ES2265322T3 - Procedimiento y sistema para la adsorcion por oscilacion de presion en lecho unico. - Google Patents
Procedimiento y sistema para la adsorcion por oscilacion de presion en lecho unico. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2265322T3 ES2265322T3 ES00300894T ES00300894T ES2265322T3 ES 2265322 T3 ES2265322 T3 ES 2265322T3 ES 00300894 T ES00300894 T ES 00300894T ES 00300894 T ES00300894 T ES 00300894T ES 2265322 T3 ES2265322 T3 ES 2265322T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- gas
- adsorbent
- pressure
- feed
- container
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
- B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
- B01D53/047—Pressure swing adsorption
- B01D53/0476—Vacuum pressure swing adsorption
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
- G08B21/18—Status alarms
- G08B21/24—Reminder alarms, e.g. anti-loss alarms
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A45—HAND OR TRAVELLING ARTICLES
- A45C—PURSES; LUGGAGE; HAND CARRIED BAGS
- A45C13/00—Details; Accessories
- A45C13/18—Devices to prevent theft or loss of purses, luggage or hand carried bags
- A45C13/185—Devices to prevent theft or loss of purses, luggage or hand carried bags of purses, money-bags or wallets
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
- B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
- B01D53/047—Pressure swing adsorption
- B01D53/0473—Rapid pressure swing adsorption
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
- B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
- B01D53/047—Pressure swing adsorption
- B01D53/053—Pressure swing adsorption with storage or buffer vessel
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B25/00—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems
- G08B25/01—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems characterised by the transmission medium
- G08B25/10—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems characterised by the transmission medium using wireless transmission systems
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B3/00—Audible signalling systems; Audible personal calling systems
- G08B3/10—Audible signalling systems; Audible personal calling systems using electric transmission; using electromagnetic transmission
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
- B01D2253/10—Inorganic adsorbents
- B01D2253/102—Carbon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
- B01D2253/10—Inorganic adsorbents
- B01D2253/106—Silica or silicates
- B01D2253/108—Zeolites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
- B01D2256/12—Oxygen
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/10—Single element gases other than halogens
- B01D2257/102—Nitrogen
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
- B01D2257/702—Hydrocarbons
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2259/00—Type of treatment
- B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
- B01D2259/40007—Controlling pressure or temperature swing adsorption
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2259/00—Type of treatment
- B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
- B01D2259/40011—Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
- B01D2259/40013—Pressurization
- B01D2259/40015—Pressurization with two sub-steps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2259/00—Type of treatment
- B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
- B01D2259/40011—Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
- B01D2259/40028—Depressurization
- B01D2259/4003—Depressurization with two sub-steps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2259/00—Type of treatment
- B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
- B01D2259/40011—Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
- B01D2259/40043—Purging
- B01D2259/4005—Nature of purge gas
- B01D2259/40052—Recycled product or process gas
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2259/00—Type of treatment
- B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
- B01D2259/40011—Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
- B01D2259/40058—Number of sequence steps, including sub-steps, per cycle
- B01D2259/40064—Five
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2259/00—Type of treatment
- B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
- B01D2259/40011—Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
- B01D2259/40077—Direction of flow
- B01D2259/40081—Counter-current
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2259/00—Type of treatment
- B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
- B01D2259/401—Further details for adsorption processes and devices using a single bed
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Auxiliary Devices For And Details Of Packaging Control (AREA)
Abstract
Un procedimiento de adsorción por oscilación de presión para la separación de un gas de alimentación presurizado que contiene al menos un componente más fuertemente adsorbible y al menos un componente menos fuertemente adsorbible, que comprende las operaciones de: (i) introducir el gas de alimentación presurizado a una presión de alimentación en un extremo de alimentación de un recipiente adsorbente que contiene un adsorbente sólido que adsorbe de modo preferencial el componente o los componentes más fuertemente adsorbibles, retirar de un extremo de producto del recipiente adsorbente un gas efluente del adsorbente, enriquecido del componente o los componentes menos fuertemente adsorbibles, e introducir al menos una porción del gas efluente del adsorbente en un depósito de almacenamiento de gas; (ii) terminar la introducción del gas de alimentación presurizado en el recipiente adsorbente y despresurizar dicho recipiente, evacuando gas del extremo de alimentación del recipiente adsorbente; (iii) terminar la evacuación de gas del extremo de alimentación del recipiente adsorbente y represurizar dicho recipiente desde la presión mínima del adsorbente hasta una presión intermedia.
Description
Procedimiento y sistema para la adsorción por
oscilación de presión en lecho único.
La adsorción por oscilación de presión es un
método bien conocido para la separación de mezclas gaseosas a granel
y para la purificación de corrientes gaseosas que contienen bajas
concentraciones de componentes indeseables. El método se ha
desarrollado y adaptado para una amplia gama de condiciones de
funcionamiento, de pureza del producto y de recuperación de
productos. Muchos sistemas de adsorción por oscilación de presión
utilizan dos o más lechos adsorbentes que se hacen funcionar en una
secuencia cíclica a fin de mantener un caudal constante de producto,
mientras que los lechos seleccionados experimentan diversas
operaciones que incluyen adsorción, despresurización, desorción,
purga, igualación de presión, represurización y otras operaciones
relacionadas. Se requieren múltiples lechos adsorbentes que usan
numerosas operaciones de procedimiento para conseguir alta pureza
y/o recuperación de productos gaseosos valiosos, tales como
hidrógeno, óxidos de carbono, gas de síntesis e hidrocarburos
ligeros. El alto coste de generar las mezclas gaseosas de
alimentación que contienen estos valiosos componentes y los
requisitos de alta pureza para ciertos productos justifican
usualmente la complejidad y las inversiones de capital de los
sistemas de adsorción por oscilación de presión de lecho
múltiple.
Se han desarrollado y se conocen en la técnica
varios procedimientos de adsorción por oscilación de presión (PSA)
de lecho único. Muchos de estos procedimientos funcionan
parcialmente a presiones por debajo de la atmosférica, y se
describen como procedimientos de adsorción por oscilación de vacío
(VSA) o de adsorción por oscilación de presión en vacío (VPSA). En
la presente memoria descriptiva, se usa adsorción por oscilación de
presión (PSA) como una expresión genérica para describir todos los
tipos de sistemas de adsorción cíclicos, independientemente de los
niveles de la presión de funcionamiento.
Otros productos gaseosos susceptibles a ser
recuperados por PSA no requieren la alta pureza y/o recuperación de
los productos anteriormente nombrados. En la recuperación de oxígeno
y nitrógeno del aire mediante PSA, por ejemplo, un producto de
pureza inferior que contiene del 90 al 95% en volumen de oxígeno es
aceptable para muchos usos finales, y se pueden usar sistemas PSA
más sencillos para proporcionar tal producto. Estos sistemas PSA más
sencillos tienen costes de capital y de funcionamiento
significativamente menores que los sistemas de lecho múltiple
anteriormente descritos. El más simple de estos sistemas PSA para la
separación de aire utiliza un único lecho adsorbente en unión con
uno o más recipientes de almacenamiento de gas, para permitir un
flujo constante de producto y proporcionar gas para la purga y
presurización de adsorbente durante el tramo de regeneración del
ciclo PSA.
El documento
US-A-4.561.865 describe un sistema
PSA de lecho único que comprende un adsorbente y un depósito de
equilibrio accionados con un compresor de alimentación en un ciclo
de tres operaciones. Primero, se introduce aire comprimido de
alimentación en el adsorbente, lo que aumenta la presión en el mismo
y, simultáneamente, se retira efluente del adsorbente al depósito de
equilibrio. Una porción del gas se retira del depósito de
equilibrio como un producto enriquecido de oxígeno. La alimentación
de adsorbente se interrumpe entonces y el adsorbente se descarga a
contracorriente (es decir, a través del extremo de alimentación de
adsorbente) a la atmósfera. Durante esta operación de descarga, se
puede introducir gas de purga del depósito de equilibrio en el
extremo de producto del adsorbente. Al finalizar la operación de
descarga/purga, el adsorbente y el depósito de equilibrio se
igualan en presión a través del extremo de producto adsorbente (es
decir, a contracorriente). Las operaciones se repiten de manera
cíclica. El documento US-A-4.511.377
describe un aparato modular que usa este procedimientos PSA.
Se describe un sistema PSA de lecho único en el
documento US-A-4.892.566, que
utiliza un adsorbente en unión con un depósito de equilibrio, un
compresor de alimentación y unas válvulas de tres vías para llevar a
cabo una serie de operaciones. Primero, se introduce aire comprimido
de alimentación en el adsorbente, lo que aumenta la presión en el
mismo, mientras que al mismo tiempo se retira efluente del
adsorbente al depósito de equilibrio. Una porción del gas es
retirada del depósito de equilibrio como un producto enriquecido de
oxígeno. La alimentación de adsorbente se interrumpe y la salida de
adsorbente se cierra, y el adsorbente se descarga a contracorriente
(es decir, a través del extremo de alimentación de adsorbente) a la
atmósfera. La válvula de cierre se abre después de la descarga para
permitir que circule producto desde el depósito de equilibrio hasta
el lecho. Cuando se comienza el flujo de producto hasta el lecho
adsorbente, el lecho puede ser descargado para mantener la presión
constante; ser suministrado con gas de alimentación, o ni ser
descargado ni suministrado con gas de alimentación. El flujo de gas
de producto entre el lecho adsorbente y los depósitos de equilibrio
se puede suspender después de una igualación inicial de presión para
permitir la represurización independiente del adsorbente. Las
operaciones se repiten entonces de forma
cíclica.
cíclica.
El documento
US-A-5.032.150 describe un
procedimiento PSA de lecho único que utiliza múltiples depósitos de
almacenamiento de gas en un ciclo PSA para separar aire. El aire
comprimido se alimenta desde un depósito de alimentación de aire a
un adsorbente presaturado con gas rico en oxígeno procedente de un
ciclo previo, y el efluente del adsorbente es dirigido hacia dentro
de un depósito colector de producto, desde el que una porción del
gas es retirada como un producto rico en oxígeno. La salida de
adsorbente se cierra entonces, y el adsorbente se iguala en presión
con el depósito de alimentación de aire. A continuación, el
adsorbente se enjuaga con gas rico en nitrógeno procedente de un
depósito de producto de nitrógeno, y el gas desplazado se almacena
en el depósito de alimentación de aire. El adsorbente saturado de
nitrógeno se despresuriza entonces a contracorriente (es decir, a
través del extremo de alimentación del adsorbente) hacia dentro del
depósito de producto de nitrógeno. Si se requiere, el nitrógeno
puede ser retirado como un producto. Finalmente, el adsorbente se
purga a contracorriente con gas rico en oxígeno procedente del
depósito colector de producto para desplazar el nitrógeno en él y
se presuriza entonces a contracorriente con el gas rico en oxígeno
hasta la presión de adsorción. Las operaciones se repiten de manera
cíclica.
