ES2287073T3 - Procedimiento para la recuperacion de oxigeno gaseoso enriquecido. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la recuperación de gas rico en oxígeno mediante el enriquecimiento de oxígeno gaseoso contenido en un gas bruto mediante adsorción por cambio de presión en una torre única, que usa una torre de adsorción única (1) cargada con un adsorbente, teniendo la torre de adsorción (1) una entrada (1b) de gas bruto y una salida (1a) de gas producto, comprendiendo el procedimiento la repetición de un ciclo que incluye: una etapa de adsorción para la adsorción de un componente de gas innecesario contenido en el gas bruto por parte del adsorbente mediante la introducción del gas bruto en el interior de la torre de adsorción (1) para la producción de un gas rico en oxígeno desde la torre de adsorción (1); una etapa de desorción para la desorción del componente de gas innecesario desde el adsorbente mediante la despresurización de la torre de adsorción (1); una etapa de lavado para la introducción de un gas de lavado en el interior de la torre de adsorción para descargar el gas que quedadesde la torre de adsorción (1) y una etapa de presurización para aumentar la presión interna de la torre de adsorción (1).
Description
Procedimiento para la recuperación de oxígeno
gaseoso enriquecido.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de recuperación de oxígeno gaseoso enriquecido de un
gas bruto que contiene oxígeno mediante adsorción por cambio de
presión (procedimiento PSA).
El gas rico en oxígeno, es decir, el gas con una
concentración alta de oxígeno, obtenido mediante un procedimiento
PSA, se usa ampliamente para campos técnicos que requieren un
suministro continuo de oxígeno, es decir, por ejemplo para la
fabricación de acero en horno eléctrico, tratamiento de aguas
mediante aireación con oxígeno, blanqueo de pasta de papel o en
ozonizadores. Recientemente, también en el campo técnico de la
combustión, se ha recurrido a la combustión en un gas rico en
oxígeno en lugar de la combustión en aire para la fusión de
residuos de hornos, para proporcionar emisiones con bajo NOx o para
mejorar la eficacia de una reacción química, por ejemplo. Además,
el gas rico en oxígeno también se usa ampliamente en el campo de la
bioquímica, tal como en la fermentación.
Un procedimiento PSA típico es un procedimiento
PSA multi-torre que usa un equipo dotado con al
menos dos torres de adsorción. En el procedimiento PSA
multi-torre, las etapas de los procedimientos de
adsorción, desorción y presurización se repiten en cada una de las
torres de adsorción. Estas etapas de procedimiento se llevan a cabo
en las torres de adsorción en diferentes tiempos unas de otras. Se
han hecho varios intentos para la mejora de tales procedimientos
PSA multi-torre y de los equipos usados por estos.
Por ejemplo, el documento
JP-A-8-239204
describe un procedimiento en el que la presión en una torre de
adsorción en la que ha finalizado la adsorción se usa para
presurizar otra torre de adsorción.
Por otra parte, un procedimiento PSA de torre
única que usa un equipo dotado de una torre de absorción única
también se conoce como un procedimiento para llevar a cabo reducción
de tamaño, simplificación de equipos y reducción de costes
iniciales. También se han hechos varios intentos para la mejora de
dicho procedimiento PSA de torre única y de los equipos usados por
éste en lo que respecta a la cantidad y a la pureza del gas de
oxígeno obtenido como producto. Por ejemplo, el documento
JP-A-9-29044
describe un procedimiento en el que el gas que queda en la torre de
adsorción tras finalizar la adsorción se recupera en un tanque de
recuperación proporcionado por separado y se devuelve a la torre de
adsorción cuando ha finalizado la desorción para el lavado de la
torre de adsorción.
No obstante, con los procedimientos descritos en
las gacetas o con otros procedimientos PSA de torre única de la
técnica anterior, la recuperación del gas rico en oxígeno es
insuficiente y aún hay lugar para la mejora.
Los documentos EP0771583 y EP0641591 se refieren
a un procedimiento de adsorción por cambio de presión para la
recuperación de oxígeno del aire. El documento US 3788036 se refiere
a un sistema de igualación de la presión y a un sistema de purgado
para sistemas de adsorción sin calor.
