ES2201770T3 - Separacion de gases que contienen sf6. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la separación de mezclas de SF6/N2 o mezclas de SF6/aire, en donde la mezcla se contacta, en al menos una etapa de adsorción, con zeolitas hidrófobas con una relación SiO2/Al2O3 de al menos 80 y un diámetro de poros de 4 a 7 Å (0, 4 a 0, 7 nm) para preferiblemente adsorber SF6 y obtener N2 empobrecido en SF6 o aire empobrecido en SF6.
Description
Separación de gases que contienen SF_{6}.
La invención se refiere a un procedimiento para
la separación de mezclas de gases que contienen de hexafluoruro de
azufre (SF_{6}).
Los gases que contienen SF_{6} se utilizan en
la técnica para los usos más variados. Las mezclas de
SF_{6}/N_{2} y/o mezclas de SF_{6}/gases nobles y mezclas de
SF_{6}/aire se utilizan por ejemplo en la construcción de ventanas
como gas de inflación aislante, en la industria del neumático como
gas de inflación constante a la presión y reductor de ruidos.
Las mezclas de hexafluoruro de azufre y N_{2}
se emplean como gas de inflación aislante para cables subterráneos,
véase el modelo de utilidad alemán 297 20 507.2. Habitualmente
estas mezclas contienen del 5 al 30% en volumen de hexafluoruro de
azufre, el resto hasta el 100% en volumen es N_{2}.
Las mezclas de hexafluoruro de azufre y aire y en
caso dado CO_{2} se emplean como acolchado de gas para la
protección en la fundición de magnesio. Estas mezclas contienen
habitualmente una cantidad de SF_{6} del 0,05 al 1% en
volumen.
El aire de salida que contiene SF_{6} también
se puede producir en la industria.
Es deseable volver a tratar estas mezclas después
de su utilización con el objetivo de reutilizar el SF_{6}. En
este supuesto resulta problemático que el N_{2} y/o aire ocupan
una parte importante de volumen en la mezcla de gas y requieren una
gran capacidad de transporte. La finalidad de la presente invención
es facilitar un procedimiento para la separación de las mezclas de
gases anteriormente citadas, que para la reutilización del SF_{6}
procedente de las mezclas solo requiera una reducida capacidad de
transporte.
Otra tarea consiste en la consecución de un
dispositivo idóneo para la realización del procedimiento conforme a
la invención.
El procedimiento conforme a la invención para la
separación de mezclas de gases que contienen SF_{6} prevé que la
mezcla se contacte con zeolitas hidrófobas con una relación
SiO_{2}/Al_{2}O_{3} ("módulo") de al menos 80 y un
diámetro de poros de 4 a 7 \ring{A} (0,4 a 0,7 nm) para adsorber
preferiblemente SF_{6}. El N_{2} esencialmente libre de
SF_{6} y/o el aire libre de SF_{6} se puede soltar en el medio
ambiente.
Esta sencilla forma de realización del
procedimiento es particularmente idónea cuando proporcionalmente
hay que separar pequeñas cantidades de mezcla de gas o cuando el
contenido en SF_{6} es reducido, por ejemplo por debajo del 5% en
volumen. Por eso es particularmente muy idónea para las mezclas de
SF_{6} y aire, así como opcionalmente CO_{2}, que proceden de la
fundición de magnesio y contienen habitualmente del 0,05 hasta el
1% de SF_{6} en volumen. En tanto que en éstas haya todavía
impurezas adicionales como SO_{2}F_{2}, SO_{2}etc. se puede
realizar primeramente una purificación, como el lavado con agua o
lejía o sorción mediante por ejemplo Al_{2}O_{3}. Esta
realización del procedimiento también es muy adecuada para la
separación de gases de inflación de planchas aislantes y neumáticos
de vehículos.
Por ejemplo se aspira el gas de protección de la
industria del magnesio con el 0,2% de SF_{6} en volumen, el resto
aire y CO_{2}, y se separa el aire. El SF_{6} y el CO_{2}
aspirado se recupera. Con pocos kilogramos de material aspirado se
puede limpiar prácticamente toda la producción semanal de gas de
escape de una caldera de fusión. Por este motivo el magnesio se
puede obtener de forma mucho menos perjudicial para el medio
ambiente que hasta ahora. El periodo de desorción no es mayor que el
tiempo de sorción, o incluso es más breve.
