BR112017014124B1 - Método para abastecimento de o2 de alta confiabilidade, sistema para produção de alta confiabilidade de o2, e sistema simplificado para produção de alta confiabilidade de oxigênio de múltiplas unidades individuais de separação de ar de adsorção por oscilação a vácuo do soprador reversor de leito único - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a um sistema de unidades múltiplas que combina múltiplas unidades de separação de ar de adsorção por oscilação a vácuo do soprador reversor de leito único juntas. As unidades alimentam um abastecimento comum de O2 como um tanque de tampão do sistema. A demanda é monitorada e várias unidades individuais são colocadas em linha suficiente para atender a demanda. Se a demanda exceder o abastecimento, uma unidade adicional é colocada em linha. Se a demanda cair abaixo do abastecimento por uma quantidade maior do que saída de uma única unidade, então uma unidade de operação mais longa é removida da linha. O sistema de unidades múltiplas, assim, atende a demanda por meio da utilização de múltiplas unidades separadas em uma forma altamente redundante e altamente confiável e escalável.

Description

Campo técnico

[0001] A seguinte invenção se refere a métodos e sistemas para disposição de múltiplas unidades de separação de ar menores juntas para fornecer um maior abastecimento oxigênio do sistema em uma forma de alta confiabilidade. Mais particularmente, esta invenção se refere a unidades de separação de ar de adsorção por oscilação a vácuo do soprador reversor de leito único e sistemas de tais unidades acopladas juntas para confiavelmente fornecer oxigênio.

Histórico da invenção

[0002] A produção de oxigênio utilizando adsorção por oscilação a vácuo (VSA, vacuum swing adsorption) é bem conhecida para os tecnólogos de separação de ar. VSA oferece um método simples não cri- ogênico para produzir oxigênio gasoso nas purezas de 80% a 95%. Nos últimos 20 anos, as plantas de VSA de oxigênio tornaram-se generalizadas e são oferecidas em configurações de vários leitos. A VSA de leitos múltiplos é tipicamente utilizada na faixa de tamanho de 60 toneladas por dia (TPD) e maior. O processo de único leito foi adotado como um processo mais simples de capital inferior para faixas de produção inferior, tipicamente 1 TPD até 40 TPD. Os sistemas de leito únicos típicos consistem em um único trem do soprador que é utilizado para o fornecedor de ar de alimentação bem como o sistema de vácuo de regeneração. O processo geralmente incorpora as válvulas automá-ticas para direcionar o ar e os fluxos de vácuo durante o ciclo. Uma modalidade mais nova do processo de único leito utiliza um soprador reversor para gerar a corrente de alimentação e aplicar vácuo para a etapa de regeneração. Esta última modalidade é bem adequada para plantas de produção de VSA de oxigênio de pequeno a médio porte (1 a 10 TPD). Um exemplo de um processo de VSA do soprador reversor de leito único (SBRB) deste tipo é descrito na Patente Norte- Americana No. 8.496.738, incorporada aqui por referência em sua totalidade.

[0003] Embora o processo de VSA do soprador reversor de leito único (SBRB) seja simples na prática, sua simplicidade vem com des-vantagens de desempenho quando comparado aos sistemas de leito múltiplo. Primeiramente, a falta de leitos de adsorvente adicionais não permite um leito fundamental para a equalização do leito. A etapa de equalização de pressão é a chave para reduzir o consumo de energia e aumentar a recuperação de oxigênio do produto. Tecnólogos na técnica superaram esta deficiência adicionando um tanque de equaliza- ção ao sistema de SBRB (como tanques de equalização em sistemas de SBRB fornecidos pela Air Liquide de Houston, Texas).

[0004] Outro problema encontrado com os sistemas VSA do so- prador reversor de leito único é que eles estão limitados a um tamanho ideal relativamente pequeno, sendo tipicamente o de plantas de produção de tamanho pequeno a médio na faixa de 1 a 40 TPD. Essa limitação de tamanho é devido à disponibilidade de sopradores de tamanhos excepcionalmente grandes que não estão presentes no mercado e menor eficiência de energia do processo VSA quando comparados a outros processos na faixa maior (maior que 40 TPD).

[0005] As plantas de VSA maiores tendem a ser da configuração de dois leitos, dois sopradores. Essas plantas são tipicamente instaladas em campo e requerem edifícios para o equipamento rotativo, bem como infraestrutura de engenharia civil significativa, não só para os edifícios, mas também para água de refrigeração, ar para instrumentos, resíduos de água de processo, etc. A confiabilidade típica de uma planta de VSA de dois leitos bem projetada é de noventa e oito por cento. A confiabilidade é definida como a disponibilidade em corrente do equipamento. Na maioria das aplicações, isso exige que o cliente instale um sistema de retorno de oxigênio líquido, com custo adicional para o trabalho de engenharia civil para fundações, etc. e interconexão no sistema, bem como o custo do tanque de oxigênio líquido. Existe uma necessidade de métodos aprimorados para melhorar a confiabilidade dos sistemas de VSA, de forma a eliminar ou minimizar a necessidade de sistemas de retorno de oxigênio líquido e, de outra forma, atingir de forma mais efetiva os objetivos do cliente.

Revelação da invenção

[0006] Uma solução para este problema é empregar múltiplas uni dades de VSA do soprador reversor conectadas através de válvulas de retenção a um coletor comum. Cada unidade está equipada com uma bomba de rolagem (ou bomba similar) e um sistema de controle para gerenciar a pressão da saída. O tamanho do tubo para cada unidade e a classificação CV da válvula de retenção para cada unidade são iguais. A pressão sobre todas as unidades é ajustada para variar em torno do mesmo valor do centro alvo. As variações de aleatórias são interpostas para este ajuste de pressão para "ciclo de serviço", as válvulas de retenção são abertas e fechadas para garantir que nenhuma máquina ofereça mais fluxo do que o resto. O sistema de controle é um sistema de controle proporcional-integral derivado dentro de um loop de controle.

[0007] A operação das múltiplas unidades de VSA do soprador reversor juntas e acopladas a um coletor comum cria redundância e confiabilidade ao sistema. As unidades individuais podem ser removidas da linha para operação e todo o sistema que fornece oxigênio (ou outro gás de produto) por meio do coletor é mantido com uma confiabilidade excepcionalmente alta. Ainda, a escala de tais sistemas pode estender-se além do máximo típico de 40 TPD. Mesmo através das unidades individuais serem de alguma forma menos eficientes do que os sistemas de dois leitos ou outras tecnologias de separação de gás, devido aos benefícios da confiabilidade melhorada, como evitando a exigência de reserva de oxigênio líquido e menos projeto de engenharia civil e outros custos de infraestrutura associados com os sistemas de VSA SBRB menores que são mais modulares e configurados para instalações com exigências mínimas de infraestrutura.

[0008] Como outra técnica para expandir os sistemas de VSA do soprador reverso de leito única em unidades de produção maiores (tipicamente maiores que 40 TPD), várias unidades de VSA de soprador reverso são encadeadas para fornecer nésimo compartilhamento de carga expansível de nível, com "n" representando o número de unidades VSA do soprador de reversão. As unidades são automaticamente iniciadas e interrompidas conforme necessário para as demandas de fluxo de produção. Não é necessário um sistema de controle externo complexo.

