PT84989B

PT84989B - Processo e instalacao de separacao de uma mistura gasosa por absorcao

Info

Publication number: PT84989B
Application number: PT84989A
Authority: PT
Inventors: Leon Hay; Didier Crozel
Original assignee: Air Liquide
Priority date: 1986-06-02
Filing date: 1987-06-02
Publication date: 1994-11-30
Also published as: ZA873942B; ATE82698T1; CN1010830B; DE3782767D1; YU99887A; KR880000128A; CN87104885A; EP0248720B1; NO872280D0; DE3782767T2; EP0248720A1; CA1300040C; DK279987D0; FR2599274B1; FR2599274A1; FI872428A7; NO872280L; AU7373087A; PT84989A; AU596420B2

Description

MEMÓRIA DESCRITIVA

A presente invenção refere-se a um processo j de separação de uma mistura gasosa por adsorção, do género em i; que se efectua em cada um de pelo menos três adsorvedores um ί ciclo de operações sucessivas seguintes, estando os ciclos desfasados um em relação ao outro por um tempo igual à duração d e um ciclo dividida por um número de adsorvedores;

uma operaçao de produção isobárica à pressão elevada do ci elo dita em

b) p elo menos uma equilibragem entre o referido adsorvedor em descompressão em co-corrente e um outro adsorvedor em comum esvaziamento parcial para um reservatório de armazenamento;

d) uma descompressão final em contra-corrente à pressão baixa do ciclo;

N

e) um varrimento em contra-corrente, à referida pressão por gás retirado do reservatório de armazenamento;

f) um início de recompressão em contra-corrente por uma equilibragem do tipo segundo b);

g) um fim de recompressão em contra-corrente por um caudal de gás retirado do caudal de produção isobárica.

baixa senvolvimentos de presente invenção tem por objecto um tal processo que consistem na novos decombinamedidas:

i) o número total de adsorvedores é no mínimo igual a quatro respectivamente o númeem produção isobárica o número de equilibragem; sendo x + y pelo menos igual a totalidade do gás de esvaziamento parcial segundo c) introduzida no reservatório de armazenamento;

e menor que 3 + x + y, sendo x ro de adsorvedores simultaneamente

3;

k) todas as equilibragens são equilibragens directas, assegurando a transferência do gás proveniente de um adsorvedor em descompressão directamente e imediatamente num adsorvedor em recompressão.

As caracteristicas e vantagens da presente venção ressaltarão aliás da descrição que se segue, dada a tulo de exemplo, com referência aos desenhos anexos, cujas guras representam;

in tí fi

A fig. 1, dois diagramas de um adsorvedor e para do tempo para armazenamento, respectivamente, num ciclo que utiliza cinco adsorvedo

As figs. 2 a 9, diagramas análogos à fig. 1 de cinco varianrealização

A fig. 10, um esquema da da presente invenção; instalação completa

As figs. 11 a

17, outras tantas variantes de realização instalação coma traço cheio e preende cinco

Com referência à fig. 1, uma adsorvedores e representou-se, grosso, a variação de pressão para o adsorvedor N^e 1, estando

Da maneira habitual, nos diagramas os traços orientados por setas indicam os movimentos e destinos das cor rentes gasosas: quando as setas são paralelas ao eixo denadas elas indicam, além das or num adsorvedor: quando uma disso, uma circulação longitudinal seta está orientada segundo o sentido das ordenadas crescent es, a corrente diz-se em co-corren te no adsorvedor, isto é, segundo o sentido de escoamento durante a operação de produção; se a seta dirigida para cima es tá situada por baixo do traço que indica dor, isso indica que a corrente entra no a pressão no adsorve adsorvedor pela extremidade de entrada do adsorvedor; se a cima, está situada por cima do traço que seta, dirigida para indica a pressão, a corrente sai do adsorvedor pela extremidade de saida do adsor as extremidades de entrada e de saida sempre desendo respectivamente as de entrada do gás a tra tar e da saida do gás derivado na operação de produção isobárica; quando a seta está no sentido das ordenadas crescentes, a corrente diz-se em contra-corrente no adsorvedor, isto é, vedor, sendo finidas como no sentido inverso de escoamento durante a fase de produção, baixo está

Se a seta dirigida para situada por baixo do traço do ad so rv edo r, a corrente sai do adsorve dor pela extremidade entrada do ad so rv edor;

se a seta diri gida para baixo está situada por cima do traço que indica a pressão, a corrente entra no adsorvedor pela extremidade saida do adsorvedor. As setas orientadas no sentido crescente das abcissas indicam escoamentos de transferência de um adsor vedor para um outro; com notação do número de adsorvedor (entre parênteses) para o qual a corrente gasosa se dirige, quan do a seta parte de uma linha de corrente correspondente a uma saida de gás de um adsorvedor ou de um reservatório de artnaze namento materializado pela pela letra (r) e uma notação do nú i mero de adsorvedor (entre parênteses) donde provém a corrente i gasosa quando a seta se dirige para uma linha de corrente gasosa correspondente a uma introdução de gás num adsorvedor, As setas orientadas segundo as abscissas são unidas por tra3 ços interrompidos que significam que a corrente gasosa se dirige para, ou provém de um outro adsorvedor diferente do adsorvedor N² 1.

