Dispositivo de compresión y secado de gas.

Dispositivo para la compresión y secado de gas, en donde este dispositivo (25) contiene un compresor multietapa con una etapa de baja presión

(30), una etapa de alta presión (32) y un tubo de presión (39) y un secador por adsorción (27) con una zona de secado (41) y una zona de regeneración (40), en donde se sitúa un intercooler (34) entre esta etapa de baja presión (30) y etapa de alta presión (32), y en donde el dispositivo (25) además está provisto de un intercambiador de calor (1) que está conectado a un parte de entrada (9) por el tubo de presión (39) antes mencionado, caracterizado porque el intercambiador de calor (1) antes mencionado contiene una carcasa con un número de compartimentos, incluyendo un compartimento principal (7) con la parte de entrada (9) y la parte de salida (10) antes mencionadas para un primer fluido primario que es guiado en este compartimento principal sobre o alrededor de tubos (13) que atraviesan el compartimento principal (7); porque hay al menos hay dos series (11 y 12) de tubos (13) que atraviesan el compartimento principal (7) antes mencionado, y los cuales están destinados a guiar un fluido secundario o terciario a través del compartimento principal para intercambiar calor con el fluido primario; y porque los extremos de los tubos (13) arriba mencionados conectan respectivamente con un compartimento de entrada aparte (14 y 16) y con el compartimento de salida (15 y 17) de cada serie de tubos (11 y 12); y porque la primera de las series de tubos (11) arriba mencionadas forma un circuito de enfriamiento del intercooler (34) antes mencionado a fin de calentar gas de la etapa de alta presión (32) para la regeneración del secador por adsorción (27).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/BE2011/000028.

Solicitante: ATLAS COPCO AIRPOWER, NAAMLOZE VENNOOTSCHAP.

Nacionalidad solicitante: Bélgica.

Dirección: BOOMSESTEENWEG 957 2610 WILRIJK BELGICA.

Inventor/es: JANSSENS,STIJN,JOZEF,RITA,JOHANNA, PAHNER,UWE, BRIERS,CHRISTOPHE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > INTERCAMBIO DE CALOR EN GENERAL > INTERCAMBIADORES DE CALOR, NO PREVISTOS EN NINGUNA... > Aparatos cambiadores de calor que tienen conjuntos... > F28D7/16 (estando las canalizaciones situadas paralelamente (F28D 7/02 - F28D 7/10 tienen prioridad))
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Separación de gases o de vapores; Recuperación... > B01D53/26 (Secado de gases o vapores)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS DE LIQUIDOS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO;... > MAQUINAS DE LIQUIDOS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO;... > Partes constitutivas, detalles o accesorios de bombas... > F04B39/16 (Filtrado; Deshumidificación)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > INTERCAMBIO DE CALOR EN GENERAL > INTERCAMBIADORES DE CALOR, NO PREVISTOS EN NINGUNA... > F28D7/00 (Aparatos cambiadores de calor que tienen conjuntos fijos de canalizaciones tubulares para los dos medios que intercambian calor, estando cada uno de los medios en contacto con un lado de la pared de la canalización)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > INTERCAMBIO DE CALOR EN GENERAL > PARTES CONSTITUTIVAS DE APLICACION GENERAL DE LOS... > Carcasas; Cabezales; Soportes auxiliares para elementos;... > F28F9/22 (Disposiciones para dirigir los medios que intercambian calor dentro de compartimentos sucesivos, p. ej. disposiciones de placas guía)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > INTERCAMBIO DE CALOR EN GENERAL > INTERCAMBIADORES DE CALOR, NO PREVISTOS EN NINGUNA... > Aparatos cambiadores de calor que tienen conjuntos... > F28D7/06 (tomando las canalizaciones forma de U acodada (F28D 7/10 tiene prioridad))

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Ilustración 1 de Dispositivo de compresión y secado de gas.
Ilustración 2 de Dispositivo de compresión y secado de gas.
Ilustración 3 de Dispositivo de compresión y secado de gas.
Ilustración 4 de Dispositivo de compresión y secado de gas.
Dispositivo de compresión y secado de gas.

Fragmento de la descripción:

Dispositivo de compresión y secado de gas

[1] La presente invención se refiere a un dispositivo de compresión y secado de gas.

[2] Ya se conocen intercambiadores de calor de tubos que consisten en una carcasa en la cual uno o varios tubos se prolongan en la dirección longitudinal entre una primera parte de entrada y salida para un primer fluido, y una segunda parte de entrada y salida para un segundo fluido, en donde el primer fluido fluye a través de los tubos y el segundo fluido fluye alrededor de los tubos, en donde el calor se transfiere entre los dos fluidos.

[3] En los ¡ntercambiadores de calor conocidos el espacio en la carcasa entre la segunda parte de entrada y salida puede tener bailes que guíen el flujo del segundo fluido, por ejemplo, en un patrón de zigzag.

[4] Al hacer esto el segundo fluido no puede fluir directamente desde la segunda parte de entrada a la segunda parte de salida y se mejora la transferencia de calor.

[5] Además, es conocido que la compresión de un gas va emparejada a la generación de una gran cantidad de calor.

