ES2279438T3 - Aparato para la separacion mediante adsorcion por variacion de presion de al menos un constituyente de una mezcla gaseosa. - Google Patents
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Abstract
Aparato para la separación mediante adsorción por variación de presión de al menos un constituyente de una mezcla gaseosa, que comprende, en un recinto (1) de orientación general vertical que incluye una cúpula (2) superior, al menos una masa (4) de adsorbente que separa una primera cámara (5) vertical que recibe la mezcla gaseosa a separar de una segunda cámara (7) vertical que recoge una mezcla gaseosa separada, manteniéndose una pared (9) flexible de extensión general horizontal aplicada contra el extremo superior de la masa (4) adsorbente a través de medios (10, 11) de aplicación de presión, que se caracteriza porque incluye medios (12; 14) para controlar la presión en el volumen existente entre la pared (9) flexible y la cúpula (2).
Description
Aparato para la separación mediante adsorción
por variación de presión de al menos un constituyente de una mezcla
gaseosa.
La presente invención se refiere a aparatos para
la separación mediante adsorción por variación de presión, de al
menos un constituyente de una mezcla gaseosa del tipo de los que se
conocen como "PSA" o "VSA", que comprende, en un recinto
con orientación vertical en general que incluye una cúpula superior,
al menos una masa de adsorbente que separa una primera cámara
vertical que recibe la mezcla gaseosa de una segunda cámara
vertical que recoge una mezcla gaseosa separada, una pared flexible
de extensión horizontal en general, que se mantiene aplicada contra
el extremo superior de la masa de adsorbente a través de medios de
aplicación de presión.
Un aparato de este tipo está descrito en el
documento US-A-5176721 (Hay/Vigor),
a nombre de la solicitante. En este tipo de aparato, en el que la
circulación de gas se efectúa horizontalmente, la membrana
compresora separa un volumen superior a presión sensiblemente
constante, de volúmenes inferiores que experimentan de forma
alterna variaciones de presión a veces considerables. Ello da como
resultado una solicitación a la fatiga de las partes estructurales
del aparato (en la práctica: las partes metálicas
mecano-soldadas tales como las rejillas, chapas,
placas, abrazaderas, tubos, fondos) que necesitan un
sobredimensionamiento (espesor, clases de soldaduras, precisión de
los ajustes) que incrementa considerablemente los costes de
fabricación y de instalación.
La presente invención tiene por objeto el hecho
de proponer una disposición de aparato que permita reducir los
costes de fabricación y de montaje, así como también reacondicionar
fácilmente los parques de aparatos existentes para aumentar
notablemente la duración de la vida operativa de éstos.
Para hacer esto, según una característica de la
invención, el aparato incluye medios para controlar la presión en
el volumen existente entre la pared flexible y la cúpula.
Según las características más particulares de la
invención:
- el volumen superior entre la pared flexible y
la cúpula, está en comunicación con una de las citadas cámaras
primera y segunda,
- el aparato incluye además medios de lastrado
de la pared flexible,
- el aparato incluye una canalización que
conecta el volumen superior con la segunda cámara,
- el aparato incluye un paso entre el volumen y
la primera cámara, y
- la masa de adsorbente es anular, siendo
concéntricas las cámaras primera y segunda.
Con la disposición según la invención, la
presión en el volumen superior no es constante sino que está
controlada en función de las presiones de proceso en el adsorbente,
típicamente en equilibrio con una de las presiones de
funcionamiento corriente arriba o corriente abajo del adsorbente, lo
que elimina así sustancialmente los esfuerzos parásitos
transmitidos hasta ahora por la pared flexible sobre el resto de la
estructura del aparato.
Por otra parte, la disposición de la
canalización o del paso de comunicación puede efectuarse sin
modificación sustancial de las arquitecturas de los aparatos
existentes.
Otras características y ventajas de la presente
invención se pondrán de manifiesto a partir de la descripción que
sigue de modos de realización, dados a título ilustrativo y en
ningún caso limitativo, realizada en relación con los dibujos
anexos, en los que:
La figura 1 representa, en corte vertical, un
primer modo de realización de un aparato según la invención, y
la figura 2 representa, en corte vertical
parcial, un segundo modo de realización de un aparato según la
invención.