[0009] Cada unidade possui uma bomba de rolagem que tem sua velocidade ajustada para aproximar o fluxo dessa unidade em relação à capacidade de saída total. Este sinal analógico está conectado a uma máquina adjacente que começará quando a vazão passar pelo nível ajustável do usuário. Uma vez iniciada, a unidade continuará a percorrer até o fluxo da primeira máquina estar abaixo de outro nível, substancialmente inferior. As unidades podem ser encadeadas em um círculo, como a última unidade (unidade n) conectada de volta à primeira unidade. O usuário pode controlar qual máquina é a principal, pressionando o botão Iniciar na máquina desejada. As saídas seriam todas acopladas, como, por exemplo, a um coletor comum, para forne- cer oxigênio ou outros gases do produto do sistema geral.

[0010] Em um exemplo, n = 5 e existem cinco unidades de VSA do soprador de reversão encadeadas, que podem cada emitir 10 TPD in-dividualmente. Uma das cinco unidades (pode ser qualquer uma) é iniciada e opera no nível 10 TPD. Se a demanda exceder 10 TPD, isso é detectado e a próxima unidade ao longo da cadeia da qual está operando é operada. O sistema está agora produzindo a taxa de 20 TPD. Se o coletor ou outro tanque de tampão para o oxigênio ou outro gás do produto atingir sua capacidade, indicativo de que menos de 20 TPD é exigido pelo sistema, o sistema não desliga a segunda unidade, mas desliga a primeira unidade, deixando a segunda unidade continuar a operar. Desta forma, nenhuma unidade única acumula significativamente mais horas de operação do que qualquer outra unidade na cadeia.

[0011] Se for exigido mais de 20 TPD, como por um sistema de coleta de gás, coletor ou outro produto que caia abaixo de uma capacidade e/ou pressão desejada, um sinal é gerado para iniciar uma terceira unidade na corrente, e assim por diante, até o ponto em que as cinco unidades estão operando simultaneamente para atingir até 50 TPD de desempenho. Sempre que a capacidade de saída excede a demanda e esse sinal é recebido, a unidade que iniciou primeiro (ou mais cedo) e que ainda está em operação é a próxima unidade a ser desligada. Quando a demanda aumenta e outra unidade deve ser colocada em linha, a próxima unidade na cadeia após a última que foi colocada em operação é a próxima unidade a ser ligada.

[0012] O sistema de VSA de oxigênio pode ser configurado em uma cadeia utilizando vários sistemas para alcançar uma taxa de produção desejada. As aplicações que exigem um alto tempo de transmissão, como hospitais, certas aplicações críticas de combustão reforçada com oxigênio, bem como qualquer aplicação crítica em corrente, alcançarão um maior fator em corrente sem a necessidade de um sistema de reserva de líquido.

[0013] O fator de porcentagem em corrente do sistema de ventila ção de reversão de leito único é de 98,5%, somando que um segundo sistema aumenta o fator em corrente para 99,5%, uma terceira unidade eleva ainda mais o fator em corrente além de 99,95%. Este aumento dramático no tempo de transmissão é devido ao fato de que cada unidade é independente de qualquer outra unidade na cadeia e, portanto, a probabilidade do sistema como um todo é o produto das probabilidades individuais. Em contraste, usando um único gerador VSA de oxigênio de duplo leito com fator típico em corrente de 98%, quando combinado com um sistema de reserva LOX com um fator em corrente de 99,5, o sistema atinge um fator em corrente de 99,95.

[0014] O conceito da conexão em cadeia pode ser projetado para igualar a produção desejada com múltiplas unidades, ou exceder a produção com capacidade adicional para atender aos requisitos de fluxo de aplicação em todos os momentos. Este conceito elimina a dependência do reserva LOX em áreas onde não está disponível ou dispendioso. Este conceito também é inerentemente mais seguro por não exigir que um tanque de oxigênio líquido seja instalado no local.

[0015] Ao empregar bombas de rolagem do tipo de deslocamento positivo para a compressão do oxigênio (ou outro gás de produção), uma vez separadas do ar do processo e armazenadas no tanque de tampão, é proporcionada uma correlação entre a frequência de comando enviada ao compressor e a vazão do sistema. O uso das bombas de rolagem de deslocamento positivo também permite a avaliação da condição dos selos de ponta quando o fluxo de saída é conhecido. Se a vazão medida não se correlacionar corretamente com a frequência do comando VFD, pode-se determinar a manutenção dos requisitos de manutenção. Mais confiabilidade é alcançada antecipando quando essa manutenção é necessária antes que a falha da unidade e a manutenção pode ser agendada nos períodos em que a demanda de fluxo é antecipada. Além disso, utilizando múltiplas unidades de VSA de leito único, as unidades individuais podem ser desconectadas para manutenção, mantendo uma grande porcentagem da capacidade do sistema (por exemplo, oitenta por cento em um sistema com cinco unidades).

Breve descrição dos desenhos

[0016] A Figura 1 é uma esquemática de uma unidade individual de separação de ar de adsorção por oscilação a vácuo do soprador reversor de leito único ilustrando a operação de tal unidade individual de acordo com uma modalidade desta invenção.

[0017] A Figura 2 é uma vista em perspectiva de uma unidade de separação de ar de adsorção por oscilação a vácuo do soprador re- versor de leito único em uma configuração que implementa o processo representado na esquemática da Figura 1.

[0018] A Figura 3 é uma vista em perspectiva da qual é mostrada na Figura 2, mas de um ponto de vista reverso.

[0019] A Figura 4 é uma esquemática de um sistema de separa ção de ar de múltiplas unidades que acopla as múltiplas unidades de separação de ar de adsorção por oscilação a vácuo do soprador re- versor de leito único juntas e alimenta um tanque de tampão de sistema comum e com um controlador associado e equipamento associado para implementar um sistema de unidades múltiplas de acordo com esta invenção.

[0020] A Figura 5 é um fluxograma que ilustra os aspectos de co mo as múltiplas unidades no sistema desta invenção são controladas. Melhores modos para realização da invenção

[0021] Com referência aos desenhos, em que os numerais de refe rência semelhantes representam partes semelhantes por todas as vá- rias figuras, o numeral de referência 100 é direcionado a um sistema de unidades múltiplas compreendido por múltiplas unidades individuais de adsorção por oscilação a vácuo (VSA) do soprador reversor de leito único (SBRB) 10. As unidades 10 (Figuras 1-3) são combinadas juntas dentro de um sistema de unidades múltiplas 100 (Figura 4) para fornecer maiores quantidades de O2, bem como para melhorar a confiabilidade e possibilitar a escala e manutenção conveniente sem remover todo o sistema de unidades múltiplas 100 da linha.

[0022] Na essência, e com referência particular à Figura 4, deta lhes básicos do sistema 100 são descritos, de acordo com a modalidade preferida. Uma pluralidade de individual SBRB VSA unidades 10 são incluídas juntas no sistema 100. Cada unidade 100 inclui uma saída 110 que leva a um tanque de tampão do sistema 120 ou outro abastecimento comum de O2. O sistema controlador 130 é acoplado às unidades 10 (ou controle pode ser distribuído a cada unidade 10) e também aos sensores associados com o tanque de tampão do sistema 120 ou outro abastecimento comum de O2, para gestão conveniente de operação das unidades individuais 10.

