MÉTODO PARA EL CALENTAMIENTO TERMO-CROMATOGRÁFICO DE LECHOS FIJOS.

Método para el calentamiento de un lecho fijo (11), en el cual el lecho fijo (11) presenta al menos una zona de entrada para la entrada de un gas portador en el lecho fijo (11) y al menos una zona de salida para la salida del gas portador del lecho fijo (11),

con las siguientes etapas del proceso: - calentamiento dieléctrico del lecho fijo (11) mediante la introducción de radiación electromagnética en el lecho fijo (11), mediante ondas de radio o microondas en un rango de frecuencia entre 100 kHz y 50 Ghz, - introducción de un medio de transmisión en la zona de entrada o en otra zona del lecho fijo (11) y llenado simultáneo del lecho fijo (11) con un gas portador, donde el gas portador se introduce en el lecho fijo (11) de forma continua y el medio de transmisión se introduce de forma discontinua en el lecho fijo (11) antes de o durante el calentamiento dieléctrico, - el lecho fijo (11) contiene al menos un componente adsorbente del medio de transmisión y el medio de transmisión es adsorbido por lo menos en parte en el lecho fijo (11), y - el medio de transmisión absorbe por lo menos una parte de la radiación electromagnética, - permanencia del medio de transmisión en el lecho fijo (11) de tal manera que el medio de transmisión inicia una absorción de energía aumentada del lecho fijo (11) en comparación con el lecho fijo puro, - calentamiento del lecho fijo (11) a causa de la absorción de energía aumentada del lecho fijo (11), - desorción del medio de transmisión a causa del calentamiento del lecho fijo (11), y - transporte del medio de transmisión desorbido por el lecho fijo (11) mediante el flujo de gas portador mediante la repetición de los pasos de adsorción, calentamiento y desorción, con lo cual se produce un pulso de temperatura que atraviesa el lecho fijo (11)

Método para el calentamiento termo-cromatográfico de lechos fijos [0001] La invención se refiere a un método para el calentamiento específico y selectivo de lechos fijos y para la iniciación de un flujo acoplado de sustancia y de energía con las características citadas en la reivindicación 1.

En aproximadamente todos los campos de actividad económica se calientan sustancias sólidas para la iniciación de diferentes procesos físicos, químicos o biológicos. Mientras que para el calentamiento de medios fluidos están a disposición una multitud de métodos eficientes, para el calentamiento de sustancias sólidas todavía existe una gran necesidad de desarrollo, ya que los lechos compactos generalmente poseen una conductividad térmica efectiva baja y generalmente no pueden ser mezclados. La mayoría de los métodos actualmente empleados en la técnica se basan en el calentamiento indirecto de paredes y superficies límites en contacto con el lecho compacto, con lo cual la velocidad de calentamiento y la homogeneidad se limitan en el lecho compacto debido a procesos de transmisión térmica y transporte de calor. Otra posibilidad establecida consiste en calentar lechos compactos sobre el flujo de gas portador. Sin embargo, aquí la entrada de energía en el lecho compacto es limitada por la capacidad térmica específica relativamente baja del flujo de gas.

Por otro lado métodos de calentamiento directos como calefacción de resistencia ómica, calentamiento dieléctrico o inductivo poseen algunas ventajas, ya que la entrada de energía del flujo de gas portador o de procesos de transporte de calor sobre superficies y superficies límites está desacoplada y se realiza "libre de corriente de sustancia". Bajo estas opciones el calentamiento dieléctrico posee la flexibilidad máxima en cuanto a los medios calentables, puesto que es aplicable también para sustancias con conductividad ómica muy baja. En el área del calentamiento dieléctrico se ha establecido técnicamente especialmente la aplicación de microondas (MW) con frecuencias de generalmente algunos GHz y de ondas de radio (RW) con frecuencias en el área Mhz. Mientras que la aplicación MW es restriginda por las profundidades de penetración generalmente cortas de las ondas electromagnéticas al calentamiento de volúmenes más pequeños, generalmente también se pueden calentar lechos fijos en escala de metros cúbicos mediante RW. A parte de esto, a través de la aplicación de una red de adaptación electrónica en conexión con el generador RW, es posible la optimización de la entrada de energía para medios con características dieléctricas diferentes. De esta manera mediante RW se pueden calentar también eficientemente materiales secos, mientras que mediante MW generalmente esto no es posible.

