Sistema deshumidificador y proceso para controlar el contenido de humedad de un gas de suministro para usar en el secado de un producto.

Un sistema deshumidificador que comprende una rueda rotativa desecante de zeolita que comprende un primer medio para suministrar un gas de suministro a una sección de adsorción de la rueda desecante

, un segundo medio para suministrar vapor sobrecalentado a una sección de regeneración de la rueda desecante, y un tercer medio para suministrar un gas de descarga a una sección de descarga, de manera que cada uno del primero, segundo y tercer medio comprende un ventilador o compresor.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/NL2007/050495.

Solicitante: NEDERLANDSE ORGANISATIE VOOR TOEGEPAST-NATUURWETENSCHAPPELIJK ONDERZOEK TNO.

Nacionalidad solicitante: Países Bajos.

Dirección: SCHOEMAKERSTRAAT 97 2628 VK DELFT PAISES BAJOS.

Inventor/es: BUSSMANN, PAULUS, JOSEPHUS, THEODORUS, AKKERMAN,JAN COEN, BOON,MONIEK AFRA.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > ACONDICIONAMIENTO DEL AIRE; HUMIDIFICACION DEL AIRE;... > Sistemas de acondicionamiento de aire en los cuales... > F24F3/14 (por humidificación; por deshumidificación)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > SECADO > SECADO DE MATERIALES SOLIDOS O DE OBJETOS POR ELIMINACION... > Disposiciones para la alimentación o la regulación... > F26B21/08 (de la humedad)

PDF original: ES-2486292_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Sistema deshumidificador y proceso para controlar el contenido de humedad de un gas de suministro para usar en el secado de un producto

La presente invención se refiere a un proceso para controlar el contenido de humedad de un gas de suministro para usar en el secado de un producto, y un sistema deshumidificador.

El secado es uno de los procesos más comunes de conservación de productos alimenticios y químicos. Una amplia variedad de máquinas han sido desarrolladas para adaptarse a los diferentes productos a secar. En la mayoría de los casos , el calor para evaporar la humedad se suministra por medio de aire caliente, lo cual tiene la ventaja que el producto se calienta a la denominada temperatura de bulbo húmedo, la cual es muy inferior a la temperatura del aire. De esta manera los productos sensibles al calor pueden secarse sin pérdida de calidad. El uso de aire fresco y caliente tiene, sin embargo, las desventajas que el contenido de humedad del aire es variable y que el aire contiene oxígeno.

Con respecto al contenido de humedad variable del aire, se observa que dicho contenido de humedad del aire en la salida del secador está limitado por la actividad del agua en el producto seco. Por tanto, si el contenido de agua en el aire de entrada es alto, solo podrá extraerse poca agua del producto por kilogramo de la entrada de aire. Además, en caso de condiciones de tiempo variables, las variaciones rápidas del contenido de agua en el aire de entrada se toman en cuenta usando amplios márgenes de ajuste del proceso. Estos márgenes están condicionados por el máximo contenido de humedad durante el año. En la práctica, esto conduce a un secado del producto hasta una actividad acuosa menor que la requerida, lo cual a su vez provoca la pérdida del rendimiento, la pérdida de elementos de calidad como la densidad global y a la disminución de la capacidad de secado.

En cuanto al contenido de oxígeno en el aire, se observa que la mezcla intensiva de oxígeno con el producto induce riesgos de incendio y explosión, y en algunos casos también la degradación de los productos debido a la oxidación.

Al someter el aire de entrada a una etapa previa de secado, se puede reducir la variación del contenido de humedad. Para este propósito, se usan típicamente enfriadores de punto de rocío y agentes desecantes a base de gel de sílice o 30 zeolita. En cuanto al uso de agentes desecantes puede hacerse referencia a US 2005/0050906. US 3183649 describe un deshumificador tipo rueda desecante caracterizado por una sección de adsorción, una sección de regeneración y una sección de enfriamiento así como también la operación de rueda desecante. El vapor de agua se genera por un calentador con una entrada de agua o suministrado por otras fuentes de vapor de agua. Los enfriadores de punto de rocío requieren, sin embargo, cantidades considerables de alimentación eléctrica, uso de líquidos de enfriamiento e inducen además riesgo de crecimiento microbiano en la superficie húmeda del cambiador de calor, en tanto que el consumo de energía de la regeneración del desecante usado es un inconveniente importante. Además, los sistemas desecantes estándar no son controlados con respecto al contenido final de humedad del aire tratado. En lo que a esto se refiere, se observa que el desecante amortigua la variación en el contenido de humedad hasta cierto punto, pero se mantiene el problema con respecto al rendimiento del producto y la calidad.

