Equipo de sorción de gases y/o vapores multi-componente.

Equipo de análisis de sorción de gases y/o vapores multi-componente donde el equipo permite la medida de isotermas de sorción de gases y/o vapores multi-componente,

obteniendo simultáneamente la isoterma de adsorción total y cada una de las isotermas de los diferentes compuestos que forman el gas y/o vapor a analizar. El equipo comprende un sistema de extracción (19) que permite la extracción de una parte del gas a analizar para su análisis y obtención de dichas isotermas de sorción.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201200904.

Solicitante: UNIVERSIDAD DE ALICANTE.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: MARCO LOZAR,JUAN PABLO, CAZORLA AMOROS,DIEGO, GADEA RAMOS,ENRIQUE.

Fecha de Publicación: 23 de Abril de 2014.

Clasificación Internacional de Patentes:

G01N15/08 FISICA. › G01 METROLOGIA; ENSAYOS. › G01N INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION DE SUS PROPIEDADES QUIMICAS O FISICAS (procedimientos de medida, de investigación o de análisis diferentes de los ensayos inmunológicos, en los que intervienen enzimas o microorganismos C12M, C12Q). › G01N 15/00 Investigación de características de partículas; Investigación de la permeabilidad, del volumen de los poros o del área superficial efectiva de los materiales porosos (identificación de microorganismos C12Q). › Investigación de la permeabilidad, del volumen de los poros o del área superficial de los materiales porosos.

PDF original: ES-2456775_A1.pdf

Fragmento de la descripción:

EQUIPO DE SORCIÓN DE GASES Y/O VAPORES MUL TI-COMPONENTE

ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR

El interés de realizar isotermas de sorción de gases y/o vapores multi-componente surge, no sólo desde un punto de vista fundamental del estudio de la adsorción competitiva entre diferentes gases, sino también, desde un punto de vista aplicado a la utilización de sólidos porosos como sistema de captura, almacenamiento y separación de mezclas de gases y vapores. El interés en la obtención de resultados de adsorción multicomponente puede observarse en el alto número de publicaciones científicas que tratan sobre adsorción, almacenamiento de gases, separación de gases, etc. Los equipos de caracterización de materiales mediante adsorción utilizando gases puros son ampliamente conocidos y objeto de numerosas patentes como se describe, por ejemplo, en los documentos US3850040, U S4566326 , US4972730 o GB2161607. Sin embargo, actualmente no se conocen equipos que trabajen con gases y vapores formados por mezclas multi-componente que sean capaces de obtener, de forma precisa, la isoterma de adsorción total y las isotermas de adsorción individuales de cada uno de los componentes que forman el gas o el vapor compuesto de forma simultánea. Del estado de la técnica solo se conoce un equipo que es capaz de realizar las isotermas de una mezcla pero solo permite

trabajar con mezclas con dos componentes con pesos moleculares bien diferenciados.

Para obtener los resultados mencionados, actualmente deben realizarse las isotermas de adsorción mediante el uso de gases puros, para cada uno de los componentes que forman la mezcla real a estudiar y, posteriormente,

mediante el uso de diferentes teorías de adsorción de mezclas, calcular cómo se comporta el adsorbente sobre una determinada mezcla de dichos componentes. Con los equipos actuales puede realizarse un estudio de adsorción con una mezcla de gases pero solo se puede obtener la isoterma de adsorción total, sin poder discernir qué componentes se han adsorbido, cuales no y en qué proporción.

Además de requerir un gran esfuerzo para realizar cada uno de los análisis para cada uno de los componentes que forman la mezcla de gases, esfuerzo que crece con el número de componentes que forman la mezcla, los resultados calculados a partir de los resultados obtenidos para cada componente individual raramente son acertados, puesto que los sólidos porosos prácticamente nunca retienen los diferentes compuestos de forma equitativa, sino que suele producirse una adsorción competitiva entre los diferentes compuestos que forman la mezcla de gases. Por este mismo motivo, también resulta muy interesante poder realizar análisis de adsorción utilizando mezclas de gases y obtener tanto la isoterma total como la isoterma individual de cada uno de los componentes utilizando una determinada mezcla de gases y/o vapores, ya que de esta manera se puede conocer la competencia de una determinada mezcla real en el proceso de adsorción.

