Equipo compresor con un secador y procedimiento para secar gases comprimidos.

Equipo compresor que comprende un compresor (9) y un secador (1) que están conectados mutuamente mediante una tubería de presión (10) en la que según la dirección del flujo de gas comprimido proveniente del compresor,

están provistos sucesivamente, un enfriador (11) y un separador de agua (12), en el que dicho secador (1) está provisto de una carcasa (2) con una zona de secado (3) y una zona de regeneración (4), y un tambor (5) girando dentro de dicha carcasa (2) y que tiene un agente secante regenerable (6), y medios de accionamiento (7) para la rotación del tambor (5) de manera que el agente secante (6) es desplazado sucesivamente a través de la zona de secado (3) y la zona de regeneración (4), caracterizado porque dicha zona de regeneración (4) comprende al menos dos subzonas (41, 42), una primera subzona (41) y una segunda subzona (42), respectivamente; porque al menos dos conductos de regeneración (14 y 15) están conectados a dicha tubería de presión (10), aguas arriba de dicho enfriador (11), para desviar al menos dos porciones del flujo del gas comprimido caliente proveniente del compresor (9), respectivamente, un primer conducto de regeneración (14) que conecta con una entrada de la primera subzona (41) y a través del cual se conduce una primera porción del flujo de gas comprimido con una primera temperatura (T1), y un segundo conducto de regeneración (15) que conecta con una entrada de la segunda subzona (42); y que dicho segundo conducto de regeneración (15) comprende un elemento de calefacción (16) para calentar una segunda porción del flujo de gas comprimido que fluye a través de dicho segundo conducto de regeneración (15), a una segunda temperatura (T2) que es mayor que dicha primera temperatura (T1).

Equipo compresor con un secador y procedimiento para secar gases comprimidos [0001] La presente invención se refiere a un equipo compresor que comprende un secador, y a un procedimiento para secar un gas comprimido.

Más concretamente, la invención se refiere a un equipo compresor que comprende un compresor y un secador, conectados mutuamente mediante una tubería de presión, en el que dicho secador comprende un tambor rotativo provisto de un agente secante regenerable, dicho agente secante es conducido alternativamente a través de dos zonas del secador por la rotación del tambor, en el que en una zona, designada como la zona de secado, dicho agente secante se usa para secar un gas comprimido, y en la otra zona, más en concreto, la zona de regeneración, se regenera dicho agente secante poniendo dicho agente secante en contacto con un gas caliente.

Un agente secante que haya sido secado recientemente terminará en la zona de secado debido a que tambor de secado normalmente gira lentamente, de manera continua, aunque no obstante a veces también intermitentemente con pausas,

Tradicionalmente, se enfría la porción mayor del gas comprimido proveniente del compresor para posteriormente ser conducida a través de la zona de secado del secador, en donde el agente secante, presente en la zona de secado, extrae la humedad de este gas, lo cual resulta en un gas seco con un punto de rocío de baja presión.

Tradicionalmente, la porción de gas comprimido restante, que está caliente debido a la compresión en el compresor, es conducida a través de la zona de regeneración del secador, donde este gas evapora la humedad presente en el agente secante por medio del calor de compresión de este gas, y como resultado de lo cual el agente secante es regenerado para su uso posterior en un nuevo ciclo en la zona de secado, para secar el gas comprimido.

Aparentemente, el calor del gas comprimido se usa para regenerar el agente secante en la zona de regeneración, por lo que cabría señalar que al aumentar la temperatura del gas comprimido mejora el proceso de secado y la eficiencia de la instalación.

La temperatura del gas comprimido usado para regeneración puede aumentarse colocando un elemento de calefacción antes de conducir este gas a través de la zona de regeneración.

