ES2321652T3 - Procedimiento y dispositivo para suministrar una mezcla de fluidos a alta tension. - Google Patents

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Abstract

Procedimiento para suministrar a alta presión una mezcla de, al menos, un primer fluido y un segundo fluido (A, B, C), comprendiendo este procedimiento las operaciones que consisten en formar una mezcla de los fluidos en una zona (m) de mezcla, en la que reina una presión menor que la alta presión, y en aportar a la alta presión los fluidos (A, B, C), que han sido mezclados previamente, caracterizado porque el primer fluido (A) es admitido en la zona (m) de mezcla merced a una operación de bombeo realizada por medio de una bomba (1) a alta presión, que está colocada aguas abajo de dicha zona (m) de mezcla.

Description

Procedimiento y dispositivo para suministrar una mezcla de fluidos a alta presión.
La presente invención se refiere al campo general de la circulación y del suministro de fluidos y, en particular, del suministro de mezcla de fluidos a alta presión.
De una manera más precisa, la invención se refiere, según un primer aspecto de la misma, a un procedimiento para suministrar una mezcla a alta presión de, al menos, primer fluido y un segundo fluido, comprendiendo este procedimiento las operaciones que consisten en formar una mezcla de fluidos en una zona de mezcla en la que reina una presión menor que la alta presión, y en llevar a alta presión a los fluidos que han sido mezclados previamente.
En el momento actual, para realizar una mezcla a alta presión de varios fluidos, es corriente utilizar tanto bombas a alta presión cuanto fluidos, efectuándose la mezcla aguas abajo de las bombas. Este sistema permite regular los porcentajes de los diferentes fluidos en la mezcla final, pero la utilización de varias bombas a alta presión hace costoso al procedimiento.
En la patente US 4 311 586, se ha realizado una mezcla de tres solventes por medio de un montaje de una bomba a alta presión aguas abajo de tres bombas a baja presión, que están montadas en paralelo y cada una de las cuales recibe uno de los tres solventes. Sin embargo, este montaje necesita un número de bombas a baja presión igual que el número de solventes.
Así pues, la presente invención tiene por objeto proporcionar un procedimiento mejorado para el suministro de una mezcla de fluidos a alta presión.
Con esta finalidad, el procedimiento de la invención, que está conforme, por otra parte, con la definición genérica que ha sido dada en el preámbulo anterior, se caracteriza esencialmente porque el primer fluido es admitido en la zona de mezcla merced a una operación de bombeo, que se realiza con una bomba a alta presión, que está colocada aguas abajo de dicha zona (m) de mezcla.
Según una versión ventajosa de la invención, el primer fluido es bombeado a partir de un recipiente, en el que está sometido a una presión mayor que la que reina en el seno de los recipientes, que contienen, respectivamente, cada segundo fluido.
En otro modo de realización de la invención, el primer fluido es bombeado a partir de un recipiente, en el que está sometido a una presión igual a la que reina en el seno de los recipientes que contienen, respectivamente, cada segundo fluido, y porque cada segundo fluido sufre una contrapresión antes de su llegada a la zona de mezcla.
Según un modo particular de realización de la invención, el primer fluido es cualquier solvente que pueda ser utilizado en cromatografía en fase supercrítica, tal como el dióxido de carbono, y el segundo fluido es un agente modificador.
Se entiende por agente modificador un cosolvente el primer fluido, que está constituido por un solvente líquido o por una mezcla de solventes líquidos.
De manera ventajosa, la alta presión está comprendida entre 30 y 300 bares, de manera preferente está comprendida entre 100 y 300 bares, y la presión menor que la alta presión está comprendida entre 1 y 100 bares y, de manera preferente, es del orden de 50 bares.
La invención se refiere, así mismo, a un dispositivo que utiliza una sola bomba a alta presión para suministrar en su salida una mezcla de, al menos, un primer fluido y un segundo fluido, siendo suministrado cada segundo fluido a la entrada de dicha bomba a alta presión por cada una de las bombas a baja presión, que tienen una presión de descarga menor que la presión de descarga de la bomba a alta presión, caracterizado porque cada primer fluido es bombeado únicamente por la bomba a alta presión, que está colocada aguas abajo de la zona de mezcla.
Así pues, la invención presenta la ventaja de reducir los costes de aplicación de un dispositivo para suministrar a alta presión una mezcla de fluidos, limitándose el número de aparatos de bombeo necesarios.
De este modo, el dispositivo, de conformidad con la invención, permite obtener una buena reproductibilidad de un caudal del segundo fluido puesto que la bomba a bajo presión funciona a presión de descarga constante, que es la presión de aspiración de la bomba a alta presión.
De manera preferente, cada primer fluido es bombeado a partir de un recipiente en el que está sometido a una presión mayor que la que reina en el seno de los recipientes, que contienen, respectivamente, cada segundo
fluido.
Así mismo es posible que cada primer fluido sea bombeado a partir de un recipiente, en el que esté sometido a una presión igual a la que reina en el seno de los recipientes, que contienen, respectivamente, cada segundo fluido, y que esté instalada una chapaleta regulada o un dispositivo de contrapresión aguas abajo de cada bomba a baja presión, aguas arriba del nudo en el que se unen los fluidos que deben ser mezclados.
Según una versión ventajosa de la invención, la bomba a alta presión tiene una presión de descarga comprendida entre 30 y 300 bares, de manera preferente comprendida entre 100 y 300 bares y cada bomba a baja presión tiene una presión de descarga comprendida entre 1 y 100 bares, de manera preferente del orden de 50 bares.
