Un aparato de reciclaje para gas (1) de atmósfera protectora agotado,

contaminado con materiales incrustantessubproductos de descomposición orgánica, comprendiendo dicho aparato de reciclaje:

un compresor (4) que tiene una entrada conectada a una línea de suministro de gas de atmósfera protectoraagotado,

un suministro de solvente configurado para suministrar solvente (21) a un paso de gas en, o corriente arriba de,dicho compresor (4),

una primera cámara (31) conectada a una salida de dicho compresor (4), estando dicha primera cámara (31)configurada para recibir gas comprimido desde dicho compresor y para recoger una mezcla que incluye el solvente ycualesquiera contaminantes atrapados o disueltos en el solvente,

una segunda cámara (32) conectada a una salida de la citada primera cámara (31), estando dicha segunda cámara(32) configurada para recibir gas comprimido desde dicho compresor y para recoger la mezcla que incluye elsolvente y cualesquiera contaminantes atrapados o disueltos en el solvente,

un intercambiador de calor (33) previsto a lo largo de un conducto que conecta la citada segunda cámara a dichaprimera cámara, estando dicho intercambiador de calor configurado para enfriar el gas comprimido en el interior dedicho conducto;

estando dicha primera cámara (31) prevista a una altura operativa que está parcial o completamente por debajo dedicho intercambiador de calor (33), en la que cualquier líquido condensado en el interior de dicho intercambiador decalor (33) puede drenar hacia la citada primera cámara (31);

estando dicha segunda cámara (32) prevista a una altura operativa que está parcial o completamente por encima dela citada primera cámara (31);

estando dicha primera cámara (31), dicho intercambiador de calor (33) y dicha segunda cámara (32) integrados enun único aparato (30);

caracterizado porque el citado único aparato (30) incluye:

un recipiente que tiene una cámara inferior que define la citada primera cámara (31) y una cámara superior quedefine la citada segunda cámara (32), y

un tubo de flujo que tiene una primera abertura en comunicación de fluido con la citada cámara (31) inferior y unasegunda abertura (38) que está en comunicación de fluido con la citada cámara (32) superior, extendiéndose dichointercambiador de calor (33) por el interior de dicho tubo de flujo.

Método y aparato perfeccionados para reciclaje de atmósfera protectora

5 Antecedentes de la invención

Campo de la invención

La presente invención se refiere al procesamiento y reciclaje de gas de atmósfera protectora agotado, contaminado con materiales incrustantes subproductos de la descomposición orgánica durante un procesamiento térmico.

Discusión de antecedentes

El gas de atmósfera protectora utilizado en el tratamiento térmico u otro procesamiento térmico, ha sido desechado

en gran medida después de su uso en las industrias en que los componentes que están siendo tratados están recubiertos de, o vinculados a, especies orgánicas. Los ejemplos incluyen el recocido por lotes de metal recubierto con aceites de laminación residuales y la reducción y/o sinterización de polvos o fibras de metal combinados con ligantes orgánicos. Los gases de atmósfera agotados, normalmente a baja presión, han sido considerados demasiado proclives a la formación de depósitos incrustantes como para ser comprimidos, y mucho menos para ser purificados y/o reciclados de algún otro modo. Esto es cierto incluso cuando las impurezas totales son extremadamente bajas.

Los inventores de la presente invención han descubierto que estas tendencias de incrustación se derivan normalmente de la formación de hidrocarburos aromáticos poli-cíclicos (PAH’s) durante la etapa de procesamiento

térmico. La mayor parte de los compuestos de este tipo forman depósitos sólidos en condiciones estándar. Estos sólidos son propensos a la deshidrogenación térmica adicional con una tendencia eventual a formar una gama de sólidos adherentes conocidos como “barniz”, “alquitrán” o “coque”. Estas tendencias de incrustación son especialmente intensas cuando se comprimen mezclas de gases que contienen estos compuestos, por dos razones. En primer lugar, al incrementar la presión de la mezcla se incrementa la tendencia termodinámica hacia la formación de sólidos durante el enfriamiento inter-etapa, puesto que la presión parcial de los contaminantes se incrementa. Y en segundo lugar, las altas temperaturas experimentadas en muchos ciclos de compresión pueden acelerar la formación de productos de descomposición térmica tal como el barniz, el alquitrán o el coque. Si éstos se forman en partes móviles críticas, tal como válvulas compresoras, entonces se acelerará considerablemente un mal funcionamiento.

