Aktif karbonun geniş spesifik yüzey alanını ve yüksek adsorpsiyon kapasitesini kullanan, düşük{0}}ile-orta konsantrasyonlu organik atık gazın adsorpsiyon arıtımı son derece etkili bir arıtma yöntemidir. Organik atık gazın içindeki kirleticiler aktif karbon içerisinde emilerek temiz gaz dışarı atılır ve böylece saflaştırma sağlanır.
Bu yöntem organik olarak bir adsorpsiyon konsantrasyon ünitesini ve bir termal oksidasyon ünitesini birleştirir. Özellikle tatmin edici ekonomik ve sosyal faydaların elde edilebildiği büyük-hacimli arıtma uygulamaları için, doğrudan yanma, katalitik yanma veya adsorpsiyon geri kazanım yöntemleri için uygun olmayan düşük konsantrasyonlu organik atık gazlar için esas olarak uygundur. Adsorpsiyonla saflaştırma ve desorpsiyondan sonra, organik atık gaz küçük hacimli, yüksek-konsantrasyonlu bir akışa dönüştürülür, bu daha sonra termal oksidasyon işlemine tabi tutulur ve organik maddenin yanmasından açığa çıkan ısı etkin bir şekilde kullanılır.
Uygulama alanları: Organik kimya endüstrisi, ilaç, boya üretimi, yüzey kaplama, petrol, ambalaj ve baskı vb.
Süreç, organik atık gazı saflaştırmak için aktif karbon adsorpsiyonu, sıcak hava desorpsiyonu ve katalitik yanmanın bir kombinasyonunu kullanır ve üç çalışma aşamasından geçer:
İlk olarak, çalışma sürecinde atık gazdaki organik çözücüleri adsorbe etmek için aktif karbonun çok gözenekli yapısını, devasa yüzey gerilimini ve büyük adsorbsiyon kapasitesini kullanır, %95'in üzerinde bir saflaştırma verimliliği elde eder ve böylece boşaltılan atık gazı saflaştırır.
İkincisi, aktif karbonun sınırlı adsorpsiyon kapasitesi nedeniyle, bir adsorpsiyon periyodundan sonra aktif karbon doygunluğa ulaştığında adsorpsiyon durur. Bu noktada organik madde aktif karbon içerisinde yoğunlaşmıştır. Aktif karbon doygun hale getirildikten sonra aktif karbon üzerine adsorbe edilen organik solventler belirli bir konsantrasyon oranında sıcak hava akımı kullanılarak desorbe edilir ve katalitik yanma yatağına gönderilir.
Üçüncüsü, katalitik yanma yatağına giren yüksek-konsantrasyonlu organik atık gaz daha da ısıtılır ve daha sonra oksitlenir ve bir katalizörün etkisi altında ayrıştırılarak karbondioksit ve suya dönüştürülür. Ayrışmadan açığa çıkan ısı, yüksek-verimli bir ısı eşanjörü tarafından geri kazanılır ve katalitik yanma yatağına giren yüksek-konsantrasyonlu organik atık gazı ısıtmak için kullanılır.
Adsorpsiyon konsantrasyonu-katalitik yanma yönteminde, ekipman sürekli çalışma için birden fazla gaz yolu kullanır ve birden fazla adsorpsiyon yatağı dönüşümlü olarak kullanılabilir. Üç çalışma süreci belirli bir çalışma süresinden sonra kendi-dengesine ulaştıktan sonra, desorpsiyon ve katalitik ayrışma süreçleri ısıtma için harici enerjiye ihtiyaç duymaz. 1) Ön-Aşama
Ön-işlem aşamasında dolgulu-yataklı bir sprey temizleme kulesi kullanılır. Temizleme sıvısı, asidik gazları alkalin bir çözeltiyle nötralize edecek şekilde seçilir veya toz parçacıklarını filtrelemek için kuru bir filtre kullanılır.
2) Aktif Karbon Adsorpsiyon Aşaması
Ön-işlemden sonra atık gaz, adsorpsiyon işlemi için aktif karbon adsorpsiyon/desorpsiyon kulesine verilir. Organik gazlar, mikro gözenekleri aracılığıyla aktif karbonun yüzeyine adsorbe edilerek atık gazdaki organik maddeler uzaklaştırılır ve gazın arındırılması etkisi elde edilir.