Nos processos descritos adiante, combinam-se diferentes operações, todas conhecidas em si, no decurso de um ciclo, de duração sempre designada por T, e decomposto num certo número de fases igual ao número de adsorvedores em funcionamento cíclico, cada uma de duração igual a S = (sendo η o número de adsorvedores) e que se designam por S_n. A duração de uma operação de um ciclo pode, conforme os casos, ser superior, igual ou inferior à duração de uma fase. As operações podem efectuar-se numa ou em várias fases. Se uma fase compreender várias etapas, a duração da etapa é representada subdividindo a duração da fase designada, com o au xílio de números de ordem 1, 2, 3, ... Por exemplo, se uma fa se compreender três etapas, as durações destas serão designadas por S_ja. S* _ .

As correntes gasosas correspondentes a uma etapa são representadas pelo símbolo (f) seguido de uma letra que representa o tipo de operação e por um número de ordem e da etapa em curso nesta operação.

das

As operações que constituem o processo são to de um dos seis tipos seguintes:

ou uma produção a P constante do gás produzido na dita proa circulação do gás no adsorvedor em por admissão de esta produção isosubdivide-se em vá dução isobárica, sendo por f , gás várias fases, > realizada p produzido . Se ela nume ro de ordem segunco-corrente, designada mistura e derivação do bárica se estender por rias etapas que se distinguem por um a ordem de sucessão das fases, por exemplo f , f , paP-L P as etapas correspondentes às durações das fases 3^ e S_Q.

do ra mais

Quando a operação de produção não compreender de uma etapa f , a produção na instalação de n adsorvedo

- 4 res 4 assegurada de maneira contínua por um so da um por sua vez com permutação de período S.

ção de produção compreender várias etapas f , adsorvedor, ca Quando a opera ^fp2’ '·* ’ ^a produção é assegurada de maneira contínua simultaneamente por tantos adsorvedores quanto as etapas de produção no ciclo ele mentar. Por exemplo, fazendo referência à fig. 1, o ciclo com preende duas etapas de produção; quando o adsorvedor N^l esti ver em produção em segundo

N«5 está em produção em vedor vedor ment e

N^?1 estiver em produção o adsorvedor N92 está em f ,, simultaneamente, o adsorpi segundo f^; quando o adsorem S segundo f simultanea2 ° p2 produção em segundo assim suc e ssivamente, uma ou várias equilibragens entre dois adsorvedores e neste caso a corrente gasosa do adsorvedor em curso de desco mpressão sai pela extremidade de saida, isto é, ele está sem pre em co-corrente, enquanto que esta corrente que penetra no outro adsorvedor em curso de repressurização entra pela extremidade de saida, isto é escoa-se em contra-corrente neste adsorvedor. Designa-se uma tal equilibragem pelas setas f -f» e e co mpre s são surizaçâo.

, indicando f o e e f¹ o gás que

Se houver várias gás saido do adsorvedor em desvai para o adsorvedor em repres equilibragens, afectam-se as se tas f -f’ e e d e um índic e 1, ou 3 indicando que se trata da primeira, da segunda ou da terceira equilibragens. Assim, o índice ^_e2~^'_e2 ^s^-Sⁿifi^ca uma segunda equilibragem corres pondente f^a corrente gasosa saida do adsorvedor em descompressão; e f'_e2 ^a corrente gasosa que vai para o dor em recompressão;

ad so rve ou um esvaziamento parcial de um adsorvedor para um tório de armazenamento (r), operação que se designa re serva p° r_E , efectuando-se sempre em co-corrente;

ou uma despressurização final, até à pressão mínima do cisempre em contra-corcio, de um adsorvedor que se efectua rente, isto é, pela extremidade de entrada e que se designa por f ;

a ou uma etapa de varrimento, ou eluição, de um adsorvedor descomprimido, que se efectua a partir de gás retirado do

reservatório de armazenamento (r) em contra-corrente à

extremidade de saida o adsorvedor pressão mínima do ciclo, portanto da para a extremidade de entrada e que é indicada por f;

uma descompressão uma parte do gás produzido produção e que se designa por f^-f¹^,, indicando f o saido do adsorvedor em produção e f' o gás que entra . Se se fizerem as derivações elas diferenciam-se por um nú ao número de etapa de produção, por ^2 para as etapas de produção 1 e 2 ou em final em contra-corrente por derivação em um ou vários adsorvedores gás no adsorvedor em recompressão em várias etapas de produção, mero de ordem associado dl’ ^fd2~^f pressão pressão ^P2 * p₃»

No que se máxima de mínima de refere às pressões, designa-se ciclo ciclo

.. a primeira e, se for o caso, a segunda P e p;

reservatório de dos números (r) (indicados e dos númepor:

arma

I, um ^sy ^P1 ’ terceira pressões intermediárias entre P e p as pressões máxima e mínima no zenamento (r), com menção, em certos diagramas, de adsorvedores que alimentam o reservatório por baixo do traço horizontal que parte de (r)) ros de adsorvedores alimentados pelo reservatório de armaze namento (r) (indicados por cima deste traço). Assim, na fig, onde são utilizados cinco adsorvedores com um ciclo de período T decomposto em cinco fases de durações 8^, , , Sj, iguais a T/5, o adsorvedor N? 1 .e submetido às operações sucessivas seguintes:

produção isobárica em co-corrente à pressão P em duas etapas de duração respectiva 8^ e com alimentação de gás a tratar e retirada de gás produzido segundo f e f , e com derivação, por um lado, de uma corrente parcial f dirigida para o adsorvedor N²2 para assegurar parcialmente a recompressão final e, por outro lado, de uma corrente sua parpara operação de pro dução do ciclo elementar efectuada em duas etapas, a producial 2 dirigida para o adsorvedor N²3 para assegurar cialmente a sua recompressão final. Sendo