[0023] Mais especificamente, e com referência particular à Figura 1, detalhes específicos de cada unidade do separador de oxigênio SBRB individual 10 são descritos, de acordo com a modalidade preferida. O separador de oxigênio 10 inclui um leito de adsorvente 20 incluindo um material absorvente nele que preferencialmente adsorve nitrogênio, CO2 e água sobre oxigênio. Uma válvula 30 está localizada a jusante do leito de adsorvente 20. Um tanque de tampão 40 é fornecido a jusante da válvula 30. Um soprador 50 define uma forma preferida de bomba localizada a montante do leito de adsorvente 20. Um controlador 60 é acoplado à válvula 30 e o soprador 50 (ou outra bomba) para controlar a abertura e o fechamento da válvula 30 e para controlar uma direção na qual o soprador 50 (ou outra bomba) está ope- rando, para fornecer ar dentro do leito de adsorvente 20 ou puxar um vácuo para dessorver e remover nitrogênio do leito de adsorvente 20. Normalmente, um permutador de calor é necessário entre o soprador e o leito de adsorvente para remover o calor gerado quando o ar é comprimido. O permutador de calor pode ser ultrapassado durante a fase de vácuo do ciclo.

[0024] Continuando com referência à Figura 1, detalhes do leito de adsorvente 20 são descritos de acordo com esta modalidade preferida. O leito de adsorvente 20 inclui um invólucro 22 para conter o material absorvente. Este invólucro 22 inclui uma entrada 24 espaçada de uma saída 26. A entrada 24 e a saída 26 definem as formas preferidas da primeira e da segunda porta para acesso ao invólucro 22. A entrada 24 e a saída 26 normalmente são incorporadas em invólucros ou “placas de extremidade” que podem ser removidos para permitir acesso aos componentes de adsorção no invólucro 22. Caso contrário, o invólucro 22 é preferivelmente vedado para impedir vazamento de gases dentro ou fora do invólucro 22.

[0025] O material absorvente dentro do leito de adsorvente 20 po deria ser qualquer forma de material que, preferencialmente, o adsorve nitrogênio sobre o oxigênio. Tal material é peneira molecular como nitroxi siliporito. Este material é, preferivelmente, fornecido na forma de grânulos que são geralmente esféricos na forma ou podem ter formato irregular. Visto que os grânulos são compostos por material de peneira molecular dentro do invólucro 22, passagens gasosas estendem-se por meio de, entre e ao redor do material adsorvente.

[0026] Mais preferivelmente, um plenário é configurado na extre midade de entrada e na extremidade saída do leito de adsorvente para fornecer fluxo de gás uniforme através do corte transversal do leito. Em uma configuração preferida, a entrada 24 está localizada abaixo da saída 26, e com a entrada 24 em uma parte mais inferior do invólu- cro 22 e a saída 26 em uma parte mais superior do invólucro 22. O invólucro 22 poderia ter uma variedade de diferentes formatos. Em uma modalidade, o invólucro 22 poderia ser, de modo geral, no formato retangular. O invólucro poderia ser formado como um recipiente de pressão para maximizar uma quantidade de vácuo a ser removido no invólucro 22 enquanto minimiza uma quantidade de resistência do material (ou seja, espessura da parede ou escolha do material) que deve ser projetada no invólucro 22. Se o tamanho do material absorvente for suficientemente pequeno para potencialmente passar por meio da entrada 24 ou da saída 26, os filtros são fornecidos na entrada 24 e na saída 26 para manter o material adsorvente dentro do invólucro 22.

[0027] Continuando com referência à Figura 1, detalhes da válvula 30 são descritos. A válvula 30 é interposta em uma linha 32 estendendo-se da saída 26 do leito de adsorvente 20 e estendendo-se ao tanque de tampão 40. Esta linha 32 é, preferivelmente, rígida de forma substancial, especialmente entre a válvula 30 e o leito de adsorvente 20, de modo que quando um vácuo for removido no leito de adsorven- te 20, a linha 32 não se quebra. A válvula 30 é, preferivelmente, vedada para impedir vazamento em qualquer membro quando em uma posição fechada e para apenas permitir a passagem de gás ao longo da linha 32 quando em uma posição aberta.

[0028] A válvula 30 é, preferivelmente, acoplada a um controlador 60 que controla a abertura e o fechamento da válvula 30. Opcionalmente, a válvula 30 poderia ter um controlador embutido na válvula 30 que poderia ser um único período e, então, operar de acordo com suas definições.

[0029] Enquanto a válvula 30 tipicamente seria programada uma vez e, então, operaria de acordo com tais definições, a válvula 30 poderia opcionalmente ser controlada, pelo menos parcialmente, por meio de um sistema de controle incluindo sensores e retroalimentação à válvula 30. Por exemplo, um sensor de oxigênio poderia ser fornecido adjacente à válvula 30 ou ao longo da linha 32 entre a válvula 30 e o leito de adsorvente 20 para detectar os níveis de concentração de oxigênio que aproximam a válvula 30. Nitrogênio adjacente à válvula 30 seria indicativo que o material adsorvente dentro do leito de adsor- vente 30 é saturado com nitrogênio e que o separador de oxigênio 10 precisa mudar os modos operacionais, para ter o soprador 50 (ou outra bomba) reverso para puxar um vácuo e dessorver o nitrogênio do material absorvente e puxar o nitrogênio para fora do leito de adsor- vente 20 para recarregar o sistema.

[0030] Normalmente, o controle do ciclo é obtido com o uso de transdutores de pressão que revertem o soprador em períodos apropriados. Geralmente, o ciclo de purificação é iniciado quando o vácuo atingir um certo nível predeterminado. A válvula 30 é então operada para uma quantidade predeterminada de tempo de modo que uma camada de purificação de oxigênio seja permitida purificar o nitrogênio remanescente do leito. Assim a pressão e o ciclo de vácuo são determinados pela pressão e a parte de purificação do ciclo é temporizada.

[0031] Outros sensores poderiam também ser potencialmente utili zados para permitir que o separador de oxigênio 10 opere mais efetivamente. A válvula 30 é, preferivelmente, de um tipo que opera com um mínimo de lubrificante ou que pode operar com um lubrificante que é compatível com a manipulação do oxigênio. A válvula 30 e outras partes do separador de oxigênio 10 também são, preferivelmente, formadas por materiais que sejam compatíveis com a manipulação de oxigênio. Por exemplo, bronze é geralmente efetivo na manipulação do oxigênio e, assim, o bronze é um material do qual a válvula 30 poderia ser adequadamente fabricada quando o sistema 10 for utilizado para separação de oxigênio.

[0032] Continuando com referência à Figura 1, detalhes do tanque de tampão 40 são descritos de acordo com a modalidade preferida. O tanque de tampão 40 não é estritamente necessário para operação desta invenção, mas possibilita ao sistema na forma do separador de oxigênio 10 entregar oxigênio substancialmente de forma contínua, e moderar os picos de pressão no sistema. O tanque de tampão 40 inclui um invólucro 42 com uma entrada 44 e uma saída 46 na Figura 1. Entretanto, normalmente, o tanque de tampão não tem entrada e saída separadas. Visto que sua finalidade é simplesmente ser um acumulador e minimizar as flutuações de pressão inerentes no processo de adsorção oscilante de pressão. A entrada 44 é acoplada à linha 32 em um lado da válvula 30 a jusante do leito de adsorvente 20.