El objeto de la presente invención es hacer frente a los problemas anteriores.

Sorprendentemente, se encontró recientemente que los problemas anteriormente mencionados pueden ser resueltos cuando se hace uso de una forma particular de rotores desecantes de zeolita.

En consecuencia, la presente invención se refiere a un proceso para controlar el contenido de humedad de un gas de suministro para usar en el secado de un producto, el proceso se define en la reivindicación independiente 4. .

De manera adecuada, el gas de descarga que se usa para enfriar el desecante de zeolita se pasa a través de la rueda 50 desecante para precalentar primero la rueda antes de pasar el vapor de agua sobrecalentado a través de la sección de regeneración.

De manera adecuada, el exceso de vapor de agua sobrecalentado se recupera del vapor de agua que comprende al menos parte de la humedad que fue adsorbida en la sección de adsorción, el exceso de vapor de agua sobrecalentado 55 se usa para propósitos de energía, y al menos parte del vapor de agua sobrecalentado remanente pasa a la sección de regeneración.

De manera adecuada, el vapor de agua sobrecalentado remanente que pasa a la regeneración de vapor de agua pasará a través de un calentador antes de entrar a la sección de regeneración para mantener la temperatura del vapor 60 de agua sobrecalentado al nivel requerido. Preferentemente, el flujo del vapor de agua sobrecalentado será suficiente para permitir una operación estable del calentador. Preferentemente, al menos parte del vapor de agua sobrecalentado del calentador pasará por la rueda desecante y se reciclará, al menos parcialmente, al calentador De acuerdo con la presente invención el alto consumo de energía en la regeneración de la zeolita puede reducirse 65 mediante el uso de bucles cerrados de vapor de agua sobrecalentado como medio de regeneración. El vapor de agua 2

sobrecalentado libera el agua adherida a la zeolita, produciendo un vapor de agua saturado o ligeramente saturado, el cual puede aplicarse para calentar el aire de secado de entrada. El calor latente de condensación es captado, produciendo de manera global una reducción significativa de la energía de consumo del secador. El uso alternativo del aire y vapor de agua sobrecalentado para la adsorción y la regeneración respectivamente conduce inevitablemente al mezclado de los dos gases en los límites de las secciones. Para prevenir la humidificación del aire de secado se deben tomar varias precauciones. Una sección especial de descarga se introduce en el rotor desecante para extraer el vapor de agua sobrecalentado en los vacíos del rotor en la interface de la sección de regeneración hasta la sección adsorbente. En esta sección de descarga una caída rápida de la presión de vapor causa una liberación adicional del agua adsorbida y un enfriamiento del desecante caliente. Otras etapas adoptadas son sellos especiales entre las secciones para minimizar las fugas de una sección a la siguiente y la introducción de un balance de presión adecuado. Como el flujo de gas es siempre desde la alta hasta la baja presión, el balance de presión se fija para asegurar la prevención de la fuga de cualquier humedad en el aire seco o el deterioro de la regeneración de la zeolita.

En consecuencia, en el proceso de acuerdo con la presente invención preferentemente se mantiene un balance de presión para prevenir la fuga de humedad de la sección de regeneración o la sección de descarga dentro de la sección de adsorción, de manera que se cumplen las siguientes condiciones con respecto a las presiones en las secciones adyacentes. :

(i) la presión del gas de suministro en el lado frontal de la sección de adsorción es mayor que la presión del gas de descarga en el lado frontal de la sección de descarga.

(ii) la presión del gas de suministro en el lado frontal de la sección de adsorción es mayor que la presión del vapor de agua sobrecalentado en el lado frontal de la sección de regeneración

(iii) la presión del gas de descarga en el lado frontal de la sección descarga es mayor que la presión del vapor de agua sobrecalentado en el lado frontal de la sección de regeneración;

(iv) la presión del gas de suministro en el lado posterior de la sección de adsorción es mayor que... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema deshumidificador que comprende una rueda rotativa desecante de zeolita que comprende un primer medio para suministrar un gas de suministro a una sección de adsorción de la rueda desecante, un segundo medio para suministrar vapor sobrecalentado a una sección de regeneración de la rueda desecante, y un tercer medio para suministrar un gas de descarga a una sección de descarga, de manera que cada uno del primero, segundo y tercer medio comprende un ventilador o compresor.

