BR112018070208B1

BR112018070208B1 - Separador de gás adsortivo

Info

Publication number: BR112018070208B1
Application number: BR112018070208-0A
Authority: BR
Inventors: Andre Boulet; Soheil Khiavi
Original assignee: Inventys Thermal Technologies Inc
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2023-01-31
Also published as: SA518400133B1; JP6980686B2; KR20180123580A; CN109414641B; AU2017244044A1; US11014040B2; KR102346018B1; EP3426380A1; CA3057708A1; BR112018070208A2; WO2017165976A1; EP3426380A4; AU2017244044B2; JP2019509892A; CN109414641A; US20190160419A1

Abstract

Trata-se de um separador de gás adsortivo separador de gás adsortivo que incorpora um estator que tem uma pluralidade de passagens de fluido, em que uma condutividade térmica entre uma pluralidade de passagens de fluido está abaixo de um limiar de condutividade térmica, para reduzir a transferência de calor através do estator. Um estator de um separador de gás adsortivo pode empregar um conjunto de porta que tem uma baixa condutividade térmica e uma vedação flutuante que fornece vedação de calor e uma corrente de fluido.

Description

1. CAMPO DA TÉCNICA

[0001] A presente tecnologia refere-se, em geral, a um separador de gás adsortivo para a separação de gás adsortivo. Mais particularmente, a presente tecnologia se refere ao projeto de um estator, e um conjunto de porta, para um separador de gás adsortivo.

2. ANTECEDENTES

[0002] Os processos de separação de gás adsortivo por oscilação de temperatura convencionais são conhecidos na técnica para uso em separação adsortiva de misturas de gás de múltiplos componentes. Durante uma etapa de adsorção, uma corrente de alimentação, como uma mistura fluida de múltiplos componentes em uma temperatura mais baixa, pode tipicamente ser admitida em um contator e separador de gás adsortivo que compreende um material adsorvente, em que o material adsorvente pode adsorver um componente da corrente de alimentação, separando o componente adsorvido dos componentes restantes da corrente de alimentação. Durante uma ou mais etapas de regeneração subsequentes, tipicamente pelo menos uma corrente de fluido em uma temperatura mais alta pode ser admitida no separador de gás adsortivo e contator para aumentar a temperatura do material adsorvente, fazendo com que os componentes adsorvidos se liberem ou dessorvam do material adsorvente, e para permitir a reutilização cíclica do material adsor- vente. Durante uma etapa de condicionamento ou resfriamento opcional, tipicamente uma corrente de fluido em uma temperatura mais baixa pode ser admitida no separador de gás adsortivo e contator para diminuir a temperatura do material adsorvente na preparação para uma etapa de adsorção subsequente. Em geral, as etapas de condicionamento, regeneração e adsorção podem ser, então, sequencialmente repetidas.

[0003] Um separador de gás adsortivo pode ser tipicamente configurado com múltiplos leitos de adsorvente, múltiplos contatores de adsorvente ou múltiplas zonas, como, por exemplo, uma pluralidade de contatores ou leitos de adsorvente distintos, ou pelo menos um contator em que um ponto sobre um contator pode se mover através de uma pluralidade de zonas separadas de maneira substancialmente fluida dentro de um separador de gás adsortivo, em que os leitos de adsorvente, contatores de adsorvente ou zonas estão situados em estreita proximidade e/ou adjacentes uns aos outros, enquanto que realiza etapas diferentes de um processo de separação de gás adsortivo, tipicamente em temperaturas diferentes. Um separador de gás adsortivo que tem pelo menos um leito de adsorvente, contatores de adsorventes ou múltiplas zonas também pode ser configurado em que as diversas correntes de fluido supridas para e recuperadas a partir do separador de gás adsortivo estão em um local fixo, enquanto que o pelo menos um contator ou leito de adsorvente se move, por exemplo, em uma configuração giratória, o pelo menos um contator ou leito de adsorvente pode girar através das diversas correntes de fluido e zonas. Um processo de separação de gás adsortivo convencional que emprega um separador de gás adsortivo com pelo menos um leito de adsorvente ou contator de adsorvente pode tipicamente enfrentar vários desafios de projeto que incluem, por exemplo, tempo de ciclo curto do processo de gás adsortivo, vedação das diversas correntes de fluido entre componentes dinâmicos e estáticos, e transferência de calor indesejável entre zonas com um separador de gás adsortivo que pode indesejavelmente resultar em inércia térmica, e desempenho reduzido de um contator adsortivo e do separador em geral. Adicionalmente, a ciclagem térmica de um processo de separação de gás adsortivo convencional típico pode indesejavelmente reduzir a expectativa de vida de alguns componentes de separador convencionais.

3. SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0004] De acordo com uma modalidade da presente revelação, é fornecido um separador de gás adsortivo que compreende: pelo menos um estator que tem uma pluralidade de passagens de fluido para transporta uma ou mais correntes de fluido; pelo menos um contator que compreende pelo menos um material adsorvente; e um invólucro fixado ao estator para alojar o pelo menos um contator, em que uma condutividade térmica entre cada uma dentre a pluralidade de passagens de fluido é igual ou menor que um limiar de condutividade térmica. Em tal modalidade particular, a condutividade térmica entre cada uma dentre a pluralidade de passagens de fluido pode ser igual ou menor que um limiar de condutividade térmica de cerca de 10 W/mrK, por exemplo. De acordo com uma outra modalidade, o limiar de condutividade térmica pode ser menor ou igual a 8 W/mrK ou 5 W/m^K, por exemplo.