El documento WO 00/10950 divulga un método para controlar la deposición de incrustantes tal como los compuestos aromáticos poli-nucleares sobre las superficies internas del equipo en un tren de procesamiento utilizado para procesar una corriente de producto obtenida por deshidrogenación de un compuesto alifático que contiene de 2 a 5 átomos de carbono, en el que se ha introducido en el tren de procesamiento una cantidad efectiva de solvente líquido que tiene al menos un grupo hidroxilo y un punto de ebullición de aproximadamente 64, 7 ºC, haciéndose pasar el solvente a través de al menos una parte del tren de procesamiento, después de lo cual se extrae del tren de procesamiento.

Sumario de la invención

45 En un esfuerzo por eliminar los problemas citados anteriormente, la invención ha ideado un método y un aparato para el reciclaje de los gases atmosféricos agotados, que reducen ventajosamente el consumo neto de gas de la atmósfera. De ese modo, la presente invención proporciona ventajosamente un método y un aparato para facilitar el procesamiento de gases de la atmósfera contaminados con materiales incrustantes subproductos de la descomposición orgánica, según se define en las reivindicaciones principales 1 y 19 anexas.

Las realizaciones particulares del aparato conforme a la invención se definen en las reivindicaciones 2 a 18 dependientes, mientras que las realizaciones particulares del método conforme a la invención se definen en las reivindicaciones 20 a 36 anexas.

55 Por consiguiente, la presente invención proporciona ventajosamente métodos de operación del equipo de tratamiento térmico que emplea atmósferas protectoras para tratamiento de materiales que incluyen recubrimientos

o ligantes orgánicos para evitar la formación de depósitos incrustantes en un aparato de reciclaje de gas.

La presente invención proporciona además ventajosamente un método y un aparato para extraer subproductos de descomposición vaporizados a partir del gas de la atmósfera agotado con anterioridad a la compresión en un aparato de reciclaje de gas.

La presente invención proporciona además ventajosamente un método y un aparato para comprimir gases de

65 atmósfera agotados contaminados con subproductos de descomposición procedentes de recubrimientos y ligantes orgánicos, que impiden la formación de depósitos incrustantes.

Adicionalmente, la presente invención proporciona ventajosamente un método y un aparato para enfriar los gases de atmósfera agotados, comprimidos, contaminados con subproductos de descomposición procedentes de recubrimientos o ligantes orgánicos sin incrustación.

La presente invención proporciona también ventajosamente un método para reciclar gases de atmósfera agotados, contaminados con subproductos de descomposición procedentes de recubrimientos o ligantes orgánicos, que capturan las especies de subproductos sin agotarlas en el medio ambiente.

La presente invención proporciona además ventajosamente un método y un aparato para reciclar gases de atmósfera agotados, contaminados con subproductos de descomposición procedentes de recubrimientos o ligantes orgánicos, empleando al menos una etapa de compresión de desplazamiento positivo.

Adicionalmente, la presente invención proporciona ventajosamente un método y un aparato para reciclar gases de

atmósfera agotados, contaminados con subproductos de descomposición procedentes de recubrimientos o ligantes orgánicos, empleando al menos una etapa de compresión de desplazamiento positivo lubricada con aceite.

Además, la presente invención proporciona ventajosamente un método y un aparato para reciclar gases de atmósfera agotados, contaminados con subproductos de descomposición procedentes de recubrimientos o ligantes orgánicos, empleando al menos una etapa de compresión de desplazamiento positivo lubricado con aceite, en la que el aceite utilizado para lubricar el engranaje de funcionamiento mecánico mantiene sus propiedades de lubricación originales.

Breve descripción de los dibujos

Una apreciación más completa de la invención y de muchas de las ventajas que se esperan de la misma resultarán fácilmente evidentes con referencia a la descripción detallada que sigue, en particular si se considera junto con los dibujos que se acompañan, en los que:

la figura 1 representa una vista esquemática de un sistema de compresión para gas contaminado;

la figura 2 representa una vista esquemática de un sistema de compresión con lubricación del compresor conforme a la presente invención;

la figura 3 es un diagrama que muestra los límites de solubilidad de los contaminantes hidrocarburos en dos lubricantes de compresor diferentes a temperatura ambiente;

la figura 4 representa una vista esquemática de un sistema de compresión de acuerdo con la presente invención con un separador de gas situado por debajo de un enfriador de gas;

la figura 5 representa una vista esquemática de un sistema de compresión de acuerdo con la presente invención con un aparato separador de gas unificado, y

la figura 6 representa una vista esquemática de un sistema de compresión de acuerdo con la presente invención con

45 un aparato separador de gas unificado con reciclaje de líquidos residuales a la entrada del sistema, medios de inyección de solvente, y medios de bombeo de líquido residual.