Una particularidad de los métodos de calentamiento dieléctrico frente a métodos convencionales, que se basan en la conducción del calor en el medio o dentro del material, consiste en que pueden establecerse diferencias de temperatura dentro del lecho compacto. Esto es realizable, por ejemplo, debido a que existen sustancias con características dieléctricas diferentes y por tanto con una energía de absorción diferente. Los procesos de compensación de calor contrarrestan la formación de gradientes de temperatura dentro del lecho fijo. A través de la posición invariable de las partículas de material individuales en el relleno es también definido el perfil de temperatura resultante del calentamiento dieléctrico.

Los procesos técnicos junto con los lechos fijos generalmente están unidos con flujos de materiales a través del lecho fijo, que se realizan sobre el flujo de gas portador. La interacción con el relleno tiene lugar en la adsorción y desorción, reacciones químicas, calentamiento o enfriamiento o procesos de separación.

Métodos de calentamiento convencionales se conocen, por ejemplo, de los documentos US 6 358 374 B1, WO 99/03565, DE 198 10 028 A1 y WO 79/00251. En la aplicación de métodos de calentamiento convencionales las temperaturas son constantes temporalmente durante períodos más largos, puesto que se delimitan los índices de calentamiento y la evacuación de calor, y espacialmente constantes. En conecuencia, la temperatura sólo se puede utilizar restringida como parámetro de proceso.

El cometido de la presente invención consiste, por consiguiente, en indicar un método para el calentamiento específico de lechos fijos, con el que se puede realizar y controlar un gradiente de temperatura dentro del lecho fijo. De tal modo deben ser superadas particularmente las limitaciones según el estado de la técnica y establecer un método de calentamiento, que permita el calentamiento adaptado de lechos fijos al proceso respectivo. Unido a ello debe existir la posibilidad de influir igualmente de una manera ventajosa en las corrientes de sustancia a través del lecho fijo.

Esta tarea es solucionada según la invención a través de las características de la parte de caracterización de la reivindicación 1 junto con las características en el preámbulo.

Configuraciones oportunas de la invención están contenidas en las reivindicaciones secundarias.

El método según la invención para el calentamiento de un lecho fijo presenta los siguientes pasos del proceso: calentamiento dieléctrico del lecho fijo a través de la introducción de radiación electromagnética en el lecho fijo, mediante ondas de radio o microondas en una gama de frecuencias entre 100 kHz y 50 Ghz, introducción de un medio de transmisión en la zona de corriente o en otra zona del lecho fijo y flujo simultáneo del lecho fijo con un gas portador, con lo cual el gas portador se introduce continuamente en el lecho fijo y el medio de transmisión es introducido discontinuamente antes de o durante el calentamiento dieléctrico en el lecho fijo, el lecho fijo contiene al menos un componente adsorbente del medio de transmisión y el medio de transmisión sea absorbido, por lo menos en parte, en el lecho fijo, y el medio de transmisión absorba, por lo menos, una parte de la radiación electromagnética, permanencia del medio de transmisión en el lecho fijo de tal manera que el medio de transmisión inicie una absorción de energía aumentada del lecho fijo en comparación con el lecho fijo puro, calentamiento del lecho fijo a causa de la absorción de energía aumentada del lecho fijo, desorción del medio de transmisión a causa del calentamiento del lecho fijo, y transporte del medio de transmisión desorbido por el lecho fijo mediante el flujo de gas portador mediante la repetición de los pasos adsorción, calentamiento y desorción, con lo cual se produce un pulso de temperatura móvil a través del lecho fijo.

La propagación acoplada de sustancia y de energía en forma de pulso en el lecho fijo es denominada como pulso termo-cromatográfico (o también de manera simplificadora como pulso de temperatura) .

El lecho fijo es atravesado preferiblemente de manera continua por el gas portador, mientras que el medio de transmisión se introduce de manera discontinua en el lecho fijo. Preferiblemente el medio de transmisión se introduce en intervalos definidos en el lecho fijo, con lo cual los espacios de tiempo correspondientes dependen del proceso y típicamente están en el intervalo entre algunos minutos y horas. Preferiblemente el medio de transmisión se introduce periódicamente cada 2 hasta 60 min. El período de tiempo para la introducción del medio de transmisión es corto en comparación con el intervalo. Preferiblemente el tiempo para la colocación (dosificación) del medio de transmisión asciende a menos de 60 s, con lo cual esta duración depende a su vez del proceso técnico concreto.