[0005] De acordo com uma outra modalidade da presente revelação, é fornecido um separador de gás adsortivo que compreende: pelo menos um estator; uma pluralidade de conjuntos de porta que compreendem, cada um, uma porta e uma passagem de fluido, em que o conjunto de porta é fixado ao pelo menos um estator; e pelo menos um conta- tor que compreende pelo menos um material adsorvente e conectado de modo fluido à porta e à passagem de fluido do conjunto de porta, em que uma condutividade térmica entre as passagens de fluido da pluralidade de conjuntos de porta é igual ou menor que um limiar de condutividade térmica. Em tal modalidade particular, a condutividade térmica entre as passagens de fluido de cada um dentre os conjuntos de porta pode ser igual ou menor que um limiar de condutividade térmica de cerca de 10 W/mrK, por exemplo. De acordo com uma outra modalidade, o limiar de condutividade térmica pode ser menor ou igual a 5 W/mrK ou 2 W/mrK, por exemplo.

[0006] De acordo com uma modalidade adicional da presente revelação, é fornecido um separador de gás adsortivo que compreende: um invólucro para alojar o separador de gás adsortivo; um conjunto de rotor fixado ao invólucro em que o conjunto de rotor compreende pelo menos um contator que compreende pelo menos um material adsorvente; um estator fixado ao invólucro, e pelo menos um conjunto de porta fixado ao estator, em que cada conjunto de porta é conectado de modo fluido a um contator, em que o pelo menos um conjunto de porta compreende adicionalmente uma condutividade térmica igual ou menor que um limiar de condutividade térmica. Em tal modalidade particular, a condu- tividade térmica de cada um dos conjuntos de porta pode ser igual ou menor que um limiar de condutividade térmica de cerca de 10 W/m^K, por exemplo. De acordo com uma outra modalidade, o limiar de condutividade térmica pode ser menor ou igual a 5 W/m^K ou 2 W/mrK, por exemplo.

[0007] De acordo com mais uma modalidade da presente revelação, é fornecido um conjunto de porta que compreende: um invólucro ou alojamento, pelo menos um dispositivo de ativação de vedação, um diafragma fixado ao invólucro ou alojamento, e uma vedação flutuante fixada ao diafragma e ao pelo menos um dispositivo de ativação de vedação.

4. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0008] A Figura 1a é uma vista superior que ilustra um separador adsortivo de acordo com uma modalidade da presente revelação.

[0009] A Figura 1b é uma vista em corte transversal que ilustra o separador adsortivo mostrado na Figura 1a, tomada ao longo da seção A-A, de acordo com uma modalidade da presente revelação.

[0010] A Figura 2 é uma vista explodida que ilustra um conjunto de porta que pode ser incorporado no separador adsortivo exemplificador mostrado nas Figuras 1a e 1b, de acordo com uma modalidade da presente revelação.

[0011] Os números de referência semelhantes se referem a partes correspondentes por todas as várias vistas dos desenhos.

5. DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES PREFERENCIAIS

[0012] As Figuras 1a e 1b ilustram um separador de gás adsortivo (mencionado no presente documento como um “separador adsortivo”) de acordo com uma modalidade da presente revelação, sendo que o separador adsortivo 10 compreende pelo menos um primeiro conjunto de porta 21 que tem uma condutividade térmica desejavelmente baixa, e um estator isolado de maneira substancialmente térmica 20. A Figura 1a ilustra uma vista superior do separador adsortivo exemplificador 10 de acordo com uma modalidade, enquanto que a Figura 1b ilustra uma vista em corte transversal ao longo da seção A-A da Figura 1a do separador adsortivo exemplificador 10, de acordo com uma modalidade da presente revelação. Com referência às Figuras 1a e 1b, o separador adsortivo 10, compreende: um primeiro estator 20, que compreende adicionalmente um primeiro conjunto de porta exemplificador 21, um segundo conjunto de porta exemplificador 23, um terceiro conjunto de porta exemplificador 25, um quarto conjunto de porta exemplificador 27; um conjunto giratório 30 que compreende pelo menos um contator 31, uma camada de isolamento 32, um primeiro disco anular 33, um segundo disco anular 34, e invólucro opcional 35; e um segundo estator 40 que compreende um primeiro conjunto de porta de estator 41, um segundo conjunto de porta de estator (não mostrado nas Figuras 1a ou 1b), um terceiro conjunto de porta 45 e um quarto conjunto de porta 47. Em um aspecto, cada contator 31 pode compreender adicionalmente uma ou mais passagens de fluido paralelas (não mostradas nas Figuras 1a ou 1b) orientadas substancialmente paralelas a um eixo geométrico longitudinal 15, e pelo menos um material adsorvente (não mostrado nas Fi- guras 1a ou 1b) como compreendido dentro ou sobre as paredes (não mostradas nas Figuras 1a ou 1b) das passagens de fluido paralelas. Em um aspecto particular, um contator 31 também pode compreender opcionalmente filamentos substancialmente contínuos e termicamente condutores orientados substancialmente paralelos ao eixo geométrico longitudinal 15, como compreendido dentro ou em contato com as paredes das passagens de fluido paralelas e/ou isolamento 32 do contator 31. Em tal aspecto, os filamentos substancialmente contínuos e termicamente condutores opcionais também podem estar em contato direto com o pelo menos um material adsorvente no contator 31.