Un objetivo de la presente invención, que se
concibe bajo las circunstancias descritas anteriormente, es mejorar
la recuperación de gas rico en oxígeno en la obtención de gas rico
en oxígeno mediante un procedimiento PSA de torre única.
De acuerdo con la presente invención, se
proporciona un procedimiento para la recuperación de gas rico en
oxígeno mediante el enriquecimiento del oxígeno gaseoso contenido en
un gas bruto mediante una torre única de adsorción por cambio de
presión que usa una torre de adsorción única cargada con un
adsorbente, teniendo dicha torre de adsorción una entrada de gas
bruto y una salida de gas producto, y dicho procedimiento comprende
la repetición de un ciclo que incluye:
una etapa de adsorción para la adsorción de un
componente de gas innecesario contenido en el gas bruto por parte
del adsorbente mediante la introducción del gas bruto en el interior
de la torre de adsorción para la producción de un gas rico en
oxígeno desde la torre de adsorción;
una etapa de desorción para la desorción del
componente de gas innecesario desde el adsorbente mediante la
despresurización de la torre de adsorción;
una etapa de lavado para la introducción de un
gas de lavado en el interior de la torre de adsorción para
descargar el gas que queda en la torre de adsorción y
una etapa de presurización para aumentar la
presión interna de la torre de adsorción;
caracterizado porque la etapa de desorción
incluye una primera sub-etapa de desorción llevada a
cabo después de la etapa de adsorción para la recuperación del gas
semi-enriquecido en oxígeno que existe en la torre
de adsorción a través de la salida de gas producto para la
retención en un tanque de recuperación mientras se descarga el
componente de gas innecesario desorbido desde el adsorbente a través
de la entrada de gas bruto bajo reducción de presión, y una segunda
sub-etapa de desorción llevada a cabo después de la
primera etapa de desorción para la descarga del componente de gas
innecesario desorbido desde el adsorbente a través de la entrada de
gas bruto bajo reducción de presión con la salida de gas producto
cerrada;
caracterizado porque la etapa de lavado incluye
una primera sub-etapa de lavado para la introducción
de parte del gas rico en oxígeno como gas de lavado en el interior
de la torre de adsorción a través de la salida de gas producto
mientras se descarga el gas que queda desde la torre de adsorción a
través de la entrada de gas bruto, y una segunda
sub-etapa de lavado para la introducción de parte
del gas semi-enriquecido en oxígeno, retenido en el
tanque de recuperación como gas de lavado, en el interior de la
torre de adsorción a través de la salida del gas producto mientras
se descarga el gas que queda desde la torre de adsorción a través de
la entrada de gas bruto y
caracterizado porque la etapa de presurización
incluye el aumento de la presión interna de la torre de adsorción
mediante la introducción del resto del gas
semi-enriquecido en oxígeno retenido en el tanque de
recuperación en el interior de la torre de adsorción a través de la
salida de gas producto.
Preferentemente, la proporción de reparto entre
la cantidad de gas semi-enriquecido en oxígeno a
introducir en la torre de adsorción en la etapa de lavado y la
cantidad de gas semi-enriquecido en oxígeno a
introducir en la torre de adsorción en la etapa de presurización se
encuentra en el intervalo de entre 65:35 y 97:3 calculada sobre la
base de volumen en estado estándar. Más preferentemente, la
proporción de reparto se encuentra en el intervalo de entre 75:25 y
93:7 calculada sobre la base de volumen en estado estándar.
En el procedimiento para la recuperación del gas
rico en oxígeno de acuerdo con la presente invención, el gas
semi-enriquecido en oxígeno que existe en la torre
de adsorción después de que finaliza la adsorción se recupera para
su uso tanto para el lavado, como para la presurización de la torre
de adsorción. Los inventores han confirmado que dicho procedimiento
mejora la recuperación final del gas rico en oxígeno en comparación
con el caso en el que el gas semi-enriquecido en
oxígeno recuperado se usa sólo para el lavado de la torre de
adsorción o sólo para la presurización de la torre de adsorción.
