SISTEMA DE SEPARACIÓN DE GAS TRANSPORTADO EN CONTENEDOR CERRADO.

Sistema de separación de gas transportado en contenedor cerrado Referencia cruzada a solicitudes relacionadas La presente solicitud reivindica prioridad con respecto a la Solicitud Provisional de EE.UU. de Nº. de Serie 60/938099 expedida el 15 de Mayo de 2007. Antecedentes de la invención Los sistemas de separación de gases para la producción de gases industriales varían en cuanto a tamaño desde sistemas in situ de gran tamaño construidos ensamblando componentes fabricados previamente en la planta hasta sistemas transportables de menor tamaño que se fabrican comercialmente sobre rastras, son transportados hasta el punto de operación e instalados en dicho punto. Esos sistemas móviles también se pueden mover de un sitio a otro según cambien los requisitos del cliente. Los sistemas de adsorción oscilante por presión (PSA) son susceptibles de diseños portátiles de plantas de menor tamaño que se pueden usar, por ejemplo, en la separación de aire para la producción de oxígeno o nitrógeno en intervalos de producto típicos de hasta aproximadamente 50 toneladas al día. Los componentes de los sistemas PSA se pueden montar comercialmente sobre rastras con marco de acero y son transportados junto con otros componentes hasta el punto para en ensamblaje final y la puesta en servicio. Las dimensiones de la rastra y de los componentes se deben ajustar a las dimensiones estándar de los camiones y trailer carreteros para su transporte hasta el punto de instalación. La estandarización de las dimensiones de las plantas portátiles para separación de gases que incluyen los sistemas PSA resulta deseable por motivos económicos y de marketing. Además, resulta deseable maximizar las capacidades del producto de los sistemas portátiles de separación de gases con respecto a las dimensiones estándar de los sistemas de transporte actualmente existentes. Resulta necesario en la técnica desarrollar sistemas portátiles de separación de gases que tengan mejores características de coste, marketing y transporte. Esta necesidad queda cubierta por medio de las realizaciones de la invención descritas a continuación y definida por medio de las reivindicaciones siguientes. El documento de EE.UU. 2006/0278359 A1 D1 divulga métodos y sistemas de evitar el fuego en minas de carbón, suministrando un fluido inerte al pozo, evitando reacciones en el contenedor de carga por vía marítima e inyectando un fluido inerte en el interior de un conducto o un contenedor a presión. Desde el punto de vista de la preocupación que supone evitar o eliminar situaciones peligrosas que podrían darse debido a la presencia de oxígeno se sugiere operar un motor de combustión de combustible y aire de manera que se generen gases de escape y dirigir dichos gases de escape o una parte de los mismos a través de un dispositivo de separación con el fin de separar el fluido inerte de los otros fluidos y adsorber el oxígeno, con el objetivo de que el fluido inerte pueda ser dirigido al punto respectivo para evitar el fuego y similares. Se divulga un sistema PSA como opción, entre otras, para separar el oxígeno residual del gas de escape de combustión con el fin de proporcionar el fluido inerte. El documento de WO 2006/018558 A1 divulga un contenedor ISO que presenta dos dispositivos de separación instalados en su interior, concretamente un dispositivo de adsorción A1 de tipo-PSA para adsorber nitrógeno y un segundo dispositivo de adsorción A2 para adsorber argón residual del gas de oxígeno enriquecido suministrado por el primer dispositivo de adsorción A1. El sistema transportado en contenedor cerrado comprende un tanque de tampón de oxígeno colocado en un bucle cerrado de contenedor interno que se acopla a los dos dispositivos de adsorción por medio de un tercer dispositivo de adsorción y el tanque de tampón. El gas de producto del sistema transportado en contenedor cerrado es suministrado desde el contenedor de forma directa por medio de un compresor de oxígeno. Los sistemas de separación transportados en contenedor cerrado se conocen más a partir del documento de EE.UU. 6.436.175 B1, documento de EE.UU. 2005/0056661 A1 y el documento WO 2006/128470 A2. En la técnica general de PSA, se usan válvulas rotatorias de multi-puerto para conmutar entre los extremos de alimentación y/o los extremos de producto de lechos adsorbentes múltiples, como se ejemplifica en el documento EP 0 525 521 A1, EE.UU. RE38.493 E y EE.UU. 6.936.091 B2. Por lo que respecta a la descripción de válvulas rotatorias indexadas, es decir válvulas que únicamente rotan de forma intermitente, la rotación por etapas es creada por medio de un engranaje Génova o similar. Breve sumario de la invención La invención se refiere a un sistema de separación de gases que comprende (a) un contenedor que tiene un interior, un exterior y un volumen exterior definido por las dimensiones exteriores del contenedor y (b) un sistema de adsorción oscilante por presión instalado en el interior del contenedor y adaptado para recuperar un gas producto de 2 E08155886 08-11-2011   