Cl -

ção na instalação em cinco adsorvedores utilizando cio é assegurada simultaneamente em contínuo em dois adsove dores;

equilibragem numa só etapa de duração S entre o adsorve3 ♦ 1 dor N⁹1 e o adsorvedor N⁹4 por descompressão parcial f* em co-corrente do adsorvedor N? 1 e recompressão parcial f' em contra-corrente do adsorvedor N⁹ 4. A pressão do adsorve P a p.^ , enquanto que a pressão do pressão mínima p para p^ co-corrente segundo f de duração para o reservatório (r), que terá a crescer desde a pressão mínima p até à pres, caindo a pressão do adsorvedor Ν⁹ 1 da priintermediária p^ para a segunda pressão inter dor N2 1 cai da pressão adsorvedor N⁹ 4 sobe da esvaziamento parcial em do adsorvedor N⁹ 1 ^S3.2 sua pressão a são máxima P_nmeira pressão mediaria p^ ; d escompressão final, por exemplo uma ligação ao ar, em consegundo f de duração S caindo a pressão a 3 · 3 do adsorvedor Ν⁹ i da segunda pressão intermediária Pg à pressão mínima p do ciclo varrimento ou eluição em ração com gás retirado recompressão parcial em contra-corrente por equilibragem com o adsorvedor N⁹ 3 segundo f' de duração S_ desde a e q · ι pressão mínima p ate à primeira pressão intermediária do ci tra-corrente contra-corrente segundo f , de dudo reservatório (r);

cio p ;

recompressão final em contra-corrente segundo de duração S_ , desde a pressão p até

2? · X do ciclo, por derivações simultâneas na na saida dos adsorvedores N⁹s 4 ^f'dl ^{e f}'d2’ a pressão maxima P corrente de produção eira ciclo recomeça para adsorvedor Ν⁹ 1 da ma descrita atrás e os quatro outro adsorvedores N⁹s 2, 3 seguem exactamente as mesmas operações com um desfasade T/5, enquanto que a pressão no reservatório (r) passa alternadamente da pressão p„ para a pressão P . Assim, durante a duração 8 , estando o reservatório (r) inicialmente

J · X a uma pressão intermediária entre p„ e P , é retirado gás do

R R mento

I

reservatório (r) segundo f até que a pressão de (r) atinja p„,, para eluir o adsorvedor N⁵ 5· Durante 3 , o reservatóK J · z rio (r) recebe o gás saido do adsorvedor N2 f segundo f , si multaneamente uma parte do gás e armazenada em (r) e a outra parte é retirada para prosseguir a eluição do adsorvedor N^? 5 segundo f e a pressão do reservatório atinge P . Finalmente, durante uma outra parte do gás armazenado em (r) é reti rada para acabar a eluição do adsorvedor N25 segundo f_? e a pressão do reservatório (r) desce novamente até à termediária entre p_R e P_R.

b pressão inFazendo agora referência à fig. 2, lação compreende aqui seis adsorvedores N?s 1 a 6 e do reservatório (r) em T que se subdivide zou-se o ciclo do adsorvedor N^e 1 uma instae pormenor!

função do tempo, durante um ciclo s e s Sj-, S_£, S , S , todas compreende as operações seguintes

- produção em duas etapas segundo de duração , vação de uma parte f recompressão final, desde a primeira pressão intermédia p, até à pressão máxima de ciclo (p), e derivação de uma parte ^d2 ^para ° ^ad^sorv®d°r N2 3 igualmente em recompressão final de p^ para P. Segundo este ciclo, a produção da instalação é assegurada simultaneamente por dois adsorvedores;

- equilibragem que se decompõe em duas etapas:

em 6 facom a duração igual e que fpj» duração , com duração isobarica em co-corrente ' ^fp2’ e deri' para o adsorvedor N 2 2 que está em desde a primeira pressão intermédia primeira equilibragem em co-corrente - contra-corrente de duração segundo f^-f adsorvedor N® 4, que verá a intermediária p^ enquanto que o adsorvedor N^? 1 se descomprime máxima de ciclo P para a pressão p^ ;

segunda equilibragem co-corrente - contra-corrente de duração sorvedor N^? 5 da pressão média p^, da pressão segundo f „-f' „ do adsorvedor N2 1 para o ade 2 e 2 a sua pressão passar da pressão mini segunda pressão intermediária de cio adsorvedor N2 1 se descomprime de que vê ma de ciclo p para a cio p^, enquanto que para inPy de durap^ para a segunda pressão intermédia p^;

esvaziamento parcial em co-corrente do adsorvedor N⁹ 1 o reservatório (r) segundo f^ de duração tendo o sorvedor N⁹ 1 uma pressão que passa da segunda pressão termediária p% para uma terceira pressão intermediária descompressão final em contra-corrente segundo f ção 2 do adsorvedor N⁹ 1, cuja pressão passa da terceira pressão intermediária p^ para a pressão mínima de ciclo p; eluição em contra-corrente do adsorvedor N⁹ 1, segundo f de duração com gás saido do reservatório (r) (gás proveniente essencialmente do adsorvedor N⁹ 1) e depois segunsaido do reservatório da penúltima descompres do f, „ de duração S_ D 2 j (r) (gás proveniente são do adsorvedor N⁹ com gás sempre • .1.