Aunque en las planchas de gas aislante el
contenido en SF_{6} es a menudo del 10% en volumen, sin embargo,
las instalaciones aspiradoras aspiran a menudo aire secundario, de
forma que el contenido efectivo en SF_{6} en la sorción es
menor.
Una realización de la invención se refiere a un
procedimiento para la purificación de gases que contienen SF_{6},
en particular aire sucio con SF_{6} o aire de salida.
Este aspecto de la invención se basa en el
conocimiento de que generalmente, con las zeolitas seleccionadas,
se puede separar SF_{6} de gases.
Unos ensayos de sorción sencillos muestran si en
el gas correspondiente del que hay que separar SF_{6} se produce
la separación en la cantidad deseada. El efecto de la separación
tiene mucho éxito cuando las moléculas de los gases, de los que hay
que separar el SF_{6} son mayores o menores que el diámetro de
poros de las zeolitas utilizadas. De este forma se pueden purificar
por ejemplo gases procedentes de la producción.
El método se puede utilizar también para la
purificación de aire o aire de escape que está sucio con
SF_{6}.
El perfeccionamiento conforme a la invención
consiste en este caso en realizar la purificación de aire o aire de
salida que está sucio con SF_{6}.
En tanto que haya todavía impurezas adicionales
como SO_{2}F_{2}, SO_{2} etc. se puede realizar primeramente
una purificación, como el lavado con agua o lejía o sorción
mediante por ejemplo Al_{2}O_{3}.
La purificación del aire de salida, por ejemplo
de instalaciones en las que se obtiene o se emplea SF_{6}, se
realiza por razones medioambientales.
La purificación de aire que contiene SF_{6}
puede ser deseable porque el SF_{6} puede actuar perturbando
algunos procesos técnicos. Un área de aplicación es por este motivo
la purificación del aire que circula en las instalaciones
técnicas.
El contenido en SF_{6} de este aire es a menudo
muy escaso (en la cuantía de ppm). Por eso se puede renunciar
habitualmente a la preconexión de una separación por membranas.
Además, en vista de las reducidas cantidades de SF_{6} es posible
regenerar las sorciones cargadas; pero también se pueden depositar
cargadas.
Naturalmente para mejorar la eficacia de la
purificación se pueden unir en serie varias etapas de adsorción (2,
3 o más).
Esta realización conforme a la invención se
caracteriza por una eficacia de purificación elevada del aire
contaminado con SF_{6}. El aire de salida purificado y/o el aire
se puede soltar sin inconvenientes en el ambiente y/o se puede
conducir a instalaciones y puede servir como aire ambiental en las
que el SF_{6} habría perturbado como contaminación.
El procedimiento se puede aplicar por ejemplo a
aire o aire de salida al que se la haya añadido SF_{6}, por
ejemplo como sustancia trazadora. El aire o aire de salida en
actividades que utilizan o que producen SF_{6} también se puede
purificar cuando este aire o aire de salida esté contaminado con
SF_{6}.
Una realización ventajosa se refiere a la
reutilización de mezclas de SF_{6}/N_{2}, en función de la cual
se continua explicando la invención.
Si se deben separar cantidades mayores o si el
contenido en SF_{6} es mayor se puede someter primeramente la
mezcla de SF_{6}/N_{2} a un tratamiento de bajas temperaturas.
Preferiblemente se enfría la mezcla a una temperatura en el
intervalo de -70ºC a -110ºC, en particular a una temperatura en el
intervalo de -70ºC a -100ºC. Entonces se condensa SF_{6} que
solamente tiene una cantidad reducida de N_{2}. Además, se
mantiene una fase de gas que se compone sobre todo de N_{2} con
pocas cantidades de SF_{6}. La fase de gas obtenida de esta manera
se separa entonces por adsorción como se ha descrito anteriormente,
de forma que esencialmente se obtiene N_{2} libre de SF_{6} y
se puede soltar en el ambiente. El SF_{6} se puede reciclar.
Una realización preferida, alternativa para
cantidades mayores de mezclas de gas y/o aquellas mezclas de gas
que presentan un mayor contenido en SF_{6} se describe a
continuación. Esta realización prevé la combinación de un
procedimiento de separación por membrana y adsorción. Es muy idóneo
para mezclas de SF_{6} y N_{2}, por ejemplo de cables
subterráneos, que presentan un contenido en SF_{6} del 5 al 30% en
volumen.
