Procedimiento y dispositivo para la condensación parcial.

Procedimiento para la condensación parcial, en el que una corriente gaseosa que está cargada con una sustancia que ha de ser condensada se enfría en un criocondensador (2) mediante un intercambio de calor con el medio de enfriamiento,

y de esta manera la sustancia que está contenida en la corriente gaseosa se condensa por lo menos parcialmente, siendo calentado y/o evaporado el medio de enfriamiento que se ha de aportar al criocondensador (2) en un intercambiador de calor (3) para el medio de enfriamiento, antes de su aportación al criocondensador (2) mediante un contacto térmico con un medio de transmisión de calor, siendo empleado como un medio de transmisión de calor un medio de enfriamiento que se retira por lo menos parcialmente desde el criocondensador (2), caracterizado por que

la corriente gaseosa cargada es puesta en contacto térmico en el criocondensador (2) adicionalmente con el medio de enfriamiento que se retira desde el criocondensador (2) y se conduce a través del intercambiador de calor (3) para el medio de enfriamiento.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E05111969.

Solicitante: MESSER GROUP GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Messer-Platz 1 65812 Bad Soden ALEMANIA.

Inventor/es: HERZOG, FRIEDHELM, DR..

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01D5/00 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01D SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda B03B, B03D, mesas o cribas neumáticas B03B, por vía seca B07; separación magnética o electrostática de materiales sólidos a partir de materiales sólidos o de fluidos, separación mediante campos eléctricos de alta tensión B03C; aparatos centrifugadores B04B;   aparato de vórtice   B04C; prensas en sí para exprimir los líquidos de las sustancias que los contienen B30B 9/02). › Condensación de vapores; Recuperación de disolventes volátiles por condensación (B01D 8/00 tiene prioridad; condensadores F28B).
  • B01D53/00 B01D […] › Separación de gases o de vapores; Recuperación de vapores de disolventes volátiles en los gases; Depuración química o biólogica de gases residuales, p. ej. gases de escape de los motores de combustión, humos, vapores, gases de combustión o aerosoles (recuperación de disolventes volátiles por condensación B01D 5/00; sublimación B01D 7/00; colectores refrigerados, deflectores refrigerados B01D 8/00; separación de gases difícilmente condensables o del aire por licuefacción F25J 3/00).
  • B01D8/00 B01D […] › Colectores refrigerados; Deflectores refrigerados.
  • F25J3/06 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F25 REFRIGERACION O ENFRIAMIENTO; SISTEMAS COMBINADOS DE CALEFACCION Y DE REFRIGERACION; SISTEMAS DE BOMBA DE CALOR; FABRICACION O ALMACENAMIENTO DEL HIELO; LICUEFACCION O SOLIDIFICACION DE GASES.F25J LICUEFACCION, SOLIDIFICACION O SEPARACION DE GASES O MEZCLAS GASEOSAS POR PRESION Y ENFRIAMIENTO (bombas criogénicas F04B 37/08; recipientes para almacenamiento de gas, gasómetros F17; llenado o descarga de recipientes con gases comprimidos, licuados o solidificados F17C; máquinas, instalaciones o sistemas de refrigeración F25B). › F25J 3/00 Procedimientos o aparatos para separar los constituyentes de las mezclas gaseosas implicando el empleo de una licuefacción o de una solidificación. › por condensación parcial (F25J 3/08 tiene prioridad; por rectificación F25J 3/02).

PDF original: ES-2547066_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento y dispositivo para la condensación parcial El invento se refiere a un procedimiento así como a un dispositivo para la condensación parcial, en los que la corriente gaseosa, que está cargada con una sustancia que se ha de condensar, es enfriada en un criocondensador por intercambio de calor con un medio de enfriamiento y de este modo la sustancia contenida en la corriente gaseosa es condensada por lo menos parcialmente.