ess encialment e

2);

em duas etapas adsorvedor N⁹ 1 recompressão parcial . primeira etapa, o tra-corrente desde a pressão mínima p até à segunda pressão intermediária p^ por equilibragem com ó adsorvedor N^s3 segundo f* de duração S_ €

. segunda etapa, o adsorvedor N⁹ χ

I é recomprimido em conad so rvedor é recomprimido em intermediária p^ por equilibragem ^S6.1 contra cotn recompressao tra-corrente máxima de ciclo P simultaneamente por gás em con ração S do s

-corrente desde a segunda pressão primeira pressão intermediária p^

N⁹ 4 segundo f' de duração final: o adsorvedor N⁹ 1 é recomprimido da primeira pressão intermediária p^ â pressão segundo f' e f' ,„ de du dl d 2 _ saido das derivações efectuadas na saida

J · 2 adsorvedores N⁹ 6 e N⁹ 5> em produção isobárica.

Fazendo referência à fig. 3» que diz respeito a uma instalação com seis adsorvedores, encontramos novamente, nesta forma de realização, as mesmas operações sucessivas que se encontraram na fig. 1, com a diferença de que a produção isobárica se efectua não durante um tempo igual a duas fases

faz-se por equilibragem das pressões com o adsorvedor X⁹ 5 se gundo f de duração pressão segundo

5^ sendo as durações da segunda descom da última descompressão respectivamente e ^fR’ ^fb ’ parcial do adsorvedor N⁹ 1 faz-se adsorvedor X⁹ 3 segundo eluição segundo ra recompressão bragem das pressões com o ção Sg . A recompressão final faz-se por gás simultâneas efectuadas na saida dos em produção isobárica segundo ^S6.2’ vaçoes e 6 ra ç ao

Fazendo agora referência à ve um ciclo segundo f e de

S _ . A primei por equilif’ de dura e saido das deriN⁹s 4 , ad sorv ente s de dud e sc re fig. 4, que com sete adsorvedores Ms 1 a 7 θ em sete fases a S , dispõe-se ainda aqui de três adsorvedores isobárica, como na fig. 3, enquanto se provocam ciclo S produção duas descompressões por equilibragem entre adsorvedores, para o adsorvedor N⁹ 1 durante em ^S4.1 como estas com o adsorvedor X⁹ 3 segundo f segundo f'_ej· com o adsorvedor N⁹ 5 segundo adsorvedor X⁹ 6 segundo f^; , duas equilibragens em recomprimeiramente durante dg _o e depois durante S com θ ( 4 Jo adsorvedor N?

compreende oito oito fases a neamente em produção isobárica visto ção estende-se por três fases S , três equilibragens sucessivas:

dg. Ainda aqui estão que a operação d e e procede-s si mui ta produaqui a em d es equilibragem do adsorvedor X⁹ 1 o adsorvedor N⁹ 5 em recompressão, segundo ^f el ^! por outro lado dor N? 6, segundo f finalmente, em uma terceira equilibragem do adsorvedor

X⁹ 1 com o adsorvedor X⁹ 7, segundo f .

β J em Si _o: do adsorvedor X⁹ 1 para o adsorve4 · durante a em S₇__x pressão ^e” ^s7.2 pressão em S₇_₃pressão derivado s ^S8.2

Encontra mo s

mesmas tres equilibragens recompressão do adsorvedor N⁹ 1, a saber: equilibragem do adsorvedor N⁹ 1 em primeira com o adsorvedor N⁹ 3, segundo f equilibragem do adsorvedor N⁹ 1: com o adsorvedor N⁹ 4, segundo f equilibragem do adsorvedor N⁹ 1 em terceira reco me3’ em segunda r eco me2' com o adsorvedor N⁹ » segundo f'

A recompressão adsorvedores N⁹ 6 final

Fazendo referência à reco mé efectuada com caudais

N⁹ 7 f' , d 2

N⁹ 8 f' , dl preende aqui quatro adsorvedores N⁹s fig. 6, a a 4 com instalação co produção isob ε ι 'd ι rica durante a metade do ciclo T, isto é, nas duas fases. A produção efectua-se portanto simultaneamente em dois adsorved ores

As operações de descompressão e de varrimento de um adsorvedor fazem-se todas durante uma mesma fase S^, e m em S

J · t ó rio em S

J · em S₃ equilibragem f

2? esvaziamento parcial do (R) segundo f_R;

descompressão final segundo f ;

a varrimento segundo f no adsorvedor N⁹ 1 por gás (r), por sua vez posto sob pres resultante do esvaziamento anadsorvedor N⁹ 1 no reserva varrimento segundo f. proveniente do reservatório são de armazenamento por gás terior f_R.