la mezcla de gas de alimentación, estando adaptado el sistema de adsorción oscilante de presión para suministrar el gas de producto a un caudal de gas de producto, en el que la proporción del volumen exterior del contenedor con respecto al caudal de gas de producto es menor que aproximadamente 60 m 3 (2000 pie 3 )/(tonelada por día). El sistema de separación de gases transportado en contenedor cerrado comprende uno o más contenedores ISO, presentando cada contenedor ISO instalado en su interior uno o más componentes de un sistema oscilante de presión que se escoge entre el grupo formado por (a) dos o más recipientes, presentando cada recipiente un extremo de alimentación, un extremo de producto y un material adsorbente adaptado para adsorber nitrógeno de forma selectiva desde la mezcla de gas de alimentación que es aire para proporcionar un gas producto; (b) un tanque de almacenamiento de gas producto; (c) un dispositivo de soplado de alimentación adaptado para introducir la mezcla de gas de alimentación en el interior de los extremos de alimentación de los recipientes y un accionador del dispositivo de soplado de alimentación; (d) un dispositivo de soplado a vacío adaptado para extraer el gas residual de los extremos de producto de los recipientes y un accionador del dispositivo de soplado a vacío; y (e) una válvula multi-puerto rotatoria indexada para poner el extremo de producto de cada recipiente en comunicación de flujo secuencial con el extremo de producto de cada uno de los otros recipientes. Una realización de la invención incluye un sistema de separación de gases transportado en contenedor cerrado que comprende un contenedor ISO que tiene instalado en su interior un sistema de adsorción oscilante de presión adaptado para separar aire con el fin de proporcionar un gas de producto que contiene oxígeno y que tiene una composición de al menos 80 % en volumen de oxígeno, en el que el sistema de adsorción oscilante de presión comprende (a) cuatro recipientes, presentando cada uno un extremo de alimentación, un extremo de producto y un material adsorbente adaptado para adsorber nitrógeno de forma selectiva procedente del aire con el fin de proporcionar un producto que contiene oxígeno con un caudal de gas de producto igual o menor que el caudal de diseño del gas de producto; (b) un tanque de almacenamiento de gas de producto; (c) un dispositivo de soplado de alimentación adaptado para introducir aire en el interior de los extremos de alimentación de los recipientes y un accionador del dispositivo de soplado de alimentación; (d) un dispositivo de soplado de vacío adaptado para extraer gas residual de los extremos de producto de los recipientes y un accionador de dispositivo de soplado a vacío (e) una válvula multi-puerto rotatoria indexada para poner el extremo de producto de cada recipiente en comunicación de flujo secuencial con el extremo de producto de cada uno de los otros recipientes. La invención también incluye un método para la recuperación de un gas de producto que contiene oxígeno a partir de una mezcla de gas de alimentación que es aire, comprendiendo el método (a) proporcionar un sistema de separación de gases que comprende un contenedor ISO que presenta instalado en su interior un sistema de adsorción oscilante de presión que comprende (1) dos o más recipientes, presentando cada recipiente un extremo de alimentación, un extremo de producto y un material adsorbente adaptado para adsorber nitrógeno de forma selectiva desde la mezcla de gas de alimentación para proporcionar el gas producto con un caudal de gas producto; (2) un tanque de almacenamiento de gas producto; (3) un dispositivo de soplado de alimentación adaptado para introducir la mezcla de gas de alimentación en el interior de los extremos de alimentación de los recipientes... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de separación de gases transportado en contenedor cerrado adaptado para separar aire con el fin de proporcionar un gas de producto que contiene oxígeno y que comprende un contenedor ISO (301) que tiene componentes de un sistema de adsorción oscilante de presión instalados en el interior, comprendiendo los componentes del sistema de adsorción oscilante de presión instalado en el interior (a) dos o más recipientes (101, 103, 105, 107), presentando cada recipiente un extremo de alimentación, un extremo de producto y un material adsorbente adaptado para adsorber nitrógeno de forma selectiva a partir de aire en forma de mezcla de gas de alimentación para proporcionar un gas de producto; y (b) un dispositivo (109) de soplado de alimentación adaptado para introducir la mezcla de gas de alimentación en el interior de los extremos de alimentación de los recipientes y un accionador (233) del dispositivo de soplado de alimentación; que se caracteriza por que (c) los componentes instalados en el contenedor ISO (301) comprenden además un dispositivo (111) de soplado de vacío adaptado para extraer el gas residual de los extremos de alimentación de los recipientes y un accionador (233) del dispositivo de soplado de vacío, (d) un tanque (150) de almacenamiento de gas de producto a partir del cual se proporciona gas de producto al consumidor y (e) una válvula (217) multi-puerto rotatoria indexada adaptada para poner el extremo de producto de cada recipiente en comunicación de flujo secuencial con el extremo de producto de los otros recipientes; (f) y el sistema de adsorción oscilante de presión se adapta para suministrar el gas de producto con un caudal de gas de producto y la proporción de volumen exterior del contenedor ISO con respecto a caudal de gas de producto es menor que aproximadamente 60 m 3 /907 kg al día (2000 pies 3 /tonelada al día). 