Un rápido sistema PSA de recipiente único se
describe en el documento
US-A-5.071.449, en el que el
recipiente contiene capas de doble adsorción y funciona de forma
alternante con un gas de alimentación continua y dos corrientes
continuas de producto. No se usa un depósito de equilibrio de
producto. Otro sistema PSA rápido que utiliza un único lecho
adsorbente funcionando en un ciclo de 30 segundos o menos se
describe en el documento
US-A-4.194.892. El efluente del
adsorbente circula opcionalmente a través de un depósito de
equilibrio de producto para amortiguar las fluctuaciones de flujo
durante el accionamiento cíclico del adsorbente.
Un sistema PSA de lecho único con un depósito de
equilibrio de producto y un depósito de igualación se describe en el
documento US-A-5.370.728. En el
funcionamiento de este sistema, se introduce una alimentación de
aire comprimido en el lecho adsorbente, presurizando el lecho desde
una presión intermedia hasta una presión máxima de adsorción, y el
producto efluente es retirado del lecho hacia dentro del depósito de
equilibrio de producto. El lecho adsorbente se aísla entonces y se
despresuriza en el mismo sentido de corriente (es decir, a través
del extremo de producto) hacia dentro de un depósito de igualación a
la presión intermedia. A continuación, el lecho se despresuriza
adicionalmente a contracorriente (es decir, a través del extremo de
alimentación) hasta una presión inferior de desorción, y el lecho se
purga a contracorriente con gas procedente del depósito de
equilibrio de producto. El lecho se presuriza entonces a
contracorriente hasta la presión intermedia con gas procedente del
depósito de igualación. Finalmente, el lecho se presuriza con aire
de alimentación, y las operaciones se repiten de manera cíclica.
El documento
EP-A-0884087 (correspondiente al
documento US-A-5.882.380) describe
un sistema PSA de lecho único, en el que el lecho adsorbente es
presurizado por gas de producto de alimentación desde un depósito de
equilibrio hacia dentro de ambos extremos de alimentación y de
producto del recipiente adsorbente. Si no se consigue la
presurización completa del recipiente adsorbente durante el periodo
deseado de presurización, se puede proporcionar presurización
adicional usando gas de alimentación. Tal adición no se hace en las
realizaciones ilustradas y no se proporcionan detalles de tal
presurización adicional. El flujo de gas de producto entre el lecho
y el depósito de equilibrio se controla gracias a una válvula de
cierre en la tubería entre el extremo de producto del lecho y el
depósito de equilibrio, y por una o dos válvulas de cierre entre el
depósito de equilibrio y el extremo de alimentación del lecho. En la
realización ilustrada, no hay flujo entre el depósito de equilibrio
y el lecho durante la evacuación, pero se indica que se puede
introducir gas almacenado de producto en el extremo de producto del
adsorbente durante al menos parte de la evacuación, para desplazar
gas de espacio entre partículas y nitrógeno desadsorbido. No se
proporcionan detalles adicionales de la opción de la purga de gas de
producto del lecho.
El documento
US-A-5.486.226 describe un sistema
PSA que usa relleno de gas de producto sólo en la puesta en marcha o
cuando hay una pérdida temporal de la pureza del producto. El flujo
de gas de producto desde el recipiente adsorbente hasta un depósito
de equilibrio se controla gracias a una válvula antirretorno en
serie con una válvula de control de caudal, y el flujo en sentido
contrario se controla gracias a una válvula de control de caudal en
serie con una válvula de cierre y una válvula antirretorno. Durante
el funcionamiento normal, no hay flujo de retorno desde el depósito
de equilibrio hasta el lecho. Las válvulas de control de caudal se
accionan manualmente y la válvula de cierre 52 se acciona en
respuesta a una supervisión de la pureza del producto.
Otros procedimientos PSA de lecho único se
describen en los documentos
US-A-4.065.272;
US-A-4.477.264;
US-A-5.228.888;
US-A-5.415.683;
US-A-5.658.371;
US-A-5.679.134 y
US-A-5.772.737; y en
JP-A-H9-77502 y
JP-A-H10-1947080; y
en EP-A-0 771 583.
Varios de los documentos anteriormente citados
describen múltiples depósitos de almacenamiento de gas para
proporcionar gas de purga y represurización. Los documentos
US-A-5.370.728,
US-A-5.658.371 y EP 0 771 583 A1
describen el uso de depósitos dobles de almacenamiento de gas en
sistemas de separación de aire de lecho único para recuperación de
oxígeno. Un primer depósito almacena gas de espacio entre partículas
o gas de despresurización parcial que tiene una pureza inferior de
oxígeno y el otro depósito almacena gas de producto de oxígeno de
pureza superior. El gas almacenado que tiene una pureza inferior de
oxígeno se usa para la represurización parcial del adsorbente,
mientras que una porción de gas almacenado de producto de pureza
superior se usa para purgar adsorbente. El documento
US-A-5.032.150 describe la
recuperación de nitrógeno del aire en un sistema PSA que usa
múltiples depósitos de almacenamiento de gas, en el que un primer
depósito almacena gas rico en oxígeno para purgar el adsorbente y el
otro depósito almacena producto rico en nitrógeno para desplazar
oxígeno desde el adsorbente, después de se haya completado la
purga.
Los procedimientos y sistemas PSA descritos
anteriormente proporcionan la producción eficiente de un producto
gaseoso, enriquecido a partir de una mezcla gaseosa de alimentación.
Estos procedimientos de lecho único requieren múltiples válvulas y
sistemas de control apropiados para controlar el caudal de gas y la
dirección del flujo durante las operaciones cíclicas de adsorción,
despresurización, evacuación y represurización. Las mejoras futuras
estimularán un uso más amplio de estos procedimientos y sistemas de
lecho único. Tales mejoras deberían incluir la simplificación del
equipo, particularmente sopladores, válvulas y sistemas asociados de
control del flujo de gas que se requieren en estos procedimientos
PSA. La invención descrita en lo que sigue y definida en las
reivindicaciones adjuntas ofrece un procedimiento y un sistema PSA
mejorados, en los que el número de válvulas está minimizado y el
control del flujo de gas está muy simplificado comparado con la
tecnología conocida de procedimientos PSA.
En un primer aspecto, la presente invención
proporciona un procedimiento de adsorción por oscilación de presión
para la separación de un gas de alimentación presurizado que
contiene al menos un componente más fuertemente adsorbible y al
menos un componente menos fuertemente adsorbible, que comprende las
operaciones de:
(a) introducir el gas de alimentación
presurizado a una presión de alimentación en un extremo de
alimentación de un recipiente adsorbente, que contiene un adsorbente
sólido que adsorbe de modo preferencial el componente más
fuertemente adsorbible, retirar de un extremo de producto del
recipiente adsorbente un gas efluente del adsorbente, enriquecido
del componente menos fuertemente adsorbible, e introducir al menos
una porción del gas efluente del adsorbente en un depósito de
almacenamiento de gas;
(b) terminar la introducción del gas de
alimentación presurizado en el recipiente adsorbente y despresurizar
dicho recipiente, evacuando gas del extremo de alimentación del
recipiente adsorbente, sin la introducción de gas efluente
almacenado del adsorbente en el recipiente adsorbente;
(c) seguir evacuando gas del extremo de
alimentación del recipiente adsorbente, mientras se introduce
simultáneamente gas efluente almacenado del adsorbente desde el
depósito de almacenamiento de gas en el extremo de producto del
recipiente adsorbente, hasta que la presión en dicho recipiente
alcanza una presión mínima del adsorbente;
(d) terminar la evacuación de gas del extremo de
alimentación del recipiente adsorbente y represurizar dicho
recipiente desde la presión mínima del adsorbente hasta una presión
intermedia, introduciendo gas de alimentación presurizado en el
extremo de alimentación del recipiente adsorbente, mientras se sigue
introduciendo gas efluente almacenado del adsorbente desde el
depósito de almacenamiento de gas en el extremo de producto del
recipiente adsorbente;
(e) represurizar además el recipiente adsorbente
hasta la presión de alimentación, al seguir introduciendo gas de
alimentación presurizado en el extremo de alimentación del
recipiente adsorbente, sin la introducción de gas efluente
almacenado del adsorbente en dicho recipiente; y
(f) repetir las operaciones (a) hasta (e) de
manera cíclica,
y en el que
durante la operación (a), el gas efluente del
adsorbente circula a través de una primera válvula de retención,
antes de introducir gas efluente del adsorbente en el depósito de
almacenamiento de gas, pero no entra gas desde el depósito de
almacenamiento de gas a través de la primera válvula de retención en
el recipiente adsorbente, durante las operaciones (b), (c), (d) y
(e), y
durante las operaciones (c) y (d), el gas
circula desde el depósito de almacenamiento de gas a través de una
segunda válvula de retención y entra en el recipiente adsorbente,
pero no circula gas efluente del adsorbente a través de la segunda
válvula de retención durante las operaciones (a), (b) y (e).
La presión mínima del adsorbente está,
típicamente, por debajo de la presión atmosférica.
Se puede obtener gas de producto durante la
operación (a), retirando una porción del gas efluente del
adsorbente, enriquecido del componente menos fuertemente adsorbible
o, alternativamente, retirando una porción del gas efluente
almacenado del adsorbente del depósito de almacenamiento de gas. Una
porción del gas efluente almacenado del adsorbente puede ser
retirada del depósito de almacenamiento de gas como un gas de
producto durante las operaciones (b), (c), (d) y (e).
El gas de alimentación puede ser aire, en el que
el componente más fuertemente adsorbible es nitrógeno y el
componente menos fuertemente adsorbible es oxígeno. El adsorbente
sólido se puede seleccionar a partir de zeolitas monovalentes o
bivalentes de intercambio catiónico que tienen estructura de tipo A,
tipo X o de mordenita.
En un segundo aspecto, la presente invención
proporciona un sistema de adsorción por oscilación de presión para
la separación de un gas de alimentación, que contiene al menos un
componente más fuertemente adsorbible y al menos un componente menos
fuertemente adsorbible por un procedimiento del primer aspecto,
sistema que comprende:
(a) un recipiente adsorbente que contiene un
adsorbente sólido que adsorbe de modo preferencial el componente más
fuertemente adsorbible, en el que el recipiente tiene un extremo de
alimentación y un extremo de producto;
(b) un soplador, una válvula y unos medios de
conducción para: (1) introducir el gas de alimentación en el extremo
de alimentación del recipiente adsorbente y (2) retirar un gas de
evacuación del extremo de alimentación del recipiente
adsorbente;
(c) unos medios de conducción para retirar un
gas efluente del adsorbente, enriquecido del componente menos
fuertemente adsorbible, del extremo de producto del recipiente
adsorbente;
\newpage
(d) un depósito de almacenamiento de gas para
contener una porción del gas efluente del adsorbente retirada del
extremo de producto del recipiente adsorbente;
(e) unos medios de conducción para introducir la
porción de gas efluente del adsorbente en el depósito de
almacenamiento de gas y para transferir gas efluente del adsorbente
desde el depósito de almacenamiento de gas hacia dentro del
recipiente adsorbente;
(f) una primera válvula de retención, que
permite que el gas efluente del adsorbente entre en el depósito de
almacenamiento de gas, en el momento en que la presión diferencial
entre el recipiente adsorbente y el depósito de almacenamiento de
gas es igual a o mayor que una presión diferencial predeterminada de
apertura de la primera válvula de retención;
(g) una segunda válvula de retención, que
permite que entre gas desde el depósito de almacenamiento de gas en
el recipiente adsorbente, en el momento en que la presión
diferencial entre el depósito de almacenamiento de gas y el
recipiente adsorbente es igual a o mayor que una presión diferencial
predeterminada de apertura de la segunda válvula de retención; y
(h) unos medios de conducción para retirar al
menos una porción del gas efluente del adsorbente como un gas de
producto, enriquecido del componente menos fuertemente
adsorbible.