Descripción detallada de la invención

Las realizaciones de la presente invención van a ser descritas en lo que sigue con referencia a los dibujos que se acompañan. En la descripción que sigue, los elementos componentes que tienen sustancialmente la misma función y disposición, se han indicado mediante los mismos números de referencia, y las descripciones repetitivas se realizarán solamente... [Seguir leyendo]

1. Un aparato de reciclaje para gas (1) de atmósfera protectora agotado, contaminado con materiales incrustantes subproductos de descomposición orgánica, comprendiendo dicho aparato de reciclaje:

un compresor (4) que tiene una entrada conectada a una línea de suministro de gas de atmósfera protectora agotado,

un suministro de solvente configurado para suministrar solvente (21) a un paso de gas en, o corriente arriba de, dicho compresor (4) ,

una primera cámara (31) conectada a una salida de dicho compresor (4) , estando dicha primera cámara (31) configurada para recibir gas comprimido desde dicho compresor y para recoger una mezcla que incluye el solvente y cualesquiera contaminantes atrapados o disueltos en el solvente,

una segunda cámara (32) conectada a una salida de la citada primera cámara (31) , estando dicha segunda cámara

(32) configurada para recibir gas comprimido desde dicho compresor y para recoger la mezcla que incluye el solvente y cualesquiera contaminantes atrapados o disueltos en el solvente,

un intercambiador de calor (33) previsto a lo largo de un conducto que conecta la citada segunda cámara a dicha primera cámara, estando dicho intercambiador de calor configurado para enfriar el gas comprimido en el interior de dicho conducto;

estando dicha primera cámara (31) prevista a una altura operativa que está parcial o completamente por debajo de

dicho intercambiador de calor (33) , en la que cualquier líquido condensado en el interior de dicho intercambiador de calor (33) puede drenar hacia la citada primera cámara (31) ;

estando dicha segunda cámara (32) prevista a una altura operativa que está parcial o completamente por encima de la citada primera cámara (31) ;

estando dicha primera cámara (31) , dicho intercambiador de calor (33) y dicha segunda cámara (32) integrados en un único aparato (30) ;

caracterizado porque el citado único aparato (30) incluye:

un recipiente que tiene una cámara inferior que define la citada primera cámara (31) y una cámara superior que define la citada segunda cámara (32) , y

un tubo de flujo que tiene una primera abertura en comunicación de fluido con la citada cámara (31) inferior y una segunda abertura (38) que está en comunicación de fluido con la citada cámara (32) superior, extendiéndose dicho intercambiador de calor (33) por el interior de dicho tubo de flujo.

2. El aparato de reciclaje de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha primera cámara (31) incluye un drenaje con una válvula (34) de drenaje configurada para descargar la mezcla desde la citada primera cámara.

4.

3. El aparato de reciclaje de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho suministro de solvente está configurado para suministrar lubricante (21) como solvente a dicho paso en, o corriente arriba de, dicho compresor (4) .

4. El aparato de reciclaje de acuerdo con la reivindicación 3, que comprende además un suministro de lubricante mecánico configurado para alimentar lubricante a componentes mecánicos de dicho compresor (4) , en el que dicho suministro de lubricante mecánico está separado de dicho suministro de solvente.

5. El aparato de reciclaje de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha segunda cámara (32) incluye un 55 drenaje con una válvula (35) de drenaje configurada para descargar la mezcla desde dicha segunda cámara.

6. El aparato de reciclaje de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además una tercera cámara (3) prevista corriente arriba de dicho compresor (4) y que tiene una entrada conectada a la línea de suministro de gas

(1) de atmósfera protectora agotado;

en el que dicha primera cámara (31) incluye un drenaje con una válvula (34) de drenaje configurada para descargar la mezcla desde la citada primera cámara, y

en el que dicho drenaje está configurado para suministrar la mezcla descargada a dicha tercera cámara (3) .

6.