Los inventores han confirmado que se obtiene una
elevada recuperación en el caso de que la proporción de reparto
entre la cantidad de gas semi-enriquecido en oxígeno
a introducir en la torre de adsorción en la etapa de lavado y la
cantidad de gas semi-enriquecido en oxígeno a
introducir en la torre de adsorción en la etapa de presurización se
encuentre en el intervalo de entre 65:35 y 97:3, y preferentemente
entre 75:25 y 93:7 calculada sobre la base de volumen en estado
estándar.
Otras características y ventajas de la presente
invención resultarán más claras a partir de la descripción
detallada proporcionada a continuación en relación con los dibujos
adjuntos.
La figura 1 ilustra de forma esquemática un
equipo X de separación PSA para llevar a cabo un procedimiento de
recuperación de gas rico en oxígeno de acuerdo con la presente
invención.
La figura 2 es una tabla que muestra el estado
abierto/cerrado de cada válvula automática del equipo de separación
PSA de la figura 1 en cada etapa del procedimiento de recuperación
del gas rico en oxígeno.
Las figuras 3A-3F ilustran los
flujos de gas en las etapas respectivas.
La figura 4 es una tabla que muestra las
condiciones y los datos de los ejemplos y de los ejemplos
comparativos.
La figura 5 es un gráfico que muestra los
resultados de los ejemplos y de los ejemplos comparativos.
A continuación se describirán las realizaciones
preferentes de la presente invención en relación con los dibujos
adjuntos.
La figura 1 ilustra de forma esquemática un
equipo X de separación PSA para llevar a cabo un procedimiento de
recogida de gas rico en oxígeno de acuerdo con la presente
invención. El equipo X de separación PSA incluye una torre de
adsorción (1), un tanque de compensación (2) de gas producto y un
tanque de recuperación (3).
La torre de adsorción (1), que incluye una
salida (1a) de gas producto y una entrada (1b) de gas bruto, se
carga con un adsorbente. Como adsorbente se puede hacer uso, por
ejemplo, de un tamiz molecular de zeolita de tipo
Li-X, un tamiz molecular de zeolita de tipo
Ca-X o un tamiz molecular de zeolita de tipo
Ca-A.
La salida (1a) de gas producto de la torre de
adsorción (1) se conecta al tanque de compensación (2) de gas
producto a través de una primera tubería (4a) para la recogida del
gas producto y a través de una segunda tubería (4b) para el
suministro de gas producto. La salida de gas producto también se
conecta al tanque de recuperación (3) a través de una tercera
tubería (4c) para el gas semi-enriquecido en
oxígeno, que se describirá más adelante.
La entrada (1b) de gas bruto de la torre de
adsorción (1) se conecta a un suministro (7) de gas bruto a través
de una cuarta tubería común (4d) y a través de una quinta y de una
sexta tuberías (4e), (4f) para el suministro de gas bruto. La
entrada de gas bruto también se conecta a un colector (8) de gas
desorbido a través de la cuarta tubería (4d) y a través de una
séptima y de una octava tuberías (4g), (4h) para la descarga del gas
desorbido.
El tanque de compensación (2) de gas producto se
conecta a un colector (9) de gas producto a través de una novena
tubería (4i) para la recogida de gas producto.
La primera tubería (4a) para la recogida de gas
producto está dotada de una válvula automática (5a), mientras que
la segunda tubería (4b) para el suministro de gas producto está
dotada de una válvula automática (5b) y de una válvula de control
de caudal (6a). La tercera tubería (4c) para el gas
semi-enriquecido en oxígeno está dotada de una
válvula automática (5c) y de una válvula de control de caudal (6b).
La quinta y la sexta tuberías (4e), (4f) para el suministro de gas
bruto y la séptima y la octava tuberías (4g), (4h) para la descarga
del gas desorbido están dotadas de válvulas automáticas (5d), (5e),
(5f), (5g), respectivamente. La cuarta tubería común (4d) está
dotada de una bomba soplante BP.
El flujo de gas en la primera tubería a través
de las nueve tuberías (4a) a (4i) se controla mediante la apertura
o mediante el cierre apropiado de cada una de las válvulas
automáticas (5a) a (5g). En la torre de adsorción (1), se repiten
una serie de etapas de procedimiento que incluyen adsorción,
desorción, lavado y presurización un número predeterminado de
veces. La etapa de adsorción se lleva a cabo bajo una presión
elevada para la adsorción del gas innecesario por parte del
adsorbente. La etapa de desorción se lleva a cabo bajo una presión
reducida para la desorción del gas innecesario desde el adsorbente.