EXPLICACiÓN DE LA INVENCiÓN

La presente invención se refiere a un equipo para la medida de isotermas de sorción (adsorción-desorción) de gases y/o vapores multi-componente, obteniendo simultáneamente la isoterma de adsorción total y cada una de las isotermas de los diferentes compuestos que forman el gas y/o vapor a analizar. Este equipo puede aplicarse a cualquier mezcla de gases y/o vapores, con ilimitado número de componentes y en cualquier intervalo de presiones y temperaturas.

Para poder obtener simultáneamente las isotermas de adsorción total de una mezcla multi-componente de gases y/o vapores y las isotermas de adsorción individuales de cada uno de los componentes que forman la mezcla, en las condiciones de composición en la que se encuentra, se realiza una modificación de los equipos de adsorción convencionales para gases puros, añadiendo al conjunto un sistema de extracción de una parte del gas/vapor multi-componente en equilibrio con la muestra objeto de análisis. La cantidad total de gas extraído así como la cantidad de cada uno de los componentes en la mezcla extraída se puede determinar con gran precisión conectando dicho gas a un sistema de análisis de la composición.

Así pues, el equipo de la presente invención comprende un distribuidor, al menos un sensor de presión en el distribuidor, al menos una celda de análisis en el interior de la que se aloja la muestra objeto de análisis, que incorpora al menos un sensor de presión de la celda de análisis. El distribuidor y la celda de análisis están unidos mediante unas conducciones a través de una válvula de celda de análisis. El distribuidor puede tener una entrada de gas de análisis que tiene una válvula de entrada del gas y/o vapor a analizar, tiene una entrada de gas de calibrado unida a través de una válvula de gas de calibrado y tiene una línea de vacío unida al distribuidor a través de una válvula de purga. El sistema de extracción está conectado a la celda de análisis. La celda de análisis en la que está la muestra objeto de análisis se conecta mediante una válvula de expansión al sistema de extracción. Este sistema de extracción permite extraer una parte del gaslvapor multi-componente en equilibrio con la muestra objeto de análisis.

En una primera realización de la invención, el sistema de extracción comprende al menos una celda de expansión de volumen conocido que se une mediante la válvula de expansión a la celda de análisis. Dicha celda de expansión puede comprender un sensor de presión de la celda expansión y está conectada a una linea de vacío mediante una válvula de vacío y está conectada también a una válvula de análisis de composición para conectarla con un sistema de análisis de composición lOEn una segunda realización de la invención, el sistema de extracción comprende al menos una segunda celda de expansión que se une a la celda de análisis mediante una válvula de expansión, y comprende al menos un medidor de caudal unido a la segunda celda de expansión para conectarla con un sistema de análisis de la composición.

Dos configuraciones básicas del equipo, resultado de conectar un sistema de extracción del gas/vapor multicomponente en equilibrio con la muestra a analizar, a la celda de análisis de forma que se conozca perfectamente la cantidad total del gas/vapor y de cada uno de los componentes de esta mezcla extraídos de forma precisa. En la configuración de una sola celda de análisis y sin presencia de sensor de presión en la celda de análisis, el conjunto distribuidor-celda de análisis cuando la válvula que los conecta está abierta también se 2 O denomina celda de análisis.

En cualquiera de las configuraciones, el proceso de trabajo y cálculo es análogo al descrito a continuación, si bien, atendiendo a las características concretas de cada configuración, el orden de los pasos puede ser modificado, variando, por consiguiente, el orden de los cálculos a realizar, si bien siempre se basarán en el

balance de masas obtenido a partir del análisis de la porción de gas extraída del sistema en equilibrio con la muestra.