7. El aparato de reciclaje de acuerdo con la reivindicación 6, que comprende además un enfriador (2) previsto a lo largo de un conducto que conecta la línea de suministro de gas (1) de atmósfera protectora agotado a dicha entrada de la citada tercera cámara (3) , estando dicho enfriador configurado para enfriar el gas de atmósfera protectora agotado en el interior de dicho conducto.

8. El aparato de reciclaje de acuerdo con la reivindicación 7, en el que dicho drenaje está configurado para suministrar la mezcla descargada a un paso de gas de dicho enfriador (2) .

9. El aparato de reciclaje de acuerdo con la reivindicación 6, en el que dicho drenaje está configurado para suministrar la mezcla descargada directamente en la citada tercera cámara (3) .

1.

10. El aparato de reciclaje de acuerdo con la reivindicación 6, en el que dicho drenaje está configurado para suministrar la mezcla de descarga a un paso de gas que está corriente arriba o corriente abajo de dicha tercera cámara (3) .

11. El aparato de reciclaje de acuerdo con la reivindicación 6, en el que:

dicha segunda cámara (32) incluye un drenaje adicional con una válvula (35) de drenaje adicional configurada para descargar la mezcla desde la citada segunda cámara, y

dicho drenaje adicional está configurado para suministrar la mezcla descargada a dicha tercera cámara (3) .

12. El aparato de reciclaje de acuerdo con la reivindicación 6, que comprende además un enfriador (2) previsto a lo largo de un conducto que conecta la línea de suministro de gas de atmósfera protectora agotado a dicha entrada de la citada tercera cámara (3) , estando dicho enfriador configurado para enfriar el gas de atmósfera protectora agotado

en el interior de dicho conducto; en el que dicho drenaje y dicho drenaje adicional están configurados para suministrar la mezcla descargada a un paso de gas de dicho enfriador (2) .

13. El aparato de reciclaje de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además una cámara (3) adicional proporcionada corriente arriba de dicho compresor (4) y que tiene una entrada conectada a la línea de suministro de 30 gas (1) de atmósfera protectora agotado.

14. El aparato de reciclaje de acuerdo con la reivindicación 13, que comprende además un enfriador (2) proporcionado a lo largo de un conducto que conecta la línea de suministro de gas de atmósfera protectora agotado a la citada entrada de dicha cámara (3) adicional, estando dicho enfriador configurado para enfriar el gas de

atmósfera protectora agotado en el interior de dicho conducto.

15. El aparato de reciclaje de acuerdo con la reivindicación 13, que comprende además un segundo suministro (55) de solvente configurado para suministrar un segundo solvente a la citada cámara (3) adicional.

16. El aparato de reciclaje de acuerdo con la reivindicación 13, en el que:

dicha primera cámara (31) incluye una válvula (34) de drenaje configurada para descargar la mezcla desde la citada primera cámara, y

45 dicho drenaje está configurado para suministrar la mezcla descargada a dicha cámara (3) adicional.

17. El aparato de reciclaje de acuerdo con la reivindicación 16, en el que dicho drenaje está configurado para suministrar la mezcla descargada directamente en la citada cámara (3) adicional.

50 18. El aparato de reciclaje de acuerdo con la reivindicación 16, en el que dicho drenaje está configurado para suministrar la mezcla descargada a un paso de gas que está corriente arriba o corriente abajo de dicha cámara (3) adicional.

19. Un método de reciclar gas de atmósfera protectora agotado, contaminado con materiales incrustantes 55 subproductos de descomposición orgánica, comprendiendo dicho método:

recibir gas (1) de atmósfera protectora agotado,

suministrar un solvente (21) a un paso de gas portador del gas de atmósfera protectora agotado,

60 comprimir el gas de atmósfera protectora agotado en una posición en el, o corriente abajo del, suministro del solvente al paso de gas,

recibir el gas comprimido en el interior de una primera cámara (31) y recoger en la primera cámara una mezcla que 65 incluye el solvente y cualesquiera contaminantes atrapados o disueltos en el solvente,

enfriar el gas comprimido utilizando un intercambiador de calor (33) , y

recibir el gas comprimido, enfriado, en el interior de una segunda cámara (32) y recoger en la segunda cámara una mezcla que incluye el solvente y cualesquiera contaminantes atrapados o disueltos en el solvente;

en el que la primera cámara (31) ha sido proporcionada a una altura operativa que está parcial o completamente por debajo del intercambiador de calor (33) ,

en el que cualquier líquido condensado en el interior del intercambiador de calor (33) puede drenar hacia la primera 10 cámara (31) ,