3) Aktif Karbon Desorpsiyon Aşaması
Adsorpsiyon yatağı doyduğunda, desorpsiyon ve adsorpsiyon valfleri açılır ve desorpsiyon fanı doymuş adsorpsiyon yatağını desorbe etmeye başlar. Desorpsiyon için temiz hava önce bir ısı eşanjörü ve taze hava girişindeki elektrikli ısıtma odası tarafından ısıtılır, aktif karbon yatağına girmeden önce taze hava yaklaşık 120 dereceye kadar ısıtılır. Isıtmanın ardından aktif karbon tarafından adsorbe edilen solvent buharlaşır.
4) Katalitik Yanma Aşaması
Aktif karbondan desorbe edilen atık gazın akış hızı düşük ve konsantrasyonu yüksektir. Bir fan aracılığıyla ısı eşanjörüne gönderilir ve ardından ön ısıtıcıya girer. Elektrikli ısıtıcının ısıtma etkisi altında gaz sıcaklığı, katalitik yanma yatağına girmeden önce yaklaşık 200-300 dereceye yükseltilir. Bu, organik atık gazın, katalizörün etkisi altında alevsiz yanmaya uğramasına, CO2 ve H2O'ya oksitlenmesine ve aynı anda büyük miktarda ısı enerjisi açığa çıkmasına neden olur. Gaz sıcaklığı daha da arttıkça, bu yüksek-sıcaklıktaki gaz, katalitik yanma odasından önceki ısı eşanjörü yoluyla işlenmemiş organik gazı ön ısıtmaya tabi tutar. Isı eşanjöründen çıkan gaz daha sonra temiz hava girişindeki ısı eşanjöründen geçerek desorpsiyon için taze havayı ısıtır. İki ısı eşanjörü normal şekilde çalıştıktan sonra elektrikli ısıtma ekipmanı durdurulabilir ve enerji tasarrufu sağlanır. Son olarak gaz bir baca vasıtasıyla atmosfere boşaltılır. Kaynama noktaları toluen (110.6 derece) ve ksilen (138-144 derece) olan organik bileşenler içeren egzoz gazı, desorpsiyon için bir adsorpsiyon yatağına gönderilir. Yüksek konsantrasyonlu organik egzoz gazı (10-20 kez konsantre edilebilir) daha sonra yanma odasına gönderilmeden önce ön ısıtma için bir ısı eşanjöründe yanmadan kaynaklanan sıcak egzoz gazıyla ısı alışverişine tabi tutulur. Yanma odasında tutuşma sıcaklığına ulaştıktan sonra organik bileşikler bir katalizör yardımıyla oksitlenerek zararsız CO2 ve H2O'ya ayrıştırılır. Yanma egzoz gazı, desorbe edilen gazla ısı alışverişi yapılarak 180-200 dereceye kadar soğutulduktan sonra desorpsiyon için kullanılır. Fazla egzoz gazı egzoz bacasından boşaltılır.
Adsorpsiyon ve desorpsiyon rejenerasyonu için dönüşümlü olarak birden fazla adsorpsiyon yatağı kullanılır, sürekli çalışma için adsorpsiyon ve desorpsiyon arasında geçiş yapılır (çalışma süresi şirketin üretim durumuna göre ayarlanabilir). Bu proje, 100 ppm'lik bir egzoz gazı konsantrasyonu için tasarlanmıştır ve konsantre organik egzoz gazı konsantrasyonu 5000 mg/m³'ün üzerine çıkabilir. Brülör çalıştırıldıktan ve elektrikli ısıtmayla ateşleme sıcaklığına kadar ısıtıldıktan sonra, kendi kendine-yanma sağlanabilir.
Gaz girişinde, elektrikli bir valf tarafından kontrol edilen bir doğrudan boşaltma portu bulunmaktadır. Ekipman çalışmadığında doğrudan boşaltma portu açık kalır. Adsorpsiyon cihazının fanının arızalanması durumunda direkt tahliye vanası bakım amacıyla otomatik olarak açılır. Katalitik saflaştırma desorpsiyon ve rejenerasyon için kullanılır. Cihazın hem girişine hem de çıkışına alev tutucular takılı olup, tüm sistem PLC ile kontrol edilmektedir.