Esta realización del procedimiento conforme a la
invención prevé que se separe una mezcla de SF_{6}/N_{2} en al
menos una etapa de separación por membrana en un retentato con un
contenido en SF_{6} aumentado y en un permeato con un contenido
reducido en SF_{6}, y que se conduzca el permeato a una nueva
separación en al menos una etapa de adsorción con la zeolita
hidrófoba descrita anteriormente. Es preferible prever dos o más
etapas de separación por membrana y dos o más etapas de
adsorción.
La presión en la parte de entrada de la membrana
y/o de las membranas es habitualmente mayor que la presión del
ambiente. Por ejemplo se puede cargar la mezcla de gas a separar
con una presión de hasta 20 bar (2\cdot10^{6} Pa). En tanto que
se prevean varias membranas hay colocado delante de cada membrana un
compresor. El permeato tiene entonces a la entrada en la etapa de
adsorción habitualmente una presión que se corresponde
aproximadamente con la presión del ambiente. En caso deseado se
puede comprimir el permeato antes de entrar en la etapa de
adsorción. Sin embargo esto no es necesario. Lo más sencillo es
introducir el permeato en la etapa de adsorción con la presión con
la que resulta de la membrana. La presión se sitúa entonces
habitualmente en 4 bar (abs.) (4\cdot10^{5} Pa), preferiblemente
hasta 2 bar (abs.) (2\cdot10^{5} Pa).
En tanto que se prevean dos etapas de separación
por membranas se prevé convenientemente la siguiente conducción de
las corrientes de gas: la mezcla a separar - por ejemplo una mezcla
de hexafluoruro de azufre y N_{2} con el 20% en volumen de
SF_{6} de cables subterráneos, se carga en la primera membrana.
Debido a que la membrana preferiblemente deja pasar el N_{2} se
obtiene un permeato con alta cantidad de N_{2} y baja cantidad de
hexafluoruro de azufre. El permeato se introduce en el adsorbedor
y/o en el primer adsorbedor; la mezcla de gas que sale del primer
adsorbedor se introduce después en un segundo, y después en caso
dado en un tercer adsorbedor etc. Experimentalmente se determinó que
tras pasar una membrana y dos adsorbedores rellenos con zeolitas
hidrófobas ya se obtiene un N_{2} con menos de 10 ppm de
SF_{6}. El retentato de la primera membrana se introduce en otra
membrana. El permeato que resulta de esta segunda membrana se
introduce en la primera membrana. El retentato de la segunda
membrana sintetiza hexafluoruro de azufre con cantidades reducidas
de N_{2}. Tras una licuación con un compresor se puede almacenar
de manera provisional, se puede reutilizar inmediatamente o se
puede reutilizar con un nuevo enriquecimiento del hexafluoruro de
azufre.
El procedimiento se puede realizar de manera muy
flexible con referencia al número de membranas y etapas de
adsorbedores. En función de la cuantía que deba tener el
empobrecimiento en SF_{6} se prevé uno, dos o incluso más etapas
de adsorbedores.
La cantidad de membranas y la colocación de los
cartuchos de membrana se orienta en función de si se debe tratar un
gas con un alto o con un bajo contenido en SF_{6}. Con un número
mayor de membranas el efecto separador es mayor, el contenido en
SF_{6} en el permeato que debe ser tratado por adsorción es menor
que cuando se utiliza un número menor de membranas. Entonces el
adsorbedor se puede construir bien con un tamaño más pequeño o la
regeneración es necesaria en intervalos más largos. El empleo de
aparatos puede ser evidentemente mayor (mayor número de
compresores).
Se ha comprobado que ya son suficientes una o dos
etapas de separación por membranas y una o dos etapas de
adsorbedores para que se pueda obtener un hexafluoruro de azufre y
un gas N_{2} muy enriquecidos con trazas de hexafluoruro de
azufre en todos los casos.