Los medios de válvula de (b) comprenden,
preferiblemente, una válvula de dos vías y cuatro lumbreras que:
(1) en una primera posición de válvula, permite
que circule gas, en orden, a través de una tubería de alimentación
de entrada/salida, a través de la válvula, a través de una tubería
de aspiración del soplador, a través del soplador, a través de una
tubería de descarga del soplador, a través de la válvula, a través
de una tubería conectada al extremo de alimentación del recipiente
adsorbente y hacia dentro del mismo, y
(2) en una segunda posición de válvula, permite
que circule gas, en orden, desde el recipiente adsorbente, a través
de la tubería conectada al extremo de alimentación del recipiente
adsorbente, a través de la válvula, a través de la tubería de
aspiración del soplador, a través del soplador, a través de la
tubería de descarga del soplador, a través de la válvula y a través
de la tubería de alimentación de entrada/salida.
La presión diferencial de apertura de la primera
válvula de retención está, preferiblemente, entre 0,35 kPa y 7 kPa,
y la presión diferencial de apertura de la segunda válvula de
retención está, preferiblemente, entre 15 kPa y 70 kPa.
Preferiblemente, el sistema comprende además una
válvula de control de caudal conectada a los medios de conducción
para retirar al menos una porción del gas efluente del adsorbente
como un gas de producto, enriquecido del componente menos
fuertemente adsorbible. El gas de alimentación puede ser aire, en
cuyo caso la tubería de alimentación de entrada/salida está en
comunicación de fluido con la atmósfera.
La presente invención es un procedimiento PSA
que utiliza una combinación exclusiva de operaciones cíclicas de
alimentación, evacuación, purga y represurización para proporcionar
un producto gaseoso, enriquecido de uno de los componentes de
alimentación. El procedimiento se lleva a cabo, preferiblemente, en
un sistema sencillo, que utiliza una única válvula de dos vías y
cuatro lumbreras para controlar el flujo de gas entre un recipiente
adsorbente y un soplador, y este último se usa para la introducción
de gas de alimentación en el adsorbente y la evacuación de gas del
adsorbente. El control del flujo de gas en cualquier sentido entre
el recipiente adsorbente y un depósito de almacenamiento de gas de
producto se consigue gracias a dos válvulas de retención instaladas
en paralelo entre el recipiente y el depósito. El sistema funciona
así con sólo dos accionadores mecánicos -uno para hacer funcionar la
válvula de dos vías y cuatro lumbreras y otro para accionar el
soplador-. Las válvulas de retención entre el adsorbente y el
depósito de almacenamiento de gas se activan directa y
automáticamente por la presión diferencial del gas entre el
adsorbente y el depósito de almacenamiento.
En las descripciones de las realizaciones de la
presente invención proporcionadas en esta memoria, los siguientes
significados están asociados con los términos específicos
usados.
Una operación de alimentación se presenta
durante el tiempo en el que se introduce gas de alimentación
presurizado en el recipiente adsorbente. La despresurización se
define como la retirada de gas del recipiente adsorbente, acompañada
por la disminución de presión del adsorbente. La despresurización se
puede conseguir descargando gas desde una presión superatmosférica
directamente a la atmósfera o, alternativamente, a otro recipiente
del procedimiento o volumen encerrado que esté a una presión
inferior. La despresurización se puede conseguir también mediante
evacuación, definida como la retirada de gas del adsorbente por
medios mecánicos, tal como una bomba o soplador de vacío. La
evacuación se puede llevar a cabo por cualquier intervalo de
presiones del adsorbente, pero se lleva a cabo, típicamente, a
presiones subatmosféricas, es decir, por debajo del vacío. La
represurización se define como la introducción de gas en el
recipiente adsorbente, acompañada por el aumento de presión del
adsorbente.
La purga se define como la introducción de un
gas de purga, típicamente gas de producto, en un extremo del
adsorbente, mientras se retira un gas efluente del otro extremo del
recipiente. La purga se puede llevar a cabo a cualquier presión,
pero es más eficaz a presiones subatmosféricas. La purga se puede
llevar a cabo durante la despresurización, la evacuación o la
represurización y, así, la presión del adsorbente puede aumentar,
disminuir o permanecer constante durante cualquier tramo de una
operación de purga. Preferiblemente, como se describe en lo que
sigue, la purga se lleva a cabo durante este último tramo de la
operación de despresurización o evacuación.
La presión diferencial (o, alternativamente, el
diferencial de presión) se define como la diferencia positiva en la
presión del gas entre un recipiente o depósito a una presión
superior y un recipiente o depósito a una presión inferior. También,
la presión diferencial se define como la diferencia positiva en la
presión del gas entre la entrada y la salida de una válvula de
retención. La presión diferencial de apertura de una válvula de
retención es la diferencia en presión entre la entrada y la salida
requerida para abrir la válvula, y permite flujo de gas desde la
entrada hasta la salida.
El gas de espacio entre partículas se define
como el gas no adsorbido contenido dentro del volumen intersticial o
entre partículas dentro del recipiente adsorbente, e incluye gas en
el volumen muerto de conducción y del recipiente que no está ocupado
por adsorbente.
Una porción del gas efluente del adsorbente
procedente del recipiente adsorbente, que se puede definir también
como gas de producto adsorbente, se almacena en un depósito de
almacenamiento de gas de producto. El gas retirado para consumo
externo se define como un gas de producto (o, alternativamente, un
producto gaseoso), y este gas de producto se puede suministrar por
retirada del depósito de almacenamiento de gas de producto o como
una porción del gas de producto adsorbente.
Lo que sigue es una descripción, sólo a modo de
ejemplo y con referencia a los dibujos que se acompañan, de las
realizaciones actualmente preferidas de la presente invención. En
los dibujos:
la figura 1 es un diagrama de flujo esquemático
de una realización de la presente invención y
la figura 2 es un trazado gráfico de las
presiones del adsorbente y del depósito de almacenamiento de gas
frente al tiempo para un ciclo del procedimiento de la presente
invención.
El procedimiento de la presente invención se
lleva a cabo, preferiblemente, en el sistema de adsorción por
oscilación de presión mostrado esquemáticamente en la figura 1. El
gas de alimentación y el gas de evacuación de desechos (definido más
adelante) circulan a través de la tubería 1 de toma/descarga
conectada al silenciador 3, que reduce el ruido de la toma y el
escape de gas. La tubería 5, a través de la que el gas circula en
cualquier sentido, está conectada a una válvula 7 de dos vías y
cuatro lumbreras en una lumbrera de entrada/salida 7a. La tubería 9,
a través de la que el gas circula en cualquier sentido, conecta la
lumbrera de entrada/salida 7b de la válvula 7 de dos vías y cuatro
lumbreras al soplador 11. La tubería 13, a través de la que el gas
circula en cualquier sentido, conecta la lumbrera de entrada/salida
7c de la válvula 7 de dos vías y cuatro lumbreras al soplador 11. La
tubería 15, a través de la que el gas circula en cualquier sentido,
conecta la lumbrera de entrada/salida 7d de la válvula 7 de dos vías
y cuatro lumbreras con el extremo de alimentación del recipiente
adsorbente 17.
La válvula 7 de dos vías y cuatro lumbreras
puede ser cualquier tipo de válvula de dos vías y cuatro lumbreras
comercialmente disponible, que se puede hacer funcionar en dos
posiciones para dirigir gas en los dos sentidos del flujo. Esta
válvula es, típicamente, una válvula esférica de cuatro lumbreras,
con una bola de doble ángulo o de doble L, accionada por medio de un
accionador de motor eléctrico con inversión de marcha y freno. Las
válvulas y los accionadores adecuados para tal servicio están
disponibles comercialmente y se pueden obtener, por ejemplo, de las
firmas Pittsburgh Brass Manufacturing Co. y AMSCO Sales Corp.
El recipiente adsorbente 17 contiene material
adsorbente, que adsorbe selectivamente uno o más de los componentes
en una mezcla gaseosa de alimentación, enriqueciendo por ello el gas
no adsorbido de los componentes restantes, como se explica más
adelante. La tubería 19, a través de la que el gas circula en
cualquier sentido, está conectada al extremo de producto del
recipiente adsorbente.
La tubería 21, a través de la que, como se
muestra, el gas circula sólo en un sentido, está conectada a la
entrada de la válvula de retención 23. La tubería 25, a través de la
que, como se muestra, el gas circula sólo en un sentido, está
conectada a la salida de la válvula de retención 23. La válvula de
retención 23 permite flujo sólo desde el recipiente adsorbente 17
hasta el depósito 39 de almacenamiento de gas, en el sentido
mostrado, cuando la presión diferencial entre el recipiente
adsorbente 17 (la presión superior) y el depósito 39 de
almacenamiento de gas (la presión inferior) es igual a o mayor que
un valor predeterminado. Esta presión diferencial es equivalente a
la presión diferencial de apertura de la válvula de retención.
Cuando la presión diferencial es menor que este valor, la válvula
de retención 23 está cerrada. Este valor predeterminado de la
presión diferencial está, típicamente, entre 0,35 y 7 kPa, y está
establecido por el diseño de la válvula de retención específica
usada en este servicio. La tubería 29, a través de la que el gas
circula en cualquier sentido, está conectada a la tubería 31, a
través de la que el gas circula hasta la entrada de la válvula de
control 33. La tubería 35 del gas de producto final está conectada a
la salida de la válvula de control 33. La tubería 37, a través de la
que el gas circula en cualquier sentido, está conectada a la tubería
29 y al depósito 39 de almacenamiento de gas.
La tubería 41, a través de la que, como se
muestra, el gas circula sólo en un sentido, está conectada a la
entrada de la válvula de retención 43. La tubería 45, a través de la
que, como se muestra, el gas circula sólo en un sentido, está
conectada a la salida de la válvula de retención 43 y a la tubería
19. La válvula de retención 43 permite flujo desde el depósito 39 de
almacenamiento de gas hasta el recipiente adsorbente 17, en el
sentido mostrado, sólo cuando la presión diferencial entre el
depósito 39 de almacenamiento de gas (la presión superior) y el
recipiente adsorbente 17 (la presión inferior) es igual a o mayor
que un valor predeterminado. Esta es la presión diferencial de
apertura de la válvula de retención. Cuando la presión diferencial
es menor que este valor, la válvula de retención 43 está cerrada.