[0013] Em uma modalidade, o conjunto de rotor 30 e pelo menos um contator 31 podem ser adaptados para girar ao redor do eixo geométrico longitudinal 15, como através de quatro zonas exemplificadoras, como, por exemplo, uma primeira zona 11, uma segunda zona 12, uma terceira zona 13 e uma quarta zona 14, e qualquer meio mecânico adequado, por exemplo, um motor elétrico (não mostrado nas Figuras 1a ou 1b), pode ser empregado para girar o conjunto de rotor 30. Em tal modalidade, as zonas exemplificado- ras podem ser espaçadas de maneira substancialmente uniforme ao redor do estator 20, por exemplo. Em um aspecto, o separador adsortivo 10 compreende quatro conjuntos de porta exemplificadores no estator 20, um primeiro conjunto de porta 21 que tem uma porta 22, um segundo conjunto de porta 23 que tem uma porta 24, um terceiro conjunto de porta 25 que tem uma porta 26 e um quarto conjunto de porta 27 que tem uma porta 28. Em um outro aspecto, o separador adsortivo 10 também pode empregar quatro conjuntos de porta no segundo estator 40, como um primeiro conjunto de porta 41 que tem uma porta 42, um segundo conjunto de porta que tem uma porta correspondente (ambos não mostrados nas Figuras 1a ou 1b), um terceiro conjunto de porta 45 que tem uma porta 46, e um quarto conjunto de porta que tem uma porta correspondente (não mostrado nas Figuras 1a ou 1b). Em uma modalidade, o estator 20 e o estator 40 podem ser substancialmente paralelos a um eixo geométrico transversal 16 que é orientado substancialmente perpendicular ao eixo geométrico longitudinal 15. De acordo com um aspecto, um estator, por exemplo, estator 20 e estator 40, pode compreender uma estrutura de suporte estacionária fixada a uma extremidade de um contator que pode auxiliar no suporte, por exemplo, um invólucro adsortivo, o contator e/ou conexões, como, por exemplo, uma conexão fluida, entre o contator e um suprimento de fluido ou conduto de fluido, em que o estator pode compreender pelo menos uma porta para transportar uma corrente de fluido através da mesma, que pode ser empregada em um processo adsortivo.

[0014] Em uma modalidade de acordo com a presente revelação, um separador ad- sortivo 10 pode empregar quaisquer materiais adsorventes adequados que incluem, porém sem limitação, por exemplo, dessecante, carbono ativado, grafite, peneira molecular de carbono, alumina ativada, peneira molecular, aluminofosfato, silicoaluminofosfato, adsor- vente de zeólito, zeólito com troca iônica, zeólito hidrofílico, zeólito hidrofóbico, zeólito modificado, zeólitos naturais, faujasita, clinoptilolita, mordenita, silicoaluminofosfato com troca de metal, resina unipolar, resina bipolar, matriz poliestirênica reticulada aromática, matriz aromática bromada, copolímero de éster metacrílico, fibra de carbono, nanotubo de carbono, nanomateriais, adsorvente de sal de metal, perclorato, oxalato, partícula de metal alcalino-terroso, ETS, CTS, óxido de metal, carbonatos alcalinos suportados, hidrotalci- tas promovidas por álcali, quimiossorvente, amina, reagente organometálico e materiais adsorventes de estrutura orgânica metálica e combinações dos mesmos.

[0015] De acordo com uma modalidade da presente revelação, é fornecido um processo de separação de gás adsortivo exemplificador, doravante denominado de um “processo adsortivo”, em que o processo adsortivo compreende uma etapa de adsorção, uma primeira etapa de regeneração, uma segunda etapa de regeneração opcional e uma etapa de condicionamento opcional. Durante tal processo adsortivo exemplificador, uma primeiro etapa ou etapa de adsorção do processo adsortivo pode ocorrer em uma primeira zona 11 do separador adsortivo 10, uma segunda etapa ou primeira etapa de regeneração do processo adsortivo pode ocorrer em uma segunda zona 12 do separador adsortivo 10, uma terceira etapa opcional ou segunda etapa de regeneração opcional do processo adsortivo pode ocorrer em uma terceira zona 13 do separador adsortivo 10 e uma quarta etapa op-cional ou etapa de condicionamento opcional do processo adsortivo pode ocorrer em uma quarta zona 14 do separador adsortivo 10. Em um aspecto, a primeira zona 11 do separador adsortivo 10 pode compreender, por exemplo, a conexão fluida de pelo menos um contator 31 ao conjunto de porta exemplificador 21 em uma extremidade do mesmo, e ao conjunto de porta exemplificador 41 em uma segunda extremidade do mesmo. A segunda zona 12 do separador adsortivo 10 pode compreender, por exemplo, a conexão fluida de pelo menos um contator 31 ao conjunto de porta exemplificador 23 em uma extremidade do mesmo, e a um conjunto de porta correspondente (não mostrado nas Figuras 1a e 1b) em uma segunda extremidade do mesmo. De modo similar, a terceira zona 13 do separador adsortivo 10 pode compreender, por exemplo, a conexão fluida de pelo menos um contator 31 ao conjunto de porta exemplificador 25 em uma extremidade do mesmo, e ao conjunto de porta exemplificador 45 em uma segunda extremidade do mesmo. Também de modo similar, a quarta zona 14 do separador adsortivo 10 pode compreender, por exemplo, a conexão fluida de pelo menos um contator 31 ao conjunto de porta exemplifi- cador 27 em uma extremidade do mesmo, e ao conjunto de porta exemplificador 47 em uma segunda extremidade do mesmo. Alternativamente, em uma outra modalidade, as etapas adicionais de um processo adsortivo e zonas adicionais de um separador adsortivo podem ser opcionalmente empregadas. Em um aspecto, tais zonas não precisam ser igualmente espaçadas ao redor de um rotor e/ou estator do separador e/ou as zonas não precisam ser do mesmo tamanho. Em tal aspecto, por exemplo, uma dimensão angular de uma ou mais zonas arqueadas exemplificadoras pode se diferir e a dimensão angular de pelo menos um zona pode se diferir da dimensão angular de pelo menos um contator ou leito de adsorvente, como, por exemplo, em uma modalidade exemplificadora, em que uma dimensão angular de uma zona pode ser cerca de 80°, enquanto que um único con- tator pode ter uma dimensão angular de cerca de 360°, de modo que tal contator possa compreender substancialmente toda a circunferência do separador, por exemplo.

