Módulos de adsorción por oscilación de presión con características integradas.

Una unidad de adsorción por oscilación de presión (PSA) que comprende:

un primer módulo PSA que tiene un primer colector alargado (30), un segundo colector alargado (50), y unapluralidad de recipientes de presión (22) que se extienden en la dirección longitudinal de la pluralidad de recipientes(22), entre dicho primer colector (30) y dicho segundo colector (50), y

un primer miembro de soporte alargado (29, 80) fijado a dicho primer colector (30) o dicho segundo colector (50),estando configurado dicho primer miembro de soporte (29, 80) para proporcionar rigidez;

en la que dicho primer miembro de soporte (29, 80) y dicho colector (30) al que está unido dicho primer miembro desoporte (29, 80) forman una viga compuesta con el fin de aumentar un momento de inercia de dicho colector al quedicho primer miembro de soporte (29, 80) está fijado, y

en la que dicho primer miembro de soporte (29, 80) hace tope con una superficie del colector (30) al que está fijado(en la dirección longitudinal) del colector alargado sobre una superficie del colector (30) opuesto a la pluralidad derecipientes de presión (22).

Módulos de adsorción por oscilación de presión con características integradas

Antecedentes de la invención

Campo de la invención

La presente invención se refiere a plantas de separación de gases mediante adsorción por oscilación de presión (PSA) , y más particularmente a plantas de separación de gases compactos que funcionan con múltiples módulos PSA.

Análisis de los antecedentes

Los procedimientos de adsorción por oscilación de presión (PSA) son procedimientos usados comúnmente para la purificación de gases. Las aplicaciones ejemplares incluyen la separación de hidrógeno de mezclas de gases, la separación del helio del gas natural, la purificación de gases residuales, y la separación del aire para la producción de oxígeno, nitrógeno y/o argón.

Las plantas de separación de gases de adsorción por oscilación de presión (PSA) a gran escala (~7080 Nm3/h, ~250.000 scfh) normalmente incluyen un banco de 4 a 14 recipientes de 4, 5-9 m (15-30 pies) de alto y 1, 8-2, 7 m (6-9 pies) de diámetro construidos en el emplazamiento del cliente. La presente invención incluye técnicas innovadoras para preparar plantas PSA económicas y compactas (dentro de las dimensiones de envío convencionales) con la capacidad de procesar tanto gas como las plantas PSA grandes tradicionales.

Sumario de la invención

Por consiguiente, la presente invención proporciona ventajosamente una adsorción por oscilación de presión (PSA) que incluye un primer módulo PSA que tiene un primer colector, un segundo colector y una pluralidad de recipientes de presión que se extienden entre el primer colector y el segundo colector. La unidad incluye adicionalmente al menos un miembro de soporte fijado a uno de los colectores y configurado para proporcionar rigidez al mismo.

El miembro de soporte está hecho preferiblemente de un material diferente al del colector al que está fijado.

La unidad PSA también puede incluir una estructura para sujetar la pluralidad de recipientes de presión entre el primer colector y el segundo colector sin imponer un momento de flexión a los recipientes.

Breve descripción de los dibujos

Una apreciación más completa de la invención y muchas de las ventajas adjuntas de la misma serán evidentes fácilmente con referencia a la siguiente descripción detallada, particularmente cuando se considera junto con los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 representa un módulo PSA de la técnica relacionada con una disposición de ocho recipientes;

45 la figura 2 es una vista frontal de un sistema sobre patines que combina múltiples módulos PSA en una sola unidad de acuerdo con la presente invención;

la figura 3 es una vista en perspectiva lateral izquierda frontal de la unidad de la figura 2;

la figura 4 es una vista lateral izquierda parcial ampliada de una placa secundaria fijada a colectores inferiores y que se usa para atar múltiples módulos que resistan a la flexión y soporte;

la figura 5 es una vista en perspectiva lateral izquierda parcial, ampliada y frontal de la placa secundaria de la figura 55 4;

la figura 6 es una vista en sección transversal ampliada de un colector superior de la presente invención;

la figura 7 es una vista en perspectiva lateral izquierda frontal de otra realización de un sistema sobre patines que combina múltiples módulos PSA en una sola unidad de acuerdo con la presente invención;

la figura 8 es una vista en perspectiva lateral izquierda parcial, ampliada y frontal de la placa secundaria inferior usada para atar múltiples módulos de acuerdo con la realización de la figura 7; y

65 la figura 9 es una vista en perspectiva lateral izquierda, parcial, ampliada y frontal de la placa secundaria superior usada para atar múltiples módulos de acuerdo con la realización de la figura 7.