2. Un sistema deshumidificador de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la sección de regeneración comprende dos o más segmentos.

3. Un sistema deshumidificador de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde la zeolita es del tipo 3A, 4A y/o 5A, preferentemente la zeolita es del tipo 4A.

4. Un proceso para controlar el contenido de humedad de un gas de suministro para usar en el secado de un producto, que comprende las etapas de:

(a) proporcionar el gas de suministro;

(b) opcionalmente calentar el gas de suministro;

(c) determinar la temperatura y el contenido de humedad del gas de suministro;

(d) pasar el gas de suministro a través del rueda rotativa desecante de zeolita del sistema deshumidificador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3 de manera que el gas de suministro pase a través de la sección de adsorción de manera que la humedad es adsorbida del gas de suministro, el vapor sobrecalentado pasa a través del sección de regeneración de la rueda desecante para eliminar al menos parte de la humedad adsorbida del desecante de zeolita de manera de obtener el vapor de agua que comprende al menos parte de la humedad que se adsorbió en la sección de adsorción, y pasar el gas de descarga a través de la sección de descarga para enfriar el desecante de zeolita y en donde tiene lugar la regeneración posterior de la zeolita, de manera que la velocidad de rotación de la rueda desecante se controla por medio de los datos de temperatura y el contenido de humedad obtenidos en la etapa (c) en combinación con la isoterma de sorción correspondiente del desecante; y

(e) recuperar el gas de suministro deshumidificado obtenido en la etapa (d) .

5. Un proceso de conformidad con la reivindicación 4, en donde el gas de descarga usado para enfriar el desecante de zeolita se transfiere a través de la rueda desecante para precalentar primero la rueda antes de pasar el vapor de agua sobrecalentado a la sección de regeneración.

6. Un proceso de acuerdo con las reivindicaciones 4 o 5, en donde el exceso de vapor de agua sobrecalentado se recupera del vapor de agua que comprende al menos parte de la humedad que fue adsorbida en la sección de adsorción, el exceso de vapor de agua sobrecalentado se usado para propósitos de energía, y al menos parte del vapor de agua sobrecalentado remanente se transfiere a la sección de regeneración.

7. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4-6, en donde el balance de presión se mantiene para prevenir la fuga de humedad de la sección de regeneración o de la sección de descarga dentro de la sección de adsorción, de manera que se cumplen las siguientes condiciones con respecto a las presiones en las secciones adyacentes.

(i) La presión del gas de suministro en el lado frontal de la sección de adsorción es mayor que la presión del gas de descarga en el lado frontal de la sección de descarga;

(ii) la presión del gas de suministro en el lado frontal de la sección de adsorción es mayor que la presión del vapor de agua sobrecalentado en el lado frontal de la sección de regeneración;

(iii) la presión del gas de descarga en el lado frontal de la sección de descarga es mayor que la presión del vapor de agua sobrecalentado en el lado frontal de la sección de regeneración;

(iv) la presión del gas de suministro en el lado posterior de la sección de adsorción es mayor que la presión del gas de descarga en el lado posterior de descarga; y

(v) la presión del gas de suministro en el lado posterior de adsorción es mayor que la presión del vapor de agua sobrecalentado en el lado posterior de regeneración.

8. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4-7, en donde el vapor de agua que comprende al menos parte de la humedad que fue adsorbida en la sección de adsorción se condensa posteriormente y el calor generado durante la condensación de dicho vapor de agua se usa para calentar el gas de suministro en el paso (b) .

9. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 8, en donde al menos parte del gas de suministro presente en el vapor de agua sobrecalentado a condensar se extrae del vapor de agua sobrecalentado durante la condensación.

10. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4-9, en donde el gas de suministro, el vapor de agua sobrecalentado y el gas de descarga pasan a través del segmento en cuestión por medio de un ventilador o un compresor.

11. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4-10, en donde el gas de suministro se calienta 10 en el paso (b) a una temperatura en el intervalo de 30 a 100 º C.

12. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4-11, en donde el vapor de agua que comprende al menos parte de la humedad que fue adsorbida en la sección de adsorción tiene una temperatura en el intervalo de 90 a 250 º C.