[0016] Em uma modalidade de acordo com a presente revelação, pelo menos um contator 31 em uma primeira zona 11 do separador adsortivo 10 pode ser conectado de modo fluido a uma fonte de corrente de alimentação (não mostrada nas Figuras 1a e 1b) através do conjunto de porta 21 e porta 22, por exemplo, como para receber uma corrente de alimentação a partir da fonte de corrente de alimentação (não mostrada nas Figuras 1a e 1b) durante uma etapa de adsorção de um processo adsortivo. Em tal modalidade, uma corrente de alimentação pode ser recebida em uma temperatura, por exemplo, menor que cerca de 50 °C. Em tal modalidade, pelo menos um contator 31 também pode ser conectado de modo fluido a uma chaminé e, assim, a um ambiente circundante (ambos não mostrados nas Figuras 1a e 1b) através do conjunto de porta 41 e porta 42, por exemplo, como para recuperar uma primeira corrente de produto a partir do contator 31. Em tal modalidade, uma primeira corrente de produto pode ser recuperada em uma temperatura, por exemplo, maior que cerca de 30 °C, a partir de pelo menos um contator 31 na primeira zona 11 do separador adsortivo 10. Em um aspecto, a primeira corrente de produto recuperada a partir do contator 31 pode ser admitida em uma chaminé e, assim, em um ambiente circundante (ambos não mostrados nas Figuras 1a e 1b) durante a etapa de adsorção do processo adsortivo. Em uma modalidade, pelo menos um contator 31 em uma segunda zona 12 do separador adsortivo 10 pode ser conectado de modo fluido a uma primeira fonte de corrente de regeneração (não mostrada nas Figuras 1a e 1b) através de um conjunto de porta 43 e porta 44 (ambos não mostrados nas Figuras 1a e 1b), por exemplo, como para receber uma primeira corrente de regeneração a partir da primeira fonte de corrente de regeneração (não mostrada nas Figuras 1a e 1b) durante uma primeira etapa de regeneração do processo adsortivo. Em tal modalidade, a primeira corrente de regeneração pode ser recebida em uma temperatura, por exemplo, de cerca de 80 a 200 °C. Em um aspecto, o contator 31 pode ser conectado de modo fluido a pelo menos um dentre um condensador e um compressor (ambos não mostrados nas Figuras 1a e 1b) através de um conjunto de porta 23 e porta 24, por exemplo, como para recuperar uma segunda corrente de produto a partir do pelo menos um contator 31 na segunda zona 12 do separador adsortivo 10, e admitir a segunda corrente de produto em um ou mais dentre o condensador e o compressor (ambos não mostrados nas Figuras 1a e 1b) durante a primeira etapa de regeneração do processo adsortivo. Em tal aspecto, a segunda corrente de produto pode ser recuperada em uma temperatura, por exemplo, maior que cerca de 100 °C.

[0017] Em uma modalidade, pelo menos um contator 31 em uma terceira zona 13 do separador adsortivo 10 pode ser conectado de modo fluido a uma segunda fonte de corrente de regeneração (não mostrada nas Figuras 1a e 1b) através de um conjunto de porta 25 e porta 26, por exemplo, como para receber uma segunda corrente de regeneração a partir da segunda fonte de corrente de regeneração (não mostrada nas Figuras 1a e 1b) durante uma segunda etapa de regeneração do processo adsortivo, e pode ser opcional- mente conectado de modo fluido a um conduto de fluido, como para conduzir pelo menos uma porção da terceira corrente de produto para uso adicional, como, por exemplo, em um combustor, um outro contator de um separador adsortivo (ambos não mostrados nas Figuras 1a e 1b) ou para reciclagem em uma primeira zona 11 do separador adsortivo 10, através de um conjunto de porta 45 e porta 46, por exemplo, como para recuperar uma terceira corrente de produto. Em tal aspecto, a segunda corrente de regeneração pode ser recebida em uma temperatura, por exemplo, de cerca de 70 a 150 °C. Em um aspecto adicional, a terceira corrente de produto pode ser recuperada em uma temperatura, por exemplo, menor que cerca de 110 °C, a partir de pelo menos um contator 31 na terceira zona 13 do separador adsortivo 10 e, em uma modalidade, pode ser admitida em um uso a jusante adicional, como em um combustor (não mostrado nas Figuras 1a e 1b) durante a segunda etapa de regeneração do processo adsortivo.

[0018] Em uma modalidade, pelo menos um contator 31 em uma quarta zona 14 do separador adsortivo 10 pode ser conectado de modo fluido a uma fonte de corrente de condicionamento (não mostrada nas Figuras 1a e 1b) através de um conjunto de porta 27 e porta 28, por exemplo, como para receber uma corrente de condicionamento, a partir da fonte de corrente de condicionamento (não mostrada nas Figuras 1a e 1b) durante uma etapa de condicionamento do processo adsortivo, e pode ser conectado de modo fluido a um combustor (não mostrado nas Figuras 1a e 1b) através de um conjunto de porta 47 e porta 48 (não mostrada nas Figuras 1a e 1b), por exemplo, como para recuperar uma quarta corrente de produto a partir de pelo menos um contator 31 em um quarta zona 14 do separador adsortivo 10. Em um aspecto, a quarta corrente de produto pode ser, então, admitida em um conduto de fluido, como para conduzir pelo menos uma porção da quarta corrente de produto para uso adicional, como em um combustor, ou em uma chaminé (ambos não mostrados nas Figuras 1a e 1b), durante a etapa de condicionamento do processo adsortivo. Em tal modalidade, a corrente de condicionamento pode ser recebida no contator 31 em uma temperatura, por exemplo, menor que cerca de 50 °C, e a quarta corrente de produto pode ser recuperada a partir do contator 31 em uma temperatura, por exemplo, menor que cerca de 50 °C.