Com referência à fig. 7> uma instalação cotncom uma duração de produção estende por três fases, ou seja uma produção Aqui há três descompressões preende aqui sete adsorvedores isobárica que se simultânea em três adsorvedores i em co-corrente por equilibragem, das quais as duas primeiras ¹ são realizadas segundo f , e segundo f durante tempos S.

6 u H· · J_ il

inclui a terceira

enquanto que a fase durante S_ , , o es

9·1 e ^s4_<2 ^da fase , descompressão por vaziamento parcial equilibragem segundo f_n durante S„ , a descompressão final f R 9 · 2 a durante ° varrimento f^ à pressão mínima de ciclo p durante » sendo o gás de varrimento saido do reservatório (r) proveniente do esvaziamento parcial do adsorvedor N? 1 du rante a sub-etapa S_ .

Fazendo referência à fig. 8, a instalação com dos quais estão em produ a primeira descompressão f , efectuada em S , é seguida em S de β -L · X _J) « xí isolamento do adsorvedor N2 1 (nem entrada, neste adsorvedor), por sua vez seguida de preende aqui cinco adsorvedores dois isobárica simultaneamente. Aqui, efectuada em S , J · Λ çao po r uma nem equilibragem colocação em saida de gás fase em durante a qual se efectua a segunda descompressão por equilibragem segundo uma

As etapas de esvaziamento parcial f_, de liga

XX — de varrimento f e de primeira recompresefectuadas durante a fase , ^1). 3 ^e 4 ’ A segunda recome a recompressão final f’^^ e fase S_ respectivamente em S„ 9 9.

ção à atmosfera f , a

são por equilibragem f' respectivamente em S, ,3, • · J-H pressão por equilibragem f' ' „ são efectuadas durante a d 2 ^b5.2' '

Fazendo referência à fig. 9» uma das quais duas, f , el enquanto que a fase a fase 3^, equilibragem f , o θ

(r), a descompressão niente do esvaziamento reservatório (r).

compreende aqui seis adsorvedores dois dos quais isobárica com três descompressões sucessivas por e f são efectuadas durante e2

S, inclui a terceira descompressão por esvaziamento parcial f no reservatório

XX final f e o varrimento f, com .^ás prove a b parcial anterior do adsorvedor 1 no

Na fig. 10 representou-se um esquema de uma instalação que utiliza o ciclo representado na fig. 9 com seis

adsorvedores N^s 1, 2, 3, 4, 5 e 6, sendo cada um dos adsorve dores alimentado por uma válvula eléctrica (101), (102), (103);

l· (104), (105) e (106) que, por sua vez, é ligada por válvulas (121), (122), (123), (124), (125) e (126) a uma conduta de li · | gação directa à atmosfera (127)» por um lado, e por válvulas j (131), (132), (133), (134), (135) e (136) a uma conduta de li ί gação à atmosfera (137) que incorpora uma válvula de regulação (138 ) . A saida de produção (141), (142), (143), (144), | (145) e (146) dos adsorvedores está ligadas j - por um lado por válvulas eléctricas (151), (152), (153), ( (154), (155) e (156) a uma conduta (157) com válvula de re- i ; gulação (158) que termina no reservatório (r);

i - por outro lado, por válvulas eléctricas (161), (162), (163), ί (164), (165) e (166) a uma conduta (167) de válvula de regu j j lação (168) que termina igualmente no reservatório (r);

í: - por válvulas eléctricas (171), (172), (173)» (174), (175) e ; 11 (176) à conduta (177) por sua vez ligada a uma conduta (187) j !| í ligada por válvulas eléctricas (181), (182), (183), (184), 1 (185) e (186) às extr emidades de saida (141) a (146).

Constata-se facilmente que uma tal instalação I é susceptível de utilizar os diferentes ciclos operatórios e ; nota-se, a título de exemplo, fazendo referência às notações 1 utilizadas na fig. 9'· as diferentes operações em cada um dos

adsorvedores N⁹s 1 a 6 durante uma primeira fracção de tempo duração T/6 correspondente à duração de uma fase.

o adsorvedor N? 1 está em fase de primeira etapa de produção segundo f assegurada pela abertura das válvulas (101) e (211);

b) o adsorvedor N⁹ 2 está em fase e passa sucessivamente pelas etapas correspondentes a e A etapa 3^ que realiza a recompressão do adsorvedor N⁹ 2 segundo f'_ej pela primeira equilibragem ^en‘^{fcre os} adsorvedores

N^e 5 e N⁹ 2 é assegurada pela abertura da válvula (192). A etapa Q^ue realiza a recompressão final (f¹^) ^e (f' ^2¹ é assegurada pela abertura da válvula (202) através da vál vula de regulação (207). 0 gás é retirado na linha de produção (200) alimentada pelo adsorvedor N⁹ 1 em fase de pri meira produção como se assinala em a) e pelo adsorvedor N⁹ 6 em fase de segunda produção como será assinalado em

f);

o adsorvedor N? 3 está em fase S_ e correspondentes a a recompressão do equilibragem f„ e3 e3 é assegurada pela abertura das (184) e (173). A etapa 85 que realiza a recompresdo adsorvedor N⁹ 3 segundo f'_ e 2 f _-f’ „ entre os adsorvedores N⁹ 5 e N⁹ 3» e 2e 2 e (173);

pelas duas etapas que realiza „ pela terceira e3 vedores N® 4 e N⁹ 3» las são gem da pela abertura das válvulas (185) entre os e tapa 3^ , segundo f θ —) ad sorv edo re s válvulas (184) tura das etapa to no reservatório (r),