Así mismo, la invención se refiere a la aplicación del procedimiento de conformidad con la invención a la cromatografía en fase supercrítica, a la extracción con un fluido supercrítico o a la cromatografía líquida.
En estos ejemplos de aplicación del procedimiento, de conformidad con la invención, se realiza y se suministra una mezcla de solventes de conformidad con la invención y constituye la fase móvil de la cromatografía.
Otras ventajas y particularidades de la invención se pondrán de manifiesto por la lectura de la descripción detallada que está dada a continuación, a título indicativo y en ningún modo limitativo, con referencia a la figura 1, que representa esquemáticamente un dispositivo para la realización del procedimiento según la invención en el caso de la mezcla de tres fluidos.
Una bomba 1 a alta presión recibe tres fluidos A, B y C mezclados aguas arriba de la bomba 1 a alta presión en la zona m de mezcla.
Un primer fluido A está conservado bajo una presión determinada en un recipiente 2. Éste es tomado directamente de este recipiente por bombeo por medio de la bomba 1 a alta presión. El caudal a la salida del recipiente 2 depende de la presión de aspiración de la bomba 1 de alta presión.
Otros dos fluidos B y C son tomados respectivamente de un recipiente 3, 4 por bombeo por medio de una bomba 5, 6 a baja presión.
De este modo, el procedimiento de conformidad con la invención presenta la ventaja de suprimir, para la mezcla de los tres fluidos, la necesidad de tres bombas a baja presión. Son suficientes dos.
Chapaletas antirretorno 7a, 7b, 7c pueden estar instaladas, igualmente, para cada fluido aguas arriba del nudo 8, al nivel del cual se mezclan los tres fluidos A, B y C.
Según un modo preferido de realización, la presión P_{A}, a la que se encuentra el fluido A en el recipiente 2, es mayor que las presiones P_{B} y P_{C}, a las que están sometidas los segundos fluidos B y C en sus respectivos recipientes 3 y 4.
Si P_{A} es igual a P_{B} y/o P_{C}, para evitar que la bomba 1, a alta presión, no bombeé a la vez los fluidos A, B y/o C, debe ejercerse una contrapresión aguas abajo de las bombas 5 y/o 6 y aguas arriba del nudo 8. De este modo se puede prever que las chapaletas 7b y/o 7c sean chapaletas reguladas.
Así mismo se puede añadir, si se desea, un aparato 9 de medida del caudal a la salida del recipiente 2 que contiene el primer fluido A con el fin de asegurar un buen reglaje del dispositivo de bombeo y, en caso dado, modificar este reglaje.
Una modificación de este tipo puede recaer sobre la bomba 1 a alta presión. Por ejemplo, el aparato 9 de medida puede estar conectado con la bomba 1 a alta presión y el reglaje de ésta puede hacerse de manera automática por medio de un tratamiento informático del tipo bucle de regulación por identificación de los parámetros (PID).
De manera ventajosa, puede estar instalado un amortiguador de pulsación entre la chapaleta 7a y el nudo 8 con el fin de amortiguar los choques de presión que se producirían por un cierre improvisado de la bomba 1 a alta presión. El procedimiento, de conformidad con la invención, puede ser utilizado, de manera particular, en cromatografía para la mezcla de varios solventes. Por ejemplo, se aplica en un procedimiento de cromatografía en fase supercrítica.
En este caso, puede ser necesario mezclar un primer fluido A con un segundo fluido B, respectivamente un solvente y un cosolvente o agente modificador. El solvente es cualquier fluido que pueda ser utilizado en cromatografía en fase supercrítica, tal como el dióxido de carbono CO_{2}.
Por ejemplo, el CO_{2} se encuentra a una presión de 50 bares en el recipiente 2 y la bomba 5, para el cosolvente, se encuentra a una presión de descarga igual a la presión a la que está sometido el recipiente 2.
Con el procedimiento, de conformidad con la invención, se obtiene una mejor reproductibilidad del caudal de bombeo del modificador puesto que la presión de descarga de la bomba con modificador es constante. Con esta mejora, la bomba para el solvente sirve también como cámara de mezcla solvente-modificador. Así mismo, el rendimiento de la bomba de solvente, es decir la bomba 1 a alta presión, se encuentra mejorado puesto que el fluido que entra en la bomba contiene un cosolvente líquido y, por lo tanto, es menos compresible.
El procedimiento, de conformidad con la invención, puede ser utilizado así mismo en una extracción con un fluido supercrítico. Se entiende por fluido supercrítico cualquier fluido susceptible, en ciertas condiciones de temperatura y de presión, de encontrarse en estado supercrítico.
Como ocurre en la cromatografía en fase supercrítica, la extracción con un fluido supercrítico utiliza un solvente, tal como el dióxido de carbono CO_{2}, y un cosolvente, que juega el papel de agente modificador. Este solvente y este cosolvente pueden mezclarse, de manera ventajosa, por bombeo a alta presión según el procedimiento de la invención.
En cromatografía líquida, puede ser necesario mezclar dos solventes. La mezcla puede hacerse en modo isocrático o en modo gradiente. Por ejemplo, un solvente líquido se encuentra en el recipiente 2 a una presión del orden de 3 bares y la bomba 5 a baja presión para el cosolvente funciona a una presión de descarga igual a la presión a la que está sometido el recipiente 2, es decir a una presión de descarga del orden de 3 bares.
El procedimiento, de conformidad con la invención, puede ser utilizado, así mismo, en cualquiera aplicación que necesite un dispositivo de bombeo para mezclar varios fluidos y suministrar la mezcla obtenida.
La realización del procedimiento, de conformidad con la invención, constituye un medio para disminuir los costes generados por la aplicación de un dispositivo clásico de bombeo para suministrar una mezcla de fluidos.