En la etapa de lavado, se descarga el gas desorbido que queda en el
tanque. En la etapa de presurización, se aumenta la presión interna
de la torre de adsorción (1) como preparación para la etapa de
adsorción.
De acuerdo con la realización, el equipo X de
separación PSA que tiene la estructura anteriormente descrita se
utiliza para eliminar los componentes innecesarios del gas bruto
para obtener un gas producto enriquecido en oxígeno, o para obtener
un gas rico en oxígeno. En la torre de adsorción (1), se repite un
ciclo que incluye las etapas 1-6 mostradas en la
figura 2. La figura 2 también muestra el estado abierto/cerrado de
cada una de las válvulas (5a) a (5g) en cada etapa del
procedimiento. Cada una de las figuras 3A-3F ilustra
el flujo de gas en una etapa respectiva. El flujo de gas se indica
mediante una flecha en negrita.
En la Etapa 1, cada una de las válvulas
automáticas (5a) a (5g) se abre o se cierra, tal como se muestra en
la figura 2, para proporcionar el flujo de gas tal como se muestra
en la figura 3A, llevando a cabo de ese modo la adsorción.
Tal como se muestra en las figuras 1 y 3A, la
torre de adsorción (1) se comunica con el suministro (7) de gas
bruto. Además, la torre de adsorción (1) también se comunica con el
colector (9) de gas producto a través del tanque de compensación
(2) de gas producto. Por consiguiente, mediante el funcionamiento de
la bomba soplante BP, el gas bruto tal como el aire fluye desde el
suministro (7) de gas bruto a través de la quinta tubería (4e), de
la tercera tubería (4d) y de la sexta tubería (4f) para su
introducción en el interior de la torre de adsorción (1) a través
de la entrada (1b) de gas bruto. En este momento, la presión interna
de la torre de adsorción (1) se mantiene a 30-100
kPa (presión manométrica) por ejemplo. En la torre de adsorción (1),
los componentes innecesarios contenidos en el gas bruto, incluyendo
el nitrógeno, por ejemplo, se adsorben por parte del adsorbente
para su eliminación. Como resultado, el gas con una alta
concentración de oxígeno, es decir el gas rico en oxígeno, fluye
hacia afuera de la torre de adsorción (1) a través de la salida (1a)
de gas producto como un gas producto. El gas producto se envía al
tanque de compensación (2) de gas producto a través de la primera
tubería (4a). El gas producto se retiene antes en el tanque de
compensación (2) del gas producto y a continuación se recoge en el
colector (9) de gas producto a través de la novena tubería (4i).
Cuando esta etapa del procedimiento se termina, parte del gas
producto permanece en el tanque de compensación (2) de gas
producto.
En la Etapa 2, cada una de las válvulas
automáticas (5a) a (5g) se abre o se cierra, tal como se muestra en
la figura 2, para proporcionar el flujo de gas tal como se muestra
en la figura 3B, llevando a cabo de ese modo la desorción.
Tal como se muestra en las figuras 1 y 3B, la
torre de adsorción (1) se comunica con el tanque de recuperación
(3). La presión interna de la torre de adsorción (1) se aumenta
hasta, por ejemplo, 30-100 kPa (presión manométrica)
debido a la adsorción llevada a cabo en la misma anteriormente. Por
otra parte, en la etapa inicial de esta etapa, la presión interna
del tanque de recuperación (3) se mantiene relativamente baja, la
cual se puede encontrar en el intervalo de entre -80 y -10 kPa
(presión manométrica) por ejemplo. Por consiguiente, el gas con una
concentración relativamente elevada de oxígeno que existe en la
torre de adsorción (1), es decir el gas
semi-enriquecido en oxígeno, se mueve hacia el
tanque de recuperación (3) a través de la tercera tubería (4c)
debido a la diferencia de presión que existe entre la torre de
adsorción (1) y el tanque de recuperación (3). Debido a su
presencia previa en la torre de adsorción tras la finalización del
procedimiento de adsorción, este gas ha experimentado una
eliminación considerable de los componentes innecesarios y por
consiguiente tiene una concentración de oxígeno relativamente
elevada. La presión interna del tanque de recuperación (3)
finalmente se encuentra en el intervalo de entre -50 y 70 kPa
(presión manométrica).