2» que realiza passa sucessivamente e ^A etapa adsorvedor N⁹ 3 segun-f’ o entre os adsor válvupela segunda equilibra é assegura ta em fase 8^ e passa sucessivamente correspondentes a S, , S. , 3, ,

Η- e H· « que realiza a descompressão do adsorve pela terceira equilibragem f -f' e e j

N⁹ 4 e N⁹ 3> e assegurada pela abere (173)» como se assinala em c). A a descompressão f com armazenamen é realizada pela abertura da válvu la (164 ) através da válvula de regulação (168). A etapa S, , que realiza a descompressão final f , é assegurada

3.

pela abertura da válvula (134) através da válvula de regu lação (138). A etapa que realiza a eluição f sorvedor a partir do gás armazenado no reservatório (r), assegurada pela abertura das válvulas (154) e (124) através da válvula de regulação (158);

do ad e o adsorvedor N⁹ 5 está em fase e passa sucessivamente pelas duas fases correspondentes a S

1, que realiza a descompressão do ίθι pela primeira vedores N⁹ 5 e N⁹ 2, (192) como se

3.1 ^{e S}3.2’ ^{A etapa}do adsorvedor N⁵ 5 segun f _Ί -f' , entre os adsorel el e q ui1ib rag e m é assegurada pela abertura da válvula indica em b ) .

descompressão do adsorvedor equilibragem f^-f'^ ^entre assegurada pela abertura das válvulas (185) e se indica em c);

N5 etapa S.,. ₂ segundo f ₂adsorvedores N?

, que realiza a pela segunda e N? 2, é (173) como o adsorvedor N⁹ 6 está em fase S₂produção f assegurada por abertura e (216 ) .

pa d e (106) e passa pela das segunda et a válvulas

No decurso do desenvolvimento do te mpo po r frac çõ e s lizadas etapas dos adsorvedores com desfasamento são reado numero de adsorvedores segunda fracção de tas em a) , b ) , c ) , nos adsorvedores N para a d escrie f) são realizadas respectivamente j 4, 5» 6 e 1 e assim sucessivamente, correspondentes às operações efec tuadas.

Segundo a sorvedores três dos quais i sobárica. ses S₁(f_pl) S₂(f_p2) S₃(f_p3), em varrimento (f ) durante a fase (^f'_e> ^f'd3’ ^f'd2’ ^f'dl) ^{durante a} fig. 11, um ciclo utiliza cinco adestão simultaneamente eni produção Um adsorvedor está pois em produção durante as faem descompressão (f , f , f ) e β x\ cl , depois em recompressão f as e .

Segundo a fig. 12 um ciclo utiliza 6 adsorve

dores que passam ciclicamente por 3 etapas de rica durante as fases .

- duas descompressões por equilibragem (f ) das por um degrau de pressão durante a fase

- uma descompressão final (f ), um varrimento

a.

meira equilibragem de recompressão (f

- uma recompressão (equilibragem í*’ f’^3» ^'^2’ f*dl)’ ^{durani:e a} f^ase Sg.

produção isobáe (f separa^S4 θ (f^) e uma pri¹ durante a fase 8_ e 2' 5 e derivação de produção utilizam-se 7 adsorvedores

As descompressões e recom (para as e o varrimenSegundo a fig. 13, e duas fases de produção isobárica, pressões estendem-se cada uma por duas fases descompressões; S^ - S? para as recompressões), to numa fase (S^).

Segundo a fig. 14, utilizam-se dores com duas descompressões por equilibragem duas recompressões por equilibragem (f*’ 2’ ' adsorvedor em produção ( S, ) e est end endo- se c ialment e ad so rv e^fe₂\ ' um só cinco <^fel’ _Ί ) com el

() e estendendo-se o varrimento parpelas duas fases S^ e durante as etapas 3 ^e ^S4.i com um só

Segundo a fig. 15» utilizam-se 6 adsorvedores adsorvedor em produção (), três equilibragens de descompressão f , f _ (s ), f (s ), uma descompressão rá θ J_ β 2. C J 7 · -L ~~ pida para o reservatório (R) (8^. ) uma descompressão final ( S₃ ) enquanto o varrimento f^ dura todo o tempo da fase (S^).

Segundo a fig. 16, utilizam-se três adsorvedo res com um só adsorvedor em produção isobárica e uma só equioperações de descompressão f por no reservatório, descompressão efectuada no decurso de uma mes libragem. A sucessão das equilibragem, final f e o a tna fase .

esvaziamento f_Rvarrimento f, , é b dores com um

Segundo a fig só adsorvedor em libragens. A duração acumulada das operações f„, f e f, é igual à duração

H a b

d e uma fase.

Segundo a fig dores com um só adsorvedor em

18, utilizam-se cinco adsorveprodução isobárica e três equilibragens. A duração acumulada das operações sucessivas f „, θ e f^ e igual à duração de uma fase.

