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ⓘ Condensatore (separatore)




                                     

ⓘ Condensatore (separatore)

Un condensatore è un dispositivo di trattamento dei vapori contaminati che sfrutta il fenomeno della condensazione per rimuovere gli elementi inquinanti da un flusso daria. Una volta condensati, questi contaminanti vengono facilmente separati e possono essere trasformati in sostanze meno pericolose, eliminati oppure riutilizzati nel ciclo produttivo.

                                     

1. Meccanismo

La condensazione può essere ottenuta attraverso un aumento della pressione o con una riduzione di temperatura e in alcuni casi con una combinazione dei due processi. Dato il costo operativo e di manutenzione dei sistemi a compressione, la maggior parte dei condensatori sfrutta la riduzione della temperatura, attraverso una sostanza detta" di raffreddamento”, per realizzare il processo di condensazione.

La condensazione può avvenire per contatto diretto se la sostanza di raffreddamento interagisce direttamente con il flusso daria da depurare oppure per contatto indiretto se è presente una barriera di separazione che impedisce la miscelazione.

                                     

2. Tipologie di condensatori

Vi sono tre tipi di condensatori, suddivisi sulla base delle sostanze utilizzate per realizzare labbassamento della temperatura:

  • Condensatori convenzionali
  • Condensatori criogenici
  • Condensatori refrigerativi

In dettaglio vengono presentati di seguito i tre diversi sistemi di condensazione.

                                     

2.1. Tipologie di condensatori Condensatori convenzionali

I condensatori convenzionali sono dispositivi di abbattimento relativamente semplici che si servono di acqua o eventualmente dellaria per ridurre la temperatura del flusso da depurare. Generalmente la temperatura viene portata a valori di 4 °C ma con lutilizzo di opportune sostanze si possono raggiungere anche i -15 °C. I Condensatori convenzionali possono essere:

  • a contatto diretto o a miscela, quando il liquido refrigerante solitamente acqua è a diretto contatto con il flusso di gas da trattare. Questi dispositivi hanno il vantaggio di essere semplici e presentare bassi costi di gestione ma per contro hanno il notevole svantaggio di realizzare il miscelamento dei contaminanti condensati con il liquido di lavaggio. Questo comporta un ulteriore trattamento delle acque di scarico. Inoltre gli ugelli dei diffusori utilizzati per iniettare il liquido refrigerante possono essere soggetti a corrosione a causa dellazione dei contaminanti.
  • a superficie, in questo caso viene impiegato uno scambiatore di calore che permette di raffreddare il flusso di vapore inquinato senza contatto diretto con il liquido contaminato. I condensatori a superficie sono più costosi di quelli a contatto sia per quanto riguarda la costruzione sia per la manutenzione. Vengono utilizzati quando i vapori sono altamente corrosivi o tossici e quindi non possono essere miscelati con lacqua oppure quando il costo del trattamento della miscela di scarico non è trascurabile. Una particolare attenzione deve però essere posta verso i possibili intasamenti dovuti allaccumulo di particolato aerodisperso.


                                     

2.2. Tipologie di condensatori Condensatori refrigerativi

I sistemi di condensazione per refrigerazione sono del tipo a superficie, con il liquido refrigerante che scorre allinterno dei tubi in uno scambiatore di calore. Questi condensatori utilizzano refrigeranti compressi ed operano a temperature molto più basse dei Condensatori convenzionali anche inferiori ai -60 °C. Il processo di trattamento degli inquinanti può essere descritto tramite le seguenti fasi:

  • il calore assorbito fa sì che il liquido refrigerante passi in fase vapore. Per riportarlo allo stato liquido viene compresso e fatto passare attraverso un ulteriore scambiatore così da raffreddarlo
  • il liquido refrigerante tornato al suo stato iniziale è convogliato verso il primo stadio del condensatore per ricominciare il ciclo.
  • il flusso di vapore contaminato è iniettato nello scambiatore dove avviene la condensazione dei composti organici inquinanti

A causa della temperatura estremamente bassa, cè la possibilità che lumidità presente nel flusso daria durante il processo di raffreddamento si trasformi in ghiaccio e si vada a depositare sulla superficie interna dello scambiatore. La formazione di ghiaccio comporta una riduzione nellefficacia dellabbattimento degli inquinanti e può causare dei danni a carico del sistema. Per risolvere il problema è possibile utilizzare un ulteriore scambiatore che realizzi un pre-trattamento dellaria così da condensare lumidità prima che il flusso passi nel condensatore a refrigerazione.

                                     

2.3. Tipologie di condensatori Condensatori criogenici

I Condensatori criogenici diversamente dai precedenti impiegano gas liquefatti come lazoto molecolare o il biossido di carbonio. Queste sostanze permettono di raggiungere temperature inferiori a -160 °C e presentano la caratteristica di disperdersi in atmosfera dopo il loro utilizzo. In questo modo si elimina il problema della miscelazione che invece si ha nei condensatori convenzionali. Le temperature estremamente basse consentono unefficienza di trattamento anche di molto superiore al 99%. Si possono individuare tre tipologie di sistemi che impiegano la condensazione criogenia:

  • Sistema a contatto: è costituito da una camera, isolata per mantenere le temperature più basse possibili, al cui interno sono inserite dei" sistemi spray” che iniettano il gas direttamente a contatto con il flusso di vapore da trattare in modo da realizzare la condensazione dei contaminanti. Grazie alla caratteristica del refrigerante di disperdersi in atmosfera si elimina il problemi della miscelazione. Dei dispositivi termici appositi possono essere montati sulle pareti esterne della camera per la rimozione occasionale del ghiaccio accumulato sulle superfici interne.
  • Sistema a doppio scambio di calore: in questo caso il primo scambiatore, che utilizza il gas liquefatto, effettua il raffreddamento di un fluido che viene impiegato nel secondo scambiatore per realizzare labbattimento degli inquinanti. Il fluido ritorna successivamente al primo scambiatore per poter essere ricondotto alla temperatura utile. Con questo sistema si ha la possibilità di regolare la temperatura del liquido secondario in modo da evitare la realizzazione del ghiaccio allinterno dello scambiatore.
  • Sistema semplice: utilizzata uno scambiatore di calore per realizzare la condensazione dei contaminanti, in questo caso il refrigerante liquefatto che passato allo stato gassoso viene disperso in atmosfera. A queste temperature estremamente basse è possibile che il contaminante si accumuli congelato sulle pareti esterne dello scambiatore. Per impedire che ciò si verifichi è possibile utilizzare un pre-scambiatore come nel casi dei condensatori refrigerativi
                                     

3. Capacità operativa

Per verificare la capacità operativa di un sistema a condensazione è opportuno controllare la concentrazione dei vapori organici presenti nel flusso daria depurato alluscita. Devono essere esaminate sia le condizioni di prelievo dei campioni analizzati che lintegrità del sistema di campionamento devono essere visionate le frequenze le procedure di calibrazione dello strumento le registrazioni delle relative manutenzioni ordinarie e straordinarie. Lutilizzo degli analizzatori portatili è sconsigliato per queste rilevazioni infatti è possibile che, durante un malfunzionamento, il flusso del gas in uscita presenti una concentrazione di composti esplosiva; in questo caso lelettricità statica dello strumento portatile potrebbe fungere da innesco e generare unesplosione.

Un indicatore dellefficienza dei sistemi a condensazione è dato dalla temperatura del flusso daria. Si può affermare che:

  • Una diminuzione della differenza di temperatura della sostanza utilizzata per il raffreddamento, fra il punto di entrata e quello di uscita, indica una riduzione dello scambio di calore allinterno del Condensatore che comporta una diminuzione dellefficienza di abbattimento degli inquinanti.
  • Una temperatura più alta della norma indica una diminuzione nellefficienza di raccolta, infatti se la temperatura aumenta si ha una minore condensazione delle sostanze contaminati che quindi permangono nelle emissioni. Una causa di questo incremento della temperatura in uscita può essere dato dallaccumulo di ghiaccio o composti organici ghiacciati allinterno del condensatore. Queste incrostazioni, oltre a limitare gli scambi termici, impediscono fisicamente lafflusso dellaria allinterno e quindi devono essere periodicamente eliminate

Un ulteriore indicatore è dato dalla portata della sostanza raffreddante, in quanto una sua riduzione determina una minore efficienza dellimpianto.

Infine la portata del flusso daria da trattare è un indicatore per evidenziare:

  • Una perdita nel processo di trattamento
  • La formazione di ghiaccio o laccumulo di composti organici ghiacciati allinterno del condensatore


                                     

4. Applicazioni

I Condensatori sono impiegati nei processi che prevedono emissioni di vapori con alte concentrazioni di inquinanti, soprattutto di natura organica, e basse portate. Nella maggior parte delle applicazioni industriali, dove nelle emissioni risultano presenti inquinanti che condensano molto difficilmente o del particolato aerodisperso, questi dispositivi richiedono dei sistemi di abbattimento supplementari. In casi particolari i condensatori possono essere invece impiegati come unico sistema di trattamento.

Lefficienza generale dei sistemi a condensazione dipende essenzialmente dalla temperatura operativa e in genere è superiore al 90%. Con lutilizzo dei sistemi criogenici, si possono anche raggiungere valori di efficienza superiore al 99%.

                                     
  • la sorgente il collettore della sorgente o condensatore di campo, col diaframma di campo il condensatore con il diaframma di apertura l obiettivo l oculare
  • una novità per il generatore di vapore: grazie all installazione di un condensatore la caldaia ora riciclava i vapori esausti. Nel 1909 il neoeletto presidente
  • spettroscopia fotoelettronica a raggi X. Gli ioni passano tra due placche di un condensatore quelli con la giusta energia cinetica attraverseranno il settore elettrostatico
  • 180  C, condensano: CH4, etilene - 185  C, condensatore di metano condensano: CH4. Per il terzo condensatore si usa N2 - 50  C, 230 atm, viene espanso
  • liquido da distillare, posta accanto a una piastra fredda con funzione di condensatore con un breve spazio in mezzo. La distillazione molecolare viene utilizzata
  • una tensione dall esterno del pannello di visualizzazione, come in un condensatore nella tecnologia TFT il campo elettrico viene applicato direttamente
  • passaggio di liquidi o gas. Ad esempio si può connettere un pallone, un condensatore di Liebig e un gorgogliatore per scaldare a riflusso una miscela di reazione
  • contatto tra le sostanze separate, si usano provette contenenti un gel separatore con un peso specifico appositamente studiato per interporsi fra siero

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