PROCESO DE ADSORCIÓN DE OSCILACIÓN DE PRESIÓN CON RECUPERACIÓN MEJORADA DE PRODUCTOS DE ALTA PUREZA.

Proceso de adsorción de oscilación de presión con recuperación mejorada de productos de alta pureza. Antecedentes de la invención La adsorción de oscilación de presión es un método bien conocido para la separación de mezclas de gases a granel y para la purificación de corrientes gaseosas que contienen bajas concentraciones de componentes indeseables. El método se ha desarrollado y adaptado para una amplia gama de gases de alimentación, condiciones de funcionamiento, pureza del producto, y recuperación del producto. Muchos sistemas de adsorción de oscilación de presión utilizan dos o más lechos adsorbentes operado en una secuencia cíclica con el fin de mantener un caudal de producto constante mientras que los lechos seleccionados se someten a diversas etapas que incluyen la adsorción, la despresurización, la evacuación, depuración, compensación de presión, represurización, y otras etapas relacionadas. Múltiples lechos adsorbentes que utilizan numerosas etapas de proceso son necesarios para alcanzar una pureza y/o recuperación elevada de los valiosos productos gaseosos, tales como hidrógeno, óxidos de carbono, gas de síntesis, hidrocarburos ligeros, y similares. Múltiples lechos adsorbentes que utilizan estas etapas de proceso se utilizan también para recuperar el oxígeno del aire para diversas aplicaciones, que incluyen los concentradores de oxígeno médico portátiles. Muchos de estos procesos de adsorción de oscilación de presión funcionan en parte a presiones inferiores a la atmosférica y se describen en la técnica como los procesos de adsorción de oscilación al vacío (VSA) o de adsorción de oscilación de presión al vacío (PVSA). En la presente memoria descriptiva, la adsorción de oscilación de presión (PSA) se utiliza como término genérico para describir todos los tipos de sistemas de adsorción cíclicos, independientemente de los niveles de presión de trabajo. En los ciclos de los procesos de adsorción de oscilación de presión, el gas necesario para las de depuración y de represurización se proporciona por el gas obtenido durante otras etapas del proceso. La represurización se puede lograr mediante el uso del gas del extremo de producto, gas intermedio obtenido por la compensación de presión entre lechos, gas de alimentación, o sus combinaciones. La depuración se puede proporcionar mediante el gas de despresurización intermedio de otros lechos y/o por el gas del extremo de producto. La represurización de alimentación se divulga en las patentes representativas de Estados Unidos 4.406.675 y 5.540.758, y en la publicación de patente europea Nº 0 354 259. El uso del gas producto para la depuración y/o represurización se presenta en el representante de las patentes representativas de Estados Unidos 5.328.503; 5.411.578; 5.429.666 y 5.656.067. Las patentes de Estados Unidos 5.330.561 y 5.203.888 divulgan la represurización de lecho que utiliza un gas de alimentación o producto gaseoso presurizado. El documento EP 1 342 233 A2 desvela un sistema y proceso de adsorción de oscilación de presión, en el que se introduce un gas de alimentación que comprende nitrógeno y al menos un hidrocarburo en un lecho adsorbente que contiene material adsorbente que adsorbe selectivamente el hidrocarburo. Un gas efluente enriquecido en nitrógeno se retira del lecho adsorbente. El lecho adsorbente se despresuriza retirando el gas de despresurización. El lecho se depura introduciendo el gas de depuración y retirando un gas efluente de depuración que comprende el hidrocarburo, en el que el gas de depuración contiene nitrógeno a una concentración mayor que la del nitrógeno en el gas de alimentación. El lecho adsorbente se represuriza introduciendo el gas de presurización. El gas de presurización se introduce en el extremo de producto del lecho y se puede recibir como el gas producto del extremo de producto de otro lecho o de la corriente producto de nitrógeno. El gas efluente de depuración y también el gas de purga se reciclan opcionalmente para aumentar la recuperación total del hidrocarburo y se mezclan con una corriente de alimentación. La mezcla resultante se comprime, refrigera y condensa al menos parcialmente. Una corriente de dos fases se separa en un recipiente de separación en una corriente de vapor enriquecida con nitrógeno y una corriente líquida que contiene esencialmente todos los hidrocarburos más pesados. La corriente de vapor enriquecida con nitrógeno se transporte al sistema PSA como el gas de alimentación. En los procesos de adsorción de oscilación de presión es deseable reducir al mínimo la cantidad del gas producto utilizado para la depuración y represurización con el fin de aumentar la recuperación del producto. Esto puede ser difícil en muchos casos debido a la composición del gas de alimentación, los requisitos de pureza del producto y los requisitos de recuperación del producto. En la mayoría de los procesos de adsorción de oscilación de presión, por Ejemplo, hay un equilibrio entre la pureza del producto y la recuperación del producto, en el que un aumento de la pureza