[6] Además ya hay intercambiadores de calor en los que una fracción del gas comprimido es guiado a través de un circuito primario de un intercambiador de calor y por tanto le da su calor a otro gas o liquido que fluye a través de un circuito secundario del intercambiador de calor, en donde se calienta este segundo fluido.

[7] Desde hace mucho tiempo se conocen dispositivos para comprimir y secar gas, en donde estos dispositivos están compuestos de un dispositivo compresor y un dispositivo secador, y en donde el dispositivo secador está formado de una zona de secado con un desecante y una zona de regeneración.

[8] También hay dispositivos en los que se recupera el calor generado por la compresión del gas.

[9] Por consiguiente este calor se puede usar, por ejemplo, para calentar el flujo de gas que es guiado a través de la zona de regeneración, de manera que se pueda reducir el consumo total de energía del grupo compresor.

[1] Una desventaja es que todo el entramado es complejo. Además, hay un riesgo considerable de fuga como resultado de las muchas conexiones que se han de hacer. Los costes de instalación también son bastante altos.

[11] El documento de patente US 23/188542 describe un dispositivo en el que parte del aire comprimido es derivado tras una etapa de presión media de un compresor, y luego es transportado a la zona de regeneración de un secador por adsorción, tras el cual se extrae por enfriamiento el agua absorbida en esta parte del aire comprimido, y el aire restante es comprimido de nuevo con el flujo principal del aire comprimido antes de que el flujo principal atraviese la zona de secado del secador por adsorción y abandone el dispositivo como aire comprimido seco.

[12] Una desventaja de un dispositivo así es que el gas comprimido después de la etapa de presión media tiene una temperatura mucho menor a la del gas comprimido después de la etapa de baja presión, de manera que la parte del gas derivada puede absorber peor el agua del medio de adsorción, y el medio de adsorción no puede secar rápidamente.

[13] Para recuperar el calor generado durante la compresión del gas, se necesita un intercambiador de calor, a menudo se usa para ello un intercambiador de calor de tubos.

[14] Ya se conocen intercambiadores de calor de tubos que consisten en una carcasa en la cual uno o varios tubos se prolongan en la dirección longitudinal entre una primera parte de entrada y salida para un fluido primario, y una segunda parte de entrada y salida para un fluido secundario, en donde el fluido primario fluye a través de los tubos y el fluido secundario fluye alrededor de los tubos, en donde el calor se transfiere entre los dos fluidos.

[15] En los intercambiadores de calor conocidos el espacio en la carcasa entre la segunda parte de entrada y salida puede tener bailes que guíen el flujo del fluido primario, por ejemplo, en un patrón de zigzag.

[16] Al hacer esto el fluido primario no puede fluir directamente desde la segunda parte de entrada a la segunda parte de salida y se mejora la transferencia de calor.

[17] El objeto de la presente invención es proporcionar una solución a una o varias de las desventajas arriba mencionadas y/u otras desventajas, proporcionando un dispositivo para la compresión y secado de gas, y este dispositivo contiene una compresor multietapa con una etapa de baja presión, una etapa de alta presión y una tubo de presión y un secador por adsorción con una zona de secado y una zona de regeneración, en donde se sitúa un intercooler entre esta etapa de baja presión y etapa de alta presión, y en donde el dispositivo además está provisto

de un intercambiador de calor que está conectado a una parte de entrada por el tubo de presión antes mencionada, y donde el intercambiador de calor antes mencionado contiene una carcasa con un número de compartimentos, incluyendo un compartimento principal con la parte de entrada y la parte de salida antes mencionadas para un primer fluido primario que es guiado en este compartimento principal sobre o alrededor de tubos que abarcan el compartimento principal; en donde al menos hay dos series de tubos que abarcan el compartimento principal antes mencionado, y los cuales están destinados a guiar un fluido secundario o terciario a través del compartimento principal para intercambiar calor con el fluido primario; y en donde la primera de las series de tubos arriba mencionadas forma un circuito de enfriado del intercooler antes mencionado a fin de calentar gas de la etapa de alta presión para la regeneración del secador por adsorción.

[18] Una ventaja es que el dispositivo es muy fácil de fabricar.

[19] En la forma de realización más sencilla del intercambiador de calor del dispositivo, el compartimento principal está cerrado en un lado por una placa final, en donde hay también una cubierta a lo largo del lado antes mencionado del compartimento principal para formar un compartimento lateral entre la cubierta y la placa final, en donde este compartimento lateral contiene los compartimentos de entrada y salida para los fluidos secundarios y terciarios y en donde los tubos en forma de U están fijados a la placa final.

[2] En otra forma de realización más preferible, el compartimento principal está limitado en dos de sus lados por una placa final, y a cada lado del compartimento principal hay una cubierta para formar dos compartimentos laterales entre cada una de las placas finales y cubiertas opuestas respectivas.

[21] Una ventaja es que hay que hacer menos conexiones, de manera que se minimiza el riesgo de fuga como resultado de una conexión imperfecta.