Como tal, se puede aumentar la eficiencia del secador por adsorción, lo cual en la práctica supone que se puede conseguir un punto de rocío a presión más baja para el gas secado. Por ejemplo, bajo ciertas condiciones, el punto de rocío a presión puede ser -25ºC y la temperatura de regeneración puede ser de 150ºC. Al añadir un elemento de calefacción y aumentar la temperatura de regeneración en 30ºC hasta 180ºC, el punto de rocío a presión puede disminuirse en 10ºC hasta -35ºC.

En turbocompresores y aplicaciones de baja presión la temperatura del gas comprimido a menudo es demasiado baja para asegurar la suficiente regeneración, de manera que el gas comprimido también ha de ser calentado por elementos de calefacción antes de ser conducido a través de la zona de regeneración del secador.

Una desventaja es que el elemento de calefacción tiene un alto consumo de energía. Típicamente, dicho consumo de energía es de entre un 8 y un 15% de la energía nominal y/o consumo de energía del equipo compresor, lo cual es relativamente muy alto.

Una desventaja adicional es que tal elemento de calefacción es grande y caro.

El documento de patente US 6.165.254 muestra en su figura 10 un dispositivo de concentración de gas provisto con un soplador para el aire de proceso conectado al intercambiador de calor para enfriar el aire de proceso antes de dividir este aire de proceso en un primer flujo que es dirigido a una zona adsorbente de un rotor de panal, y un segundo flujo que es dirigido a una zona de enfriamiento de dicho rotor de panal.

Tras el paso del segundo flujo a través de la zona de enfriamiento, parte de este segundo flujo es expulsado a la atmósfera, mientras que otra parte de él se mezcla con el aire exterior y es calentada mediante un calentador, antes de ser conducida través de la zona de desorción del rotor de panal.

Una desventaja de un dispositivo de concentración de gas según el documento US 6.165.254 es que se pierde gran cantidad de energía al expulsar aire a la atmósfera y por la gran cantidad de energía consumida por el calentador.

El equipo compresor y el procedimiento de acuerdo con la invención pretenden superar una o más de dichas y/o de otras desventajas.

Por lo tanto, la invención se refiere a un equipo compresor que comprende un compresor y un secador, conectados mutuamente mediante una tubería de presión, en el cual, según la dirección del flujo de gas comprimido proveniente del compresor, se proveen sucesivamente un enfriador y un separador de agua, en el que dicho secador está provisto de una carcasa que contiene una zona de secado y una zona de regeneración, y un tambor girando en la carcasa y que contiene un agente secante regenerable y medios de accionamiento para la rotación del tambor de manera que el agente secante sea desplazado sucesivamente a través de la zona de secado y la zona de regeneración, donde según la característica específica de la invención, dicha zona de regeneración comprende al menos dos subzonas, una primera subzona y una segunda subzona, respectivamente, y en el que al menos dos conductos de regeneración conectan dicha tubería de presión, aguas arriba de dicho enfriador, para desviar al menos dos porciones del flujo de gas comprimido caliente proveniente del compresor, un primer conducto de regeneración y un segundo conducto de regeneración respectivamente, el primer conducto de regeneración conecta con una entrada de la primera subzona y a través del cual se conduce una primera porción del flujo de gas comprimido que tiene una primera temperatura, y un segundo conducto de regeneración conectado a una entrada de la segunda subzona; y en el que dicho segundo conducto de regeneración comprende un elemento de calefacción para calentar una segunda porción del flujo de gas comprimido a través de dicho segundo conducto de regeneración, a una segunda temperatura que es mayor que la primera temperatura.

Una ventaja de un equipo compresor de acuerdo con la invención es que el gas a secar se puede secar de manera más eficiente por las dos subzonas formadas en la zona de regeneración, por lo que la temperatura del gas usado para regeneración es diferente en cada subzona.

Otra ventaja es que no hay que calentar todo el flujo de gas, sino que solo hay que calentar la porción del flujo de gas con mayor temperatura, o calentar menos el flujo restante. El resultado es un considerable ahorro de energía.