del producto se acompaña de una disminución en la recuperación del producto. Hay una necesidad en la técnica de ciclos de proceso mejorados que permitan aumentar la recuperación del producto a niveles de pureza del producto superiores, y esta necesidad se abarca por la invención que se describe a continuación y que se define por las reivindicaciones que siguen. Breve sumario de la invención La invención incluye una etapa del proceso en un de proceso de adsorción de oscilación de presión que utiliza múltiples lechos adsorbentes paralelos que operan en etapas del proceso cíclicas para recuperar un componente 2 E07110072 11-11-2011   adsorbible con menor intensidad a partir de una mezcla de gas de alimentación que contiene al menos un componente adsorbible con menor intensidad y al menos un componente adsorbible con mayor intensidad, en la que cada lecho adsorbente tiene un extremo de alimentación y un extremo de producto, en la que cada lecho se somete a al menos una etapa de alimentación/producto, una o más etapas de despresurización, una etapa de depuración en la que se introduce un gas de depuración enriquecido en el componente absorbible con menor intensidad en el extremo de producto del lecho y un gas efluente de depuración se retira del extremo de alimentación del lecho, y una o más etapas de represurización. La etapa del proceso consiste en introducir al menos una parte del gas efluente de depuración de un primer lecho adsorbente en el extremo de alimentación de un segundo lecho adsorbente en cualquier otro momento diferente a la etapa de alimentación/producto en el segundo lecho adsorbente. El proceso de adsorción de oscilación de presión para la recuperación de un componente adsorbible con menor intensidad a partir de una mezcla de gas de alimentación que contiene al menos un componente adsorbible con menor intensidad y al menos un componente adsorbible con mayor intensidad, consiste en realizar los etapas del proceso cíclicas en una pluralidad de lechos adsorbentes, teniendo cada lecho un extremo de alimentación, un extremo de producto, y un material absorbente que absorbe selectivamente el componente adsorbible con mayor intensidad, procediendo cada lecho, a su vez, a través de las etapas del proceso cíclicas que incluyen una etapa de alimentación/producto, una o más etapas de despresurización en las que el gas se retira del lecho a la presión cada vez menor, una etapa de depuración en la que un gas de depuración enriquecido en el componente adsorbible con menor intensidad se introduce en el extremo de producto del lecho y un gas efluente de depuración se retira del extremo de alimentación del lecho, y una o más etapas de represurización en las que el gas se introduce en el lecho a una presión cada vez mayor. Una o más etapas de represurización consisten en introducir al menos una parte del gas efluente de depuración retirado del extremo de alimentación de un primer lecho en el extremo de alimentación de un segundo lecho en cualquier otro momento diferente a la etapa de alimentación/producto en el segundo lecho adsorbente. El proceso de adsorción de oscilación de presión para la separación de un gas de alimentación que contiene al menos un componente adsorbible con mayor intensidad, y al menos un componente adsorbible con menor intensidad comprende preferiblemente las etapas de: (1) introducir el gas de alimentación en un extremo de alimentación de un primer lecho adsorbente que contiene material absorbente que absorbe preferentemente el componente adsorbible con mayor intensidad y retirar de un extremo de producto del primer lecho adsorbente un gas producto enriquecido en el componente absorbible con menor intensidad; (2) continuar introduciendo el gas de alimentación en el... 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1. Un proceso de adsorción de oscilación de presión para la recuperación o separación de un componente adsorbible con menor intensidad a partir de una mezcla de gases de alimentación que contiene al menos un componente adsorbible con menor intensidad y al menos un componente adsorbible con menor intensidad, en el que el proceso comprende realizar etapas del proceso cíclicas en múltiples lechos adsorbentes paralelos, teniendo cada lecho un extremo de alimentación, un extremo de producto, y un material adsorbente que adsorbe selectivamente el componente adsorbible con mayor intensidad, procediendo cada lecho a su vez a través de las etapas del proceso cíclicas que incluyen una etapa de alimentación/producto, una o más etapas de despresurización en las que el gas se retira del lecho a la presión cada vez menor, una etapa de depuración en la que un gas de depuración (RP) obtenido de otro lecho que se somete a una etapa de despresurización y enriquecido en el componente adsorbible con menor intensidad en relación con la mezcla de gases de alimentación se introduce en el extremo de producto del lecho y un gas efluente de depuración (E/PPR) se retira del extremo de alimentación del lecho, y una o más etapas de represurización en las que el gas se introduce en el lecho a una presión cada vez mayor, caracterizado por que una de las etapas de represurización comprende introducir al menos una porción del gas efluente de depuración (E/PPR) retirado del extremo de alimentación de un primer lecho en el extremo de alimentación de un segundo para volver a presurizar el segundo lecho adsorbente durante una etapa de represurización en cualquier otro momento diferente a la etapa de alimentación/producto en el segundo lecho adsorbente. 