[0033] O tanque de tampão 40, tipicamente, teria alguma forma da válvula reguladora na saída 46 que entregaria oxigênio do tanque de tampão 40 quando o oxigênio for necessário pelos sistemas que utilizam oxigênio a jusante do tanque de tampão 40. A entrada 44 do tanque de tampão 40 pode permanecer em comunicação fluida com a válvula 30. O tanque de tampão 40 pode conter oxigênio na pressão atmosférica acima e em uma pressão correspondente ou levemente abaixo de uma pressão operacional do leito de adsorvente 20 quando o leito de adsorvente 20 estiver ativamente adsorvendo os fluxos de nitrogênio e oxigênio dentro do tanque de tampão 40.

[0034] Um sensor pode estar associado com o tanque de tampão 40 que coopera com o controlador 60 para desligar o separador de oxigênio 10 quando o tanque de tampão 40 se aproximar de uma condição completa. Em muitas aplicações, um compressor está localizado a jusante do tanque de tampão 40 para encher os recipientes de oxigênio. Quando os recipientes estão cheios, o sistema seria desliga. Se necessário, um regulador de pressão também pode ser fornecido na saída 46 do tanque de tampão 40 de modo que a pressão de oxigênio fornecida do tanque de tampão 40 permaneça substancialmente cons- tante. De modo similar, uma bomba de oxigênio poderia ser fornecida a jusante do tanque de tampão 40 se o oxigênio fosse necessário ser fornecido em uma pressão elevada acima da pressão dentro do tanque de tampão 40.

[0035] Mais preferivelmente, o tanque de tampão 40 não é um tanque de pressão particularmente alta de modo que o separador de oxigênio 10 incluindo o soprador 50 (ou outra bomba) e leito de adsor- vente 20 não precisem operar em uma pressão particularmente alta ao entregar oxigênio ao tanque de tampão 40. Pela minimização da pressão do tanque de tampão 40, o peso do tanque de tampão 40 (e outros componentes do sistema 10) pode ser significantemente reduzido. Além disso, a energia consumida pelo soprador é reduzida conforme a queda de pressão pelo soprador é reduzida.

[0036] Continuando com a referência à Figura 1, detalhes do so- prador 50 (ou outra bomba) são descritos de acordo com esta modalidade preferida. Este soprador 50, geralmente, inclui um alojamento 52 com alguma forma de motor principal nele acoplado a um condutor, como um motor elétrico. O alojamento 52 do soprador 50 inclui uma entrada 54 em acesso direto com um ambiente circundante em uma modalidade, preferida. Uma descarga 56 também é fornecida no alojamento 52 que está localizado em um lado do soprador 50 mais próximo ao leito de adsorvente 20.

[0037] O soprador 50 está, preferivelmente, na forma de um so- prador giratório de dois ou três lobos acoplado na forma de acionamento direto em um motor elétrico. Em uma modalidade, o motor elétrico é um motor trifásico de cinco cavalos e o soprador giratório é um soprador de dois ou três lobos e pode entregar aproximadamente cem pés cúbicos por minuto ao operar em pressão atmosférica. Este so- prador giratório também é, preferivelmente, configurado para ter desempenho aceitável ao remover um vácuo no leito de adsorvente 20.

[0038] Os lobos do soprador giratório são, preferivelmente, confi gurados de modo que eles sejam aproximadamente similares na eficiência ao mover gases por meio do soprador 50 entre a entrada 54 e a descarga 56 em qualquer direção. Em uma forma, os lobos são então simétricos na forma de modo que eles ajam no ar de modo similar em ambas as direções de rotação para o soprador 50.

[0039] O soprador 50 é, preferivelmente, de forma substancial, de um tipo de deslocamento positivo de modo que mantenha um desempenho adequado ao remover um vácuo no leito de adsorvente 20 de modo que o nitrogênio possa ser efetivamente dessorvido do material absorvente no leito de adsorvente 20 quando o soprador 50 estiver operando em uma direção reversa para puxar o nitrogênio para fora do leito de adsorvente 20 e entregar o nitrogênio fora da entrada 54.

[0040] Mais preferivelmente, o soprador 50 é acoplado na forma de acionamento direto ao motor elétrico (ou através de uma caixa de engrenagem). Mais preferivelmente, o motor elétrico é um motor de corrente alternada trifásico que pode ser facilmente revertido pela reversão de duas das fases. Dessa forma, o controlador 60 precisa meramente reverter dois polos do motor trifásico. Em outra modalidade, uma corrente direta, ímã permanente pode ser utilizado caracterizado pelo fato de que a direção da rotação pode ser revertida pela reversão da polaridade que, por sua vez, reverterá a rotação do soprador. Quase todos os motores elétricos trifásicos são capazes de serem revertidos conforme acima. Motores de corrente direta também são pronta-mente disponíveis de muitos fabricantes que revertem sua direção de rotação mudando a polaridade.

[0041] Outros tipos de bombas poderiam alternativamente ser utili zados para remover o ar dentro do leito de adsorvente 20 e puxar o nitrogênio para fora do leito de adsorvente 20 para o separador de oxigênio 10. Por exemplo, tal bomba poderia ser uma bomba de deslo- camento positivo, como uma bomba pistão ou uma bomba peristáltica. Outras formas de bombas de deslocamento positivo poderiam também ser utilizados incluindo bombas de rotor, bombas de engrenagem, etc. Outras formas de bombas em vez de estritamente as bombas de deslocamento positivo também poderiam ser selecionadas, como bombas centrífugas ou bombas de fluxo axial. O esquema mais eficiente para bombear o ar ao sistema e esgotar o leito depende das exigências do usuário final.

[0042] Continuando com referência à Figura 1, detalhes do contro lador 60 são descritos, de acordo com a modalidade preferida. O controlador 60 é mostrado como uma unidade separada acoplada ao so- prador 50 (ou outra bomba) por meio de uma linha do sinal do sopra- dor 62 e acoplada à válvula 30 por meio de uma linha do sinal da bomba 64. O controlador 60 poderia, de fato, ser integrado à válvula 30 ou integrado ao soprador 50 (ou outra bomba) ou ser fornecido como uma unidade independente, conforme representado na Figura 1. Também foi entendido que o controlador 60 poderia ser dividido em dois (ou mais) dispositivos separados, separados do soprador 50 e da válvula 30 ou integrados ao soprador 50 e à válvula 30.

[0043] O controlador 60 fornece a função básica de controlar uma direção na qual o soprador 50 está operando e se a válvula 30 está fechada ou aberta. Sistemas de controle foram utilizados que, simplesmente, temporizam o ciclo. De forma mais frequente, o controlador é configurado para reagir à pressão ou alguma outra entrada.

[0044] Uma sequência preferida para controle direcional do sopra- dor 50 e a abertura e o fechamento da válvula 30 são descritos em detalhes abaixo. O controlador 60 poderia estar na forma de um dispositivo lógico programável ou poderia estar na forma de um circuito integrado específico de aplicação, ou poderia estar na forma de uma CPU de um computador com finalidade especial ou um computador pessoal de finalidade geral ou outro dispositivo computacional. O controlador 60 poderia ser configurado para ter parâmetros operacionais definidos como uma localização controlada central, como durante a fabricação, ou poderia ser configurado para permitir a programação no campo antes e/ou durante a operação.