Ciertas impurezas se pueden separar a partir de unos gases por condensación o congelación. Por el concepto de "gases" se entienden aquí por lo general un aire de salida, un gas de salida o unas corrientes de gases de proceso que se pueden componer a base de un vapor, de unas sustancias en forma de vapor o de unos gases. En particular se entienden por este concepto también unas corrientes de aire de salida que están cargadas con disolventes en un grado relativamente alto, las cuales pueden formarse, por ejemplo, en el caso de ciertos procesos en la técnica química o como gases de salida a partir de unos almacenes en depósitos. Por el concepto de "impurezas" se han de entender en el presente caso tanto unas sustancias contaminantes que impurifican al gas y que se han de evacuar como desechos, como también unos disolventes u otras sustancias, que se pueden aportar como sustancias valiosas a una utilización ulterior.

Con esta finalidad, se emplean de acuerdo con el estado de la técnica unos intercambiadores de calor, en cuyos casos la corriente gaseosa que se ha de purificar se pone en contacto con unas superficies intercambiadoras de calor, que pueden estar ejecutadas de diferentes modos y que son enfriadas mediante un medio de enfriamiento. Si en este caso se queda por debajo del punto de descongelación de las impurezas presentes en la corriente gaseosa, por lo menos una parte de estas sustancias se licua o solidifica y se puede separar de la corriente de gas portador.

A partir del documento de patente alemana DE 19517273 C1 se conocen un procedimiento así como un dispositivo para la purificación de gases de salida con unos intercambiadores de calor, en los cuales en un primer intercambiador de calor se efectúa una purificación del gas de proceso del modo que más arriba se ha descrito. Con el fin de impedir una contaminación renovada del gas saliente con un material condensado, pasa a emplearse un segundo intercambiador de calor, en el que la corriente gaseosa es conducida de tal modo que ella entra en contacto, en una circulación dirigida hacia arriba, con las superficies intercambiadoras de calor. Mediante esta disposición, el material condensado se acumula en la zona de entrada del segundo intercambiador de calor y de esta manera puede ser retirado con facilidad.

El documento de solicitud de patente europea EP 1 602 401 A1 no describe ningún intercambio de calor del medio de enfriamiento que se aporta al criocondensador con el medio de enfriamiento que se retira desde el criocondensador y por consiguiente no puede perjudicar la patentabilidad de las reivindicaciones que ahora se van a exponer.

El documento de solicitud de patente internacional WO 95/24585 describe una disposición de por lo menos dos intercambiadores de calor. A diferencia del invento, en el caso de ese documento, por lo tanto, el gas de enfriamiento caliente, que se emplea en el segundo intercambiador de calor para la evaporación del gas de enfriamiento, no es conducido de retorno de nuevo al primer intercambiador de calor ni llevado junto con la corriente de productos a un intercambio de calor con la corriente de productos paralelamente al medio de enfriamiento primario, sino a unos intercambiadores de calor que están dispuestos en serie.

La proporción de la cantidad de sustancia que es separada a partir del gas portador en comparación con la cantidad de sustancia que en total está presente en el gas, es dependiente en primer término del grado en que se queda por debajo del punto de descongelación. En el caso del proceso de enfriamiento se llega sin embargo por regla general a una sobresaturación de la corriente gaseosa y a la formación de unos aerosoles. Puesto que los aerosoles se separan en el intercambiador solamente en una parte muy pequeña, la cantidad de sustancia que se puede separar realmente desde la corriente de gas portador es más pequeña que la separación que se puede conseguir teóricamente en virtud de las presiones de vapor de las sustancias, que son dependientes de la temperatura. Los aerosoles forman de esta manera una proporción considerable de las impurezas que abandonan el condensador junto con la corriente de gas portador.

Una misión del presente invento es, por lo tanto, evitar la formación y la propagación de unos aerosoles en el gas de proceso.