Preferiblemente son utilizados medios de transmisión, cuyo factor de pérdida dieléctrica, es decir, la parte imaginaria de la constante dieléctrica relativa en la frecuencia empleada es grande frente al factor de pérdida dieléctrica del lecho fijo. Se prefiere el uso de agua como medio de transmisión. Para medios de transmisión especialmente preferidos, el factor de pérdida dieléctrica asciende a más del triple del factor de pérdida dieléctrica del material de lecho fijo sin medio de transmisión. Preferiblemente el fluido de transmisión es introducido a través del gas portador que entra o por la inyección directa en el lecho fijo. La inyección se realiza preferiblemente en la zona de flujo del lecho fijo.

Preferiblemente la cantidad del medio de transmisión a introducir es elegida de tal manera que se realiza una interacción, por ejemplo por adsorción,... [Seguir leyendo]

1. Método para el calentamiento de un lecho fijo (11) , en el cual el lecho fijo (11) presenta al menos una zona de entrada para la entrada de un gas portador en el lecho fijo (11) y al menos una zona de salida para la salida del gas portador del lecho fijo (11) , con las siguientes etapas del proceso:

- calentamiento dieléctrico del lecho fijo (11) mediante la introducción de radiación electromagnética en el lecho fijo (11) , mediante ondas de radio o microondas en un rango de frecuencia entre 100 kHz y 50 Ghz,

- introducción de un medio de transmisión en la zona de entrada o en otra zona del lecho fijo (11) y llenado simultáneo del lecho fijo (11) con un gas portador, donde el gas portador se introduce en el lecho fijo (11) de forma continua y el medio de transmisión se introduce de forma discontinua en el lecho fijo

(11) antes de o durante el calentamiento dieléctrico,

- el lecho fijo (11) contiene al menos un componente adsorbente del medio de transmisión y el medio de transmisión es adsorbido por lo menos en parte en el lecho fijo (11) , y

- el medio de transmisión absorbe por lo menos una parte de la radiación electromagnética,

- permanencia del medio de transmisión en el lecho fijo (11) de tal manera que el medio de transmisión inicia una absorción de energía aumentada del lecho fijo (11) en comparación con el lecho fijo puro,

- calentamiento del lecho fijo (11) a causa de la absorción de energía aumentada del lecho fijo (11) ,

- desorción del medio de transmisión a causa del calentamiento del lecho fijo (11) , y

- transporte del medio de transmisión desorbido por el lecho fijo (11) mediante el flujo de gas portador mediante la repetición de los pasos de adsorción, calentamiento y desorción, con lo cual se produce un pulso de temperatura que atraviesa el lecho fijo (11) .

2. Método según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el medio de transmisión es introducido de nuevo en el lecho fijo (11) , cuando el medio de transmisión ha atravesado completamente el lecho fijo (11) debido a una repetida adsorción, calentamiento, desorción y transporte posterior mediante el gas portador.

3. Método según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el medio de transmisión es introducido periódicamente cada 2 hasta 180 min, con lo cual la introducción del medio de transmisión se realiza dentro de un periodo de tiempo de 90 s.

4. Método según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el medio de transmisión se introduce en el lecho fijo (11) a través del gas portador afluente y/o de que el medio de transmisión se introduce en el lecho fijo (11) mediante inyección directa.

5. Método según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el lecho fijo (11) contiene una sustancia sólida con estructura de zeolita, un óxido de metal poroso, gel de sílice y/o carbón activado.

6. Método según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que se usa agua como medio de transmisión.

7. Método según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que a causa del pulso de temperatura que atraviesa el lecho fijo (11) se inicia en la zona correspondiente del lecho fijo (11) una reacción química.

8. Método según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que después de la iniciación de una reacción química exotérmica se reduce la intensidad del campo electromagnético utilizado para el calentamiento dieléctrico.

9. Método según una de las reivindicaciones 7 y 8, caracterizado por el hecho de que al menos uno de los efectos siguientes se consigue mediante el pulso de temperatura:

evacuación de un producto de reacción del lecho fijo (11) , prevención de la segregación de un producto térmicamente inestable, influencia de la selectividad de una reacción, influencia de las adiciones de una reacción, separación de materia, obtención de gradientes de temperatura locales de más de 10 K/cm, obtención de índices de calentamiento locales de más de 5 K/min, obtención de índices de enfriamiento de más de 5 K/min mediante desorción, sobreconcentración de una sustancia en el área del pulso de