2. El proceso de la reivindicación 1 en el que el gas de depuración (RP) se proporciona por un gas de despresurización retirado del extremo de producto de un tercer lecho adsorbente. 3. El proceso de la reivindicación 1 ó 2, en el que el gas efluente de depuración (E/PPR) se retira del extremo de alimentación del primer lecho adsorbente mediante una bomba y al menos una parte de la descarga de la bomba se introduce en el extremo de alimentación del segundo lecho adsorbente. 4. El proceso de la reivindicación 3, en el que la presión en el segundo lecho adsorbente es mayor que la presión en el primer lecho adsorbente durante al menos una parte de la etapa del proceso. 5. El proceso de la reivindicación 4, en el que la presión en el primer lecho adsorbente está por debajo de la presión atmosférica durante al menos una parte de la etapa del proceso. 6. Un proceso de adsorción de oscilación de presión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 para la separación de un gas de alimentación que contiene al menos un componente adsorbible con mayor intensidad, y al menos un componente adsorbible con menor intensidad, proceso que comprende las etapas de: (1) introducir el gas de alimentación (F) en un extremo de alimentación de un primer lecho adsorbente que contiene material absorbente que absorbe preferentemente el componente adsorbible con mayor intensidad y retirar de un extremo de producto del primer lecho adsorbente un gas producto (P) enriquecido en el componente absorbible con menor intensidad; (2) continuar introduciendo el gas de alimentación (F) en el primer lecho adsorbente y retirar el gas producto (P) del primer lecho adsorbente, e introducir una parte (RRP) del gas producto en el extremo de producto de un segundo lecho que se somete a una etapa de represurización; (3) terminar la introducción del gas de alimentación en el primer lecho adsorbente y retirar el gas producto del primer lecho adsorbente, retirar el gas de despresurización (PPE) de su extremo de producto, e introducir el gas de despresurización retirado del extremo de producto del mismo en el extremo de producto de un tercer lecho adsorbente que se somete a una etapa de represurización; (4) retirar el gas de despresurización (PP) adicional del extremo de producto del primer lecho adsorbente e introducir el gas de despresurización retirado del mismo en el extremo de producto de un cuarto lecho adsorbente que se somete a una etapa de depuración; (5) evacuar el gas (E) del extremo de alimentación del primer lecho adsorbente; (6) introducir un gas de depuración (RP) en el extremo de producto del primer lecho adsorbente sin dejar de evacuar el gas (E/PPR) del extremo de alimentación del mismo, e introducir al menos una parte del gas (E/PPR) evacuado del extremo de alimentación del mismo en el extremo de alimentación del cuarto lecho adsorbente que se somete a una etapa de represurización; (7) introducir un gas de represurización (RPE) en el extremo de producto del primer lecho adsorbente, en el que el gas de represurización se proporciona mediante el gas de despresurización (PPE) retirado del tercer lecho adsorbente que se somete a una etapa de despresurización; (8) introducir el gas de represurización (RRP) adicional en el extremo de producto del primer lecho adsorbente, en el que el gas de represurización adicional se proporciona por una parte (PRP) del gas 14 E07110072 11-11-2011   producto retirado del cuarto lecho adsorbente que se somete a una etapa de alimentación/producto, e introducir un gas efluente de depuración (RPR) en el extremo de alimentación del primer lecho adsorbente, en el que el gas efluente de depuración se proporciona por al una porción del gas (E/PPR) evacuado del extremo de alimentación del segundo lecho adsorbente que se somete a una etapa de depuración; y (9) repetir las etapas (1) a (8) de una manera cíclica. 7. El proceso de la reivindicación 6 en el que el gas de alimentación se compone de oxígeno, nitrógeno y argón. 8. El proceso de la reivindicación 7 en el que el gas de alimentación es aire y el gas producto contiene al menos el 97% en volumen de oxígeno, en particular al menos el 99% en volumen de oxígeno. 9. El proceso de la reivindicación 7 u 8 en el que al menos el 10% del oxígeno en el gas de alimentación se recupera en el gas producto. 10. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones 7a 9 en el que el material adsorbente comprende uno o más adsorbentes seleccionados del grupo que consiste en mordenita intercambiada con plata, zeolita X intercambiada con plata, zeolita X de sílice baja intercambiada con plata, y zeolita X de sílice baja con litio parcialmente intercambiada con plata. 11. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones1 a 10 en el que cada lecho adsorbente contiene un adsorbente que tiene una selectividad de la ley de Henry para el componente adsorbible con mayor intensidad con respecto al componente adsorbible con menor intensidad menor que aproximadamente 2,0, en particular menor que aproximadamente 1,5. 12. El proceso de la reivindicación 7 en el que el material adsorbente contiene un adsorbente que tiene una selectividad de la ley de Henry para el argón con respecto al oxígeno menor que aproximadamente 2,0, en particular menor que aproximadamente 1,5. 13. Un sistema de absorción de oscilación de presión para la separación de un gas de alimentación que contiene al menos un componente adsorbible con mayor intensidad y al menos un componente adsorbible con menor intensidad, que comprende (a) una pluralidad de recipientes de adsorción, teniendo cada recipiente de adsorción un extremo de alimentación, un extremo de producto, y un lecho de material adsorbente que contiene al menos un adsorbente adaptado para absorber selectivamente el componente adsorbible con mayor intensidad; (b) tuberías y válvulas adaptadas para introducir un gas de alimentación (F) en el extremo de alimentación de cada recipiente de adsorción y para retirar un gas producto (P) enriquecido en el componente absorbible con menor intensidad del extremo de producto de cada recipiente de adsorción, (c) tuberías y válvulas adaptadas para transferir un gas de despresurización (PP) enriquecido en el componente adsorbible con menor intensidad del extremo de producto de un primer recipiente de adsorción (4) al extremo de producto de un segundo recipiente de adsorción (3) y transferir un gas efluente de depuración (E/PPR) del extremo de alimentación del segundo recipiente de adsorción (3) en el extremo de alimentación de un tercer recipiente de adsorción (2) para volver a presurizar el tercer recipiente de adsorción (2), y (d) una bomba adaptada para transferir el gas efluente de depuración (E/PPR) del extremo de alimentación del segundo recipiente de adsorción (3) el extremo de alimentación del tercer recipiente de adsorción (2) para volver a presurizar el tercer recipiente de adsorción (2). 14. El sistema de absorción de oscilación de presión de la reivindicación 13 que comprende las tuberías y válvulas adaptadas para transferir una porción (PRP) del gas producto enriquecido en el componente absorbible con menor intensidad en el extremo de producto del tercer recipiente de adsorción. 15. El sistema de absorción de oscilación de presión de la reivindicación 13 ó 14, en el que la pluralidad de los recipientes de adsorción es al menos cuatro recipientes de adsorción, y las tuberías y válvulas se adaptan además para (1) transferir una parte del gas producto enriquecido en el componente absorbible con menor intensidad en el extremo de producto de un segundo recipiente de adsorción; (2) retirar el gas de despresurización del extremo de producto del primer recipiente de adsorción e introducir el gas de despresurización retirado en el extremo de producto de un tercer recipiente de adsorción; (3) retirar el gas de despresurización del extremo de producto del primer recipiente de adsorción e introducir el gas retirado en el extremo de producto de un cuarto recipiente de adsorción; (4) retirar el gas del extremo de alimentación del primer recipiente de adsorción mediante el uso de una bomba de vacío o soplador y descargar el gas retirado como gas de desecho; (5) introducir el gas de depuración en el extremo de producto del primer recipiente de adsorción, en el que el gas de depuración se proporciona procedente del segundo recipiente de adsorción, mientras que evacua el primer recipiente de adsorción del extremo de alimentación e introducir al menos una parte del gas E07110072 11-11-2011   efluente de depuración evacuado en el extremo de alimentación del cuarto recipiente de adsorción (6) presurizar el primer recipiente de adsorción introduciendo el gas de represurización en el extremo de producto del primer recipiente de adsorción, en el que el gas de represurización se proporciona por el tercer recipiente de adsorción; y (7) presurizar el primer recipiente de adsorción introduciendo el gas producto obtenido a partir del cuarto recipiente de adsorción en el extremo de producto del primer recipiente de adsorción e introducir el gas efluente de depuración en el extremo de alimentación del primer recipiente de adsorción, en el que se obtiene el gas efluente de depuración del segundo recipiente de adsorción. 16. El sistema de absorción de oscilación de presión de la reivindicación 15 en el que el adsorbente se adapta para absorber selectivamente el nitrógeno y el argón del aire y tiene una selectividad de la Ley de Henry para el argón con respecto al oxígeno menor que aproximadamente 2,0. 17. El sistema de absorción de oscilación de presión de la reivindicación 15 ó 16, en el que el material adsorbente comprende uno o más adsorbentes seleccionados del grupo que consiste en mordenita intercambiada con plata, zeolita X intercambiada con plata, zeolita X de sílice baja. 16 E07110072 11-11-2011   17 E07110072 11-11-2011   18 E07110072 11-11-2011