Claims (11)

1. Procedimiento para suministrar a alta presión una mezcla de, al menos, un primer fluido y un segundo fluido
(A, B, C), comprendiendo este procedimiento las operaciones que consisten en formar una mezcla de los fluidos en una zona (m) de mezcla, en la que reina una presión menor que la alta presión, y en aportar a la alta presión los fluidos (A, B, C), que han sido mezclados previamente, caracterizado porque el primer fluido (A) es admitido en la zona (m) de mezcla merced a una operación de bombeo realizada por medio de una bomba (1) a alta presión, que está colocada aguas abajo de dicha zona (m) de mezcla.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el primer fluido (A) es bombeado a partir de un recipiente (2), en el que está sometido a una presión mayor que la que reina en el seno de los recipientes (3, 4), que contienen, respectivamente, cada segundo fluido (B, C).
3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el primer fluido (A) es bombeado a partir de un recipiente (2), en el que está sometido a una presión igual a la que reina en el seno de los recipientes (3, 4), que contienen, respectivamente, cada segundo fluido (B, C), y porque cada segundo fluido (B, C) sufre una contrapresión antes de su llegada a la zona (m) de mezcla.
4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el primer fluido (A) es cualquier solvente que pueda ser utilizado en cromatografía en fase supercrítica, tal como el dióxido de carbono CO_{2}, y el segundo fluido (B) es un agente modificador.
5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la alta presión está comprendida entre 30 y 300 bares, de manera preferente está comprendida entre 100 y 300 bares, y la presión menor que la alta presión está comprendida entre 1 y 100 bares y, de manera preferente, es del orden de 50 bares.
6. Dispositivo que utiliza una sola bomba (1) a alta presión para suministrar en su salida una mezcla de, al menos, un primer fluido y un segundo fluido (A, B, C), siendo suministrado cada segundo fluido a la entrada de dicha bomba (1) de alta presión respectivamente por una bomba a baja presión que tiene una presión de descarga menor que la presión de descarga de la bomba a alta presión, caracterizado porque cada primer fluido es bombeado únicamente por la bomba (1) a alta presión que está colocada aguas abajo de la zona (m) de mezcla.
7. Dispositivo según la reivindicación 6, en el que cada primer fluido es bombeado a partir de un recipiente (2), en el que está sometido a una presión mayor que la que reina en el seno de los recipientes (3, 4) que contienen, respectivamente, cada segundo fluido (B, C).
8. Dispositivo según la reivindicación 6, en el que cada primer fluido es bombeado a partir de un recipiente (2), en el que está sometido a una presión igual a la que reina en el seno de los recipientes (3, 4) que contienen, respectivamente, cada segundo fluido (B, C), y en el que se ha instalado una chapaleta regulada o un dispositivo de contrapresión aguas abajo de cada bomba a baja presión, aguas arriba del nudo (8) en el que se unen los fluidos a ser mezclados.
9. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que la bomba (1) a alta presión tiene una presión de descarga comprendida entre 30 y 300 bares, de manera preferente comprendida entre 100 y 300 bares, y cada bomba (5, 6) a baja presión tiene una presión de descarga que está comprendida entre 1 y 100 bares, de manera preferente es del orden de 50 bares.
10. Aplicación del procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 a la cromatografía en fase supercrítica o a la extracción con un fluido supercrítico.
11. Aplicación del procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 y 5 a la cromatografía líquida.
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