En la Etapa 2, la torre de adsorción (1) también
se comunica con el colector (8) de gas desorbido. Así, mientras que
el gas semi-enriquecido en oxígeno se mueve hacia el
tanque de recuperación (3), la torre de adsorción (1) se
despresuriza mediante el funcionamiento de la bomba soplante BP. Por
consiguiente, los componentes innecesarios se desorben desde el
adsorbente, lo que aumenta la concentración de gas innecesario en la
torre de adsorción (1). Mediante el funcionamiento de la bomba
soplante BP, el gas innecesario fluye a través de la séptima
tubería (4g), de la cuarta tubería (4d) y de la octava tubería (4h)
para ser recogido en el colector (8) de gas desorbido.
En la Etapa 3, cada una de las válvulas
automáticas (5a) a (5g) se abre o se cierra, tal como se muestra en
la figura 2, para proporcionar el flujo de gas tal como se muestra
en la figura 3C, llevando a cabo de ese modo una desorción
adicional.
Tal como se muestra en las figuras 1 y 3C, la
torre de adsorción (1) se comunica sólo con el colector (8) de gas
desorbido. La bomba soplante BP opera de forma continua desde la
Etapa 2 para despresurizar la torre de adsorción (1), recogiendo de
ese modo el gas desorbido.
Durante la desorción en las Etapas 2 y 3, la
presión más baja en la torre de adsorción (1) se encuentra en el
intervalo de entre -90 y -20 kPa (presión manométrica).
En la Etapa 4, cada una de las válvulas
automáticas (5a) a (5g) se abre o se cierra, tal como se muestra en
la figura 2, para proporcionar el flujo de gas tal como se muestra
en la figura 3D, llevando a cabo de ese modo el lavado.
Tal como se muestra en las figuras 1 y 3D, la
torre de adsorción (1) se comunica con el tanque de compensación
(2) de gas producto y con el colector (8) de gas desorbido. La
presión en la torre de adsorción (1), que ha experimentado la
desorción, es relativamente baja. Por otra parte, la presión en el
tanque de compensación (2) de gas producto es relativamente elevada
debido a la retención del gas producto obtenido mediante la
adsorción. Por consiguiente, el gas producto se mueve desde el
tanque de compensación (2) de gas producto a través de la segunda
tubería (4b) para su introducción en el interior de la torre de
adsorción (1) a través de la salida (1a) de gas producto para
actuar como gas de lavado. En este momento, el gas dentro de la
torre de adsorción (1) se succiona de forma continua mediante el
funcionamiento de la bomba soplante BP. Esto propicia el movimiento
del gas producto desde el tanque de compensación (2) de gas producto
hacia la torre de adsorción (1). El caudal y la presión del gas
producto que fluye desde el tanque de compensación (2) de gas
producto se controla mediante la válvula de control de caudal
(6a).
El gas succionado desde la torre de adsorción
(1) a través de la salida (1a) de gas producto fluye a través de la
séptima tubería (4g), de la cuarta tubería (4d) y de la octava
tubería (4h) para ser recogido en el colector (8) de gas desorbido.
La succión realizada mediante el funcionamiento de la bomba soplante
BP fomenta la recogida del gas que queda en la torre de adsorción
(1). En este momento, como la torre de adsorción (1) se
despresuriza y el gas innecesario se descarga, la concentración del
gas innecesario o la presión parcial del mismo en la torre de
adsorción (1) se reduce. Como resultado, también se fomenta la
desorción de componentes innecesarios desde el adsorbente.
Siempre que se use la succión llevada a cabo por
la bomba soplante BP, la presión interna de la torre de adsorción
(1) en la etapa de lavado se encuentra en el intervalo de entre -90
y -20 kPa (presión manométrica) por ejemplo, de forma similar a la
presión de la etapa de desorción.