en el que la segunda cámara (32) ha sido proporcionada a una altura operativa que está parcial o completamente por encima de la primera cámara (31) ,

en el que la primera cámara (31) , el intercambiador de calor (33) , y la segunda cámara (32) están integrados en un único aparato (30) ;

caracterizado porque el aparato (30) único incluye:

un recipiente que tiene una cámara inferior que define una primera cámara (31) y una cámara superior que define la segunda cámara (32) , y

un tubo de flujo que posee una primera abertura en comunicación de fluido con la cámara (31) inferior y una segunda abertura (38) en comunicación de fluido con la cámara (32) superior, extendiéndose el intercambiador de 25 calor (33) por el interior de dicho tubo de flujo.

20. El método de acuerdo con la reivindicación 19, en el que el solvente (21) es lubricante del compresor.

21. El método de acuerdo con la reivindicación 20, que comprende además suministrar lubricante mecánico a 30 componentes mecánicos de dicho compresor (4) , en el que el suministro de lubricante mecánico está separado del suministro de solvente.

22. El método de acuerdo con la reivindicación 19, que comprende además:

recibir el gas de atmósfera protectora agotado en el interior de una tercera cámara (3) proporcionada en una posición corriente arriba de la compresión del mismo,

suministrar la mezcla recogida en la primera cámara (31) a la tercera cámara (3) , y

recoger la mezcla que incluye el solvente y cualesquiera contaminantes atrapados o disueltos en el solvente, en el interior de la tercera cámara (3) .

23. El método de acuerdo con la reivindicación 22, que comprende además enfriar el gas de atmósfera protectora agotado corriente arriba de la tercera cámara (3) utilizando un enfriador (2) .

4.

24. El método de acuerdo con la reivindicación 23, en el que la mezcla recogida en la primera cámara (31) se suministra a un paso de gas del enfriador (2) .

25. El método de acuerdo con la reivindicación 22, en el que la mezcla recogida en la primera cámara (31) es 50 suministrada directamente a la tercera cámara (3) .

26. El método de acuerdo con la reivindicación 22, en el que la mezcla recogida en la primera cámara (31) es suministrada a un paso de gas que está corriente arriba o corriente abajo de la tercera cámara (3) .

55 27. El método de acuerdo con la reivindicación 22, que comprende además suministrar la mezcla recogida en la segunda cámara (32) a la tercera cámara (3) .

28. El método de acuerdo con la reivindicación 27, que comprende además enfriar el gas de atmósfera protectora agotado corriente arriba de la tercera cámara (3) utilizando un enfriador (2) ; en el que la mezcla recogida en la 60 primera cámara (31) y la mezcla recogida en la segunda cámara (32) son suministradas a un paso de gas del enfriador (2) .

29. El método de acuerdo con la reivindicación 19, que comprende además recibir el gas de atmósfera protectora agotado en el interior de una cámara (3) adicional proporcionada en una posición corriente arriba de la compresión 65 del mismo.

30. El método de acuerdo con la reivindicación 29, que comprende además enfriar el gas de atmósfera protectora agotado corriente arriba de la cámara (3) adicional utilizando un enfriador (2) .

31. El método de acuerdo con la reivindicación 29, que comprende además: 5 suministrar un segundo solvente a la cámara (3) adicional, y

recoger una mezcla que incluye el segundo solvente y cualesquiera contaminantes atrapados o disueltos en el segundo solvente, en el interior de la cámara (3) adicional. 1.

32. El método de acuerdo con la reivindicación 29, que comprende además:

suministrar la mezcla recogida en la primera cámara (31) a la cámara (3) adicional, y

recoger la mezcla que incluye el solvente y cualesquiera contaminantes atrapados o disueltos en el solvente, en el interior de la cámara (3) adicional.

33. El método de acuerdo con la reivindicación 32, en el que la mezcla recogida en la primera cámara (31) es suministrada directamente a la cámara (3) adicional.

2.

34. El método de acuerdo con la reivindicación 32, en el que la mezcla recogida en la primera cámara (31) es suministrada a un paso de gas que está corriente arriba o corriente abajo de la cámara (3) adicional.

35. El método de acuerdo con la reivindicación 19, en el que la compresión incluye al menos una etapa de 25 compresión de desplazamiento positivo.

36. El método de acuerdo con la reivindicación 19, en el que la compresión incluye al menos una etapa de compresión de desplazamiento positivo lubricado con aceite.