Este valor predeterminado de la presión diferencial está,
típicamente, entre 14 y 140 kPa, y está establecido por el diseño de
la válvula de retención específica usada en este servicio.
Un modo alternativo para la retirada de gas de
producto final se proporciona en la figura 1, en la que el producto
es retirado directamente del depósito 39 de almacenamiento de gas a
través de la tubería 31, la válvula 33 y la tubería 35 de producto,
como se muestra.
La descripción del procedimiento de la presente
invención, que utiliza el sistema de la figura 1, se proporciona en
lo que sigue. El procedimiento se ilustra por la recuperación de
oxígeno del aire, pero el procedimiento se puede usar para separar
otras mezclas gaseosas, como se explica más adelante.
El aire atmosférico, filtrado preferiblemente
por métodos conocidos (no mostrados) para retirar material dañino en
partículas, circula a través de la tubería 1 de toma/descarga, el
silenciador 3, la tubería 5, la válvula 7 de dos vías y cuatro
lumbreras a través de las lumbreras 7a y 7b y de la tubería 9 hacia
la entrada del soplador 11. El soplador 11, que es típicamente un
soplador de tipo Roots con lóbulos rotatorios, comprime el aire
hasta una presión de alimentación típicamente en el intervalo de 125
a 160 kPa. Opcionalmente, se puede usar un posrefrigerador (no
mostrado) a continuación del soplador. El gas de alimentación
presurizado circula a través de la tubería 13, la válvula 7 de dos
vías y cuatro lumbreras a través de las lumbreras 7c y 7d y de la
tubería 15, entrando en el recipiente adsorbente 17, que contiene
material adsorbente que adsorbe selectivamente nitrógeno, un
componente más fuertemente adsorbido en la alimentación de aire. El
recipiente adsorbente 17 está inicialmente a una presión intermedia
típica de 100 a 107 kPa, como consecuencia de una operación de
represurización previa (descrita en lo que sigue), y las presiones
en el recipiente adsorbente 17 y en el depósito 39 de almacenamiento
de gas son casi iguales, excepto por la presión diferencial
requerida para mantener abierta la válvula de retención 23. El aire
de alimentación presurizado aumenta la presión en el recipiente
adsorbente hasta la presión de adsorción completa de 125 a 160 kPa
durante un periodo de 13 a 30 segundos. El agua presente en el aire
atmosférico se puede retirar aguas arriba del recipiente adsorbente
17 por métodos conocidos o, alternativamente, se puede retirar por
el uso de una capa de adsorbente en el extremo de entrada de
adsorbente, que adsorbe de modo preferencial agua.
A medida que la alimentación de aire presurizado
pasa a través del recipiente adsorbente, se enriquece de oxígeno, un
componente menos fuertemente adsorbido en la alimentación de aire.
El efluente del adsorbente enriquecido de oxígeno que contiene,
típicamente, del 85 al 95% en volumen de oxígeno es retirado a
través de la tubería 19, la tubería 21, la válvula de retención 23 y
la tubería 29. Una porción del gas efluente del adsorbente entra a
través de la tubería 37 en el depósito 39 de almacenamiento de gas,
y el resto pasa a través de la válvula 33 de control de caudal y de
la tubería 35, para proporcionar un gas final de producto de
oxígeno.
La operación de alimentación de aire sigue hasta
que el adsorbente se aproxima a un nivel predeterminado de
saturación de nitrógeno y antes de que se alcance el equilibrio
completo de adsorción con aire de alimentación en el adsorbente,
momento en el que se termina la operación. La duración típica de la
operación de alimentación de aire es de 13 a 30 segundos.
El recipiente adsorbente 17 contiene uno o más
adsorbentes que adsorben de modo preferencial nitrógeno y
enriquecen, así, el efluente del adsorbente de oxígeno. Estos
adsorbentes se pueden seleccionar a partir de zeolitas monovalentes
o bivalentes de intercambio catiónico que tienen estructura de tipo
A, tipo X o de mordenita. Las zeolitas de tipo NaX, NaA, CaX y CaA
son ejemplos específicos.
La operación de alimentación de aire se termina
cambiando la posición de la válvula 7 de dos vías y cuatro
lumbreras, de manera que el soplador 11 evacúa el recipiente
adsorbente 17, por lo que el gas de espacio entre partículas y el
desadsorbido desde el adsorbente circula a través de la tubería 15,
la válvula 7 de dos vías y cuatro lumbreras a través de las
lumbreras 7d y 7b el soplador 11 y la tubería 13. Brevemente después
de la terminación de la operación de alimentación de aire, la
válvula de retención 23 se cierra automáticamente cuando la presión
diferencial entre el recipiente adsorbente 17 (la presión superior)
y el depósito 39 de almacenamiento de gas (la presión inferior) cae
por debajo de un valor predeterminado en el intervalo de 0,35 a 7
kPa. Por lo tanto, la válvula de retención 23 está cerrada durante
la mayor parte de la operación de evacuación. El gas evacuado
circula a través de la válvula 7 de dos vías y cuatro lumbreras a
través de las lumbreras 7c y 7a, la tubería 5 el silenciador 3, y es
descargado a la atmósfera a través de la tubería de entrada/descarga
1. El recipiente adsorbente 17 es evacuado a contracorriente (es
decir, en el sentido opuesto de flujo, como la operación de
alimentación), lo que desadsorbe el nitrógeno adsorbido durante la
operación de alimentación de aire, regenerando por ello parcialmente
el adsorbente para la siguiente operación de alimentación de aire.
La evacuación continúa hasta que se consigue una presión intermedia
del adsorbente de 25 a 70 kPa.
Cuando la presión diferencial entre el depósito
39 de almacenamiento de gas (la presión superior) y el recipiente
adsorbente 17 (la presión inferior) aumenta hasta un valor
predeterminado entre 15 y 70 kPa, la válvula de retención 43 se abre
automáticamente y el gas de producto rico en oxígeno entra desde el
depósito 39 en el recipiente adsorbente 17 a través de las tuberías
37, 29, 41, 45 y 19. Este flujo a contracorriente de gas de purga
barre el adsorbente y desadsorbe además el nitrógeno residual. El
régimen de admisión del gas de purga es tal que la presión en el
recipiente adsorbente 17 sigue disminuyendo. Cuando se alcanza una
presión mínima predeterminada del adsorbente de entre 25 y 70 kPa,
se termina esta operación combinada de evacuación y purga.
Típicamente, la duración de la operación está entre 2 y 8 segundos.
Se efectúa la terminación de la operación conmutando la posición de
la válvula 7 de dos vías y cuatro lumbreras, de manera que se cambia
el soplador 11 desde el modo de evacuación hasta el modo de
compresión de la alimentación anteriormente descrito. Si se desea,
el régimen del gas de purga suministrado a través de la válvula de
retención 43 y el momento de conmutación de la válvula 7 se pueden
seleccionar de manera que la operación combinada de evacuación y
purga se lleve a cabo durante un periodo de tiempo a la presión
mínima del
adsorbente.
adsorbente.
La represurización del recipiente adsorbente 17
se inicia introduciendo aire comprimido de alimentación a través de
la tubería 15, como se ha descrito anteriormente, en la operación de
alimentación de aire. El aire circula a través de la tubería 1 de
toma/descarga, el silenciador 3, la tubería 5, la válvula 7 de dos
vías y cuatro lumbreras a través de las lumbreras 7a y 7b y de la
tubería 9 hacia la entrada del soplador 11. El soplador 11 introduce
así aire de alimentación a una presión creciente en el recipiente
adsorbente 17. El gas de alimentación presurizado circula a través
de la tubería 13, la válvula 7 de dos vías y cuatro lumbreras a
través de las lumbreras 7c y 7d y la tubería 15 en el recipiente
adsorbente 17. El gas almacenado de producto procedente del
depósito 39 de almacenamiento de gas sigue entrando en el recipiente
adsorbente a través de la tubería 37, la tubería 29, la tubería 41,
la válvula de retención 43, la tubería 45 y la tubería 19. Cuando la
presión diferencial entre el depósito 39 de almacenamiento de gas
(la presión superior) y el recipiente adsorbente 17 (la presión
inferior) disminuye hasta el valor predeterminado entre 15 y 70 kPa,
la válvula de retención 43 se cierra automáticamente, y la operación
de represurización de doble efecto finaliza. La duración de la
operación de represurización de doble efecto es, típicamente, de 2 a
8 segundos.
A medida que el aire de alimentación presurizado
continúa, la presión en el recipiente adsorbente aumenta hasta la
presión de alimentación, momento en el que se repite el ciclo,
empezando con la operación de alimentación de aire descrita
anteriormente. Al final de esta operación, la válvula de retención
23 se abre y el gas efluente del producto adsorbente empieza a
circular a través de la tubería 19, la tubería 21, la válvula de
retención 23, la tubería 25 y la tubería 29. La válvula de retención
23 se abre automáticamente cuando la presión diferencial entre el
recipiente adsorbente 17 (la presión superior) y el depósito 39 de
almacenamiento de gas (la presión inferior) excede el valor
predeterminado en el intervalo de 0,35 a 7 kPa. Una porción del gas
de producto entra a través de la tubería 37 en el depósito 39 de
almacenamiento de gas y el resto es retirado como el gas final de
producto de oxígeno a través de la tubería 31, la válvula de control
33 y la tubería 35.
Durante las operaciones 1 a 5 descritas
anteriormente, el gas final de producto de oxígeno es retirado
continuamente a través de la válvula 33 y la tubería 35. Durante la
operación 1, el gas total que circula desde el recipiente adsorbente
17 a través de las tuberías 19, 21, 25 y 29 proporciona gas al
depósito 39 de almacenamiento a través de la tubería 37, y gas final
de producto de oxígeno a través de la tubería 35. Durante las
operaciones 2 a 5, el gas final de producto de oxígeno es retirado
del depósito 39 de almacenamiento de gas a través de las tuberías 37
y 31. Durante las operaciones 2, 3 y 4, el gas de producto es
retirado, también, del depósito 39 de almacenamiento de gas a través
de las tuberías 37, 29, 41, 45 y 19 para la purga y represurización
del recipiente adsorbente. El depósito 39 de almacenamiento de gas
se diseña para que sea de volumen suficiente a fin de proporcionar
gas de purga y represurización, al tiempo que proporciona gas final
de producto de oxígeno a la presión y el caudal requeridos.
En una realización alternativa de la invención,
todo el gas efluente del adsorbente se puede introducir a través de
las tuberías 29 y 37 en el depósito 39 de almacenamiento de gas. El
gas de producto final es retirado directamente del depósito 39 de
almacenamiento de gas a través de la tubería 31, la válvula 33 y la
tubería 35 de producto, como se muestra. El gas para la purga y
represurización del adsorbente es retirado a través de las tuberías
37 y 29, como se ha descrito anteriormente.