[0019] Em uma modalidade, durante o processo adsortivo exemplificador, pelo menos um contator 31 em uma primeira zona 11 do separador adsortivo 10 pode operar em uma faixa de temperatura, por exemplo, de cerca de 30 a 80 °C, pelo menos um contator 31 na segunda zona 12 do separador adsortivo 10, pode operar em uma faixa de temperatura, por exemplo, de cerca de 100 a 160 °C, pelo menos um contator 31 na terceira zona 13 do separador adsortivo 10, pode operar em uma faixa de temperatura, por exemplo, de cerca de 50 a 150 °C, e pelo menos um contator 31 na quarta zona 14 do separador ad- sortivo 10 pode operar em uma faixa de temperatura, por exemplo, de cerca de 5 a 50 °C. Em tal modalidade, pelo menos um contator 31 pode ser conectado de modo fluido em qualquer uma dentre a primeira zona 11, segunda zona 12, terceira zona 13 e quarta zona 14 do separador adsortivo 10 em uma duração de, por exemplo, cerca de 5 a 60 segundos. Em um aspecto, um diferencial de temperatura que existe entre cada uma dentre a primeira zona 11, segunda zona 12, terceira zona 13 e quarta zona 14 durante a operação de um separador adsortivo pode representar desafios operacionais e/ou de projeto que incluem, por exemplo, contração e/ou expansão térmica diferencial de pelo menos um contator 31 entre uma zona e outra, que pode resultar em pelo menos um contator 31 ou uma porção de pelo menos um contator 31 que tem um comprimento diferente (paralelo ao eixo geométrico longitudinal 15) em zonas diferentes do separador adsortivo devido a tais temperaturas operacionais diferentes. Em um outro aspecto, tais diferenciais de tem-peratura entre cada uma das zonas 11, 12, 13 e 14 durante a operação também podem resultar em transferência indesejável de calor a partir de uma zona para outra zona que, em um aspecto, pode afetar indesejavelmente o desempenho adsortivo/dessortivo no con- tator 31, por exemplo.

[0020] A Figura 2 ilustra uma vista explodida de um conjunto de porta 100 de acordo com uma modalidade exemplificadora da presente revelação, e que pode ser incorporada em um separador adsortivo como descrito no presente documento, por exemplo, (com referência às Figuras 1a e 1b) como separador adsortivo 10. Em uma modalidade, o conjunto de porta 100 compreende uma cobertura 110, uma porta 111, uma pluralidade de prendedores 112 que fixam a cobertura 100 a um invólucro ou alojamento 120, uma passagem de fluido 122 que passa através do invólucro ou alojamento 120, uma vedação flutuante 130, um diafragma 131, uma placa de apoio 132, uma pluralidade de prendedores 133 e membros correspondentes como porcas 134, uma pluralidade de membros de inclinação como molas 135, uma pluralidade de ajustadores 136 que cooperam com membros de inclinação ou molas 135, pelo menos um retentor 137 e uma pluralidade de prendedores 138 como para fixa o retentor 137 ao invólucro ou alojamento 120. Em um aspecto, a porta 111 pode ser empregada para fixar um conduto de fluido (não mostrado na Figura 2) à cobertura 110 que pode ser fixada ao invólucro ou alojamento 120 como por meio de uma pluralidade de prendedores 112, em que o conduto de fluido (não mostrado na Figura 2) pode ser empregado para conectar de modo fluido pelo menos um contator de um separador adsortivo (ambos não mostrados na Figura 2) através da passagem de fluido 122 e porta 111 a, por exemplo, uma fonte de corrente de fluido ou um dreno de corrente de fluido ou outro destino para uso adicional como em um processo industrial, por exemplo (ambos não mostrados na Figura 2). Em um outro aspecto, uma pluralidade de prendedores 133 e uma pluralidade de membros correspondentes como porcas 134 pode ser usada para fixar a vedação flutuante 130 ao diafragma 131 e opcionalmente também à placa de apoio 132. Em um aspecto, o diafragma 131 pode se fixar ao fundo do invólucro ou alojamento 120 como por meio de pelo menos um retentor 137 e uma pluralidade de prendedores 138, por exemplo, e em um aspecto, pode formar uma vedação de gás que veda substancialmente entre o fundo do invólucro ou alojamento 120 e o ambiente circundante, como para vedar contra vazamento das correntes de fluido empregadas que passam através da porta 111 e abertura 122 durante a operação do separador adsortivo.

[0021] Em um aspecto, o diafragma 131 compreende uma material resiliente ou flexível que possibilita que a vedação flutuante 130 flutue ou se mova de modo resiliente em uma ou mais, ou de modo opcional, em substancialmente todas as direções, enquanto que auxilia na vedação da passagem de fluido 122. Em uma modalidade, uma pluralidade de membros de inclinação como molas 135 pode assentar contra uma pluralidade de prendedores como porcas 134 e uma pluralidade cooperante de ajustadores 136 que pode ser fixada à cobertura 110, de modo que uma força de vedação ou força de inclinação, como uma força de mola das molas 135 possa ser seletivamente ajustada e pré-carregada por um mecanismo de ajuste de força de vedação como os ajustadores 136. Em tal modalidade, uma pluralidade de membros de inclinação como as molas 135, conectada através da pluralidade de conectores (como porcas 134), e diafragma 131 pode ativar ou inclinar a placa de apoio 132 e a vedação flutuante 130 para entrar em contato com uma superfície de acoplamento, por exemplo, uma superfície distal (não mostrada na Figura 2, direção em relação a um conjunto de rotor) de um disco anular (não mostrado na Figura 2, mas mostrado na Figura 1b como disco anular 33) fixado às extremidades opostas de um conjunto de rotor (não mostrado na Figura 2, mostrado na Figura 1b como conjunto de rotor 30) de um separador adsortivo, formando uma vedação entre um conjunto de porta substancialmente estático 100 de um estator (não mostrado na Figura 2) e o conjunto de rotor e disco anular giratório dinâmico (não mostrado na Figura 2). Em um aspecto, o disco anular (não mostrado na Figura 2, mas mostrado na Figura 1b como disco anular 33) fixado às extremidades opostas de um conjunto de rotor (não mostrado na Figura 2, mostrado na Figura 1b como conjunto de rotor 30) pode ter uma capacidade térmica e condutivi- dade térmica baixa. Em tal aspecto, a vedação flutuante 130 pode ser flexível e/ou delgada e pode ser desejável e vantajosamente de acordo com o disco anular (não mostrado na Figura 2, mas mostrado na Figura 1b como disco anular 33) e auxiliar na vedação de uma abertura de fluido no disco anular, e em um aspecto, também pode reduzir de maneira desejável a massa térmica e/ou reduzir a condutividade térmica entre os elementos vedados.