2. El sistema de separación de gases transportado en contenedor cerrado de la Reivindicación 1, en el que el sistema se adapta para proporcionar un gas de producto que comprende al menos 80 % en volumen de oxígeno. 3. El sistema de separación de gases transportado en contenedor cerrado de la reivindicación anterior que tiene cuatro recipientes, conteniendo cada uno el material adsorbente adaptado para adsorber de forma selectiva nitrógeno procedente del aire. 4. El sistema de separación de gases transportado en contenedor cerrado de la Reivindicación 1 que comprende dos contenedores ISO, presentando cada contenedor instalado en su interior un sistema de adsorción oscilante de presión que comprende (a) dos o más recipientes, presentando cada recipiente un extremo de alimentación, un extremo de producto y un material adsorbente adaptado para adsorber nitrógeno de forma selectiva desde la mezcla de gas de alimentación para proporcionar un gas producto; (b) un tanque de almacenamiento de gas producto que tiene una entrada y una salida; (c) un dispositivo de soplado de alimentación adaptado para introducir la mezcla de gas de alimentación en el interior de los extremos de alimentación de los recipientes y un accionador del dispositivo de soplado de alimentación; (d) un dispositivo de soplado a vacío adaptado para extraer el gas residual de los extremos de alimentación de los recipientes y un accionador del dispositivo de soplado a vacío; en el que las salidas de los tanques de almacenamiento de gas de producto están conectadas a una tubería de suministro de producto sencilla. 5. El sistema de separación de gases transportado en contenedor cerrado de la Reivindicación 4, en el que se instalan dos contenedores ISO en el punto de operación a nivel del suelo. 6. El sistema de separación de gases transportado en contenedor cerrado de la Reivindicación 4, en el que el primero de los contenedores ISO es instalado en un punto de operación a nivel del suelo y el segundo de los contenedores ISO se encuentra apilado sobre la parte superior del primer contenedor ISO. 7. El sistema de separación de gases transportado en contenedor cerrado de cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el sistema de adsorción oscilante de presión se adapta para separar aire con el fin de proporcionar un gas de producto que contiene oxígeno que tiene una composición de al menos 80 % en volumen de oxígeno y el sistema de adsorción oscilante de presión comprende (a) al menos cuatro recipientes (101, 103, 105, 107) instalados en el contenedor ISO (301) junto con el tanque de almacenamiento del gas de producto, presentando cada recipiente un extremo de alimentación, un extremo de producto y un material adsorbente adaptado para adsorber de forma selectiva nitrógeno procedente del aire para proporcionar un gas de producto que contiene oxígeno con un caudal de gas de E08155886 08-11-2011   producto igual o menor que el caudal de diseño de gas de producto; (b) el tanque de almacenamiento de gas de producto; (c) el dispositivo de soplado de alimentación adaptado para introducir aire presurizado en el interior de los extremos de alimentación de los recipientes y un accionador de dispositivo de soplado de alimentación; (d) el dispositivo de soplado a vacío adaptado para extraer el gas residual de los extremos de alimentación de los recipientes y un accionador de dispositivo de soplado a vacío; y (e) la válvula (217) multi-puerto rotatoria indexada adaptada para colocar el extremo de producto de cada recipiente en comunicación de flujo secuencial con el extremo de producto de cada uno de los otros recipientes. 8. El sistema de separación de gases transportado en contenedor cerrado de la Reivindicación 7, en el que el contenedor ISO es un contenedor ISO de 20 pies y el sistema de adsorción oscilante de presión está adaptado para proporcionar un caudal de gas de producto máximo entre 3 y 8 toneladas al día de flujo de gas de producto que contiene oxígeno. 9. El sistema de separación de gases transportado en contenedor de la Reivindicación 7 en el que el material adsorbente de al menos cuatro recipientes comprende uno o más adsorbentes escogidos entre el grupo que consiste en alúmina, CaA, NaX, CaX y zeolitas LiX. 10. El sistema de separación de gases transportado en contenedor cerrado de cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el tanque de almacenamiento de gas de producto contiene un adsorbente selectivo frente a oxígeno. 