En la Etapa 5, cada una de las válvulas
automáticas (5a) a (5g) se abre o se cierra, tal como se muestra en
la figura 2, para proporcionar el flujo de gas tal como se muestra
en la figura 3E, continuando de ese modo el lavado.
Tal como se muestra en las figuras 1 y 3E, la
torre de adsorción (1) se comunica con el tanque de recuperación
(3) y con el colector (8) de gas desorbido. Tal como se describió
anteriormente, la presión interna del tanque de recuperación (3) se
encuentra en el intervalo de entre -50 y 70 kPa (presión
manométrica) por ejemplo. Por otra parte, la presión interna de la
torre de adsorción (1) se ha reducido por medio de la bomba
soplante, por ejemplo, hasta el intervalo de entre -90 y -20 kPa
(presión manométrica), que es menor que la presión interna del
tanque de recuperación (3). Por consiguiente, debido a la diferencia
de presión que existe entre el tanque de recuperación (3) y la
torre de adsorción (1), el gas semi-enriquecido en
oxígeno en el tanque de recuperación (3) fluye a través de la
tercera tubería (4c) para su introducción en el interior de la torre
de adsorción (1) a través de la salida (1a) de gas producto. En
este momento, el caudal y la presión del gas
semi-enriquecido en oxígeno que fluye desde el
tanque de recuperación (3) se controla por medio de la válvula de
control de caudal (6b). El gas que queda en la torre de adsorción
(1) se descarga a través de la entrada (1b) de gas bruto debido a
la introducción del gas semi-enriquecido en oxígeno
desde el tanque de recuperación (3) y debido a la succión provocada
por la bomba soplante BP. El gas descargado fluye a través de la
séptima tubería (4g), de la cuarta tubería (4d) y de la octava
tubería (4h) para ser recogido en el colector (8) de gas
desorbido.
En este momento, la cantidad de gas
semi-enriquecido en oxígeno introducida desde el
tanque de recuperación (3) en el interior de la torre de adsorción
(1) puede ser, por ejemplo, de entre el 65-97% y más
preferentemente entre el 75-93% (calculado sobre la
base de volumen bajo las condiciones del estado estándar) de la
cantidad total del gas semi-enriquecido en oxígeno
recogido desde la torre de adsorción (1) en la etapa de desorción
(Etapa 2). En esta etapa, la presión final en la torre de adsorción
(1) se puede encontrar en el intervalo de entre -80 y -10 kPa
(presión manométrica) por ejemplo, mientras que la presión final en
el tanque de recuperación (3) se puede encontrar en el intervalo de
entre -70 y 0 kPa (presión manométrica) por ejemplo.
En la Etapa 6, cada una de las válvulas
automáticas (5a) a (5g) se abre o se cierra, tal como se muestra en
la figura 2, para proporcionar el flujo de gas tal como se muestra
en la figura 3F, llevando a cabo de ese modo la presurización.
Tal como se muestra en las figuras 1 y 3F, la
torre de adsorción (1) se comunica con el tanque de recuperación
(3) y con el suministro (7) de gas bruto. Después de la Etapa 5, el
gas semi-enriquecido en oxígeno continúa para
introducirse desde el tanque de recuperación (3) en el interior de
la torre de adsorción (1) a través de la tercera tubería (4c). Al
mismo tiempo, el gas bruto se suministra desde el suministro (7) de
gas bruto hasta la torre de adsorción (1) a través de la quinta
tubería (4e), de la cuarta tubería (4d) y de la sexta tubería (4f)
mediante el funcionamiento de la bomba soplante BP. Por
consiguiente, la torre de adsorción (1) se presuriza hasta un
intervalo de entre -60 y 10 kPa por ejemplo.
El caudal y la presión del gas
semi-enriquecido en oxígeno que fluye desde el
tanque de recuperación (3) se controla por medio de la válvula de
control de caudal (6b). La cantidad de gas
semi-enriquecido en oxígeno introducida desde el
tanque de recuperación (3) hacia la torre de adsorción (1) puede
ser, por ejemplo, de 3-35% y más preferentemente de
7-25% (calculado sobre la base de volumen bajo las
condiciones del estado estándar) de la cantidad del gas
semi-enriquecido en oxígeno recogido desde la torre
de adsorción (1) en la etapa de desorción (Etapa 2). Además, la
presión interna del tanque de recuperación (3) se reduce hasta el
intervalo de entre -80 y -10 kPa (presión manométrica).