Esto supone numerosas ventajas ya que se puede usar un elemento de calefacción menor, lo cual resulta en ahorro de energía y costes de material y en una instalación más compacta.

La invención también se refiere a un procedimiento para secar un gas comprimido proveniente de un compresor mediante un secador provisto con una carcasa con una zona de secado y una zona de regeneración en su interior, y un tambor girando en la carcasa, con un agente secante regenerable, y medios de accionamiento para la rotación del tambor, de manera que el agente secante es desplazado sucesivamente a través de la zona de secado y la zona de regeneración, procedimiento que comprende los siguientes pasos:

-secar el gas comprimido enfriando dicho gas para luego conducirlo a través de la zona de secado;

-conducir una cantidad de gas comprimido caliente proveniente del compresor a través de la zona de regeneración para regenerar el agente secante,

con la característica de que el procedimiento además comprende los siguientes pasos:

-dividir la zona de regeneración en al menos dos subzonas, una primera subzona y una segunda subzona, respectivamente,

-conducir una primera porción del flujo del gas comprimido caliente con una primera temperatura T1 por un primer conducto de regeneración conectado a la tubería de presión aguas arriba de un enfriador y aguas abajo de dicho compresor a través de la primera subzona para regenerar el agente secante que se desplaza a través de esta primera subzona usando el calor de compresión del gas comprimido,

-conducir una segunda porción del flujo del gas comprimido caliente con una segunda temperatura T2 por un segundo conducto de regeneración conectado a la tubería de presión aguas arriba de dicho enfriador y aguas abajo de dicho compresor y provisto de un elemento de calefacción, a través de la segunda subzona, siendo la segunda temperatura T2 mayor que la primera temperatura T1.

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1. Equipo compresor que comprende un compresor (9) y un secador (1) que están conectados mutuamente mediante una tubería de presión (10) en la que según la dirección del flujo de gas comprimido proveniente del compresor, están provistos sucesivamente, un enfriador (11) y un separador de agua (12) , en el que dicho secador

(1) está provisto de una carcasa (2) con una zona de secado (3) y una zona de regeneración (4) , y un tambor (5) girando dentro de dicha carcasa (2) y que tiene un agente secante regenerable (6) , y medios de accionamiento (7) para la rotación del tambor (5) de manera que el agente secante (6) es desplazado sucesivamente a través de la zona de secado (3) y la zona de regeneración (4) , caracterizado porque dicha zona de regeneración (4) comprende al menos dos subzonas (41, 42) , una primera subzona (41) y una segunda subzona (42) , respectivamente; porque al menos dos conductos de regeneración (14 y 15) están conectados a dicha tubería de presión (10) , aguas arriba de dicho enfriador (11) , para desviar al menos dos porciones del flujo del gas comprimido caliente proveniente del compresor (9) , respectivamente, un primer conducto de regeneración (14) que conecta con una entrada de la primera subzona (41) y a través del cual se conduce una primera porción del flujo de gas comprimido con una primera temperatura (T1) , y un segundo conducto de regeneración (15) que conecta con una entrada de la segunda subzona (42) ; y que dicho segundo conducto de regeneración (15) comprende un elemento de calefacción (16) para calentar una segunda porción del flujo de gas comprimido que fluye a través de dicho segundo conducto de regeneración (15) , a una segunda temperatura (T2) que es mayor que dicha primera temperatura (T1) .

2. Equipo compresor según la reivindicación 1, caracterizado porque la segunda subzona (42) está situada al final de la zona de regeneración (4) .

3. Equipo compresor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la zona de secado

(3) comprende al menos dos subzonas, una primera zona (30) y una segunda zona (31) , respectivamente.

4. Equipo compresor según la reivindicación 3, caracterizado porque a través de la primera zona (30) de la zona de secado (3) se conduce un gas con una tercera temperatura (T0) que es diferente de la cuarta temperatura (TD) del gas que es conducido a través de la segunda zona (31) de la zona de secado (3) .