[0045] Em uso e operação, e com referência particular à Figura 1, detalhes da operação do separador de oxigênio 10 da técnica anterior são descritos. Será entendido que o separador 10 operaria de modo similar ao separar outros gases do que ao separar oxigênio do ar e a operação como um separador de oxigênio 10 é fornecida meramente como um exemplo para esta invenção.

[0046] Inicialmente, o sistema 10 é configurado com a válvula 30 fechada e o soprador 50 (ou outra bomba) é acionado para girar em uma direção que remove os gases do leito de adsorvente 20 (ao longo da seta E). Este é o ciclo de vácuo utilizado para dessover nitrogênio dos grânulos no leito 20. Em particular, o soprador 50 gira para fazer com que os gases sejam puxados para dentro da entrada 54 (ao longo da seta E). Este gás é removido do leito 20 pelo soprador 50 e acionado para passar por meio da descarga 54 longe do leito de adsorvente 20 ao longo da seta F e à atmosfera circundante.

[0047] Nitrogênio (ou outro gás indesejável) é adsorvido pelo ma terial absorvente dentro do leito de adsorvente 20. Mais tipicamente, o material absorvente também adsorve vapor de água e dióxido de carbono, bem como potencialmente traçam quantidades de outros gases, incluindo poluentes.

[0048] Durante a última parte do ciclo de vácuo, a válvula 30 é aberta para possibilitar que uma pequena quantidade de conteúdo do tanque de tampão seja introduzida dentro do leito de adsorvente. Esta etapa é chamada de “fase de purificação”. A fase de purificação é utilizada para purificar o nitrogênio (bem como algum dióxido de carbono e água) fora das linhas de prumo e do espaço livre entre a válvula 30 e o soprador 50, mas não apropriadamente fora da atmosfera circundante. Esta curta fase de purificação é tipicamente temporizada para corresponder uma quantidade calculada ou determinada por experimento, nas poderia também ser finalizada com base nas leituras do sensor. Esta fase de purificação finaliza o ciclo de vácuo e precede o ciclo de adsorção para acompanhar.

[0049] O soprador é então revertido para começar o ciclo de ad- sorção. O ar inserido ao soprador na porta de entrada 54 do soprador 50 (na direção mostrada pela A). O ar flui (ao longo da seta B) dentro do leito de adsorvente 20 onde nitrogênio, dióxido de carbono e água são preferencialmente adsorvidos. O gás não adsorvido no leito de ad- sorvente (normalmente uma mistura de oxigênio e argônio) é passado por meio da válvula 30 ao tanque de tampão 40.

[0050] O leito de adsorvente 20 também pode adsorver oxigênio em alguma extensão. Entretanto, o material absorvente é selecionado de modo que preferencialmente adsorva nitrogênio mais do que oxigênio. Devido à presença do material absorvente dentro do leito de ad- sorvente 20, substancialmente apenas oxigênio (ou outro gás desejável) pode deixar o leito de adsorvente 20 por meio da saída 26. Tipicamente, argônio também permanece com o oxigênio. Por causa do ar ser aproximadamente 1% de argônio e aproximadamente 20% de oxigênio, esta razão vinte para um tipicamente faz com que os gases sejam descartados do leito de adsorvente 20 na saída 26 para ser aproximadamente 95% de oxigênio e 5% de argônio.

[0051] Por a válvula 30 estar aberta, este oxigênio pode fluir (ao longo da seta C) por meio da válvula 30 e dentro do tanque de tampão 40. O tanque de tampão 40 é, assim, carregado com oxigênio. Se oxigênio for desejado, ele pode ser descarregado da saída 46 do tanque de tampão 40 (ao longo da seta D). O material absorvente dentro do leito de adsorvente 20 eventualmente se torna saturado com nitrogênio e outros compostos, como vapor de água e dióxido de carbono. O ponto de tal saturação pode ser calculado antecipadamente e calibrado ao separador 10. Alternativamente, um sensor pode ser fornecido, como ao longo da linha 32 adjacente à válvula 30, para detectar nitrogênio ou outros contaminantes dentro do que deveria ser substancialmente apenas oxigênio e argônio. Tal sensor pode fazer com que o sistema detecte tal saturação do material adsorvente dentro do leito de adsor- vente 20 e, assim, mude o modo de operação do separador de oxigênio 10 do ciclo de adsorção ao ciclo de vácuo. Outros sensores para disparar a mudança poderiam ser sensores de pressão ou sensores de vazão volumétrica sozinhos ou em combinação com um relógio ou uma mesa de calibração. O objetivo é impedir que nitrogênio ou outros contaminantes passe pela válvula 30 após a saturação do leito de ad- sorção 20.

[0052] Quanto tal saturação foi detectada como ocorrendo ou pre visto ocorrer, o separador 10 muda os modos operacionais fechando a válvula 30. Então o soprador 50 (ou outra bomba) reverte sua direção de operação. Por exemplo, o controlador 60 pode reverter duas das três fases de um motor trifásico elétrico acoplado ao soprador. O so- prador 50 é então acionado para girar em uma direção oposta e começa a puxar o gás (ao longo da seta E) para fora do leito de adsorvente 20 e ao soprador 50 da descarga 56 e fora do soprador 50 por meio da entrada 54 e em um ambiente circundante, como uma repetição do ciclo de vácuo descrito acima.

[0053] O controlador 60 pode ser programado com uma quantida de típica de tempo necessária para efetivamente dessorver o nitrogênio do material adsorvente dentro do leito de adsorvente 20. Normalmente, o controlador 60 detecta uma pressão de baixo limiar no leito de adsorvente 20. A operação do sistema então continua conforme descrito acima com uma curta fase de purificação seguida pelo retorno ao ciclo de dessorção.

[0054] Há uma sequência operacional para o separador de oxigê nio 10 poder se repetir potencialmente de forma indefinida. Quando o tanque de tampão 40 fica cheio (ou recipientes sendo preenchidos do tanque de tampão 40 estão cheios), um sensor apropriado associado com o tanque de tampão 40 pode indicar que está cheio e desliga o separador de oxigênio 10. Como quantidades adicionais de oxigênio são detectadas como sendo necessárias, como por uma queda na pressão no tanque de tampão 40, um sinal pode ser enviado ao controlador 60 para novamente fazer com que o sistema para comece a operação.

[0055] As unidades do separador individuais 10 são fornecidas como unidades individuais 10 dentro de um conjunto geral de unidades juntas com as saídas 110, um tanque de tampão do sistema 120 ou outro abastecimento comum de O2 e um controlador 130 para fornecer o sistema de unidades múltiplas 100 desta invenção. O número de unidades SBRB individuais 10 fornecido dentro do sistema 100 pode variar com pelo menos duas unidades 10 sendo fornecidas. Ainda, o número de unidades 10 dentro do sistema 100 pode aumentar (ou reduzir) para corresponder às exigências para todo o sistema 100, especialmente se as exigências para o sistema 100 deveriam mudar ao longo do tempo, como em uma forma de demanda elevada ou demanda reduzida significantemente. Alguns subsistemas associados com as unidades individuais 10 poderiam ser combinados juntos nas variações do sistema, como tendo energia fornecida aos sopradores 50 fornecidos de motores comuns, ou de motores individuais que recebem energia de um barramento de abastecimento de energia elétrica. Tipicamente, entradas de ar 54 das unidades individuais 100 seriam espaçadas entre si suficientemente para evitar a descarga de nitrogênio de uma unidade 10 (durante uma fase de recarga para esta unidade) que afeta o desempenho das unidades adjacentes 10 (enquanto em uma fase de produção).