Mediante la repetición de las Etapas
1-6 de procedimiento descritas anteriormente en el
equipo X de separación PSA, se recupera el gas producto rico en
oxígeno del gas bruto.
En la realización descrita anteriormente, la
presurización en la Etapa 6 se lleva a cabo mediante la introducción
tanto de gas semi-enriquecido en oxígeno, como de
gas bruto. De acuerdo con la presente invención, no obstante, la
presurización se puede llevar a cabo sólo mediante la introducción
del gas semi-enriquecido en oxígeno. En este caso,
la presión en la torre de adsorción (1) se aumenta hasta el valor
final más alto durante la etapa de adsorción de la Etapa 1 mediante
el suministro del gas bruto a la torre de adsorción (1).
Se puede incluir otra etapa de procedimiento
entre la Etapa 6 y la Etapa 1 para aumentar de forma adicional la
presión en la torre de adsorción (1) mediante la introducción del
gas producto, que queda en el tanque de compensación (2) de gas
producto, en el interior de la torre de adsorción (1).
A continuación, se describirán ejemplos de la
presente invención, así como ejemplos comparativos.
Ejemplos 1-5,
Ejemplos Comparativos 1 y
2
En cada uno de los ejemplos y de los ejemplos
comparativos, se repite el ciclo constituido por las etapas de
procedimiento mostradas en la figura 2 bajo las condiciones
mostradas en la figura 4 usando el equipo X de separación PSA para
recuperar gas rico en oxígeno del gas bruto. Los resultados se
presentan en la figura 4 y también se representan en forma de un
gráfico en la figura 5. La abscisa de la figura 5 es la proporción
de la cantidad del gas semi-enriquecido en oxígeno
usada en la etapa de lavado respecto a la cantidad de gas
semi-enriquecido en oxígeno recogida en la etapa de
desorción, mientras que la ordenada son valores relativos cuando la
recuperación de gas producto en el ejemplo 1 se define como
"1".
Obsérvese que todos los ejemplos y todos los
ejemplos comparativos se llevan a cabo bajo las mismas condiciones,
excepto para las diferencias en la proporción de reparto entre la
cantidad de gas semi-enriquecido en oxígeno
introducida en la torre de adsorción (1) en la etapa de lavado (5) y
la cantidad introducida en la torre de adsorción (1) en la etapa de
presurización 6. Debido a las diferencias que hay en la proporción
de reparto, los ejemplos y los ejemplos comparativos también
difieren unos de otros con respecto a la presión interna de la
torre de adsorción (1) tras finalizar la etapa de lavado (5), con
respecto a la presión interna de la torre de adsorción tras
finalizar la etapa de presurización 6 y con respecto a la presión
interna del tanque de recuperación (3) tras finalizar la etapa de
lavado (5).
La proporción de reparto calculada sobre la base
de volumen bajo las condiciones del estado estándar fue de 85:15 en
el ejemplo 1, 78:22 en el ejemplo 2, 90:10 en el ejemplo 3, 60:40 en
el ejemplo 4, 95:5 en el ejemplo 5, 100:0 en el ejemplo comparativo
1 y 0:100 en el ejemplo comparativo 2. En el ejemplo comparativo 1,
el gas semi-enriquecido en oxígeno recogido en la
etapa de desorción (Etapa 2) se usó por completo en la etapa de
lavado (Etapa 5) y no se usó ninguna fracción del mismo en la etapa
de presurización (Etapa 6). En el ejemplo comparativo 2, el gas
semi-enriquecido en oxígeno recogido en la etapa de
desorción (Etapa 2) se usó por completo en la etapa de
presurización (Etapa 6) y no se usó ninguna fracción del mismo en la
etapa de lavado (Etapa 5).