5. Equipo compresor según las reivindicaciones 3 o 4, caracterizado porque el agente secante (6) es desplazado sucesivamente a través de la primera zona (30) y de la segunda zona (31) de la zona de secado (3) .

6. Equipo compresor según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque la primera zona (30) de la zona de secado (3) cubre un ángulo circunferencial menor al ángulo circunferencial de la segunda zona (31) de la zona de secado (3) .

7. Equipo compresor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha segunda subzona (42) cubre un ángulo circunferencial entre 5º y 30º.

8. Equipo compresor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha segunda subzona (42) cubre un ángulo circunferencial entre 15º y 20º.

9. Instalación de compresor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque no se provee ningún elemento de calefacción en dicho primer conducto de regeneración (14) .

10. Procedimiento para secar un gas comprimido proveniente de un compresor mediante un secador (1) provisto con una carcasa (2) con una zona de secado (3) y una zona de regeneración (4) en su interior, y un tambor (5) girando en la carcasa (2) y que tiene un agente secante regenerable (6) , y medios de accionamiento (7) para la rotación del tambor (5) , de manera que el agente secante (6) es desplazado sucesivamente a través de la zona de secado (3) y la zona de regeneración (4) , procedimiento que comprende los siguientes pasos de:

- secar el gas comprimido enfriando dicho gas para luego conducirlo a través de la zona de secado (3) ;

- conducir una cantidad de gas comprimido caliente proveniente del compresor a través de la zona de regeneración (4) para regenerar el agente secante,

caracterizado porque el procedimiento además comprende los siguientes pasos de:

- dividir la zona de regeneración (4) en al menos dos subzonas (41, 42) , una primera subzona (41) y una segunda subzona (42) , respectivamente, -conducir una primera porción del flujo del gas comprimido caliente con una primera temperatura (T1) por un primer conducto de regeneración (14) conectado a la tubería de presión aguas arriba de un enfriador y aguas abajo de dicho compresor a través de la primera subzona (41) para regenerar el agente secante que se desplaza a través de esta primera subzona usando el calor de compresión del gas comprimido;

- conducir una segunda porción del flujo del gas comprimido caliente con una segunda temperatura (T2) por un segundo conducto de regeneración (15) conectado a la tubería de presión aguas arriba de dicho enfriador

y aguas abajo de dicho compresor y siendo provista de un elemento de calefacción, a través de la segunda subzona, en la que la segunda temperatura (T2) es mayor que la primera temperatura (T1) .

11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque la zona de secado (3) comprende al menos dos zonas, una primera zona (30) y una segunda zona (31) respectivamente; y porque el procedimiento adicionalmente comprende conducir a través de la primera zona (30) de la zona de secado (3) un gas con una tercera temperatura (T0) que es diferente de una cuarta temperatura (TD) de un gas que es conducido a través de la segunda zona (31) de la zona de secado (3) .

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque dicha primera zona (30) es adyacente a dicha segunda subzona (42) , y porque la tercera temperatura (T0) es menor que la cuarta temperatura (TD) .

13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque la diferencia de temperatura entre la primera temperatura (T1) y la segunda temperatura (T2) se consigue calentando primero la 15 segunda porción del flujo de gas comprimido proveniente del compresor (9) mediante un elemento de calefacción (16) antes de conducir dicha segunda porción del flujo a través de la segunda subzona (42) .

14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado porque la primera porción del

flujo de gas comprimido proveniente del compresor (9) no es conducida a través de un elemento de calefacción 20 antes de fluir a través de la primera subzona (41) .

REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN

La presente lista de referencias citadas por el solicitante es sólo para la conveniencia del lector. No forma parte del documento de Patente Europea. A pesar de la extrema diligencia tenida al compilar las referencias, no se puede excluir la posibilidad de que haya errores u omisiones y la OEP queda exenta de todo tipo de responsabilidad a este respecto.

Patentes citadas en la descripción • US 6165254 A [0012] [0014]