[22] Otra ventaja es que el coste de instalación de este dispositivo es bastante bajo. La aplicación del intercambiador de calor según la invención en este dispositivo de esta manera resulta en un procedimiento más eficiente para comprimir y secar gas, lo cual por supuesto influye de manera favorable en el coste del gas suministrado.

[23] Después de todo está claro que la aplicación de un dispositivo para comprimir y secar gas posibilita las prestaciones de dos intercambiadores de calor integrados en un único intercambiador de calor, lo cual por supuesto ahorra costes de material.

[24] En la forma de realización más práctica el compresor está diseñado como compresor multietapa con una etapa de baja y una de alta presión, en donde hay un intercooler entre esta etapa de baja y de alta presión, en donde la parte de entrada del intercambiador de calor está conectada al tubo de presión del compresor antes mencionada, y en donde una primera serie de tubos antes mencionada forma el circuito de enfriamiento del intercooler antes mencionado... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo para la compresión y secado de gas, en donde este dispositivo (25) contiene un compresor multietapa con una etapa de baja presión (3), una etapa de alta presión (32) y un tubo de presión (39) y un secador por adsorción (27) con una zona de secado (41) y una zona de regeneración (4), en donde se sitúa un intercooler (34) entre esta etapa de baja presión (3) y etapa de alta presión (32), y en donde el dispositivo (25) además está provisto de un intercambiador de calor (1) que está conectado a un parte de entrada (9) por el tubo de presión (39) antes mencionado, caracterizado porque el intercambiador de calor

(I) antes mencionado contiene una carcasa con un número de compartimentos, incluyendo un compartimento principal (7) con la parte de entrada (9) y la parte de salida (1) antes mencionadas para un primer fluido primario que es guiado en este compartimento principal sobre o alrededor de tubos (13) que atraviesan el compartimento principal (7); porque hay al menos hay dos series (11 y 12) de tubos (13) que atraviesan el compartimento principal (7) antes mencionado, y los cuales están destinados a guiar un fluido secundario o terciario a través del compartimento principal para intercambiar calor con el fluido primario; y porque los extremos de los tubos (13) arriba mencionados conectan respectivamente con un compartimento de entrada aparte (14 y 16) y con el compartimento de salida (15 y 17) de cada serie de tubos (11 y 12); y porque la primera de las series de tubos (11) arriba mencionadas forma un circuito de enfriamiento del intercooler (34) antes mencionado a fin de calentar gas de la etapa de alta presión (32) para la regeneración del secador por adsorción (27).

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el compartimento principal (7) contiene un número de partes de entrada y salida (9 y 1) para un número de fluidos primarios.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el compartimento principal (7) está limitado por dos placas finales (6) y a cada lado del compartimento principal (7) antes mencionado hay una cubierta (4) para formar dos compartimentos laterales (8) entre cada una de las placas finales (6) y cubiertas (4) opuestas respectivas.

4. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado porque los tubos (13) están fijados a una de las placas finales (6) antes mencionadas.

5. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado porque los compartimentos laterales (8) antes mencionados contienen los compartimentos de entrada y salida (14 a 17).

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque los compartimentos laterales (8) antes mencionados están subdivididos en dos o más subcompartimentos (19) y que los respectivos subcompartimentos (19) están conectados a cualquiera de los lados del compartimento principal (7) por medio de las series (11 y 12) de tubos (13) de manera que se formen al menos dos circuitos separados para al menos los respectivos fluidos secundario y terciario antes mencionados.

7. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el compartimento principal (7) tiene bailes (2), más específicamente entre la parte de entrada y salida (9 y 1) para el fluido primario.

8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el intercambiador de calor (1) está equipado con dos o más fluidos adicionales y que los respectivos compartimentos laterales (8) están subdivididos en cualquiera de los lados del compartimento principal (7) por particiones (18) en los compartimentos de entrada y salida (14, 15, 16 y 17), respectivamente un primer compartimento de entrada y salida (14 y 15) que conecta con un primer grupo (11) de tubos (13) para guiar un fluido secundario y un segundo compartimento de entrada y salida (16 y 17) que conecta con un segundo grupo (12) de tubos (13) para guiar un fluido terciario.

9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque hay una junta (23) entre las particiones (18) y placas finales (6).

1. Dispositivo según la reivindicación 8 o 9, caracterizado porque hay un espacio (24) entre el primer grupo

(II) y el segundo grupo (12) de tubos.

11. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 8 a 11, caracterizado porque los tubos (13) primer y el segundo grupo (11 y 12) están distribuidos en un sector de un círculo.

12. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 8 a 11, caracterizado porque los tubos (13) están distribuidos en una disposición concéntrica, en donde un primer grupo (11) de tubos está situado dentro de un círculo y en donde el segundo grupo (12) de tubos está situado en forma de anillo alrededor del círculo antes mencionado.

13. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la parte de entrada y salida (9 y 1) del ¡ntercambiador de calor (1) está en un lado del armazón (3) que limita el compartimento principal (7).

14. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la primera entrada y el primer compartimento de salida (14 y 15) están en el lado opuesto al ¡ntercambiador de calor (1), mientras que la segunda entrada y el segundo compartimento de salida (16 y 17) están en el mismo lado del ¡ntercambiador de calor (1).