Un resumen del ciclo PSA descrito anteriormente
se proporciona en la Tabla 1, que indica la posición de las válvulas
y la duración temporal para cada operación del ciclo en el ciclo
descrito anteriormente. Un trazado gráfico de las presiones
absolutas en el recipiente adsorbente 17 y en el depósito 39 de
almacenamiento de gas, como una función del tiempo, se muestra en la
figura 2, en unión con el Ejemplo proporcionado en lo que sigue. El
eje de tiempos de la figura 2 no está necesariamente a escala, y las
extensiones de las operaciones del ciclo mostradas son sólo
ilustrativas.
ilustrativas.
Resumen del ciclo y de la
posición de las válvulas (Periodos de tiempo de la figura
2)
| Válvula 7 de dos vías y | Válvulas | ||||
| Tiempo | cuatro lumbreras | de retención | |||
| Operación del ciclo | Periodo | Seg. | Conexiones de las | 23 | 43 |
| lumbreras | |||||
| 1) Alimentación de aire | t_{0} - t_{1} | 15-30 | 7a a 7b; 7c a 7d | A | C |
| 2) Evacuación | t_{1} - t_{2} | 15-36 | 7d a 7b; 7c a 7a | C | C* |
| 3) Evacuación/Purga | t_{2} - t_{3} | 2-8 | 7d a 7b; 7c a 7a | C | A |
| 4) Represurización de | t_{3} - t_{4} | 2-8 | 7a a 7b; 7c a 7d | C | A |
| doble efecto | |||||
| 5) Represurización de | t_{4} - t_{f} | 2-8 | 7a a 7b; 7c a 7d | C | C |
| alimentación | |||||
| Posición de la válvula: | |||||
| A = Abierta | |||||
| C = Cerrada | |||||
| C* = se cierra ligeramente después de que empiece la operación 2 | |||||
| El tiempo del ciclo total, desde t_{0} - t_{f}, está típicamente en el intervalo de 36 a 94 segundos. |
El ciclo del procedimiento PSA de la presente
invención se ha descrito anteriormente para la aplicación preferida
de separación de aire para la producción de oxígeno. El ciclo del
procedimiento se puede usar también para la separación de otras
mezclas gaseosas, usando el o los adsorbentes y los tiempos de ciclo
apropiados. El procedimiento se puede aplicar, por ejemplo, en la
recuperación de hidrógeno de pureza moderada a partir de gases
malolientes en refinerías de petróleo, en el secado de aire y en la
extracción de hidrocarburos más pesados del gas natural. Los
adsorbentes útiles para estas separaciones incluyen carbón activado,
zeolitas de tipo A y X, y mordenita. El sistema, como se ha
descrito, utiliza un único adsorbente, pero se pueden usar
múltiples adsorbentes en paralelo si se requieren regímenes de
producción superiores.
Se hace funcionar un sistema PSA según la figura
1 para recuperar oxígeno del aire, como se ha descrito anteriormente
y como se ha resumido en la Tabla 1. La presión mínima diferencial
entre el adsorbente 17 y el depósito 39 de almacenamiento de gas
requerida para permitir el flujo a través de la válvula de retención
23 es 1,7 kPa. Así, la presión diferencial de apertura de la válvula
de retención 23 es 1,7 kPa. La presión mínima diferencial entre el
depósito 39 de almacenamiento de gas y el adsorbente 17 requerida
para permitir el flujo a través de la válvula de retención 43 es 69
kPa. Así, la presión diferencial de apertura de la válvula de
retención 43 es 69 kPa.
El ciclo se describe en la figura 2, que
presenta el perfil presión-tiempo para el recipiente
adsorbente 17 y el depósito 39 de almacenamiento de gas. El ciclo y
la operación de alimentación de aire (1) empiezan en el tiempo
t_{0}, en el que la presión inicial en el recipiente adsorbente 17
es 117 kPa. El flujo de gas a través del sistema se produce como se
ha descrito anteriormente en la operación de alimentación de aire
(1), y las válvulas funcionan en las posiciones resumidas en la
Tabla 1. Ya que la presión mínima diferencial requerida para
mantener el flujo a través de la válvula de retención 23 es 1,7 kPa,
la presión en el depósito 39 de almacenamiento de gas en t_{0} es
1,7 kPa menor que la presión en el recipiente adsorbente 17. La
presión en el recipiente adsorbente 17 sube de manera
aproximadamente lineal desde t_{0} hasta t_{1}, mientras que la
presión en el depósito 39 de almacenamiento de gas sube más
lentamente, puesto que sólo una porción del gas de producto en la
tubería 29 entra a través de la tubería 37 en el depósito
39.
39.
En el tiempo t_{1} (20 segundos después de
t_{0}), cuando la presión del adsorbente alcanza 152 kPa, se
termina la operación de alimentación de aire y se inicia la
operación de evacuación, conmutando la posición de la válvula de
alimentación 7, como se ha descrito anteriormente. El soplador 11
empieza inmediatamente a retirar gas de evacuación del recipiente
adsorbente 17, y la presión en él disminuye rápidamente. Brevemente
después del tiempo t_{1}, la presión diferencial entre el
adsorbente 17 y el depósito 39 cae por debajo de 1,7 kPa, y el flujo
a través de la válvula de retención 23 se detiene. Se produce la
evacuación, y la presión en el adsorbente 17 sigue disminuyendo. Al
mismo tiempo, el producto gaseoso final de oxígeno es retirado del
depósito 39 de almacenamiento a través de la tubería 31, y la
presión en el depósito disminuye lentamente.
En el tiempo t_{2} (30 segundos después de
t_{1}), la operación de evacuación termina automáticamente, y la
operación combinada de evacuación y purga empieza cuando la presión
diferencial entre el depósito 39 de almacenamiento de gas y el
adsorbente 17 excede los 69 kPa. Esto inicia el flujo de gas de
producto de oxígeno desde el depósito 39 a través de la válvula de
retención 43 y hacia dentro del recipiente adsorbente 17,
proporcionando por ello que el gas de purga entre en el extremo de
producto del adsorbente, mientras continúa la evacuación del extremo
de alimentación del adsorbente. La presión en el adsorbente 17 sigue
disminuyendo, aunque a un régimen ligeramente inferior, y la presión
en el depósito 39 de almacenamiento disminuye más rápidamente, a
medida que tanto el gas de purga como el gas de producto final son
retirados de él.
En el tiempo t_{3} (8 segundos después de
t_{2}), el recipiente adsorbente 17 alcanza una presión de 28 kPa,
y la operación de evacuación/purga se termina conmutando la posición
de la válvula 7 de dos vías y cuatro lumbreras, de manera que el
soplador 11 se cambia desde el modo de evacuación hasta el modo de
compresión de la alimentación, como se ha descrito anteriormente.
Esta conmutación intoduce aire comprimido de alimentación en el
extremo de alimentación del adsorbente 17, mientras que el gas de
producto sigue entrando desde el depósito de almacenamiento 39 en el
adsorbente, proporcionando por ello una represurización de doble
efecto del adsorbente. Esta operación continúa mientras la presión
en el adsorbente aumenta y la presión en el depósito de
almacenamiento de gas disminuye.
En el tiempo t_{4} (4 segundos después de
t_{3}), la operación de represurización de doble efecto termina
automáticamente y la operación de represurización de la alimentación
empieza cuando la presión diferencial entre el depósito 39 de
almacenamiento de gas y el adsorbente 17 cae por debajo de 69 kPa.
Esto termina el flujo de gas de producto de oxígeno desde el
depósito 39 a través de la válvula de retención 43 y hacia dentro
del recipiente adsorbente 17, mientras la válvula de retención 43 se
cierra, y se produce la represurización de la alimentación hasta que
la presión del adsorbente alcanza la presión inicial de alimentación
de 117 kPa. La presión en el depósito 39 de almacenamiento sigue
disminuyendo, pero a un régimen ligeramente más lento, mientras la
retirada del gas final de producto de oxígeno continúa a través de
la tubería 31. En el tiempo t_{f} (6 segundos después de
t_{4}), la presión diferencial entre el adsorbente 17 y el
depósito 39 excede los 1,7 kPa, y el flujo a través de la válvula de
retención 23 empieza. En este punto, el ciclo se repite, empezando
con la operación de alimentación de aire.
Aunque se describen duraciones y presiones
específicas de las operaciones del ciclo en este Ejemplo, se pueden
usar otras duraciones y presiones de las operaciones del ciclo,
dependiendo del régimen y la pureza del producto requeridos, el
tamaño del adsorbente, la temperatura ambiente y el tipo de
adsorbente. Las duraciones y presiones relativas en los principales
segmentos del ciclo PSA en la figura 2, a saber, la operación
(t_{0} - t_{1}) de alimentación de aire, las operaciones
(t_{1} - t_{3}) de evacuación y las operaciones (t_{3} -
t_{f}) de represurización, son controladas por los tiempos de
conmutación de la válvula 7 de dos vías y cuatro lumbreras. La
duración relativa de la operación (t_{1} - t_{2}) de evacuación,
de la operación (t_{2} - t_{3}) de evacuación y purga, de la
operación (t_{3} - t_{4}) de represurización de doble efecto y
de la operación (t_{4} - t_{f}) de represurización de producto
son controladas por la selección de las presiones diferenciales a
las que se abren las válvulas de retención 23 y 43. Por ejemplo,
seleccionando un valor superior de esta presión diferencial para la
válvula de retención 43 se alargarán la operación de evacuación y la
operación de represurización de producto, y se acortarán la
operación de represurización de doble efecto y la operación de
evacuación y purga. Al contrario, seleccionando un valor inferior de
esta presión diferencial para la válvula de retención 43, se
acortarán la operación de evacuación y la operación de
represurización de producto, y se alargarán la operación de
represurización de doble efecto y la operación de evacuación y
purga.
El procedimiento de la presente invención
descrito anteriormente se lleva a cabo en un sistema sencillo que
utiliza una única válvula de dos vías y cuatro lumbreras para
controlar el flujo de gas entre un recipiente adsorbente y un
soplador, y este último se usa para la introducción de gas de
alimentación en el adsorbente y para la evacuación de gas del
adsorbente. El control del flujo de gas en cualquier sentido entre
el recipiente adsorbente y el depósito de almacenamiento de gas de
producto se consigue automáticamente gracias a dos válvulas de
retención instaladas en paralelo entre el recipiente y el depósito.
El sistema funciona así con sólo dos accionadores mecánicos -uno
para hacer funcionar la válvula de dos vías y cuatro lumbreras y
otro para accionar el soplador-. Las válvulas de retención entre el
adsorbente y el depósito de almacenamiento de gas se activan directa
y automáticamente por la presión diferencial del gas entre el
adsorbente y el depósito de almacenamiento. El diseño del presente
sistema PSA reduce así los costes de capital y aumenta la fiabilidad
de funcionamiento cuando se compara con sistemas previos que
requieren la apertura y cierre mecánicos controlados de numerosas
válvulas para dirigir el flujo de gas durante las diversas
operaciones PSA.
Ya que sólo se requieren una válvula accionada y
un soplador, el sistema PSA es sencillo y compacto. La única válvula
de dos vías y cuatro lumbreras está controlada por un único
temporizador, que, en combinación con las válvulas de retención,
elimina la necesidad de un microprocesador más complejo para
controlar el ciclo.