[0022] Em uma modalidade, a placa de apoio 132 pode ser mais dura ou menos resiliente que a vedação flutuante 130, a fim de distribuir a força da pluralidade de membros de inclinação como molas 135 sobre a vedação flutuante 130 e ter uma área de contato que é menor que uma área de contato de vedação da vedação flutuante 130. Em tal aspecto, a pluralidade de membros de inclinação como molas 135 e o diafragma 131 do conjunto de porta 100 também podem desejavelmente fornecer o percurso da vedação flutuante 130 para acomodar variações e alterações na distância entre o conjunto de porta 100 e a superfície distal de um disco anular de um conjunto de rotor de um separador adsor- vente, que em um aspecto, pode ser um resultado, por exemplo, da expansão térmica diferencial de um ou mais contatores ou porções de um contator. Em tal aspecto, a vedação flutuante 130 pode compreender uma vedação facial que tem uma área de contato de vedação relativamente grande que circunda a passagem de fluido 122, que pode ser co- nectada de modo fluido pelo menos uma porção do tempo a pelo menos uma passagem de fluido correspondente no disco anular fixado ao conjunto de rotor e pelo menos um contator (não mostrado na Figura 2) no conjunto de rotor. Em tal aspecto, o pelo menos um contator pode ser vedado a uma superfície proximal (não mostrada na Figura 2, a direção em relação ao conjunto de rotor) do disco anular do conjunto de rotor. Em tal uma modalidade, os prendedores 121 podem ser usados para prender o conjunto de porta 100 ao estator do separador adsortivo. Em um aspecto, conjunto de porta 100 pode ser empregado para fornecer uma passagem de fluido para uma corrente de fluido para um processo adsortivo que pode vantajosamente reduzir a probabilidade de vazamento entre, por exemplo, conjuntos de porta (ou vazamento de porta para porta), e uma zona para uma outra zona, como vazamento potencial a partir do conjunto de porta 100 pode escapar para o ambiente circundante. Adicionalmente, o emprego de conjunto de porta 100 que compreende vedação flutuante 130 pode, em diversos aspectos, vantajosamente possibilitar um ou mais dentre: flexibilidade em construção de um separador adsortivo, dimensionamento de um conjunto de porta independente de um outro conjunto de porta e permitir a força de vedação ajustável independentemente entre o estator e o conjunto de rotor.

[0023] Em uma modalidade particular, o conjunto de porta 100 pode substancialmente reduzir o vazamento de uma corrente de fluido e calor a partir do conjunto de porta 100, como por meio do fornecimento de componentes que podem entrar em contato ou fornecer uma trajetória térmica para outros componentes de um estator e/ou um conjunto de rotor, por exemplo, invólucro ou alojamento 120, e vedação flutuante 130, compreendido de materiais que têm uma condutividade térmica igual ou menor que um limiar de condutividade térmica (condutividade térmica pode ser expressa com o uso de uma unidade de medida de watts por metro kelvin, mencionada no presente documento como “W/m^K"). Em uma modalidade exemplificadora, o conjunto de porta 100 pode compreender uma condutividade térmica igual ou menor que um limiar de condutividade térmica de cerca de 10 W/mrK, ou em uma modalidade particular, igual ou menor que cerca de 5,0 W/mrK, mais particularmente, igual ou menor que cerca de 2,0 W/mrK ou mais particularmente ainda, igual ou menor que cerca de 0,3 W/mrK, por exemplo. Em um aspecto, o conjunto de porta 100 pode compreender componentes compreendidos de materiais que têm uma condutividade térmica igual ou menor que um limiar de condutividade térmica de cerca de 10 W/mX, em uma modalidade particular, igual ou menor que cerca de 5,0 W/imK, mais particularmente, igual ou menor que cerca de 2,0 W/imK ou mais particularmente ainda, igual ou menor que cerca de 0,3 W/mrK, por exemplo. Em uma modalidade exemplificadora, o invólucro ou alojamento 120 pode compreender um material polimérico que tem uma condutividade térmica menor que cerca de 10 W/imK, e mais particularmente, de cerca de 0,5 W/mX, o diafragma 131 pode compreender um material de borracha que tem uma condutividade térmica menor que cerca de 10 W/mX, e mais particularmente, de cerca de 0,16 W/m-K, e a vedação flutuante 130 pode compreender um material de politetrafluoroetileno que tem uma condutividade térmica menor que cerca de 10 W/imK, e mais particularmente, de cerca de 0,25 W/mX. Opcionalmente, o limiar de condutivida- de térmica pode ser aplicável ao longo de um plano transversal de um separador adsorti- vo, definido como um plano substancialmente transversal a um eixo geométrico que pelo menos um contator ou leito de adsorvente gira ao redor, ou um plano substancialmente transversal a um eixo geométrico longitudinal de passagens de fluido substanciais de um contator ou leito de adsorvente. Em um aspecto, os componentes que compreendem materiais que têm uma baixa condutividade térmica podem vantajosamente reduzir a transferência de calor entre, por exemplo, um conjunto de porta para um outro conjunto de porta, e um conjunto de porta para um estator de um separador adsortivo. Em tal aspecto, o uso de tal materiais de baixa condutividade térmica pode resultar na redução da transferência de calor entre zonas de um separador adsortivo, reduzir a inércia térmica e aperfeiçoar o desempenho de um separador adsortivo e processo adsortivo.