Descripción detallada de la invención

En lo sucesivo en este documento se describirán realizaciones de la presente invención con referencia a los dibujos

adjuntos. En la siguiente descripción, los elementos constituyentes que tiene sustancialmente la misma función y disposición se representan por el mismo número de referencia, y las descripciones repetitivas se harán únicamente cuando sea necesario.

La figura 1 representa un módulo de adsorción por oscilación de presión (PSA) 1 con una disposición de ocho recipientes 2 que se extiende entre un colector inferior 3 y un colector superior 4. Las válvulas integradas 5 permiten que el flujo pase entre los recipientes 2 con el fin de realizar el procedimiento PSA.

La figura 2 es una vista frontal de una realización de un sistema sobre patines que combina múltiples módulos PSA 20 en una sola unidad 10 de acuerdo con la presente invención. El sistema sobre patines de la presente invención 15 permite el uso de módulos PSA 20 configurados para flujos mayores con recipientes de presión de mayor diámetro 22, lo que da como resultado colectores inferiores más largos 30 y colectores superiores más largos 50. Mientras que un aumento de este tipo en las dimensiones de los recipientes de presión 22 proporciona una mayor capacidad de procesamiento de la unidad, dichos aumentos en las dimensiones del módulo aumentan en gran medida la dificultad de soportar la masa del volumen sin dar lugar a altos esfuerzos en el módulo. Las estructuras de soporte externas suben los costes y el peso de la unidad en conjunto, y pueden reducir desventajosamente el acceso a los módulos PSA 20 para su mantenimiento. La presente invención usa ventajosamente el colector inferior 30 y el colector superior 50 en horizontal, elementos estructurales en combinación con miembros de soporte adicionales, y recipientes de presión grandes 22 en vertical, elementos estructurales para proporcionar mayor integridad estructural al sistema por patines PSA en conjunto, particularmente durante el envío y manipulación sin aumentar

significativamente el coste o el peso de la unidad.

La figura 3 representa una vista lateral izquierda frontal del sistema sobre patines de la figura 2 que combina múltiples módulos PSA 20 en una sola unidad de acuerdo con la presente invención. El sistema sobre patines combinará múltiples módulos PSA 20, y los dispositivos de control adjuntos y las tuberías de distribución para los módulos PSA. Todas las demás piezas especificas que no se usan en el procedimiento pueden reducirse a un mínimo e incluirán principalmente escuadras y refuerzos que sirven para atar los módulos de modo que se aproveche la integridad estructural de los módulos 20. Las piezas estructurales que transcurren a lo largo de la longitud de los módulos no son necesarias.

La unidad 10 incluye un par de refuerzos horizontales superiores 24 que se extienden básicamente de forma perpendicular a los módulos 20 y que están conectados a extremos opuestos de los colectores superiores 50 de cada uno de los módulos 20. La unidad 10 también incluye un par de refuerzos horizontales superiores 26 que se extienden básicamente de forma perpendicular a los módulos 20 y que están conectados a extremos opuestos de los colectores superiores 50 de cada uno de los módulos 20. Dichos refuerzos 24, 26 pueden fijarse directamente a los colectores 30, 50 mediante pernos que se extienden a través de orificios para pernos 28 en los refuerzos 24, 26 y se roscan directamente en las caras finales de los colectores 30, 50. Los refuerzos 24, 26 pueden también soportar equipos auxiliares, tuberías, carcasas para controles eléctricos y sus escuadras y estructuras de soporte relacionadas. Los refuerzos 24, 26 pueden fijarse a las superficies finales de los colectores a través de una diversidad de procedimientos que incluyen, pero sin limitación, soldadura, soldadura blanda, abrazaderas roscadas

45 en los colectores y abrazaderas que se extienden a través de todo o parte de los colectores y requieren una tuerca.

Los colectores PSA inferior y superior 30, 50 pueden necesitar estar construidos a partir de materiales especiales para combatir la corrosión de los gases del proceso. Dichos materiales pueden padecer baja resistencia mecánica y/o tener un alto coste. Además, dichos materiales pueden no estar fabricados con el espesor suficiente para servir como miembros estructurales... [Seguir leyendo]

1. Una unidad de adsorción por oscilación de presión (PSA) que comprende:

un primer módulo PSA que tiene un primer colector alargado (30) , un segundo colector alargado (50) , y una pluralidad de recipientes de presión (22) que se extienden en la dirección longitudinal de la pluralidad de recipientes (22) , entre dicho primer colector (30) y dicho segundo colector (50) , y

un primer miembro de soporte alargado (29, 80) fijado a dicho primer colector (30) o dicho segundo colector (50) , 10 estando configurado dicho primer miembro de soporte (29, 80) para proporcionar rigidez;

en la que dicho primer miembro de soporte (29, 80) y dicho colector (30) al que está unido dicho primer miembro de soporte (29, 80) forman una viga compuesta con el fin de aumentar un momento de inercia de dicho colector al que dicho primer miembro de soporte (29, 80) está fijado, y

en la que dicho primer miembro de soporte (29, 80) hace tope con una superficie del colector (30) al que está fijado (en la dirección longitudinal) del colector alargado sobre una superficie del colector (30) opuesto a la pluralidad de recipientes de presión (22) .