Las características esenciales de la presente
invención están descritas completamente en la descripción anterior.
Un experto en la técnica puede comprender la invención y hacer
diversas modificaciones, desviándose del alcance de las
reivindicaciones que siguen.
Claims (14)
1. Un procedimiento de adsorción por oscilación
de presión para la separación de un gas de alimentación presurizado
que contiene al menos un componente más fuertemente adsorbible y al
menos un componente menos fuertemente adsorbible, que comprende las
operaciones de:
(i) introducir el gas de alimentación
presurizado a una presión de alimentación en un extremo de
alimentación de un recipiente adsorbente que contiene un adsorbente
sólido que adsorbe de modo preferencial el componente o los
componentes más fuertemente adsorbibles, retirar de un extremo de
producto del recipiente adsorbente un gas efluente del adsorbente,
enriquecido del componente o los componentes menos fuertemente
adsorbibles, e introducir al menos una porción del gas efluente del
adsorbente en un depósito de almacenamiento de gas;
(ii) terminar la introducción del gas de
alimentación presurizado en el recipiente adsorbente y despresurizar
dicho recipiente, evacuando gas del extremo de alimentación del
recipiente adsorbente;
(iii) terminar la evacuación de gas del extremo
de alimentación del recipiente adsorbente y represurizar dicho
recipiente desde la presión mínima del adsorbente hasta una presión
intermedia, introduciendo gas de alimentación presurizado en el
extremo de alimentación del recipiente adsorbente, mientras se sigue
introduciendo gas efluente almacenado del adsorbente desde el
depósito de almacenamiento de gas en el extremo de producto del
recipiente adsorbente;
(iv) represurizar además el recipiente
adsorbente hasta la presión de alimentación, al seguir introduciendo
gas de alimentación presurizado en el extremo de alimentación del
recipiente adsorbente, sin la introducción de gas efluente
almacenado del adsorbente en dicho recipiente; y
(v) repetir las operaciones (i) hasta (iv) de
manera cíclica,
caracterizado porque:
dicha evacuación de gas del extremo de
alimentación del recipiente adsorbente durante la operación (ii) es
primeramente (operación (ii.a)) sin la introducción de gas efluente
almacenado de adsorbente en el recipiente adsorbente y se continúa
entonces (operación (ii.b)), mientras se introduce simultáneamente
gas efluente almacenado del adsorbente desde el depósito de
almacenamiento de gas en el extremo de producto del recipiente
adsorbente, hasta que la presión en dicho recipiente alcanza una
presión mínima del adsorbente;
durante la operación (i), el gas efluente del
adsorbente circula a través de una primera válvula de retención,
antes de introducir gas efluente del adsorbente en el depósito de
almacenamiento de gas, pero no entra gas desde el depósito de
almacenamiento de gas a través de la primera válvula de retención en
el recipiente adsorbente, durante las operaciones (ii), (iii) y
(iv); y
durante las operaciones (11.b) y (iii), el gas
circula desde el depósito de almacenamiento de gas a través de una
segunda válvula de retención y entra en el recipiente adsorbente,
pero no circula gas efluente del adsorbente a través de la segunda
válvula de retención durante las operaciones (i), (ii.a) y (iv).
2. Un procedimiento según la reivindicación 1,
en el que:
la primera válvula de retención permite que el
gas efluente del adsorbente entre en el depósito de almacenamiento
de gas, en el momento en que la presión diferencial entre el
recipiente adsorbente y el depósito de almacenamiento de gas es
igual a o mayor que una presión diferencial predeterminada de
apertura de la primera válvula de retención y
la segunda válvula de retención permite que
entre gas desde el depósito de almacenamiento de gas en el
recipiente adsorbente, en el momento en que la presión diferencial
entre el depósito de almacenamiento de gas y el recipiente
adsorbente es igual a o mayor que una presión diferencial
predeterminada de apertura de la segunda válvula de retención.
3. Un procedimiento según la reivindicación 1 o
la reivindicación 2, en el que una porción del gas efluente del
adsorbente, enriquecido del componente menos fuertemente adsorbible,
es retirada como un gas de producto durante la operación (i).
4. Un procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que una porción del gas efluente
almacenado del adsorbente, enriquecido del componente menos
fuertemente adsorbible, es retirada del depósito de almacenamiento
de gas como un gas de producto durante la operación (i).
5. Un procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que una porción del gas efluente
almacenado del adsorbente es retirada del depósito de almacenamiento
de gas como un gas de producto durante las operaciones (ii), (iii) y
(iv).
6. Un procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que el gas de alimentación es
aire, el componente más fuertemente adsorbible es nitrógeno y el
componente menos fuertemente adsorbible es oxígeno.
7. Un procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que el adsorbente sólido se
selecciona a partir de zeolitas monovalentes o bivalentes de
intercambio catiónico que tienen estructura de tipo A, de tipo X o
de mordenita.
8. Un procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que la presión mínima del
adsorbente está por debajo de la presión atmosférica.
9. Un sistema de adsorción por oscilación de
presión para la separación de un gas de alimentación, que contiene
al menos un componente más fuertemente adsorbible y al menos un
componente menos fuertemente adsorbible por un procedimiento según
la reivindicación 1, sistema que comprende:
(a) un recipiente adsorbente (17) que contiene
un adsorbente sólido que adsorbe de modo preferencial el componente
o los componentes más fuertemente adsorbibles, y que tiene un
extremo de alimentación y un extremo de producto;
(b) un soplador, una válvula y unos medios de
conducción (1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15) para: (i) introducir el gas
de alimentación en el extremo de alimentación del recipiente
adsorbente (17) y (ii) retirar un gas de evacuación del extremo de
alimentación del recipiente adsorbente (17);
(c) unos medios de conducción (19) para retirar
un gas efluente del adsorbente, enriquecido del componente o los
componentes menos fuertemente adsorbibles, del extremo de producto
del recipiente adsorbente (17);
(d) un depósito (39) de almacenamiento de gas
para contener una porción del gas efluente del adsorbente retirada
del extremo de producto del recipiente adsorbente (17);
(e) unos medios de conducción (21, 25, 29, 37,
41, 45) para introducir la porción del gas efluente del adsorbente
en el depósito (39) de almacenamiento de gas y para transferir gas
efluente del adsorbente desde el depósito (39) de almacenamiento de
gas hacia dentro del recipiente adsorbente (17);
(f) una primera válvula de retención (23) que
permite que el gas efluente del adsorbente entre en el depósito de
almacenamiento de gas, en el momento en que la presión diferencial
entre el recipiente adsorbente (17) y el depósito (39) de
almacenamiento de gas es igual a o mayor que una presión diferencial
predeterminada de apertura de la primera válvula de retención
(23);
(g) una segunda válvula de retención (43), que
permite que entre gas desde el depósito (39) de almacenamiento de
gas en el recipiente adsorbente (17), en el momento en que la
presión diferencial entre el depósito (39) de almacenamiento de gas
y el recipiente adsorbente (17) es igual a o mayor que una presión
diferencial predeterminada de apertura de la segunda válvula de
retención (43); y
(h) unos medios de conducción (33, 35) para
retirar al menos una porción del gas efluente del adsorbente como un
gas de producto, enriquecida del componente o los componentes menos
fuertemente adsorbibles.
10. Un sistema según la reivindicación 9, en el
que los medios de válvula de (b) comprenden una válvula (7) de dos
vías y cuatro lumbreras que:
en una primera posición de válvula, permite que
circule gas, en orden, a través de una tubería de alimentación (5)
de entrada/salida, a través de la válvula (7), a través de una
tubería de aspiración (9) del soplador, a través del soplador (11),
a través de una tubería de descarga (13) del soplador, a través de
la válvula (7), a través de una tubería (15) conectada al extremo de
alimentación del recipiente adsorbente (17) y hacia dentro del
mismo,
y
y
en una segunda posición de válvula, permite que
circule gas, en orden, desde el recipiente adsorbente (17), a través
de la tubería (15) conectada al extremo de alimentación del
recipiente adsorbente (17), a través de la válvula (7), a través de
la tubería de aspiración (9) del soplador, a través del soplador
(11), a través de la tubería de descarga (13) del soplador, a través
de la válvula (7) y a través de la tubería de alimentación (15) de
entrada/salida.
11. Un sistema según la reivindicación 9 o la
reivindicación 10, en el que la presión diferencial de apertura de
la primera válvula de retención está entre 0,35 kPa y 7 kPa.
12. Un sistema según la reivindicación 11, en el
que la presión diferencial de apertura de la segunda válvula de
retención está entre 15 kPa y 70 kPa.
\newpage
13. Un sistema según una cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 12, que comprende además una válvula (33) de
control de caudal conectada a los medios de conducción (31) para
retirar al menos una porción del gas efluente del adsorbente como un
gas de producto, enriquecida del componente o los componentes menos
fuertemente
adsorbibles.
adsorbibles.