En el modo de realización representado en la
figura 1, se aprecia un adsorbedor radial con, en un recinto 1
cilíndrico de eje vertical que comprende una cúpula 2 superior y un
fondo 3 inferior, al menos una masa 4 de adsorbente anular, coaxial
con el eje del recinto 1, que separa una cámara 5 interior formada
por un tubo 6 central perforado coaxial con el eje del recinto 1 de
una cámara 7 periférica en comunicación con el volumen inferior del
recinto 1 desde donde parte una canalización 8 de salida, en fase de
producción, de mezcla gaseosa de producción separada de una mezcla
gaseosa de alimentación introducida por el extremo inferior de un
tubo 6 central. En fase de regeneración, la masa 4 de adsorbente es
barrida por una mezcla gaseosa que se escapa con reducción de
presión, por el mismo extremo inferior del tubo 6 central. El
adsorbente se sujeta exteriormente y está separado de la cámara 7
periférica por medio de al menos una virola 15 perforada, coaxial
con el eje del recinto 1.
De manera en sí conocida, una pared flexible
impermeable, o membrana 9, se extiende horizontalmente en el
recinto 1 para recubrir los extremos superiores de la cámara 7
anular de la masa 4 anular de adsorbente, y del tubo 5 central.
En el modo de realización representado la
membrana 9 está recubierta por al menos un lecho 10 de elementos
individuales o particulados que forman lastre, tales como bolas de
metal, de vidrio o de cerámica, y la parte superior del volumen
entre la cúpula 2 y la membrana 9 está ocupada por un globo 11 que
se comunica, a través de una canalización 12 exterior que atraviesa
la cúpula 2, con la canalización 8 de gas de producción. La
canalización incluye una válvula 14 comandada eléctricamente, que
permite regular la presión en la cúpula 2 en función de los
parámetros del proceso. En este modo de realización, la presión en
la parte superior de la membrana 9 "sigue" sensiblemente a la
presión de la mezcla gaseosa de producción manteniéndose, en todo
momento del ciclo, no inferior a la presión máxima de proceso
efectiva en el adsorbente 4.
Como variante, la canalización 12 puede
desembocar simplemente en la parte alta de la cúpula 2 para
presurizar directamente el volumen superior por encima de la
membrana 9, estando la parte esencial de este volumen interior
ocupada por materiales particulados de densidad inferior a la de los
materiales particulados que lastran la membrana 9 y que se
superponen a estos últimos.
En el modo de realización de la figura 2, el
volumen por encima de la membrana 9 se comunica de forma permanente,
mediante al menos un paso 13 calibrado, con la cámara 5 interior, y
"sigue" así a la presión presente en esta cámara 5
interior.
La presente invención es particularmente
interesante para los aparatos de separación de los constituyentes
del aire, especialmente para proporcionar oxígeno con una pureza
superior al 90%. En este caso, el adsorbente 4 contiene al menos
una zeolita, ventajosamente de tipo LSX, ventajosamente una LILSX,
estando la membrana 9 realizada con el material comercializado bajo
la denominación "Hypalon" y/o con neopreno.
Claims (7)
1. Aparato para la separación mediante adsorción
por variación de presión de al menos un constituyente de una mezcla
gaseosa, que comprende, en un recinto (1) de orientación general
vertical que incluye una cúpula (2) superior, al menos una masa (4)
de adsorbente que separa una primera cámara (5) vertical que recibe
la mezcla gaseosa a separar de una segunda cámara (7) vertical que
recoge una mezcla gaseosa separada, manteniéndose una pared (9)
flexible de extensión general horizontal aplicada contra el extremo
superior de la masa (4) adsorbente a través de medios (10, 11) de
aplicación de presión, que se caracteriza porque incluye
medios (12; 14) para controlar la presión en el volumen existente
entre la pared (9) flexible y la cúpula (2).
2. Aparato según la reivindicación 1, que se
caracteriza porque el volumen entre la pared (9) flexible y
la cúpula (2) está puesto en comunicación (12; 13) con una de las
citadas cámaras primera y segunda.
3. Aparato según la reivindicación 1 ó 2, que se
caracteriza porque incluye además medios (10) de lastrado de
la pared (9) flexible.
4. Aparato según una de las reivindicaciones 2 y
3, que se caracteriza porque incluye una canalización (12)
que conecta el citado volumen con la segunda cámara (7).
5. Aparato según una de las reivindicaciones 2 y
3, que se caracteriza porque incluye un paso (13) entre el
citado volumen y la primera cámara (5).
6. Aparato según las reivindicaciones
anteriores, que se caracteriza porque la masa (4) de
adsorbente es anular, siendo concéntricas las cámaras primera (5) y
segunda (7).
7. Aparato según una de las reivindicaciones
anteriores, para la separación de componentes del aire, incluyendo
el adsorbente al menos una zeolita.
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