20 2. La unidad PSA de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un segundo miembro de soporte alargado (27, 70) configurado para proporcionar rigidez, en la que dicho primer miembro de soporte (29, 80) está fijado a dicho primer colector (30) y dicho segundo miembro de soporte (27, 70) está fijado a dicho segundo colector (50) .

25 3. La unidad PSA de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dicho primer miembro de soporte (29, 80) está hecho de un material diferente al de dicho colector (30) al que dicho primer miembro de soporte (29, 80) está fijado.

4. La unidad PSA de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dicho primer miembro de soporte (29, 80) está hecho

de carbono o acero de aleación, y en la que dicho colector (30) al que dicho primer miembro de soporte (29, 80) está 30 fijado está hecho de acero inoxidable.

5. La unidad PSA de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dicho primer miembro de soporte (29, 80) está conectado a mas de un módulo PSA.

6. La unidad PSA de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente medios para sujetar dicha pluralidad de recipientes de presión (22) entre dicho primer colector (30) y dicho segundo colector (50) sin imponer un momento de flexión a dicha pluralidad de recipientes de presión (22) .

7. La unidad PSA de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente al menos dos miembros

alargados (60) que conectan dicho primer colector (30) y dicho segundo colector (50) , y sujetan dicha pluralidad de recipientes de presión (22) entre los mismos.

8. La unidad PSA de acuerdo con la reivindicación 7, en la que dichos al menos dos miembros alargados (60) están

cada uno fijado por un extremo de los mismos a dicho primer colector (30) y fijados por otro extremo de los mismos a 45 dicho segundo colector (50) .

9. La unidad PSA de acuerdo con la reivindicación 7, en la que dichos al menos dos miembros alargados (60) están cada uno fijado por un extremo de los mismos a dicho primer miembro de soporte (29, 80) y fijados por otro extremo de los mismos a dicho segundo miembro de soporte (27, 70) .

10. La unidad PSA de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente:

un segundo módulo PSA que tiene un tercer colector alargado, un cuarto colector alargado y una pluralidad de recipientes de presión (22) que se extienden entre dicho tercer colector y dicho cuarto colector; 55 en la que dicho primer miembro de soporte está fijado a dicho tercer colector o dicho cuarto colector.

11. La unidad PSA de acuerdo con la reivindicación 10, que comprende adicionalmente un segundo miembro de soporte configurado para proporciona rigidez, en la que dicho primer miembro de soporte está fijado a dicho primer

60 colector y dicho tercer colector, y en la que dicho segundo miembro de soporte está fijado a dicho segundo colector y dicho cuarto colector.

12. La unidad PSA de acuerdo con la reivindicación 10, en la que dicho primer miembro de soporte tiene una

pluralidad de orificios que se extienden a través del mismo para permitir el acceso a dichos colectores a los que 65 dicho primer miembro de soporte está fijado.

13. La unidad PSA de acuerdo con la reivindicación 10, que comprende adicionalmente:

un primer refuerzo (24) fijado a primeros extremos de dicho primer colector (30) y dicho tercer colector;

un segundo refuerzo (24) fijado a segundos extremos de dicho primer colector (30) y dicho tercer colector;

un tercer refuerzo (26) fijado a primeros extremos de dicho segundo colector (50) y dicho cuarto colector; y

un cuarto refuerzo (26) fijado a segundos extremos de dicho segundo colector (50) y dicho cuarto colector. 10

14. La unidad PSA de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dicho primer colector (30) y dicho segundo colector

(50) son alargados linealmente, y en la que dicha pluralidad de recipientes de presión (22) se disponen en una configuración paralela.

15. Una unidad de adsorción por oscilación de presión (PSA) de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dicho primer miembro de soporte está hecho de un material diferente al material usado para fabricar dicho colector al que dicho primer miembro de soporte está fijado

16. La unidad PSA de acuerdo con la reivindicación 15, que comprende adicionalmente un segundo miembro de

soporte, en la que dicho primer miembro de soporte está fijado a dicho primer colector y dicho segundo miembro de soporte está fijado a dicho segundo colector, y en la que dicho segundo miembro de soporte está hecho de un material diferente al material usado para fabricar dicho segundo colector.

17. La unidad PSA de acuerdo con la reivindicación 15, que comprende adicionalmente medios para sujetar dicha

pluralidad de recipientes de presión entre dicho primer colector y dicho segundo colector sin imponer un momento de flexión a dicha pluralidad de recipientes de presión.