[0024] Em uma modalidade, um conjunto de porta 100 pode ter uma condutividade térmica igual ou menor que um limiar de condutividade térmica, que, em um aspecto, pode opcionalmente ser uma condutividade térmica medida ao longo de um plano transversal de um separador adsortivo ou conjunto de porta. Em tal modalidade, o limiar de con- dutividade térmica pode compreender cerca de 10 W/mrK, em particular, cerca de 5,0 W/mrK, mais particularmente, cerca de 2,0 W/mrK ou mais particularmente ainda, cerca de 0,3 W/mrK, por exemplo.

[0025] Em uma modalidade, um separador adsortivo pode compreender pelo menos um estator termicamente isolado que compreende adicionalmente pelo menos um conjunto de porta 100 ou opcionalmente todos os conjuntos de porta que têm uma condutivida- de térmica opcionalmente ao longo de um plano transversal do separador adsortivo ou estator, igual ou menor que um limiar de condutividade térmica de cerca de 10 W/mrK, em uma modalidade particular menor ou igual a cerca de 5,0 W/mrK, mais particularmente, de cerca de 2,0 W/mrK ou mais particularmente ainda, de cerca de 0,3 W/m K. Em tal modalidade, um separador adsortivo pode compreender pelo menos um estator termica- mente isolado que compreende adicionalmente pelo menos um conjunto de porta ou opcionalmente todos os conjuntos de porta que têm uma condutividade térmica igual ou menor que um limiar de condutividade térmica ao longo de um plano transversal de um separador adsortivo ou estator de cerca de 10 W/mrK, em uma modalidade particular menor ou igual a cerca de 5,0 W/mrK, mais particularmente, de cerca de 2,0 W/mrK ou mais particularmente ainda, de cerca de 0,3 W/mrK, por exemplo.

[0026] Em uma modalidade particular, um separador adsortivo pode compreender pelo menos um estator em que uma pluralidade de correntes de fluido empregada para um processo adsortivo é transportada através de uma pluralidade de passagens de fluido dentro do pelo menos um estator que tem uma condutividade térmica igual ou menor que um limiar de condutividade térmica entre a pluralidade de passagens de fluido, em que o limiar de condutividade térmica pode opcionalmente ser determinado ao longo de um plano transversal de um separador adsortivo ou estator. Em tal modalidade particular, o pelo menos um estator pode compreender uma condutividade térmica igual ou menor que um limiar de condutividade térmica de cerca de 10 W/m^K, em particular, de cerca de 5,0 W/mrK, mais particularmente, de cerca de 2,0 W/mrK ou mais particularmente ainda, de cerca de 0,3 W/m K, por exemplo. Em um aspecto, por exemplo, com referência às Figuras 1a e 1b, uma corrente de alimentação pode ser admitida no separador adsortivo 10 e em pelo menos um contator 31 através da porta 22, conjunto de porta 21 e estator 20, enquanto que uma corrente de condicionamento pode ser admitida no separador adsortivo 10 e em pelo menos um contator 31 através da porta 28, conjunto de porta 27 e estator 20, em que a condutividade térmica entre as passagens de fluido no estator 20, ou especificamente entre uma passagem de fluido do conjunto de porta 21 e uma passagem de fluido do conjunto de porta 27 pode ser igual ou menor que um limiar de condutividade térmica, que, em aspecto, pode ser um limiar de condutividade térmica de cerca de 10 W/mrK, em particular, de cerca de 5,0 W/mrK, mais particularmente, de cerca de 2,0 W/mrK ou mais particularmente ainda, de cerca de 0,3 W/m K, por exemplo.

[0027] Em uma modalidade, um separador adsortivo pode compreender pelo menos um conjunto de porta que tem uma condutividade térmica igual ou menor que um limiar de condutividade térmica, opcionalmente determinado ao longo de um plano transversal de um separador adsortivo, de cerca de 10 W/mrK, ou em um aspecto particular, de cerca de 5,0 W/mrK, mais particularmente, de cerca de 2,0 W/mrK ou mais particularmente ainda, de cerca de 0,3 W/m K.

[0028] Em uma modalidade adicional, um separador adsortivo pode compreender pelo menos um estator, uma pluralidade de conjuntos de porta e pelo menos um dispositivo de isolamento térmico, por exemplo, uma material termicamente isolante, uma estrutura termicamente isolante, um gás termicamente isolante e/ou um vão de ar, situado entre um ou mais dentre a pluralidade de conjuntos de porta, em que o pelo menos um dispositivo de isolamento térmico reduz a transferência de calor em uma direção ao longo de um plano transversal de um separador adsortivo. Em tal modalidade, por exemplo, com referência à Figura 1a, o estator 20 é configurado de modo a ter uma pluralidade de vãos de ar 29 situados entre o conjunto de porta 21 e o conjunto de porta 27, conjunto de porta 25 e conjunto de porta 27, conjunto de porta 23 e conjunto de porta 25, e conjunto de porta 23 e conjunto de porta 21, que, em um aspecto, pode vantajosamente reduzir a transferência de calor, por exemplo, ao longo de um plano substancialmente paralelo ao eixo geométrico transversal 16 do separador adsortivo 10 e, em um outro aspecto, pode desejavelmente permitir que qualquer vazamento de fluido a partir de um conjunto de porta escape para o ambiente circundante. Em uma modalidade, o emprego de pelo menos um dispositivo termicamente isolante situado entre pelo menos um par de conjuntos de porta pode vantajosamente reduzir a transferência indesejável de calor a partir de uma zona para outra zona dentro de um separador adsortivo 10.

