Synoniemen, afkortingen en/of procesnamen
- Warmtewisselaar
- Odour control condensation (OCC)
Verwijderde componenten
Condenseerbare stoffen:
- Waterdamp
- Geur
- Vetten
- Solventen
Principeschema
Procesbeschrijving
De gasstroom wordt afgekoeld met een koelmedium (koude wand van een warmtewisselaar of vloeistof). Door de temperatuurverlaging verlaagt de dampspanning van de polluenten in de gasstroom. Indien de dampspanning onder de partieeldruk van die polluent komt zal de stof uitcondenseren in een nevel of druppeltjes. Deze nevel of druppeltjes moeten nadien worden afgescheiden met een nevel of druppelafscheider.
Bij het condenseren van water zullen de wateroplosbare polluenten (zuren, alcoholen, ammoniak,…) gedeeltelijk oplossen in het condensaat. Hierdoor kunnen reeds sterke geurreducties worden gerealiseerd. Bij geur zal een condensor in de meeste gevallen gevolgd worden door een andere behandelingstechnologie.
De condensor kan worden uitgevoerd als een directe of indirecte condensor. Deze keuze wordt verder besproken onder ‘varianten’.
Het koelwater waarmee de gasstroom wordt afgekoeld moet op zijn beurt worden afgekoeld aan de omgevingslucht. Dit kan gebeuren in open of gesloten koeltorens (zie ‘varianten’).
Varianten
Directe en indirecte condensor
De belangrijkste varianten bij condensors zijn de directe en indirecte condensor.
Bij de directe condensor is er direct contact tussen de gassen en het koelmedium. Dit geeft een zeer goede warmteoverdracht. De condensor is dan meestal uitgevoerd als een sproeikamer. Dit is vooral geschikt voor gasstromen die een klassieke warmtewisselaar vervuilen bijvoorbeeld bij aanwezigheid van klevende stoffen of stofbeladen stromen. Samen met het te condenseren product zullen ook oplosbare stoffen en een gedeelte van het aanwezige stof afgevangen worden.
Dit systeem is bij gebruik van water als koelmedium eigenlijk een hybride systeem waarbij het waswater van een wasser wordt gekoeld. Koeling van het waswater kan met bijna alle types van wassers worden gecombineerd. De materiaalkeuze van de warmtewisselaars is belangrijk om geen corrosie te krijgen.
Bij indirecte condensors wordt de te behandelen lucht door een vloeistof-gas warmtewisselaar geleid. Het koelmedium is dan gescheiden van de te behandelen gasstroom. Dit heeft twee voordelen:
- Geen vervuiling van het koelmedium
- Bij condensatie van solventen is geen scheidingsstap nodig om het solvent van het koelmedium te scheiden.
Bij klevende stoffen kan vervuiling optreden van de warmtewisselaar waardoor het rendement lager wordt en er verstoppingen kunnen optreden. Om de vervuiling te verminderen kan water over het warmtewisselend oppervlak worden gesproeid zodat het oppervlak schoongewassen wordt of aankleven van stoffen vermeden wordt. Indien de vervuiling te sterk is, moet naar een condensor van het directe type worden overgestapt.
Type koelmedium
Naast de keuze tussen directe en indirecte condensors is er de keuze tussen het type koelmedium. Het koelmedium is bepalend voor de laagste temperatuur waarop kan worden gewerkt. De restsolventconcentratie is afhankelijk de temperatuur en neemt (logaritmisch) af bij dalende temperatuur. Bij een specifieke solventsamenstelling kan een specifieke restconcentratie worden behaald door een juiste keuze van de condensortemperatuur. Volgende temperatuursniveau’s kunnen worden gehaald:
- koelwater: tot 25 °C
- koelwater met mechanische koeling: tot 2 °C
- pekel: -14 °C
- Ammoniak condensatiekring: -40 °C voor eentraps en -60 °C voor tweetraps
- Cryogene condensatie: tot -120 °C, in de praktijk meestal tussen -40 en -80 °C
Voor bestrijding van geur beperkt men zich meestal tot koeling met koelwater zonder extra mechanische koeling. De condensatietemperatuur van de afgassen moet dan hoger zijn dan 40 °C. Koeling tot aan het vriespunt kan ook maar het energieverbruik en kostprijs van de installatie wordt dan sterk verhoogd. Een vermindering van de condensatietemperatuur van 25 °C naar 5 °C heeft slechts relatief weinig effect omdat het merendeel van de waterdamp reeds bij 25 °C is gecondenseerd.
Voor bestrijding en recuperatie van solventen wordt condensatie bij lage temperatuur
(?20 tot -120 °C) gebruikt vermits de dampspanning van solventen meestal hoog ligt (cryogene condensatie).
Open en gesloten koeltorens
Bij open koeltorens is er een direct contact tussen de lucht en het koelwater. Deze systemen zijn te herkennen aan de condenspluim die boven de torens uitstijgt. Deze systemen kunnen het water afkoelen tot de natte bol temperatuur.