[0056] Com referência particular à Figura 4, detalhes particulares do sistema de unidades múltiplas 100 são descritos, de acordo com esta modalidade preferida. Unidades individuais 10 são instaladas em um local onde o abastecimento de O2 é necessário. Saídas 110 são acopladas a cada uma das unidades 10 que levam ao tanque de tampão do sistema 120 (ou outro abastecimento comum de O2) para o sistema de unidades múltiplas 100. Mais preferivelmente, estas saídas 110 são alimentadas por bombas de deslocamento positivo, como bombas de rolagem 70, por meio de uma válvula de retenção 80 que impede o retro fluxo nas unidades individuais 10. As várias bombas de rolagem 70 associadas com cada unidade 10 têm definições similares de pressão que definem uma pressão e abastecimento de O2 ao tan-que de tampão do sistema 120, e garantem o equilíbrio de todo o sistema 100. As válvulas de retenção 80 impedem que uma unidade 10 impulsione O2 a outras unidades 10, mas em vez disso, apenas alimenta o tanque de tampão do sistema 120 ou outro abastecimento comum de O2.

[0057] O tanque de tampão do sistema 120 inclui uma entrada de O2 126 levando ao tanque de tampão do sistema 120 das unidades individuais 10 e uma saída de O2 128 que pode levar a uma instalação que utiliza oxigênio. De modo geral, a demanda do sistema 100 é definida como o O2 sendo utilizado pelo equipamento, sistemas, etc. a jusante da saída de O2 128. De modo geral, o abastecimento do sistema 100 é definido pela vazão de O2 por meio da entrada de O2 126 ao tanque de tampão do sistema 120. Um fluxômetro 124 é, preferivelmente, fornecido na saída de O2 128 para medir a demanda no sistema 100. O abastecimento associado com o sistema 100 poderia ser de modo similar medido por um fluxômetro similar acoplado à entrada de O2 126 ou adjacente a ele. Alternativamente, fluxômetros associados com as unidades individuais 10 poderiam ser utilizados e somados para operar as unidades, ou derivadas adicionando as saídas conhecidas das unidades individuais 10.

[0058] Preferivelmente, um sensor de pressão 122 também é as sociado com o tanque de tampão do sistema 120. O sensor de pressão 122 pode ser utilizado para manter uma pressão dentro do tanque de tampão do sistema 120 dentro das faixas desejadas predefinidas. Em uma modalidade, a demanda em excesso de abastecimento pode ser determinada pela medição se o sensor de pressão 122 estiver medindo uma pressão de redução e o abastecimento do sistema 100 pela demanda pode ser determinado detectando a pressão dentro do tanque de tampão do sistema 120 que é elevada. Os sensores de pressão podem também fazer com que as unidades entrem ou saiam da linha se limiares de pressão máximo e mínimo de pressão forem en-contrados. Em outras modalidades, a demanda pode ser medida diretamente pela medição com o fluxômetro 124. O abastecimento pode de modo similar ser medido diretamente com um sensor de fluxo ou se os sensores de fluxo individuais associados com as unidades individuais 10, ou com base no desempenho conhecido das unidades individuais 10.

[0059] Preferivelmente, os dados do fluxômetro 124 e o sensor de pressão 122, bem como quaisquer outros medidores e/ou sensores são inseridos ao controlador 130 para fornecer pelo menos alguma parte de controle de todo o sistema 100. O sistema controlador 130, assim, inclui uma entrada do sensor 132 e várias saídas de comando 134 que levam a cada unidade individual 10. Além disso, um sistema de controle geral associado com o sistema de unidades múltiplas 100, preferivelmente, inclui passagens do sinalizador em par 136 que po- dem ser fornecidas entre as unidades individuais 10, especialmente para uma modalidade de pares conectadas em cadeia desta invenção. Em tal modalidade ponto a ponto, algumas ou todas as funções do controlador 130 poderiam ser manipuladas pelas unidades 10, de modo que o controlador 130 poderia ser simplificado ou substituído pelas partes controladoras associadas com cada unidade 10.

[0060] De modo geral, o sistema 100 opera como segue, em uma modalidade. Inicialmente, uma unidade 10 é colocada em operação por um operador. A demanda por O2 faz com que o O2 flua para fora do tanque de tampão do sistema 120, enquanto O2 é fornecido ao tanque de tampão do sistema 120 a partir de uma unidade operacional 10. A utilização de vários métodos identificados acima, se a demanda estiver excedendo o abastecimento, uma segunda unidade 10 é colocada em linha. Se a demanda ainda estiver excedendo o abastecimento, uma terceira unidade é colocada em linha. Este processo é repetido até a demanda ser atendida pelo abastecimento. Se o abastecimento exceder a demanda por uma quantidade maior do que a saída de uma unidade 10, então uma das unidades é colocada fora da linha. O controlador 130 mantém o rastreio de qual unidade esteve operando por mais tempo e coloca fora da linha a unidade que operou por mais tempo. Dessa forma, as várias unidades 10 são operadas em quantidade similar.

[0061] As unidades 10 também podem ser colocadas offline para manutenção e, assim, puladas pelo algoritmo operacional geral empregado pelo controlador 130. Novas unidades 10 podem ser adicionadas ao sistema se a expansão fosse necessária, sem exigir o repro- jeto de todo o sistema.

[0062] Em uma modalidade, o sinal para colocar uma nova unida de 10 em linha é fornecido por meio do sinalizador de par 136. Uma unidade 10 que foi por último colocada em linha tem pressão de retor- no associada com ela monitorada (ou recebe sinais dos sensores em qualquer lugar no sistema 100 como com o tanque de tampão 120). Se a pressão de retorno estiver relativamente baixa, em um nível indicando que a demanda está excedendo o abastecimento, um sinal é enviado desta unidade 10 que mediu a pressão de retorno relativamente baixa para a próxima unidade 10 na cadeia, o sinalizador enviando um sinal de comando para colocar a próxima unidade na cadeira em linha. Este processo pode ser continuado até todas as unidades serem colocadas em linha se necessário.

[0063] Se a pressão de retorno for criada, nenhuma unidade nova é colocada online. Se pressão de retorno continua a crescer, uma das unidades é colocada offline. O controlador 130 pode depender de enviar o sinal para colocar uma unidade offline. Em uma modalidade, o controlador 130 monitora as horas de operação das unidades individuais em agregado, bem como a quantidade de tempo que cada unidade atualmente operando levou. O controlador pode, assim, determinar qual unidade 10 deveria ser colocada offline, com uma preferência para a unidade que operou por mais tempo. Nenhuma unidade individual 10 deveria então ser considerada como uma quantidade significante- mente maior do que as outras unidades, mas em vez disso apresentam um ciclo operacional similar.

[0064] Em uma modalidade, em vez de ter um controlador centra lizado 130, um algoritmo de controle descentralizado pode ser parcialmente embutido dentro de cada uma das unidades 10 e utilizando o sinalizador de par 136 pode funcionar de forma simplificada, mas robusta. Quando a pressão de retorno associada com as unidades individuais estiver abaixo de uma quantidade limiar, a unidade iniciada mais recentemente envia o sinal para a próxima unidade 10 na cadeia para colocar a próxima unidade 10 na cadeia online. Quando a pressão de retorno estiver crescendo e exceder um nível limiar, a unidade que foi primeiro colocada online é colocada offline.