Se prefieren las membranas orgánicas,
asimétricas. Se conocen las membranas elásticas de caucho
("Rubbery Membranes") que se separan sobre la base de la
solubilidad del permeato. Otras membranas se separan debido a la
capacidad de difusión del permeato; estas membranas no son
elásticas de caucho, sino cristalinas ("Glassy Membranes"); se
prefieren estas últimas membranas. La membrana puede tener formas
habituales. Las membranas en forma de un haz de membranas de fibra
huecas son muy idóneas. El material de la membrana puede estar
fabricado por ejemplo con polisulfono, politerimida, polipropileno,
acetato de celulosa, polimida, poliamida, poliaramida, o celulosa
de etilo, como se describe en el documento US-A
5.730.779. Otras membranas utilizables se describen en el documento
US-A 4.838.904. Muy idóneas son por ejemplo
poliimidas, policarbonatos, poliéster, carbonatos de poliéster,
polisulfonos, polietersulfonos, poliamidas, óxidos de polifenilo y
poliolefinas. Preferiblemente el material polímero contiene
poliéster, policarbonatos y carbonatos de poliéster. Especialmente
idóneos son los policarbonatos que se derivan de un bisfenol, en los
que al menos el 25% de las unidades de bisfenol están
tetrahalogenadas en la cadena polímero, en las que el halógeno es
cloro o bromo. Las membranas particularmente preferidas presentan
una matriz polímero que presenta dos superficies porosas y una capa
que permite separar el hexafluoruro de azufre de los otros
componentes del gas. Las membranas de este tipo están descritas en
la patente US 4.838.904 (EP-A-0 340
262). En tanto que la mezcla de gas contenga todavía impurezas
adicionales como SO_{2}F_{2}, SO_{2} etc. se puede realizar
primeramente una purificación como el lavado con agua o lejía o con
adsorbedores. Cada etapa de membrana se puede componer de varios
cartuchos de membrana (dispuestos en paralelo).
La presión en la parte de entrada de la membrana
y/o de las membranas es habitualmente mayor que la presión del
ambiente. Por ejemplo se puede cargar la mezcla de gas a separar
con una presión de hasta 13 bar (1,3\cdot10^{5} Pa).
Preferiblemente la presión de entrada es de 10 a 12 bar (1 a
1,2\cdot10^{6} Pa). En tanto que se prevean varias membranas
puede haber colocado delante de cada membrana un compresor. La
temperatura es preferiblemente de 10 a 40º C.
Con la utilización de tres etapas de membranas el
efecto de separación es todavía mejor. Preferiblemente se unen las
tres membranas de la siguiente manera. La mezcla de gas
SF_{6}/N_{2} se carga en la 1ª etapa de membrana como corriente
de retorno. El retentato se carga como corriente de retorno en una
2ª etapa de membrana. El retentato de esta 2ª etapa de membrana está
muy enriquecido con SF_{6} y es reutilizable. El permeato de la 1ª
etapa de membrana se carga como corriente de retorno en la 3ª etapa
de membrana. El permeato de esta 3ª etapa de membrana es N_{2},
casi sin SF_{6} y se suelta en el ambiente tras pasar el
adsorbedor o los adsorbedores. El permeato de la 2ª etapa de
membrana y el retentato de la 3ª etapa de membrana se introduce en
la corriente de retorno para la 1ª etapa de membrana.
Se ha comprobado que con zeolitas que no se
corresponden con el criterio de selección conforme a la invención,
en relación al módulo y dimensiones porosas, solo es posible una
adsorción del hexafluoruro de azufre muy deficiente o no es posible
ninguna, o que la adsorción no es selectiva en lo esencial.
Particularmente ventajoso resulta un diámetro de poros de 5 a
6,5\ring{A} (0,5 a 0,65 nm).
La regeneración de las adsorbencias es posible en
tanto que descienda la presión (adsorción por cambio de presión) y
en caso dado se deje actuar el calor en las adsorbencias cubiertas.
El hexafluoruro de azufre liberado se puede conducir por ejemplo a
la corriente de retorno en la instalación de separación por
membranas.
El procedimiento conforme a la invención se
caracteriza por una separación óptima de la mezcla de
SF_{6}/N_{2} y/o de las mezclas de SF_{6}/aire. El N_{2}
purificado y/o el aire purificado se puede soltar sin inconvenientes
en el ambiente. El hexafluoruro de azufre recuperado se puede
reutilizar bien inmediatamente o bien después de otra purificación,
en caso dado licuado. El dispositivo a utilizar en el procedimiento
conforme a la invención puede ser portátil. En este caso la mezcla
de gas, que por ejemplo procede de cables subterráneos, se puede
separar en el mismo sitio y lugar.
La invención tiene también un dispositivo. Este
dispositivo para la separación de hexafluoruro de azufre/N_{2} o
mezclas de SF_{6}/aire comprende una, dos, tres o más etapas de
separación por membranas con membranas preferiblemente permeables
para N_{2} o aire, y uno, dos o más adsorbedores con un
esponjamiento de zeolitas con una relación de dióxido de silicio /
óxido de aluminio (módulo) de al menos 80 y un diámetro de poros de
4 a 7 \ring{A} (0,4 a 0,7 nm). Con relación al número de etapas de
membrana y adsorbedores es válido lo dicho anteriormente. Delante
de cada etapa de membrana hay colocado un compresor. Se prefiere un
dispositivo que presenta, como se explica en la figura 1, dos
etapas de separación por membranas y dos etapas de adsorbedores.
