rigenerati per flussaggio prolungato di aria calda e infine di aria fredda.
La corrente di aria proveniente dal desorbimento dei moduli in rigenerazione viene inviata ad un combustore preferibilmente del tipo catalitico recuperativo.
Il sistema di gestione dell’impianto controlla nei singoli moduli la alternanza delle fasi di adsorbimento e rigenerazione, mediante il comando di aperture e chiusure di valvole interne e regola il profilo di temperatura dell’aria di rigenerazione nei moduli.
La dimensione delle particelle adsorbenti è dell’ordine di 1,5-2,0 mm idonea per assicurare una elevata superficie specifica esposta al flusso di aria con perdite di carico ancora accettabili.
L’adsorbitore di tipo modulare può essere previsto sia caricato con carbone attivo, che con zeolite di tipo idrofoba.
L'uso di zeoliti
È ormai abbastanza affermata una tecnologia di concentrazione solventi che prevede l’impiego di zeolite impregnata su fogli di materiale composito a base di silice; i fogli sono assemblati in un monolite ad elevata superficie specifica a forma di ruota cilindrica, che è esposto contemporaneamente al flusso di aria inquinata ed al flusso di aria calda di rigenerazione. Il monolite è in continua rotazione ed espone alternativamente le zeoliti alla corrente di aria inquinata per la cattura dei solventi ed alla corrente di aria calda per la loro rigenerazione. Nel monolite le zeoliti sono disperse quasi a livello di singolo cristallo, così che i processi di adsorbimento e desorbimento procedano con cinetica elevata, seppur limitata dalla resistenza del film gassoso esterno che opera in regime viscoso.
A parità di prestazioni funzionali la quantità di zeolite impegnata nella ruota è circa uno ÷ due decimi della quantità equivalente impegnata in un tradizionale letto adsorbente a particella; tuttavia il costo di fabbricazione del monolite è elevato ed è superiore al costo di un equivalente letto a particelle.
Nel caso di disattivazione della zeolite per formazione di polimeri nei micropori dell’adsorbente il monolite a zeolite va totalmente sostituito.
Per la fabbricazione del monolite a ruota di zeolite impregnata esistono a livello mondiale due o tre compagnie che curano la fabbricazione della ruota per conto dei fornitori dell’impianto di concentrazione solventi e detengono le conoscenze di base del processo di concentrazione solvente.
Si presume che le zeoliti impiegate nella fabbricazione della ruota siano del tipo ZSM-5 o del tipo Y a diverso grado idrofobico.