El problema planteado por esta misión se resuelve, en el caso de un procedimiento del tipo mencionado al comienzo, mediante el recurso de que el medio de enfriamiento, que se ha de aportar al criocondensador, es calentado y/o evaporado, antes de su aportación al criocondensador, mediante un contacto térmico con un medio de transmisión de calor. Antes de su aportación al criocondensador, el medio de enfriamiento es en tal caso evaporado

y/o calentado previamente hasta un valor de la temperatura que se aproxima a la temperatura de la corriente gaseosa cargada y que se ha de purificar en el criocondensador.

El invento se fundamenta en la idea de que la formación de aerosoles es tanto menos pronunciada cuanto más pequeña sea la diferencia entre la temperatura del medio de enfriamiento y la temperatura de la corriente gaseosa en el criocondensador. Por el concepto de "criocondensador" se ha de entender en este caso cualquier disposición que permita la transmisión de energía térmica desde una corriente gaseosa que está cargada con una sustancia que se ha de condensar hasta un medio de enfriamiento fluido frío. El calentamiento del medio de enfriamiento, efectuado conforme al invento, antes de su aportación al criocondensador, tiene como meta por lo tanto producir en el criocondensador una diferencia de temperaturas solamente pequeña entre la corriente gaseosa que se ha de purificar y el medio de enfriamiento, y de reprimir eficazmente de esta manera la formación de aerosoles. Mediante el procedimiento conforme al invento se evita también la indeseada formación de hielo, es decir la formación de un material condensado sólido.

Como un medio de transmisión de calor para efectuar el calentamiento y/o la evaporación del medio de enfriamiento que se ha de aportar al criocondensador, se puede emplear en tal caso, por ejemplo, un gas procedente de una red de conducciones o de un depósito. De manera preferida, como un medio de transmisión de calor se emplea sin embargo el medio de enfriamiento que ya se ha empleado en el criocondensador con el fin de enfriar a la corriente gaseosa que se ha de purificar y que ha sido retirado desde el criocondensador. Este medio de enfriamiento puede ser utilizado en tal caso de modo completo, de modo parcial y/o mezclado con un gas procedente de una red de conducciones o de un depósito, para el calentamiento y/o la evaporación del medio de enfriamiento que se ha de aportar al criocondensador. Mediante el empleo del medio de enfriamiento que se retira desde el criocondensador para efectuar el calentamiento previo del medio de enfriamiento que se ha de aportar al criocondensador, ya por motivos termodinámicos se asegura que la temperatura del medio de enfriamiento que se aporta al criocondensador siempre sea algo más pequeña que la de la corriente gaseosa que se ha de purificar en el criocondensador.

Para la transmisión de la energía térmica desde el medio de enfriamiento retirado hasta el medio de enfriamiento que se ha de aportar al criocondensador, se pueden concebir diferentes posibilidades, tales como por ejemplo unas mezclas de sustancias o unas transmisiones de calor indirectas a través de un tercer medio. De manera preferida, el medio de enfriamiento que se ha de aportar al criocondensador es, sin embargo, puesto en contacto térmico directo con el medio de enfriamiento que se retira desde el criocondensador en un intercambiador de calor para el medio de enfriamiento.

Un balance de energía mejorado aún más se puede conseguir mediante el recurso de que la corriente gaseosa que se ha de purificar en el criocondensador es puesta nuevamente en contacto térmico con el medio de enfriamiento, que con anterioridad ha sido conducido a través del intercambiador de calor para el medio de enfriamiento y allí ha estado en intercambio de calor con el medio de enfriamiento que se ha de aportar por primera vez al criocondensador. De esta manera se puede disminuir manifiestamente la cantidad del medio de enfriamiento que se emplea en total.