En el ejemplo de realización en el que el equipo comprende un sistema de extracción con una celda de expansión de volumen conocido con un sensor de presión conectado a dicha celda de expansión con volumen 3O conocido y con un sistema de control de la temperatura de la celda de expansión de volumen conocido se obtienen las isotermas de adsorción simultáneas de los diferentes compuestos que forman la mezcla de gases de análisis, así como la isoterma total. En este caso, en la celda de expansión de volumen conocido se conocen también la presión y la temperatura gracias a los sensores que incluye el equipo. Así pues, aplicando la ecuación de los gases reales se obtiene la cantidad de gas:

P·V=n·Z·R·T

Donde: P es la presión; V es el volumen; n son los moles de gas; Z es el factor de compresibilidad del gas; R es la constante universal de los gases y T es la temperatura.

O Cuando se trabaja con un sistema de n componentes, con una fracción molar de Xi de cada uno de ellos se tiene:

El factor de compresibilidad de un gas con varios componentes depende de la composición, de la presión y la 4 5 temperatura de la siguiente forma:

Siguiendo el esquema clásico de funcionamiento de un equipo de adsorción volumétrico para la determinación... [Seguir leyendo]

Reivindicaciones:

1. Equipo de análisis de sorción de gases y/o vapores multi-componente que comprende un distribuidor (1) , al menos un sensor de presión en el distribuidor (4) , al menos una celda de análisis (2) en el interior de la que se 5 aloja la muestra objeto del análisis, estando el distribuidor (1) y la celda de análisis (2) unidos mediante unas conducciones a través de una válvula de celda de análisis (10) , el distribuidor (1) tiene una entrada de análisis que tiene una válvula de entrada de gas y/o vapor a analizar (7) , tiene una entrada de gas de calibrado unida a través de una válvula de gas de calibrado (8) y tiene una línea de vacío unida al distribuidor (1) a través de una válvula de purga (9) y el equipo se caracteriza porque comprende un sistema de extracción (19) que comprende 1 O una válvula de expansión (11) mediante la que se conecta a la celda de análisis (2) que permite extraer una parte del gas/vapor multi-componente en equilibrio con la muestra objeto de análisis, y dicho sistema de extracción (19) se conecta a un sistema de análisis de composición.

2-Equipo según la reivindicación 1 que incluye al menos un sensor de presión de la celda de análisis (5) .

3. Equipo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2 que comprende un sensor de temperatura en el distribuidor (14) .

4-Equipo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 que comprende un sensor de temperatura en la 2 O celda de análisis (15) .

5. Equipo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 en el que el sistema de extracción (19) comprende al menos una celda de expansión de volumen conocido (3) que se une mediante la válvula de expansión (11) a la celda de análisis (2) , y está conectada también a una válvula de análisis de composición (13) .

6. Equipo según la reivindicación 5 en el que la celda de expansión de volumen conocido (3) comprende al menos un sensor de presión de la celda de expansión (6) .

7. Equipo según la reivindicación 6 en el que la celda de expansión de volumen conocido (3) comprende al 3 O menos una válvula de aislamiento en al menos uno de los sensores de presión de la celda de expansión (6) .

8. Equipo según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7 en el que la celda de expansión de volumen conocido (3) está conectada a una línea de vacío mediante una válvula de vacío (12) .

9-Equipo según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8 en el que se conecta un sistema de control de temperatura de una celda de expansión (16) a la celda de expansión de volumen conocido (3) .

10. Equipo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 en el que el sistema de extracción (19) comprende al menos una segunda celda de expansión (18) que se une a la celda de análisis (2) mediante una válvula de 4 O expansión (11) , y comprende al menos un medidor de caudal (17) unido a la segunda celda de expansión (18) .

11. Equipo según la reivindicación 10 en el que se conecta un sistema de control de temperatura de una celda de expansión (16) a la segunda celda de expansión (18) .

12-Equipo según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 11 que comprende un controlador de caudal en la segunda celda de expansión (18) .

13. Equipo según una de las reivindicaciones anteriores que incorpora un sistema de preparación de mezclas para generar el gas y/o vapor multi-componente a analizar, estando dicho sistema de preparación de mezclas 5 O unido a la válvula de entrada (7) .

14. Equipo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el sistema de extracción (19) comprende unas válvulas entre la celda de análisis (2) y el sistema de extracción (19) que permiten el aislamiento de dicha celda de expansión (19) para poder transportarla.

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FIGURA 1

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FIGURA 2

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