^fR tas

De todas as formas de realização atrás descri dispõe-se de gás residual, isto é, extraido dos adsorvedo res nal em contra-corrente, durante as fases de descompressão formas de realização é inferior à duração então discontínua. Em f e de varrimento f, . Em certas a b duração acumulada das etapas f e f_feresíduos é uma fase; a derivação dos tras formas de realização e f é superior à duração de duas fases;

a duração acumulada das etapas fiou com caudal muito f

a de uma fase, mas inferior à duração a derivação dos resíduos é então contínua, mas variável. Ora pode ser interessante dispor para cada um ção contínua do s ciclos descritos anteriormente de uma deriva e com caudal tão constante quanto possível. Para objectivo, é desejável obter uma derivação em contra-corrente durante um tempo equivalente ou à duração de uma fase completa ou à duração de duas fases completas, isto é, para as formas de realização descritas, realizar duas deri vações suplementares em contra-corrente.

atingir este

Propõem-se duas variantes de realização destas duas derivações suplementares:

- Variante A: as duas derivações suplementares efectuadas em contra-corrente são realizadas nas duas etapas imediatamente a montante das etapas f e f. , isto é, uma, representada a b por f 2’ ^no decurso da etapa de esvaziamento parcial f^ para o reservatório (r) e a outra, representada por f no úl t i ma e q ui 1 i decurso da descompressão f correspondente à bragem.

Variante B: as duas derivações suplementares contra-corrente são realizadas, uma na etapa efectuadas em imediatamente

a montante da etapa f , isto é, na etapa 3.

como atras, e outra, representada por f „ e J é , na tament e pressão descritas f_R e segundo f na etapa imediaa jusante da etapa f, isto f’ correspondente à última

Fazendo referência às primeira recomequilibragem formas de realização nas quais as operações da variante A foram representadas a traços discontí da variante B, a ponteado, obpelas figs. 1 a 9 e 11 a 18 f , e f „ el e 2 nuos, e as operações f_g2 e têm-se os ciclos modificados seguintes:

Figura 1

Variante A. Realizam-se as descompressões sucessivas de P a „ ) pelas operações si

J · 2 em contra-corrente, por p^ (etapa 8 multáneas uni lado , por outro j_) ^e de p₁ a p₂ etapa S f em co-corrente e f , e e 1 e f em contra-corrente K lado .

e f em contra-corrente,

Variante B. Realiza-se, por outro p a p₂ (etapa S

-corrente e f e , e 2 compressão de p a p^ (etapa neas f* em contra-corrente e lado, a descompressão de _ ) por operações simultâneas f em contra · ~ R e e, por outro lado, a repelas operações simultâcontra-corrent ^S5.1 θ ^fe3 em contra-corrente

Figura 2;

Variante A:

f _n durant cl f _ durant c 2 ^fe2 ^fR

Variante B:

f „ durant c 2 f „ durante c 3 ^fR ^f'e2

Variante A:

f _n durante c 1 f „ durante c 2 f e ^fR

Variante B:

f _ durante c2 f _n durante c3 ^fR f' e

Figura 4:

Variante A f , durant e cl f _o durante c 2 ^f e2 ^fR

Variante B f „ durante c z f „ durante c3 ^fR ^f’e2

Figura 5s

Variante A:

f , durante c 1 f _ durante c 2 ^fe3 ^fR

Variante B:

f _o durante C 2 f „ durante c3 ^fR ^f ’ e3

Figura 6;

Va ri ant e A :

f , durante cl f _ durante c z f

e ^fR

Variante B:

f _ durante c 2 f _n durante c3 ^fR f ’ e

Figura 7:

Variante A:

f . durante cl f „ durante c 2 ^fe3 ^fR

Variante B:

f „ durante c 2 f _o durante c3 ^fR ^f ’ e3

Figura 8;

- Variante Aí f _Ί durante f „ cle 2 f _o durante f_ c 2R

- Variante Bi f „ durante ÍU c2R f „ durante f' _oc3e2

Figura 9i

- Variante A:

f _Ί durante f „ cle 3 f „ durante f CK

- Variante B:

f _ durante f_ c 2R f _ durante f „ c3e3

Figura 11i

- Variante A:

f _Ί durante f cle f _o durante f_ c 2R

- Vari ant e B :

f durante f_ c 2R f „ durant e f' c 3e

Figura 12·.

- Variante A:

f , durante f _ cle 2 f _ durante Γ c 2R

- Variante B:

f _ durante f_ c 2R f durant e f'„ c 3e2

Figura 13;

- Variante A:

f _Ί durante f „ cl e 2 f „ durante f c 2 R

Variante Β:

f durante c 2 f „ durante c 3

Figura 18;