Comprende además un conducto de alimentación para la mezcla de gas a
separar, que está unido con la entrada a la primera etapa de
separación por membrana, un conducto de unión entre la primera y la
segunda etapa de separación por membrana que está previsto para la
introducción del retentato de la primera etapa de membrana en la
segunda etapa de separación por membrana, un conducto de unión entre
la segunda y la primera etapa de separación por membrana, que está
previsto para la introducción del permeato de la segunda etapa de
separación por membrana en la primera etapa de separación por
membrana, un conducto de recepción para el retentato de la segunda
etapa de separación por membrana, del que se puede recoger retentato
con alto contenido en SF_{6}, un conducto de alimentación para el
permeato de la primera etapa de separación por membrana al primer
adsorbedor, un conducto de alimentación para el gas que sale del
primer adsorbedor al segundo adsorbedor y un conducto de recepción
que sale del segundo adsorbedor para el gas N_{2} libre de
SF_{6} en lo esencial (y/o el aire libre de SF_{6}).
Otro sistema particularmente preferido comprende
tres etapas de membrana. Convenientemente están unidos como se ha
descrito anteriormente. La figura 2 lo explica más detalladamente.
El recipiente B (simboliza el conducto aislado de gas) presenta una
mezcla de N_{2} y SF_{6}. La mezcla se transporta a la 1ª etapa
de membrana 2 por el conducto 1. El retentato se carga por el
conducto 3 en la 2ª etapa de membrana 4. El retentato de la etapa
de membrana 4, muy enriquecido con SF_{6}, se introduce en el
recipiente de reserva V (depósito intermedio) por el conducto 5'. El
permeato de la 1ª etapa de membrana 2 se carga en una 3ª etapa de
membrana 6', cuyo permeato se puede introducir en el adsorbedor (o
en los adsorbedores). El retentato de la 3ª etapa de separación por
membrana se introduce por el conducto 7' en la corriente de retorno
de la 1ª etapa de membrana 2. El permeato de la 2ª etapa de membrana
4 también se introduce por el conducto 9' en la corriente de retorno
de la 1ª etapa de membrana 2. Los compresores delante de las
etapas de membrana, las sondas para la analítica de las pruebas, los
medidores de caudal etc. se han suprimido por motivos de
claridad.
En función de la capacidad de los adsorbedores y
del número de las etapas de separación por membrana se puede prever
también únicamente una etapa adsorbedora. Dos etapas adsorbedoras o
más son ventajosas, porque permiten una forma de trabajo continua
en tanto que estén conectadas en paralelo.
El dispositivo puede ser portátil, por ejemplo
montado en la superficie de carga de un vehículo (por ejemplo un
vehículo automóvil). De este modo el procedimiento conforme a la
invención se puede llevar a cabo en el lugar y sitio deseado.
La invención se continúa explicando en función
del ejemplo 1 con referencia a la figura 1.
Se utilizó una instalación con dos etapas de
separación por membrana y dos adsorbedores conectados en serie. Esta
instalación es muy compacta (necesidad de espacio: un contenedor de
30 píes) y es idónea para el montaje en la superficie de carga por
ejemplo de un vehículo automóvil. En función de la sencillez se han
suprimido los compresores situados delante de cada membrana.
Las membranas utilizadas eran del modelo de fibra
hueca, fabricante: Aga-Gas, modelo AVIR™. Se
utilizó "Wessalith® DAZ F20" de la empresa Degussa. Se trata de
una zeolita del modelo Pentasil, que se sometió a un desaluminiado
para sustituir el Al_{2}O_{3} en retículo y sustituirlo con
SiO_{2} y aumentar de esta manera el módulo. Este tipo de
modificación se emplea también con otras zeolitas para sustituir en
las zeolitas el Al_{2}O_{3} por SiO_{2}. Un método prevé
para ello contactar la zeolita con SiCl_{4}, véase también W.
Otten, E. Gail y T. Frey, Chem. -Ing. -Tech. 64 (1992), nº 10,
páginas 915 - 925, particularmente páginas 915 - 916.
La zeolita utilizada "Wessalith® DAZ F20"
tiene un módulo de más de 1000, una anchura de poro de 0,6 nm y una
dimensión de partícula de 2 mm. Se emplearon 500 g. de este
adsorbedor.