14. Un sistema según una cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 13, en el que la tubería de alimentación de
entrada/salida está en comunicación de fluido con la atmósfera, para
proporcionar aire como gas de alimentación.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US246517 | 1999-02-09 | ||
| US09/246,517 US6156101A (en) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | Single bed pressure swing adsorption process and system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2265322T3 true ES2265322T3 (es) | 2007-02-16 |
Family
ID=22931015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES00300894T Expired - Lifetime ES2265322T3 (es) | 1999-02-09 | 2000-02-04 | Procedimiento y sistema para la adsorcion por oscilacion de presion en lecho unico. |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6156101A (es) |
| EP (1) | EP1027915B1 (es) |
| KR (1) | KR100346488B1 (es) |
| AT (1) | ATE336292T1 (es) |
| BR (1) | BR0000842A (es) |
| CA (1) | CA2297590C (es) |
| DE (1) | DE60030016T2 (es) |
| ES (1) | ES2265322T3 (es) |
| TW (1) | TW524710B (es) |
Families Citing this family (78)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6302943B1 (en) * | 1999-11-02 | 2001-10-16 | Air Products And Chemicals, Inc. | Optimum adsorbents for H2 recovery by pressure and vacuum swing absorption |
| US6428607B1 (en) * | 2000-06-26 | 2002-08-06 | Air Products And Chemicals, Inc. | Pressure swing adsorption process which provides product gas at decreasing bed pressure |
| AU2264802A (en) * | 2000-12-19 | 2002-07-01 | Sumitomo Seika Chemicals | Method of recovering enriched gaseous oxygen |
| US6530973B2 (en) * | 2001-01-16 | 2003-03-11 | Visteion Global Technologies, Inc. | Air desiccant system and method for automotive climate control |
| US6585804B2 (en) * | 2001-11-09 | 2003-07-01 | Air Products And Chemicals, Inc. | Pressure swing adsorption process operation at turndown conditions |
| US6605136B1 (en) | 2002-07-10 | 2003-08-12 | Air Products And Chemicals, Inc. | Pressure swing adsorption process operation and optimization |
| US6712877B2 (en) * | 2002-08-27 | 2004-03-30 | Litton Systems, Inc. | Oxygen concentrator system |
| US6802889B2 (en) | 2002-12-05 | 2004-10-12 | Air Products And Chemicals, Inc. | Pressure swing adsorption system for gas separation |
| WO2005014145A1 (en) * | 2003-08-12 | 2005-02-17 | Jej Co., Ltd. | Gas concentrator |
| US7954490B2 (en) | 2005-02-09 | 2011-06-07 | Vbox, Incorporated | Method of providing ambulatory oxygen |
| US8016918B2 (en) * | 2006-10-04 | 2011-09-13 | Air Products And Chemicals, Inc. | Performance stability in rapid cycle pressure swing adsorption systems |
| US20090065007A1 (en) | 2007-09-06 | 2009-03-12 | Wilkinson William R | Oxygen concentrator apparatus and method |
| EA025413B1 (ru) | 2007-11-12 | 2016-12-30 | Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани | Способ и система для обработки газового потока |
| EA022697B1 (ru) | 2008-04-30 | 2016-02-29 | Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани | Способ и система избирательного удаления масла из потока газа, содержащего метан |
| US20100095841A1 (en) * | 2008-10-20 | 2010-04-22 | Pacific Consolidated Industries, Inc. | VSA gas concentrator using a reversing blower |
| US8496738B1 (en) * | 2010-01-27 | 2013-07-30 | Pacific Consolidated Industries, Inc. | Nitrogen and oxygen separation using vacuum swing adsorption |
| MY162263A (en) | 2010-05-28 | 2017-05-31 | Exxonmobil Upstream Res Co | Integrated adsorber head and valve design and swing adsorption methods related thereto |
| US8616207B2 (en) | 2010-09-07 | 2013-12-31 | Inova Labs, Inc. | Oxygen concentrator heat management system and method |
| US8603228B2 (en) | 2010-09-07 | 2013-12-10 | Inova Labs, Inc. | Power management systems and methods for use in an oxygen concentrator |
| TWI495501B (zh) | 2010-11-15 | 2015-08-11 | Exxonmobil Upstream Res Co | 動力分餾器及用於氣體混合物之分餾的循環法 |
| WO2012161826A1 (en) | 2011-03-01 | 2012-11-29 | Exxonmobil Upstream Research Company | Methods of removing contaminants from a hydrocarbon stream by swing adsorption and related apparatus and systems |
| EA201391255A1 (ru) | 2011-03-01 | 2014-02-28 | Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани | Устройства и системы, имеющие компактную конфигурацию многочисленных слоев для цикловой адсорбции, и связанные с этим способы |
| WO2012118759A2 (en) | 2011-03-01 | 2012-09-07 | Exxonmobil Upstream Research Company | Apparatus and systems having a rotary valve assembly and swing adsorption processes related thereto |
| WO2012118757A1 (en) | 2011-03-01 | 2012-09-07 | Exxonmobil Upstream Research Company | Apparatus and systems having a reciprocating valve head assembly and swing adsorption processes related thereto |
| US9352269B2 (en) | 2011-03-01 | 2016-05-31 | Exxonmobil Upstream Research Company | Apparatus and systems having a rotary valve assembly and swing adsorption processes related thereto |
| SG192573A1 (en) | 2011-03-01 | 2013-09-30 | Exxonmobil Upstream Res Co | Methods of removing contaminants from a hydrocarbon stream by swing adsorption and related apparatus and systems |
| EA026681B1 (ru) | 2011-03-01 | 2017-05-31 | Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани | Устройство и системы, имеющие заключенный в оболочку адсорбентный контактор, и связанные с этим циклические адсорбционные процессы |
| US9034078B2 (en) | 2012-09-05 | 2015-05-19 | Exxonmobil Upstream Research Company | Apparatus and systems having an adsorbent contactor and swing adsorption processes related thereto |
| BR112015008203A2 (pt) | 2012-10-12 | 2017-07-04 | Inova Labs Inc | método e sistemas para o fornecimento de gás enriquecido de oxigênio. |
| EP2906281B1 (en) | 2012-10-12 | 2018-09-05 | Inova Labs, Inc. | Dual oxygen concentrator systems and methods |
| EP4249104A3 (en) | 2012-10-12 | 2023-10-04 | Inova Labs, Inc. | Oxygen concentrator systems and methods |
| CN103585856B (zh) * | 2013-11-11 | 2016-08-24 | 天津大学 | 一种多回流的变压吸附方法 |
| US9440179B2 (en) | 2014-02-14 | 2016-09-13 | InovaLabs, LLC | Oxygen concentrator pump systems and methods |
| AU2015294518B2 (en) | 2014-07-25 | 2019-06-27 | Exxonmobil Upstream Research Company | Apparatus and system having a valve assembly and swing adsorption processes related thereto |
| WO2016076994A1 (en) | 2014-11-11 | 2016-05-19 | Exxonmobil Upstream Research Company | High capacity structures and monoliths via paste imprinting |
| US9713787B2 (en) | 2014-12-10 | 2017-07-25 | Exxonmobil Upstream Research Company | Adsorbent-incorporated polymer fibers in packed bed and fabric contactors, and methods and devices using same |
| EP3237091B1 (en) | 2014-12-23 | 2021-08-04 | ExxonMobil Upstream Research Company | Structured adsorbent beds and methods of producing the same |
| US9610532B2 (en) * | 2014-12-30 | 2017-04-04 | Pacific Consolidated Industries, Inc. | Method and system for high reliability oxygen supply from multiple units |
| CA2979869C (en) | 2015-05-15 | 2019-12-03 | Exxonmobil Upstream Research Company | Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto comprising mid-bed purge systems |
| CA2979870C (en) | 2015-05-15 | 2019-12-03 | Exxonmobil Upstream Research Company | Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto |
| US10293298B2 (en) | 2015-09-02 | 2019-05-21 | Exxonmobil Upstream Research Company | Apparatus and system for combined temperature and pressure swing adsorption processes related thereto |
| WO2017039991A1 (en) | 2015-09-02 | 2017-03-09 | Exxonmobil Upstream Research Company | Process and system for swing adsorption using an overhead stream of a demethanizer as purge gas |
| JP6616011B2 (ja) | 2015-10-27 | 2019-12-04 | エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー | 複数の弁を有するスイング吸着プロセス用の装置及びシステム |
| EA201891043A1 (ru) | 2015-10-27 | 2018-10-31 | Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани | Устройство и система для осуществления процессов короткоцикловой адсорбции и способ, относящийся к ним |
| CN108348838B (zh) | 2015-10-27 | 2021-11-05 | 埃克森美孚上游研究公司 | 具有多个阀门的变吸附方法相关的装置和系统 |
| CA3005448A1 (en) | 2015-11-16 | 2017-05-26 | Exxonmobil Upstream Research Company | Adsorbent materials and methods of adsorbing carbon dioxide |
| US10427088B2 (en) | 2016-03-18 | 2019-10-01 | Exxonmobil Upstream Research Company | Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto |
| WO2017192660A1 (en) | 2016-05-03 | 2017-11-09 | Inova Labs, Inc. | Method and systems for the delivery of oxygen enriched gas |
| CA3025615A1 (en) | 2016-05-31 | 2017-12-07 | Exxonmobil Upstream Research Company | Apparatus and system for swing adsorption processes |
| BR112018074420A2 (pt) | 2016-05-31 | 2019-03-06 | Exxonmobil Upstream Research Company | aparelho e sistema para processos de adsorção por variação |
| US10434458B2 (en) | 2016-08-31 | 2019-10-08 | Exxonmobil Upstream Research Company | Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto |
| KR102215684B1 (ko) | 2016-09-01 | 2021-02-19 | 엑손모빌 업스트림 리서치 캄파니 | 3a 제올라이트 구조체를 사용하는 물의 제거를 위한 스윙 흡착 방법 |
| US10328382B2 (en) | 2016-09-29 | 2019-06-25 | Exxonmobil Upstream Research Company | Apparatus and system for testing swing adsorption processes |
| WO2018097721A1 (en) * | 2016-11-23 | 2018-05-31 | Skytree B.V. | Apparatus for the reversible adsorbtion of carbon dioxide comprising a stack of at least two layers with sorbent material and process for extracting caron dioxide from a gas using the apparatus |
| CN110099730A (zh) | 2016-12-21 | 2019-08-06 | 埃克森美孚上游研究公司 | 具有泡沫几何形状结构和活性材料的自支承性结构 |
| CN110087755A (zh) | 2016-12-21 | 2019-08-02 | 埃克森美孚上游研究公司 | 具有活性材料的自支承性结构 |
| WO2019147516A1 (en) | 2018-01-24 | 2019-08-01 | Exxonmobil Upstream Research Company | Apparatus and system for temperature swing adsorption |
| EP3758828A1 (en) | 2018-02-28 | 2021-01-06 | ExxonMobil Upstream Research Company | Apparatus and system for swing adsorption processes |
| WO2020131496A1 (en) | 2018-12-21 | 2020-06-25 | Exxonmobil Upstream Research Company | Flow modulation systems, apparatus, and methods for cyclical swing adsorption |
| CN109437104A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-03-08 | 浙江海畅气体有限公司 | 一种快速制取高纯氢的装置 |
| US11376545B2 (en) | 2019-04-30 | 2022-07-05 | Exxonmobil Upstream Research Company | Rapid cycle adsorbent bed |
| WO2021071755A1 (en) | 2019-10-07 | 2021-04-15 | Exxonmobil Upstream Research Company | Adsorption processes and systems utilizing step lift control of hydraulically actuated poppet valves |
| EP4045173A1 (en) | 2019-10-16 | 2022-08-24 | Exxonmobil Upstream Research Company (EMHC-N1-4A-607) | Dehydration processes utilizing cationic zeolite rho |