- Variante A;

f _Ί durante f cle f „ durante f_ C 2H

- Variante Bi f _o durante c 2R f „ durante f' „ c3e3

Claims

REIVINDICAÇÕES

Processo de separação de uma mistura gasosa por adsorção, do género em que se efectua em cada um de pelo menos três adsorvedores um mesmo ciclo de operações sucessivas seguintes, estando os ciclos desfasados de um adsorvedor em relação ao seguinte de um tempo igual à duração de um ciclo dividido pelo número de adsorvedores:

a) uma operação de produção isobárica à pressão elevada do ci cio, dita em co-corrente;

b) uma descompressão em co-corrente por pelo menos uma equili bragem entre o referido adsorvedor em descompressão e um ouirro adsorvedor em recompressão em contra-corrente;

c) um esvaziamento parcial em co-corrente para um reservatá22 rio de armazenamento;

uma descompressão em co-corrente para um reservatório de armazenamento do ciclo;

um varrimento gás em contra-corrente à dita pressão retirado do reservatório de armazenamento;

baixa por uma recompressão uma equilibragem parcial em contra-corrente por do tipo segundo b);

pelo menos uma recompressão final em contra-corrente até à por um caudal de gás retirado do caudal rica; processo segundo o qual a soma das ações segundo c) e d) é inferior à referi soma das durações das operações segundo pressão a d ua s vezes a referida desfasarem;

h) pelo menos dois adsorvedores estão simultaneamente dução isobárica, caracterizado pela tes medidas:

combinação das em proseguini) o número total de adsorvedores e no mínimo igual a e inferior a 3 + ^x + y> sendo x e y quatro núme respectivamente o ro de adsorvedores simultaneamente em produção isobárica e y o número de equilibragens; com x + y pelo menos igual a três ;

a totalidade do gás de esvaziamento parcial segundo c) é introduzida para o reservatório de armazenamento;

cada equilibragem é uma equilibragem directa que assegura a transferência do gás proveniente de um adsorvedor em descompressão directamente e imediatamente num adsorvedor em recompressão.
2Proc es so dicação 1, caracterizado tarem simultaneamente em de separação de acordo com a reivinpor pelo menos dois adsorvedores esprodução isobárica.

rei vindicação quatro.

Proc esso , caracterizado

Proc esso , caracterizado

-
3-de separação por o número de separação por a

d) + e) ser inferior adsorvedores superior ou igual acordo com a ad so rv edores acordo com a ser de reivinsoma das durações das à desfasagem para um número de operaa quatro .

- 5« Processo de separação de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por se preverem dois adsorvedores si muitaneamente em produção isobárica, sendo o número de adsor-

vedores entre quatro e sete, enquanto que o número de equili- bragens é de uma para um número total de adsorvedores igual a

quatro ou cinco, de duas para um número total de adsorvedores

i gual a cinco ou seis, de três para um número total de adsor- vedores igual a seis ou sete.

Processo de separação de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por se preverem três adsorvedores em produção isobárica simultaneamente, caracterizado por o número de equilibragens ser de uma para um número total de adsorvedores igual a cinco ou seis, de dois para um número total de adsorvedores igual a seis ou sete e de três para um número total de adsorvedores igual a sete ou oito.

Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se prever apenas um adsorvedor em produção iso bárica, sendo o número de adsorvedores de quatro a seis, enquanto que o número de equilibragens é de duas para um número total de adsorvedores igual a quatro ou cinco, de três para um número total de adsorvedores igual a cinco ou seis.

- 8* Processo de acordo com as reivindicações 1 ou
4, caracterizado por se efectuar simultaneamente com o esvaziamento parcial c ) uma derivação em co-corrente para o reservatório segundo d e gás em contra-corrente

Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 4, caracterizado por se efectuar simultaneamente com a descom pressão em co-corrente no decurso da equilibragem segundo b) que precede imediatamente o esvaziamento parcial segundo c) uma derivação de gás em contra-corrente.

(

- 10^a - ;

Processo de acordo com as reivindicações 1 ou !

I

4, caracterizado por se efectuar simultaneamente pressão parcial em contra-corrente no decurso da equilibragem segundo f) que se segue uma derivação de gás imediatamente ao varrimento segundo em contra-corrente

11*

Proc esso de acordo com as reivindicações 8 e caracterizado por se efectuar simultaneamente com a descom pressão em co-corrente no decurso da equilibragem segundo b) que precede imediatamente o esvaziamento parcial segundo c) uma derivação de gás em contra-corrente e por se efectuar simultaneamente com o esvaziamento parcial em co-corrente para o reservatório segundo c) uma derivação de gás em contra-corrent e

12*

Processo de acordo com as reivindicações 8

10, caracterizado por se efectuar simultaneamente co m o esvaziamento parcial em segundo ef ec tuar simultaneamente com a recompressao parcial em contra-corrente no decurso da equilibragem segundo mente ao varrimento segundo e) uma

f) que se segue imediataderivação de gás em contra

-corrente

- 13* 1 a 12, caracterizado por se efectuar a recompressao parcial em contra-corrente no decurso da equilibragem segundo f) que

Processo de acordo com uma das reivindicações prec ed e i mediatamente a

taneamente por gás saido da equilibragem entre dois adsorvedo res e por gás retirado na produção.

- 14⁹ Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado por se efectuar o varrimento em contra-corrente segundo e) simultaneamente por gás saido do reserva tório de armazenamento e por gás retirado da produção.

Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 14, caracterizado por a pressão baixa ser a presi são atmosférica e por a evacuação das derivações em contraI -corrente ser efectuada ao ar livre.

Processo de acordo com as reivindicações 1 a 14, caracterizado por a evacuação das derivações em contra-corrente ser efectuada num colector de gás residual, cuja pressão é geralmente diferente da pressão atmosférica e por a pressão baixa do ciclo ser a pressão do colector de gás residual .