Con la mezcla de N_{2} y hexafluoruro de azufre
se obtuvo una mezcla de gas con el 20% en volumen de SF_{6} y el
80% en volumen de N_{2}, que se corresponde por ejemplo con una
mezcla de gas que se utiliza en los cables subterráneos. La mezcla
de gas con una presión de 13 bar (abs.) (1,3\cdot10^{6} Pa) se
introdujo por el conducto 1 en el primera etapa de separación por
membrana 2 (1 m^{3}/h). El permeato que sale de la primera etapa
de separación por membrana contiene el 97% en volumen de N_{2} y
el 3% en volumen de hexafluoruro de azufre y con aproximadamente la
presión del ambiente se introdujo por el conducto 8 en el primer
adsorbedor 9, y la mezcla de gas que sale del adsorbedor se
introdujo en el segundo adsorbedor 11 por el conducto 10. Por el
conducto 12 se recogió un gas que contenía menos de 10 ppm de
hexafluoruro de azufre.
El retentato de la primera etapa de separación
por membrana contenía el 50% en volumen de N_{2} y el 50% en
volumen de hexafluoruro de azufre y se introdujo tras una
compresión a 13 bar en la segunda etapa de separación por membrana 4
por el conducto 3. El permeato de la segunda etapa de separación
por membrana contenía el 81% en volumen de N_{2} y el 19% en
volumen de hexafluoruro de azufre y se condujo de retorno por el
conducto 5 a la primera etapa de separación por membrana. El
retentato de la segunda etapa de separación por membrana contenía
el 95% en volumen de hexafluoruro de azufre y el 5% en volumen de
N_{2}. Se introdujo en un recipiente de reserva 7 por el conducto
6. Este producto es tan puro que se puede emplear directamente para
la reutilización del SF_{6}. No obstante, en caso deseado se
puede seguir purificando.
Se repitió el ejemplo 1, esta vez con 3
membranas. El permeato que sale de la 3ª membrana presentaba
todavía el 1% en volumen de SF_{6} antes de ser transportado al
adsorbedor. Los intervalos hasta la regeneración son
proporcionalmente más largos.
Ejemplos 2 a
13
Se comprobó la idoneidad de 12 zeolitas como
adsorbedores para la separación de mezclas de SF_{6}/N_{2}. Se
transportó una mezcla de SF_{6}/N_{2} con aproximadamente 1% en
volumen de SF_{6} por dos adsorbedores conectados en serie, que
contenían un esponjamiento de 500 ml de los respectivos
adsorbedores. Se continuó transportando la mezcla hasta que
aproximadamente se transportaban 10 g. de SF_{6}. Se examino el
gas de la mezcla que salía del 2º adsorbedor cromatográficamente y
se determinó la concentración de SF_{6}. La 1ª serie de ensayos se
realizó con presión ambiental (1 bar) (1 \cdot 10^{5} Pa).
En la tabla siguiente están agrupados los
adsorbedores analizados, sus características y una valoración de su
rendimiento de adsorción. Así, la zeolita nº 1 se corresponde con
el ejemplo 2 etc.
| ** Fabricantes: | Nº 1, nº 4: Degussa AG; |
| Nº 5: Bayer AG, Leverkusen; | |
| Nº 3, nº 7, nº 8: Chemie Uetikon GmbH, Uetikon (Suiza) | |
| Nº 2: Sued-Chemie, Munich; | |
| Nº 6: W.R. Grace, Nd. Worms; | |
| Nº 9: Solvay; nº 10: UOP, Nd. Erkrath; | |
| Nº 11: Atochem Deutschland, Nd. Düsseldorf; | |
| Nº 12: Zeoline, Engis (Bélgica). | |
| 1) adsorbedor 1, medido tras 5 minutos. | |
| 2) adsorbedor 2, medido tras 10 minutos. | |
| 3) Empleado como producto de extrusión. |
| zeolita | marca | modelo | módulo | diámetro de | dimensiones | concentración de | observaciones | |
| número | registrada | poros (nm) | de las | SF_{6} (mg/l) según | ||||