Convenientemente,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la condensación parcial, en el que una corriente gaseosa que está cargada con una sustancia que ha de ser condensada se enfría en un criocondensador (2) mediante un intercambio de calor con el medio de enfriamiento, y de esta manera la sustancia que está contenida en la corriente gaseosa se condensa por lo menos parcialmente, siendo calentado y/o evaporado el medio de enfriamiento que se ha de aportar al criocondensador (2) en un intercambiador de calor (3) para el medio de enfriamiento, antes de su aportación al criocondensador (2) mediante un contacto térmico con un medio de transmisión de calor, siendo empleado como un medio de transmisión de calor un medio de enfriamiento que se retira por lo menos parcialmente desde el criocondensador (2) , caracterizado por que la corriente gaseosa cargada es puesta en contacto térmico en el criocondensador (2) adicionalmente con el medio de enfriamiento que se retira desde el criocondensador (2) y se conduce a través del intercambiador de calor (3) para el medio de enfriamiento.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el medio de enfriamiento recorre a continuación de nuevo una o múltiples veces de manera consecutiva el intercambiador de calor (3) para el medio de enfriamiento y el criocondensador (2) , con el fin de ser puesto allí en contacto térmico con el medio de enfriamiento o respectivamente con la corriente gaseosa.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, ó 2, caracterizado por que el medio de enfriamiento es calentado antes de su primera y/o posterior aportación al criocondensador (2) .

4. Procedimiento de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por que el medio de enfriamiento es puesto en contacto térmico con la corriente gaseosa purificada antes de su aportación al criocondensador (2) .

5. Procedimiento de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por que la corriente gaseosa cargada es puesta en contacto térmico con la corriente gaseosa purificada en el criocondensador (2) y/o antes de su aportación al criocondensador (2) .

6. Procedimiento de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por que el medio de enfriamiento es puesto en contacto térmico con la corriente gaseosa purificada, después de haber recorrido el criocondensador (2) y antes de la aportación al intercambiador de calor (3) para el medio de enfriamiento.

7. Dispositivo para la condensación parcial, con un criocondensador (2) , en el que la corriente gaseosa cargada con una sustancia que se ha de condensar es enfriada mediante un intercambio de calor con el medio de enfriamiento y de esta manera la sustancia contenida en la corriente gaseosa es condensada por lo menos parcialmente, cuyo criocondensador (2) está equipado con una conducción (5) de aportación de la corriente gaseosa y con una conducción (6) de retirada de la corriente gaseosa para la corriente gaseosa que se ha de purificar y con una conducción (7) de aportación de medio de enfriamiento así como con una conducción (8) de retirada del medio de enfriamiento, estando la conducción (7) de aportación del medio de enfriamiento unida térmicamente, en unas superficies intercambiadoras de calor de un intercambiador de calor (3) para el medio de enfriamiento, con la conducción de retirada (8) de medio de enfriamiento, caracterizado por que el criocondensador (2) está equipado con unas superficies intercambiadoras de calor secundarias (13) y con una conducción secundaria (12) de aportación del medio de enfriamiento, la cual está unida fluidodinámicamente con una conducción de retirada del medio de enfriamiento para el medio de enfriamiento que ha sido enfriado en el intercambiador (3) para el medio de enfriamiento.

8. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por que el criocondensador (2) está equipado con una conducción terciaria (27) de aportación del medio de enfriamiento, la cual está unida fluidodinámicamente con la conducción (6) de retirada de la corriente gaseosa.

9. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado por que la conducción (6) de retirada de la corriente gaseosa del criocondensador (2) está unida térmicamente en un intercambiador de calor (22, 25) con una conducción (7, 11, 12, 27) de aportación del medio de enfriamiento o con una conducción (8, 14) de retirada del medio de enfriamiento.

10. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 hasta 9, caracterizado por que la conducción (6) de retirada de la corriente gaseosa del criocondensador (2) está en contacto térmico en un intercambiador de calor (4) con la conducción (5) de aportación de la corriente gaseosa.

11. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 hasta 10, caracterizado por que el criocondensador (2) y por lo menos uno de los intercambiadores de calor (4, 22) está (n) dispuesto (s) dentro de un alojamiento.

12. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 hasta 11, caracterizado por unas disposiciones adicionales (15) para la regulación de la temperatura del medio de enfriamiento y/o de la corriente gaseosa.

 

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