Gesloten koeltorens of luchtkoelers bestaan uit een warmtewisselend oppervlak waardoor de lucht wordt geblazen met een ventilator. Hier is er geen direct contact tussen het koelwater en de buitenlucht. In deze systemen kan de lucht tot op 5 – 10 °C hoger dan de buitentemperatuur worden afgekoeld. Deze systemen kunnen worden verbeterd door water op het oppervlak te sproeien zodat door de verdamping een extra afkoeling wordt gerealiseerd.
Indien het koelwater in contact komt met de te behandelen afgassen is het beter voor een gesloten systeem te kiezen omdat men anders het risico heeft om de afgescheiden stoffen terug te strippen naar de omgeving waardoor men een secundaire bron heeft. Dit is voornamelijk een probleem bij aanwezigheid van geurcomponenten.
Werkingsgraad
De werkingsgraad is afhankelijk van:
- Type verontreiniging (dampspanning, wateroplosbaarheid)
- Concentratie aan verontreinigingen
- Watergehalte
- Condensatietemperatuur
- Hoeveelheid suppletiewater bij directe condensatie
Geval per geval moet worden onderzocht of via koeling een voldoende grote condensatie van polluenten kan worden verkregen.
Bij geur wordt de verwijdering gedeeltelijk gerealiseerd door condensatie van stoffen en gedeeltelijk door absorptie van geurmoleculen in de gecondenseerde druppeltjes. Rendementen van 50 – 90 % zijn haalbaar voor geurverwijdering bij sterk vochtbeladen lucht. Het geurreductierendement is afhankelijk van de vochtigheid van de inkomende lucht, belading aan polluenten en het type polluent dat in de afgassen zit
Randvoorwaarden
- Dauwpuntstemperatuur boven 40 °C.
- Condenseerbare organische stoffen
- Bij indirecte condensatie moet gezorgd worden voor een laag stofgehalte en vetgehalte om verstoppingen van de condensor te voorkomen. Door specifieke aanpassingen aan de condensor zoals het voorschakelen van een watervernevelaar kan de vervuiling van de condensor verminderd worden door het wassend effect van het water.
Hulpstoffen
Voor koelwater
corrosie-inhibitoren
biociden om groei van bio-organismen te vermijden
koelkring
Ammoniak, organische stoffen of freonen voor de koelkring
Milieu-aspecten
Vorming van een condensaat dat naar een waterbehandeling moet gaan of worden afgevoerd voor vernietiging
Energieverbruik
Afhankelijk van het type installatie en type afgas:
- Bij koelwater: een recirculatiepomp en een ventilator voor de koellucht
- Bij mechanische koeling: een recirculatiepomp, een compressor voor het werkgas en een ventilator voor de koellucht
- Koelvermogen is voornamelijk afhankelijk van de gas- en condensortemperatuur, de vochtigheid van het afgas en het debiet.
Kostprijs
- Investering
- 5 000 EUR voor 1 000 Nm³/h (exclusief koelwatervoorziening: pomp, leidingwerk, koeltoren) [1]
- Werkingskosten
- Personeelskosten: ca. 2 uur per week (excl. koelsysteem) [1]
Voor- en nadelen
Voordelen
- Goed om de grootste vuilvracht af te scheiden
Nadelen
- Koelwater is noodzakelijk zodat een luchtkoeler of koeltoren moet worden geplaatst
- Variabel rendement bij variabele gassamenstelling en vochtgehalte
Toepassingen
Condensatie wordt voornamelijk toegepast bij vochtige geurbeladen afgassen of bij zeer hoge solventconcentraties (> 50 g/Nm³). Bij solventen zal men meestal over gaan naar cryocondensatie.
Toepassingen zijn te vinden in:
- Afgassen in voedingssector
- Afgassen van indirecte drooginstallaties: deze afgassen bestaan uit waterdamp met een klein gehalte niet condenseerbare gassen zodat grote reducties van het te behandelen gasvolume optreden.
Condensatie wordt ook meestal als voorbehandeling gebruikt om het grootste deel van de polluenten af te vangen. Een andere techniek wordt dan nageschakeld om aan de normen te voldoen of de geurhinder op te heffen. Deze nageschakelde techniek wordt dan minder belast zodat de kosten meestal lager zijn.
Referenties
- EPA technical bulletin: Refrigerated condensers for control of organic air emissions december 2001
- BREF: "Common waste water and waste gas treatment /management systems in the chemical sector" EIPPC, february 2002
- Factsheets luchtemissie beperkende technieken, www.infomil.nl, Infomil
- J.C.Mycock, et Al.:" Air pollution control engineering and technology" Lewis publishers, 1995
- Solvent capture for recovery and re-use from solvent laden gas streams, Environmental Technology Best Practice programme, guide GG 12
- J. Van Deynze, P. Vercaemst, P. Van den Steen en R. Dijkmans., Beste Beschikbare Technieken voor verf-, lak-, vernis- en drukinktproductie, 1998