| partículas | adsorbedor | |||||||
| 1^{1)} | 2^{2)} | |||||||
| 1 | Wessalith | Pentasil MFI | > 1000 | 0,6 | 2 mm | 12,56 | 10,52 | |
| DAZ F20 | ||||||||
| 2 | T 4480 | Pentasil ZSM5 | 90 | 0,58 | < 1\mum^{3)} | 1,62 | 0,38 | |
| 3 | Zeocat | ZSM 5, en | 400 | 0,53 x 0,56; | 2-5 mm | 11,48 | 0,23 | |
| PZ-2/400 | forma de NA | 0,51 x 0,55 | ||||||
| 4 | Wessalith | Zeolith Y | > 200 | 0,8 | 2 mm | 60,98 | 61,23 | Ejemplo |
| DAY F20 | (FAU) | comparativo | ||||||
| 5 | Baylith | modelo X en | 2,5 | 0,9 | 2-4 mm | 56,02 | 46,08 | Ejemplo |
| We 894 | forma de NA | comparativo | ||||||
| 6 | Grace 522 | A | 2,6 | 0,5 | 1,6-2,5 mm | 61,93 | 28,82 | Ejemplo |
| comparativo | ||||||||
| 7 | Zeocat FM-8 | Modernit SM | 12 | 0,26-0,57; | 1-2 \mum | 61,16 | 62,26 | Ejemplo |
| 0,65-0,7 | comparativo | |||||||
| 8 | Zeocat | Zeolith Y | 5-6 | 0,74 | 2,45 nm | 41,64 | 56,57 | Ejemplo |
| 6-08-02 | comparativo |
| zeolita | marca | modelo | módulo | diámetro de | dimensiones | concentración de | observaciones | |
| número | registrada | poros (nm) | de las | SF_{6} (mg/l) según | ||||
| partículas | adsorbedor | |||||||
| 1^{1)} | 2^{2)} | |||||||
| 9 | Sicolith | Granulado | 2 | 0,4 | 1-2 mm | 61,37 | 61,21 | Ejemplo |
| 4A | comparativo | |||||||
| 10 | Molsieb | modelo Y en | 1-2 | 1,0 | 1,45-2 mm | 1,91 | 35,19 | Ejemplo |
| 13x UOP | forma de Na | comparativo | ||||||
| 11 | ATO Siliporite | modelo X en | 1,25 | 1,0 | 1,5-1,85 mm | 54,82 | 56,82 | Ejemplo |
| G5 | forma de Na | comparativo | ||||||
| 12 | Zeolina | en forma | 2 | 0,4 | 2,7 \mum | 25,91 | 55,21 | Ejemplo |
| de Na | comparativo | |||||||
| Fabricante: Véase ** página 9 |
La tabla muestra que las zeolitas con un módulo
> 80 y un ancho de poros de 4 a 7 nm ya muestran con la presión
ambiental un buen rendimiento de adsorción.
Se observó que en los adsorbedores idóneos para
el procedimiento conforme a la invención se mejora la adsorción de
SF_{6} pero, sin embargo, se reduce la adsorción de N_{2}
cuando se aumenta la presión; entonces aumenta la selectividad.
Evidentemente es necesario un mayor gasto en aparatos.
Los ejemplos 2 - 4 y 6 (zeolitas nº 1 - 3 y 5) se
repitieron con una presión de 2, 3 y 4 bar. La zeolita nº 3 ya
mostró con 1 bar unos valores tan buenos que no se pudieron mejorar
con trabajos a presión. Las otras zeolitas mostraron una mejora de
la adsorción.
Con otras pruebas con una concentración de
SF_{6} de 2 y 4% en volumen se determinó que en estos casos la
zeolita nº 3 también ofrecía los mejores resultados.
Claims (14)
1. Procedimiento para la separación de mezclas de
SF_{6}/N_{2} o mezclas de SF_{6}/aire, en donde la mezcla se
contacta, en al menos una etapa de adsorción, con zeolitas
hidrófobas con una relación SiO_{2}/Al_{2}O_{3} de al menos 80
y un diámetro de poros de 4 a 7 \ring{A} (0,4 a 0,7 nm) para
preferiblemente adsorber SF_{6} y obtener N_{2} empobrecido en
SF_{6} o aire empobrecido en SF_{6}.
2. Procedimiento conforme a la reivindicación 1,
caracterizado porque se emplea una zeolita hidrófoba con un
diámetro de poros de 5 a 6,5 \ring{A} (0,5 a 0,65 nm).
3. Procedimiento conforme a la reivindicación 1,
caracterizado porque la adsorción se realiza con una presión
máxima de 5 atm (abs.) (5 \cdot 10^{5} Pa).
4. Procedimiento conforme a la reivindicación 1,
caracterizado porque el procedimiento se emplea para la
separación de SF_{6} a partir de gases que contienen
SF_{6}.