[0029] Em um separador adsortivo de acordo com uma modalidade da presente revelação, um estator pode compreender pelo menos um conjunto de porta, para vedar uma corrente de fluido admitida em ou recuperada a partir de pelo menos um contator através de um conjunto de rotor de um separador adsortivo, em que o conjunto de porta compreende adicionalmente um ou mais dentre: uma vedação flutuante em que pode ocorrer movimento ao longo de qualquer ponto da vedação; uma área de vedação ou contato grande, por exemplo, uma vedação facial, montada em um diafragma e que circunda uma passagem de fluido; um dispositivo de ativação ou inclinação de vedação, por exemplo, uma mola; um mecanismo de ajuste de força de vedação, por exemplo, um ajustador; uma porta, e opcionalmente um invólucro ou alojamento. Em tal modalidade, por exemplo, com referência à Figura 2, um estator (não mostrado na Figura 2) pode compreender pelo menos um conjunto de porta 100, que compreende adicionalmente uma vedação flutuante 130 para vedar uma corrente de fluido entre o estator e um conjunto de rotor (não mostrado na Figura 2), que podem vantajosamente reduzir a capacidade térmica do conjunto de rotor e que, em um aspecto, pode resultar em um ou mais dentre: redução da transferência de calor a partir de uma zona para outra zona do separador, redução da inércia térmica e redução da exposição da vedação flutuante 130 a uma oscilação cíclica em temperatura, como mediante a exposição da vedação flutuante 130 de modo substancialmente contínuo a uma corrente de fluido durante um processo adsortivo, que, em um outro aspecto, pode vantajosamente resultar no aumento da expectativa de vida de pelo menos um dentre: vedação flutuante 130, diafragma 131 e mola 135.

[0030] Em modalidades alternativas, um separador adsortivo pode compreender pelo menos um conjunto de porta que tem portas adicionais e/ou portas com formato diferente em comparação com aquelas ilustradas nas Figuras 1a, 1b ou 2. Em uma modalidade alternativa, pelo menos uma porta pode ser situada em pelo menos um lado de um invólucro ou alojamento 120, por exemplo. Em uma modalidade adicional, o invólucro ou alojamento 120 e a cobertura 110 podem ser formados como um único componente. Em uma modalidade, a força de vedação de uma vedação flutuante pode ser fornecida por menos um dispositivo de ativação ou inclinação de vedação que, em um aspecto, pode empregar diversos meios de ativação ou inclinação, como, por exemplo, meios de ativação ou incli-nação mecânicos, pneumáticos, eletromagnéticos ou hidráulicos, ou qualquer combinação dos mesmos. Em uma modalidade, uma vedação flutuante pode compreender um grafite ou um material de aramida. Em uma modalidade, um separador adsortivo pode compreender um ou mais conjuntos de porta que compreendem adicionalmente uma vedação flutuante que tem um material que se difere de um material empregado para uma vedação flutuante de um outro conjunto de porta do separador. Em um aspecto, um fole ou um dispositivo de fole de metal que emprega um material de isolamento térmico, um isolamento térmico ou uma ruptura térmica, por exemplo, pode ser empregada no lugar de uma pluralidade de molas ou meios similares para inclinar ou ativar a vedação. Em uma modalidade, pelo menos um retentor 137 pode compreender um único componente que tem qualquer formato, por exemplo, um espaço anular quadrado ou um espaço anular retangular para fixar e vedar o diafragma 131 ao invólucro ou alojamento 120.

[0031] As modalidades exemplificadoras descritas no presente documento não são destinadas a serem exaustivas ou limitar o escopo da tecnologia às formas precisas reveladas. As mesmas são escolhidas e descritas para explicar os princípios da tecnologia e sua aplicação e uso prático para permitir que outros elementos versados na técnica compreendam seus ensinamentos.

[0032] Conforme ficará evidente aos versados na técnica à luz da revelação mencionada anteriormente, muitas alterações e modificações são possíveis na prática dessa tecnologia sem que se afaste do escopo da mesma. Consequentemente, o escopo da tecnologia deve ser interpretado de acordo com o conteúdo definido pelas seguintes reivindicações

Claims

1. Separador de gás adsortivo (10) caracterizado por compreender: um invólucro (35) para alojar o dito separador de gás adsortivo (10); um conjunto de rotor (30) fixado ao dito invólucro (35), sendo que o dito conjunto de rotor (30) compreende pelo menos um contator (31), e o dito pelo menos um contator (31) compreende pelo menos um material adsorvente; um estator (20) fixado ao dito invólucro; pelo menos um conjunto de portas (100) fixado ao dito estator (20), para formar uma vedação entre o dito estator (20) e o dito conjunto de rotor (30), o dito pelo menos um conjunto de portas (100) compreendendo: uma passagem de fluido (122) para conexão de fluido ao dito pelo menos um contator (31); um diafragma (131) anexado ao referido estator (122), o dito diafragma (131)conectado de modo fluido à dita passagem de fluido, e uma vedação flutuante (130) montada no dito diafragma (131) e entrando em contato com o dito conjunto de rotor (30), o dito vedante flutuante (130) conectado de modo fluido à dita passagem de fluido (122), em que o dito diafragma (131) permite o dito vedante flutuante (130) se movimentar em todas as direções.

2. Separador de gás adsortivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dito pelo menos um conjunto de portas (100) compreender adicionalmente um dispositivo de ativação mecânico e/ou pneumático e/ou hidráulico (135) para pressionar o dito vedante flutuante (130) a entrar em contato com o dito conjunto de rotor (30).

3. Separador de gás adsortivo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o referido pelo menos um conjunto de portas (100) compreender ainda um ajustador de força (136) de vedação para ajustar o referido dispositivo de ativação mecânico e/ou pneumático e/ou hidráulico (135).

4. Separador de gás adsortivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido pelo menos um conjunto de portas (100) compreender ainda um alojamento (120) para anexar o referido diafragma (131) ao referido estator (20).

5. Separador de gás adsortivo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o referido alojamento (120) compreender ainda um material com uma condutividade térmica inferior a 10 W / m • K.

6. Separador de gás adsortivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido vedante flutuante (130) compreender ainda um material com uma condutividade térmica inferior a 10 W / m • K.

7. Separador de gás adsortivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido selo flutuante (130) compreender ainda um material de politetrafluoretileno, grafite ou aramida.

8. Separador de gás adsortivo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por dito dispositivo de ativação mecânico e/ou pneumático e/ou hidráulico (135) compreender uma mola ou um fole.