Se habrá de entender, a partir de las figuras 4
y 5, que se obtiene una elevada recuperación del gas producto (gas
rico en oxígeno) cuando la proporción de reparto calculada sobre la
base del volumen bajo las condiciones del estado estándar se
encuentra en el intervalo de entre 65:35 y 97:3. Además, también se
habrá de entender que se obtiene una recuperación de gas producto
especialmente elevada cuando la proporción de reparto calculada
sobre la base del volumen bajo las condiciones del estado estándar
se encuentra en el intervalo de entre 75:25 y 93:7.
De este modo, de acuerdo con la presente
invención, es posible mejorar la recuperación de gas producto
mediante el uso del gas recogido en la etapa de desorción en la
torre de adsorción tanto para el lavado de la torre de adsorción,
como para la recuperación de la presión tras finalizar la etapa de
desorción.
Claims (3)
1. Procedimiento para la recuperación de gas
rico en oxígeno mediante el enriquecimiento de oxígeno gaseoso
contenido en un gas bruto mediante adsorción por cambio de presión
en una torre única, que usa una torre de adsorción única (1)
cargada con un adsorbente, teniendo la torre de adsorción (1) una
entrada (1b) de gas bruto y una salida (1a) de gas producto,
comprendiendo el procedimiento la repetición de un ciclo que
incluye:
una etapa de adsorción para la adsorción de un
componente de gas innecesario contenido en el gas bruto por parte
del adsorbente mediante la introducción del gas bruto en el interior
de la torre de adsorción (1) para la producción de un gas rico en
oxígeno desde la torre de adsorción (1);
una etapa de desorción para la desorción del
componente de gas innecesario desde el adsorbente mediante la
despresurización de la torre de adsorción (1);
una etapa de lavado para la introducción de un
gas de lavado en el interior de la torre de adsorción para
descargar el gas que queda desde la torre de adsorción (1) y
una etapa de presurización para aumentar la
presión interna de la torre de adsorción (1);
caracterizado porque la etapa de
desorción incluye una primera sub-etapa de desorción
llevada a cabo después de la etapa de adsorción para la
recuperación del gas semi-enriquecido en oxígeno que
existe en la torre de adsorción (1) a través de la salida (1a) de
gas producto para la retención en un tanque de recuperación (3)
mientras se descarga el componente de gas innecesario desorbido
desde el adsorbente a través de la entrada (1b) de gas bruto bajo
reducción de presión, y una segunda sub-etapa de
desorción llevada a cabo después de la primera etapa de desorción
para la descarga del componente de gas innecesario desorbido desde
el adsorbente a través de la entrada (1b) de gas bruto bajo
reducción de presión con la salida (1a) de gas producto cerrada;
y porque la etapa de lavado incluye una primera
sub-etapa de lavado para la introducción de parte
del gas rico en oxígeno como gas de lavado en el interior de la
torre de adsorción (1) a través de la salida (1a) de gas producto
mientras se descarga el gas que queda desde la torre de adsorción a
través de la entrada (1b) de gas bruto, e incluye una segunda
sub-etapa de lavado para la introducción de parte
del gas semi-enriquecido en oxígeno, retenido en el
tanque de recuperación como gas de lavado, en el interior de la
torre de adsorción (1) a través de la salida (1a) del gas producto
mientras se descarga el gas que queda desde la torre de adsorción a
través de la entrada (1a) de gas bruto y
porque la etapa de presurización incluye el
aumento de la presión interna de la torre de adsorción (1) mediante
la introducción del resto del gas semi-enriquecido
en oxígeno retenido en el tanque de recuperación (3) en el interior
de la torre de adsorción (1) a través de la salida (1a) de gas
producto.
2. Procedimiento para la recuperación de gas
rico en oxígeno, según la reivindicación 1, en el que la proporción
de reparto entre la cantidad de gas semi-enriquecido
en oxígeno a introducir en la torre de adsorción (1) en la etapa de
lavado y la cantidad de gas semi-enriquecido en
oxígeno a introducir en la torre de adsorción (1) en la etapa de
presurización se encuentra en el intervalo de entre 65:35 y 97:3,
calculada sobre la base de volumen en estado estándar.
3. Procedimiento para la recuperación de gas
rico en oxígeno, según la recuperación 2, en el que la proporción
de reparto se encuentra en el intervalo de entre 75:25 y 93:7
calculado sobre la base de volumen en estado estándar.
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