| US11130939B2 (en) | 2020-01-20 | 2021-09-28 | Chio Kang Medical, Inc. | Bacteria for degrading ethylene oxide and uses thereof |
| US11220667B2 (en) | 2020-01-20 | 2022-01-11 | Chio Kang Medical, Inc. | Bacteria for degrading ethylene oxide and applications thereof |
| US11085016B1 (en) | 2020-01-20 | 2021-08-10 | Chio Kang Medical, Inc. | Method for screening bacteria capable of degrading ethylene oxide |
| US11124438B2 (en) | 2020-01-20 | 2021-09-21 | Chio Kang Medical, Inc. | Alcaligenes faecalis for degrading ethylene oxide |
| US11125498B1 (en) | 2020-03-18 | 2021-09-21 | Chio Kang Medical, Inc. | Gas liquefaction separator, gas liquefaction recovery system, and method for separating and recovering ethylene oxide |
| US11123680B1 (en) * | 2020-03-18 | 2021-09-21 | Chio Kang Medical, Inc. | Devices, systems, and methods for treating ethylene oxide waste gas |
| US11110390B1 (en) | 2020-03-18 | 2021-09-07 | Chio Kang Medical, Inc. | Systems and methods for treating sterilization exhaust gas containing ethylene oxide |
| US11130095B1 (en) | 2020-03-18 | 2021-09-28 | Chio Kang Medical, Inc. | Sterilization exhaust gas treating system and method for treating ethylene oxide-containing sterilization exhaust gas by using the same |
| US11103829B1 (en) | 2020-03-18 | 2021-08-31 | Chio Kang Medical, Inc. | Systems and methods for treating ethylene oxide waste gas |
| WO2021184605A1 (en) | 2020-03-18 | 2021-09-23 | Qiaokang Biotech (Guangdong) Co., LTD. | Microbiological treatment system for ethylene oxide exhaust gas |
| US11129914B1 (en) | 2020-03-19 | 2021-09-28 | Chio Kang Medical, Inc. | Ethylene oxide adsorption tower and recovery system, and method for recovering ethylene oxide |
| WO2022000460A1 (en) | 2020-07-03 | 2022-01-06 | Qiaokang Biotech (Guangdong) Co., LTD. | Container sterilization device and system, assembling method thereof, and use thereof |
| WO2022000464A1 (en) | 2020-07-03 | 2022-01-06 | Qiaokang Biotech (Guangdong) Co., LTD. | Mobile pretreatment apparatus and an operating method thereof, and a mobile analysis apparatus and an operating method thereof |
| WO2022000463A1 (en) | 2020-07-03 | 2022-01-06 | Qiaokang Biotech (Guangdong) Co., LTD. | Mobile sterilization system, mobile execution system, and mobile analysis system |
| CN114061264B (zh) * | 2021-07-26 | 2022-10-21 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种具有吸附器再生管路的氢气液化装置 |
Family Cites Families (40)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3069830A (en) * | 1960-03-24 | 1962-12-25 | Exxon Research Engineering Co | Heatless fractionator |
| BE602526A (es) * | 1960-04-12 | 1900-01-01 | ||
| US3104162A (en) * | 1960-05-18 | 1963-09-17 | Exxon Research Engineering Co | Timing cycle for improved heatless fractionation of gaseous materials |
| US3186150A (en) * | 1962-10-01 | 1965-06-01 | Mc Graw Edison Co | Apparatus for the treatment of gases |
| GB1144692A (en) * | 1965-03-12 | 1969-03-05 | Pall Corp | Gas drier with automatic cycle control and process |
| US3399510A (en) * | 1966-05-25 | 1968-09-03 | Air Technologies Inc | Process and apparatus for dehydrating compressed gas |
| US3430418A (en) * | 1967-08-09 | 1969-03-04 | Union Carbide Corp | Selective adsorption process |
| US3643402A (en) * | 1970-02-06 | 1972-02-22 | Wallace H Wireman | Method and apparatus for supplying dehydrated air to air-operated mechanisms |
| US3659399A (en) * | 1970-06-29 | 1972-05-02 | Air Technologies Inc | Fractionation by adsorption |
| GB1449864A (en) * | 1973-10-24 | 1976-09-15 | Boc International Ltd | Adsorption system |
| GB1529701A (en) * | 1975-01-02 | 1978-10-25 | Boc International Ltd | Oxygen enriched air |
| US3989484A (en) * | 1975-03-11 | 1976-11-02 | The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration | Separation of isotopes by cyclical processes |
| US4194890A (en) * | 1976-11-26 | 1980-03-25 | Greene & Kellogg, Inc. | Pressure swing adsorption process and system for gas separation |
| US4194892A (en) * | 1978-06-26 | 1980-03-25 | Union Carbide Corporation | Rapid pressure swing adsorption process with high enrichment factor |
| EP0046369B2 (en) * | 1980-08-18 | 1990-02-28 | Normalair-Garrett (Holdings) Limited | Molecular sieve type gas separation systems |
| US4376639A (en) * | 1981-12-10 | 1983-03-15 | Calgon Corporation | Novel repressurization of pressure swing adsorption system |
| US4376640A (en) * | 1981-12-10 | 1983-03-15 | Calgon Corporation | Repressurization of pressure swing adsorption system |
| US4440548A (en) * | 1982-04-19 | 1984-04-03 | Calgon Carbon Corporation | Pressure swing absorption system |
| US4534346A (en) * | 1983-03-15 | 1985-08-13 | Guild Associates, Inc. | Pressure swing cycle for the separation of oxygen from air |
| US4477264A (en) * | 1983-03-30 | 1984-10-16 | Air Products And Chemicals, Inc. | Pressure swing adsorption process for a medical oxygen generator for home use |
| US4561865A (en) * | 1983-11-01 | 1985-12-31 | Greene & Kellogg, Inc. | Single bed pressure swing adsorption gas separation system |
| US4511377A (en) * | 1983-11-01 | 1985-04-16 | Greene & Kellogg, Inc. | Apparatus for the production of oxygen |
| US4732579A (en) * | 1986-04-14 | 1988-03-22 | Fmc Corporation | Air purification and temperature controlling system and method |
| US4793832A (en) * | 1986-04-14 | 1988-12-27 | Fmc Corporation | Air purification and temperature controlling system and method |
| US4892566A (en) * | 1989-03-22 | 1990-01-09 | Airsep Corporation | Pressure swing adsorption process and system |
| US5032150A (en) * | 1989-11-03 | 1991-07-16 | The Ohio State University | Pressure swing adsorption |
| US5228888A (en) * | 1990-03-23 | 1993-07-20 | The Boc Group, Inc. | Economical air separator |
| US5071449A (en) * | 1990-11-19 | 1991-12-10 | Air Products And Chemicals, Inc. | Gas separation by rapid pressure swing adsorption |
| US5425240A (en) * | 1992-10-01 | 1995-06-20 | The Boc Group, Inc. | Purification of oxygen by cryogenic adsorption |
| GB2273252B (en) * | 1992-12-09 | 1996-09-18 | Boc Group Plc | The separation of gaseous mixtures |
| US5370728A (en) * | 1993-09-07 | 1994-12-06 | Praxair Technology, Inc. | Single bed pressure swing adsorption system and process |
| US5415683A (en) * | 1993-11-17 | 1995-05-16 | Praxair Technology, Inc. | Vacuum pressure swing adsorption process |
| US5520720A (en) * | 1994-11-30 | 1996-05-28 | The Boc Group, Inc. | Pressure swing adsorption process |
| FR2734172B1 (fr) * | 1995-05-19 | 1997-06-20 | Air Liquide | Dispositif et procede de separation de gaz par adsorption |
| US5620501A (en) * | 1995-08-15 | 1997-04-15 | The Boc Group, Inc. | Recovery of trace gases from gas streams |
| JP3793256B2 (ja) * | 1995-09-11 | 2006-07-05 | 帝人株式会社 | 酸素濃縮装置 |
| US5658371A (en) * | 1995-11-06 | 1997-08-19 | Praxair Technology, Inc. | Single bed pressure swing adsorption process for recovery of oxygen from air |
| FR2746668B1 (fr) * | 1996-03-27 | 1998-04-30 | Air Liquide | Procede de traitement d'un melange de gaz par adsorption a variation de pression |
| JPH10194708A (ja) * | 1997-01-09 | 1998-07-28 | Teijin Ltd | 酸素濃縮装置 |
| US5882380A (en) * | 1997-05-14 | 1999-03-16 | Air Products And Chemicals, Inc. | Pressure swing adsorption process with a single adsorbent bed |
-
1999
- 1999-02-09 US US09/246,517 patent/US6156101A/en not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-02-02 CA CA002297590A patent/CA2297590C/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-02-03 TW TW089102040A patent/TW524710B/zh not_active IP Right Cessation
- 2000-02-03 BR BR0000842-7A patent/BR0000842A/pt not_active IP Right Cessation
- 2000-02-04 EP EP00300894A patent/EP1027915B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-02-04 DE DE60030016T patent/DE60030016T2/de not_active Expired - Fee Related
- 2000-02-04 ES ES00300894T patent/ES2265322T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2000-02-04 AT AT00300894T patent/ATE336292T1/de not_active IP Right Cessation
- 2000-02-08 KR KR1020000005780A patent/KR100346488B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1027915B1 (en) | 2006-08-16 |
| KR20000076623A (ko) | 2000-12-26 |
| EP1027915A3 (en) | 2002-10-23 |
| DE60030016D1 (de) | 2006-09-28 |
| US6156101A (en) | 2000-12-05 |
| TW524710B (en) | 2003-03-21 |
| BR0000842A (pt) | 2000-09-12 |
| DE60030016T2 (de) | 2007-02-22 |
| CA2297590A1 (en) | 2000-08-09 |
| ATE336292T1 (de) | 2006-09-15 |
| CA2297590C (en) | 2003-04-29 |
| EP1027915A2 (en) | 2000-08-16 |
| KR100346488B1 (ko) | 2002-07-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2265322T3 (es) | Procedimiento y sistema para la adsorcion por oscilacion de presion en lecho unico. | |
| ES2257268T3 (es) | Metodo de control del flujo de gas y sistema de adsorcion por cambio de presion. | |
| ES2254307T3 (es) | Procedimiento de adsorcion por presion alterna de lecho unico. | |
| ES2214818T3 (es) | Procedimiento de adsorcion por oscilacion de presion para la separacion de un gas, y sistema que utiliza un adsorbedor unico y reciclaje del producto. | |
| KR100254295B1 (ko) | 단일 흡착 베드를 이용한 압력 스윙 흡착 방법 | |
| ES2371564T3 (es) | Proceso de adsorción de oscilación de presión con recuperación mejorada de productos de alta pureza. | |
| US10080992B2 (en) | Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto | |
| US6096115A (en) | Pressure swing adsorption process and system utilizing two product storage tanks | |
| ES2290133T3 (es) | Procedimiento de adsorcion por oscilacion de presion de lechos multiples. | |
| ES2276997T3 (es) | Proceso de adsorcion con vacio oscilante con extraccion de gas residual controlada. | |
| EP1018359A2 (en) | Pressure swing adsorption process and system with product storage tank(s) | |
| US6102985A (en) | Pressure swing adsorption process and system with dual product storage tanks | |
| JPH0141083B2 (es) | ||
| JPH08224428A (ja) | 圧力スイング吸着によってガス混合物の成分を分離するための連続法 | |
| KR101647017B1 (ko) | 응축 수분 배출 기능을 가지는 산소 농축 방법 및 장치 | |
| ES2245960T3 (es) | Procedimiento de adsorcion con presion alterna para producir un gas con una presion decreciente en el lecho de adsorcion. | |
| CN107921357B (zh) | 具有改进的效率的氧气分离器 | |
| EP0026694A1 (en) | Gas separation apparatus | |
| JP2857045B2 (ja) | 酸素濃縮装置 | |
| EP1051233B1 (en) | Selective adsorption of components of a gas mixture | |
| SU1662639A1 (ru) | Способ адсорбционного разделени воздуха | |
| MXPA99010879A (es) | Proceso de generacion de oxigeno y sistema que utiliza un adsorbedor individual y un soplador individual | |
| JP2020142180A (ja) | 高酸素ガスの供給装置および方法 |