5. Procedimiento conforme a la reivindicación 4,
caracterizado porque se emplea aire de salida o gases de
escape que contienen SF_{6}, gases de escape de la industria del
magnesio, gas aislante de los cristales de las ventanas o gas de
inflación de neumáticos.
6. Procedimiento conforme a la reivindicación 1,
caracterizado porque la mezcla se separa primeramente en al
menos una etapa de separación por membrana en un retentato con un
contenido en SF_{6} aumentado y un permeato con un contenido en
SF_{6} reducido, y el permeato se contacta para una nueva
separación en al menos una etapa de adsorción con una zeolita
hidrófoba con una relación SiO_{2}/Al_{2}O_{3} de al menos 80
y un diámetro de poros de 4 a 7 \ring{A} (0,4 a 0,7 nm), para
adsorber preferiblemente SF_{6}.
7. Procedimiento conforme a la reivindicación 1 ó
6, caracterizado porque se parte de una mezcla de
SF_{6}/N_{2} con un contenido en SF_{6} del 5 al 30% en
volumen o de una mezcla de SF_{6}/aire del 0,05 al 2%.
8. Procedimiento conforme a la reivindicación 6 ó
7, caracterizado porque se prevén dos o más etapas de
separación por membrana y dos o más etapas de adsorción.
9. Procedimiento conforme a la reivindicación 8,
caracterizado porque se prevén dos etapas de separación por
membrana, el retentato de la primera etapa de separación por
membrana se aporta a la segunda etapa de separación por membrana
para obtener como retentato de la segunda etapa de separación por
membrana una mezcla con un contenido en SF_{6} aumentado, se
transporta de retorno el permeato de la segunda etapa de separación
por membrana con un contenido aumentado en N_{2} o un contenido
en aire a la primera etapa de separación por membrana y el permeato
de la primera etapa de separación por membrana se transporta con un
contenido alto en N_{2} o un contenido en aire a una, dos o más
etapas de adsorción para obtener N_{2} o aire con un contenido en
SF_{6} fuertemente empobrecido.
10. Procedimiento conforme a la reivindicación 9,
caracterizado porque se prevén dos etapas de adsorción para
obtener con la presión ambiental N_{2} o aire con menos de 10 ppm
de SF_{6}.
11. Dispositivo para la separación de mezclas de
SF_{6}/N_{2}, que comprende 1, 2, 3 o más etapas de separación
por membrana con membranas preferiblemente permeables para N_{2},
y 1, 2 o más adsorbedores con un esponjamiento de zeolitas con una
relación de SiO_{2}/Al_{2}O_{3} de al menos 80 y un diámetro
de poros de 4 a 7 \ring{A} (0,4 a 0,7 nm).
12. Dispositivo conforme a la reivindicación 11,
con 2 etapas de separación por membrana y 2 etapas de adsorbedores,
que comprende un conducto de alimentación (1) para la mezcla de gas
a separar en la primera etapa de separación por membrana (2), un
conducto de unión (3) para el retentato para la introducción en la
segunda etapa de separación por membrana (4), un conducto de unión
(5) entre la segunda y la primera etapa de separación por membrana
para la introducción del permeato de la segunda etapa de separación
por membrana en la primera etapa de separación por membrana, un
conducto de recepción (6) para el retentato de la segunda etapa de
separación por membrana con alto contenido en SF_{6}, un conducto
de alimentación (8) para el permeato de la primera etapa de
separación por membrana en el primer adsorbedor (9), un conducto de
alimentación (10) en el segundo adsorbedor (11) para el gas que sale
del primer adsorbedor y un conducto de recepción (12) que sale del
segundo adsorbedor (11) para el gas N_{2} esencialmente libre de
SF_{6}.
13. Dispositivo conforme a la reivindicación 11,
que comprende una tercera etapa de separación por membrana (6') con
un conducto de unión (10') para el permeato de la tercera etapa de
separación por membrana (6') para la introducción en el adsorbedor,
un conducto de unión (7') para la introducción del retentato de la
tercera etapa en la primera etapa de separación por membrana (2), un
conducto de unión (8') para la introducción del permeato de la
primera etapa de separación por membrana (2) en la tercera etapa de
separación por membrana (6') y un conducto de unión (9') para la
introducción del permeato de la segunda etapa de separación por
membrana (4) en la primera etapa de separación por membrana (2).
\newpage
14. Dispositivo conforme a una de las
reivindicaciones 11 a 13, portátil, instalado por ejemplo en un
vehículo automóvil.
Applications Claiming Priority (4)
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