[0065] Antes de colocar offline, ela envia um sinal para a próxima unidade na cadeia comunicando com esta unidade 10 na cadeia que é agora a unidade de operação mais longa. Se a pressão de retorno ainda permanecer abaixo de uma quantidade limiar após uma quantidade predeterminada de tempo, a próxima unidade que agora foi sinalizada como sendo a unidade de mais longa operação fica offline. Mas antes de ficar offline, esta unidade 10 envia um sinal para a próxima unidade na cadeia que a próxima unidade 10 na cadeia é agora a unidade de mais longa operação. Dessa forma, um algoritmo de controle completamente não centralizado pode estar incorporado em cada uma das unidades individuais 10 e um controlador específico 130 não é ne-cessário.

[0066] Utilizando os sensores de pressão de retorno associados com cada unidade 10, o fluxômetro 124 e o sensor de pressão 122 se tornam não críticos. É reconhecido que seja desejável em vários sistemas ter um pacote de sensor para possibilitar que um operador monitore os vários parâmetros de desempenho diferentes para o sistema 100. Entretanto, é benéfico quando tais sensores de monitoramento não são críticos ao algoritmo de controle, mas meramente são fornecidos para monitorar e solucionar problemas, bem como para construir subsistemas de segurança e redundância.

[0067] Enquanto as várias unidades 10 são representadas como uma série de cinco unidades (Figura 4) um número maior ou menor de unidades 10 poderia ser fornecido. A última unidade 10 na série (SBRB 5) é acoplada à primeira unidade na série (SBRB 1) de modo que as unidades 10 sejam colocadas conectadas em cadeia juntas sem unidade particular de fato sendo uma primeira ou última unidade 10. Qualquer unidade 10 dentro do sistema 100 poderia ser a unidade iniciada colocada online, e quando assim colocada online manteria a designação como sendo a unidade de operação mais longa 10 até a unidade 10 ser colocada offline (e antes de ser colocada offline envia o sinal para a próxima unidade na cadeia que é na próxima unidade para ser colocada offline, pois agora tem o status como a unidade de operação mais longa).

[0068] Em uma modalidade, um sinal para inicialmente ligar o sis tema 100 não é enviado a uma unidade individual ou implementado pela sinalização de uma unidade de escolha de um operador, mas passa por uma unidade de controle comum que pode randomizar a solicitação e enviar um sinal para colocar uma unidade 10 online com base em um processo de seleção aleatório, de modo que os hábitos do operador farão com que uma unidade 10 opere significantemente mais do que qualquer outra. Para possibilitar que as unidades individuais 10 sejam colocadas offline para manutenção, substituição ou redimensionamento de todo o sistema 100, o sinalizador de par de in- terconexão 136 pode meramente ser desconectado da unidade estando offline e ultrapassada para a próxima unidade na cadeia, como com um chicote apropriado.

[0069] Com referência particular à Figura 5, uma modalidade bási ca do diagrama de controle associado com esta invenção é fornecida. Neste diagrama de controle, várias unidades 10 colocadas online são identificadas como “X” e o sistema ativa as unidades com base na demanda de modo que a demanda seja atendida. Então, ao longo do tempo, um algoritmo de controle é implementado que frequentemente reavalia se a demanda está excedendo o abastecimento, e se assim estiver ativa uma próxima unidade disponível. Se demanda não estiver excedendo o abastecimento e a demanda estiver abaixo do abastecimento por uma quantidade maior do que uma saída de uma unidade de operação mais longa, então uma unidade de operação mais longa é colocada offline. Caso contrário, uma quantidade de tempo pré- selecionada é permitida passar e então a reavaliação é então novamente realizada.

[0070] Esta revelação é fornecida para revelar uma modalidade preferida da invenção e um melhor modo para praticar a invenção. Tendo, assim, descrita a invenção dessa forma, deveria ser evidente que várias diferentes modificações podem ser feitas na modalidade preferida sem sair do escopo e espírito desta revelação. Quando as estruturas são identificadas como um meio para realizar uma função, a identificação é destinada a incluir todas as estruturas que podem realizar a função especificada.

Aplicabilidade industrial

[0071] Essa invenção exibe aplicabilidade industrial em que me lhora a confiabilidade da unidade de separação de ar dos sistemas da fonte de oxigênio, como para hospitais e outros sistemas de fonte de oxigênio que exigem alta confiabilidade.

[0072] Outro objeto da presente invenção é fornecer um sistema de fonte de oxigênio que é confiavelmente escalável adicionando as unidades individuais ao sistema.

[0073] Outro objeto da presente invenção é utilizar as unidades de separação de ar de adsorção por oscilação a vácuo do soprador re- versor de leito único juntas em um grupo para fornecer confiabilidade mais elevada para um sistema geral do que está presente dentro das unidades maiores individuais, acoplando estrategicamente as unidades individuais juntas.

[0074] Outro objeto da presente invenção é fornecer um método para controlar um grupo de unidades individuais de separação de ar de adsorção por oscilação a vácuo do soprador reversor de leito único dentro de um sistema de múltiplas unidades para atingir alta confiabilidade.

[0075] Outro objeto da presente invenção é fornecer um sistema de separação de ar de adsorção por oscilação a vácuo de alta confiabilidade compreendeu múltiplas unidades do soprador reversor de leito único que são modulares e podem ser instaladas sem exigências extensivas de infraestrutura, para atingir a capacidade de escala e custos de infraestrutura reduzidos.

[0076] Outro objeto da presente invenção é fornecer um método e sistema para controlar as unidades individuais de separação de ar de adsorção por oscilação a vácuo do soprador reversor de leito único de modo que as unidades individuais dentro do sistema operem uma extensão de tempo similar e em uma forma que permita atender flexivelmente a demanda e acomode as unidades individuais que ficam offline para manutenção, enquanto ainda mantém o sistema operando na capacidade quase cheia.

[0077] Outros objetos adicionais desta invenção que demonstram sua aplicabilidade industrial se tornarão evidentes de uma leitura cuidadosa da descrição detalhada incluída, de uma revisão dos desenhos anexos e da revisão das reivindicações aqui incluídas.

Claims (20)

1. Método para abastecimento de O2 de alta confiabilidade, caracterizado pelo fato de que inclui as etapas de: instalar uma pluralidade de unidades de separação de ar de adsorção por oscilação a vácuo do soprador reversor de leito único, cada unidade tendo uma entrada de ar e uma saída de O2; acoplar as saídas de O2 de cada unidade a um abastecimento de O2 comum; operar pelo menos uma das unidades de separação de ar de adsorção por oscilação a vácuo do soprador reversor de leito único; detecção da demanda de O2; colocar uma unidade de separação de ar de adsorção por oscilação a vácuo do soprador reversor de leito único adicional em operação se a demanda de O2 for maior do que o abastecimento de O2; remover uma unidade de separação de ar de adsorção por oscilação a vácuo do soprador reversor de leito único da operação se a demanda de O2 for menor do que o abastecimento de O2 por uma quantidade suficiente para atender a demanda com uma unidade a menos operando; e a dita etapa de remoção incluindo remoção da operação da unidade de separação de ar de adsorção por oscilação a vácuo do so- prador reversor de leito único que operava por mais tempo.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita etapa de acoplamento inclui o abastecimento de O2 comum incluindo um tanque de tampão do sistema.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a dita etapa de detecção inclui um sensor de pressão no dito tanque de tampão do sistema, com aumento de pressão dentro do tanque de tampão do sistema indicando o abastecimento maior do que a demanda para o sistema e redução de pressão dentro do tanque de tampão do sistema indicando a demanda do sistema maior do que o abastecimento do sistema.

4. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a dita etapa de detecção inclui um sensor de vazão a jusante do tanque de tampão do sistema com vazão fora do tanque de tampão do sistema em comparação com o abastecimento de O2 ao tanque de tampão do sistema de pelo menos uma unidade de separação de ar de adsorção por oscilação a vácuo do soprador reversor de leito único da dita etapa operacional e com fluxo fora do tanque de tampão do sistema maior do que o fluxo ao tanque de tampão do sistema indicativo de demanda maior do que o abastecimento.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita etapa de remoção inclui remover uma unidade de separação de ar de adsorção por oscilação a vácuo do soprador reversor de leito único da operação se o abastecimento da dita etapa de detecção exceder a demanda da dita etapa de detecção por uma quantidade pelo menos tão grande quanto O2 emitido de uma única das unidades de separação de ar de adsorção por oscilação a vácuo do soprador reversor de leito único.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita etapa de remoção inclui remover uma unidade de separação de ar de adsorção por oscilação a vácuo do soprador reversor de leito único da operação se a pressão dentro do abastecimento comum de O2 exceder uma quantidade predeterminada.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita etapa de colocar em operação inclui também colocar uma unidade de separação de ar de adsorção por oscilação a vácuo do soprador reversor de leito único adicional em operação se a pressão dentro do abastecimento comum de O2 cair abaixo de uma pressão mínima predeterminada.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita etapa de acoplamento inclui a interposição de uma bomba de rolagem de deslocamento positivo entre cada uma das unidades de separação de ar de adsorção por oscilação a vácuo do soprador reversor de leito único e o abastecimento comum de O2.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a dita etapa de acoplamento inclui a interposição de uma válvula de verificação entre cada uma das bombas de rolagem e o abastecimento comum de O2, a válvula de verificação configurada para impedir o fluxo do abastecimento comum de O2 de volta em qualquer uma das unidades de separação de ar de adsorção por oscilação a vácuo do soprador reversor de leito único.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada uma da dita pluralidade de unidades de separação de ar de adsorção por oscilação a vácuo do soprador reversor de leito único inclui um sensor de demanda associado com as saídas de O2 desta e um sinalizador de comando acoplado a uma das unidades de separação de ar de adsorção por oscilação a vácuo do soprador reversor de leito único, com cada uma das unidades tendo um sinalizador de comando acoplado em uma diferente das outras unidades, de modo que cada uma das unidades tenha um sinalizador de comando acoplado a uma das outras unidades e esteja sozinho recebendo um sinalizador de comando de outra da pluralidade de unidades; colocar uma das unidades em operação; detectar a demanda na unidade colocada em operação e se a demanda for maior do que o abastecimento da unidade colocada em operação, então sinalizar por meio do sinalizador de comando para uma das unidades a ser colocada em operação; que a nova unidade colocada em operação por sua vez de tecta sua demanda e, assim, comanda por meio do sinalizador de comando uma próxima unidade para ser colocada em linha se a demanda estiver excedendo o abastecimento; e um controlador acoplado a cada uma das unidades desligando a unidade que operou por mais tempo se o abastecimento exceder a demanda por uma quantidade maior do que o O2 emitido de uma unidade individual.

11. Sistema para produção de alta confiabilidade de O2, ca-racterizado pelo fato de que compreende na combinação: uma pluralidade de unidades individuais de separação de ar de adsorção por oscilação a vácuo do soprador reversor de leito único, cada unidade tendo uma entrada de ar e uma saída de oxigênio; um abastecimento comum de O2, as ditas saídas de O2 de cada uma das unidades de separação de ar de adsorção por oscilação a vácuo do soprador reversor de leito único acoplada ao dito abastecimento comum; um sensor de demanda de O2; um controlador acoplado a cada uma da dita pluralidade de unidades individuais de separação de ar de adsorção por oscilação a vácuo do soprador reversor de leito único de forma a permitir que a dita pluralidade de unidades individuais seja colocada em operação e removidas da operação individualmente; e o dito controlador desligando a unidade que operava há mais tempo dentre a dita pluralidade de unidades individuais quando o abastecimento ao abastecimento comum de O2 exceder a demanda do dito abastecimento comum de O2 por uma quantidade suficiente para atender a demanda com uma a menos das ditas unidades em operação.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o dito abastecimento comum de O2 inclui um tanque de tampão do sistema tendo uma entrada de O2 inserido pelas ditas saídas de O2 da dita pluralidade de unidades individuais e uma saída de O2.

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o dito sensor de demanda de O2 inclui um sensor de pressão que detecta a pressão dentro do dito tanque de tampão do sistema, o dito sensor de pressão acoplado ao dito controlador.

14. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o dito sensor de demanda de O2 inclui um sensor de vazão na dita saída de O2 do dito tanque de tampão do sistema, o dito sensor de vazão acoplado ao dito controlador.

15. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que cada uma da dita pluralidade de unidades individuais de separação de ar de adsorção por oscilação a vácuo do soprador reversor de leito único inclui uma bomba de rolagem na dita saída de O2 que alimenta o oxigênio ao dito abastecimento comum de O2.

16. Sistema, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que uma válvula de verificação é interposta entre cada uma das ditas bombas de rolagem de cada uma da dita pluralidade de unidades individuais e do dito abastecimento comum de O2.

17. Sistema simplificado para produção de alta confiabilidade de oxigênio de múltiplas unidades individuais de separação de ar de adsorção por oscilação a vácuo do soprador reversor de leito único, caracterizado pelo fato de que compreende em combinação: uma pluralidade de unidades individuais de separação de ar de adsorção por oscilação a vácuo do soprador reversor conectadas em cadeia juntas, cada unidade incluindo uma entrada de ar e uma saída de O2, cada unidade incluindo um sensor de demanda de O2 associado com a dita saída de O2 e cada dita unidade incluindo uma in- terconexão de sinalizador a uma próxima unidade dentro da dita conexão em cadeia; cada dita saída de O2 de cada dita unidade que alimenta um sistema comum de saída de O2; e um controlador acoplado a cada uma das ditas unidades individuais, o dito controlador desativando uma unidade de operação mais longa quando o abastecimento exceder a demanda por uma quantidade maior do que a saída de uma única dita unidade individual.

18. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a dita saída de O2 de sistema comum inclui um tanque de tampão do sistema tendo uma entrada de O2 inserido pelas ditas saídas de O2 da dita pluralidade de unidades individuais.

19. Sistema, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o dito sinalizador inclui um sinal de ativação enviado por uma última em operação das ditas unidades quando o dito sensor de demanda de O2 da dita última operação das ditas unidades detectar a demanda excede o abastecimento.

20. Sistema, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o dito sensor de demanda de O2 é um sensor de pressão de retorno.

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