11. El sistema de separación de gases transportado en contenedor de cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la proporción de volumen exterior del contenedor ISO con respecto a caudal de producto es menor que aproximadamente 30 m 3 /907 kg al día (2000 pies 3 /tonelada al día). 12. El sistema de separación de gases transportado en contenedor cerrado de cualquiera de las reivindicaciones anteriores que además comprende (g) una válvula (229) multi-puerto rotatoria indexada para introducir la mezcla de gas de alimentación en el interior de los extremos de alimentación de los recipientes; (h) y una válvula (231) multi-puerto rotatoria indexada para extraer el gas residual de los extremos de alimentación de los recipientes. 13. Un método para la recuperación de un gas de producto que contiene oxígeno con una composición de al menos 80 % en volumen de oxígeno a partir de aire como mezcla de gas de alimentación mediante un sistema de adsorción oscilante de presión instalado en un contenedor ISO, caracterizado por que el método comprende (a) instalar un sistema de adsorción oscilante de presión en el contenedor ISO, en el que el sistema de adsorción oscilante de presión comprende (1) dos o más recipientes, presentando cada recipiente un extremo de alimentación, un extremo de producto y un material adsorbente adaptado para adsorber nitrógeno de forma selectiva procedente de la mezcla de gas de alimentación para proporcionar el gas de producto con un caudal de gas de producto; (2) un tanque de almacenamiento de gas de producto a partir del cual se proporciona gas de producto al consumidor; (3) un dispositivo de soplado de alimentación adaptado para introducir la mezcla de gas de alimentación en el interior de los extremos de alimentación de los recipientes y un accionador del dispositivo de soplado de alimentación; (4) un dispositivo de soplado a vacío adaptado para extraer el gas residual de los extremos de alimentación de los recipientes y un accionador de dispositivo de soplado a vacío; y (5) una válvula multi-puerto rotatoria indexada para poner el extremo de producto de cada recipiente en comunicación de flujo secuencial con el extremo de producto de cada uno de los otros recipientes; (b) introducir la mezcla de gas de alimentación en el interior de un primer recipiente y extraer el gas de producto del primer recipiente con un caudal de gas de producto en el que la proporción de volumen exterior del contenedor ISO con respecto al caudal de gas de producto es menor que aproximadamente 60 m 3 /907 kg al día (2000 pies 3 / tonelada al día); (c) despresurizar el primer recipiente extrayendo el gas de despresurizado del extremo de producto del recipiente y transferir el gas de despresurizado al extremo de producto de otro recipiente por medio de la válvula de producto multi-puerto rotatoria indexada mientras que la válvula de producto multi-puerto rotatoria indexada se encuentra en una primera posición rotacional indexada; (d) extraer el gas residual del extremo de alimentación del primer recipiente; (e) presurizar el primer recipiente introduciendo en el interior del extremo de producto del recipiente un gas de 16 E08155886 08-11-2011   despresurizado proporcionado desde otro recipiente que está experimentando la etapa (c), en el que el gas es transferido por medio de la válvula de producto multi-puerto rotatoria indexada, al tiempo que la válvula de producto multi-puerto rotatoria indexada se encuentra en una segunda posición rotacional indexada y (f) repetir las etapas (b) a (e) de manera cíclica. 14. El método de la reivindicación anterior en el que todo el gas introducido en el interior del extremo de producto de cualquiera de los recipientes procede de otro de los recipientes respectivos instalado en el contenedor ISO en lugar de proceder del tanque de almacenamiento de gas de producto. 15. Un método para la instalación de un sistema de adsorción oscilante de presión de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 12 en el punto de operación, en el que el método comprende (a) instalar los componentes del sistema de adsorción oscilante de presión en uno o más contenedores ISO en el punto de ensamblaje para proporcionar un sistema de adsorción oscilante de presión transportado en contenedor cerrado, (b) transportar el sistema de adsorción oscilante de presión transportado en contenedor cerrado desde el punto de ensamblaje hasta el punto de operación; y (c) descargar el sistema de adsorción oscilante de presión transportado en contenedor cerrado y colocarlo en el punto de operación, conectar los servicios al sistema e instalar las tuberías adaptadas para proporcionar el gas de producto al consumidor de gas. 16. El método de la reivindicación anterior, en el que el sistema de adsorción oscilante de presión transportando en contenedor cerrado es desplazado por medio de uno o más sistemas de transporte que se escogen entre el grupo que consiste en camión, tren, lancha, barco y avión. 17 E08155886 08-11-2011   18 E08155886 08-11-2011   19 E08155886 08-11-2011   E08155886 08-11-2011