ES2375185T3 - Sistema embarcado de producción de un flujo gaseoso enriquecido en oxígeno y procedimiento para alimentar las vías aéreas de ocupantes dentro de una aeronave. - Google Patents

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Abstract

Procedimiento para alimentar las vías aéreas de al menos una persona que se encuentra en una aeronave con un flujo de gas enriquecido en oxígeno producido por adsorción a presión alterna de aire ambiental en al menos un sistema OBOGS de tipo VPSA embarcado de producción de flujo gaseoso fuertemente enriquecido en oxígeno a partir de aire atmosférico, constituido por al menos un adsorbente que comprende únicamente una zeolita de tipo faujasita que tiene una relación Si/Al entre 1 y 1,50 e intercambiada al menos al 10% de plata.

Description

Sistema embarcado de producci6n de un flujo gaseoso enriquecido en oxfgeno y procedimiento para alimentar las vfas aereas de ocupantes dentro de una aeronave
La presente invenci6n se refiere a sistemas y procedimientos de producci6n de un flujo gaseoso enriquecido en oxfgeno a partir de aire atmosferico para suministro a pasajeros y a un equipaje de aeronave.
Los concentradores de oxfgeno embarcados para las aeronaves, generalmente designados bajo el acr6nimo de OBOGS (siglas en ingles de sistema de generaci6n de oxfgeno de a bordo), llevan a cabo clasicamente procedimientos de adsorci6n a presi6n alterna, denominados PSA (siglas en ingles de adsorci6n por cambio de presi6n) o VPSA (siglas en ingles de adsorci6n por cambio de presi6n mediante vacfo), utilizando adsorbentes capaces de separar los constituyentes del aire. Es conocido, a este efecto, la utilizaci6n de adsorbentes de tipo zeolita X o A que tiene una afinidad elevada por el nitr6geno y por lo tanto son capaces de proporcionar una mezcla enriquecida en oxfgeno, hasta un contenido que no excede sin embargo, para los mejores, 95%, respecto al contenido en arg6n presente en el aire atmosferico.
Para proporcionar oxfgeno de un contenido superior al 95%, se ha propuesto, principalmente en el documento US-A- 4 566 88 (BWV), utilizar adsorbentes en cascada, siguiendo disposiciones mal adaptadas en dimensiones, peso y complejidad de circuitos para las aplicaciones embarcadas.
Por otro lado se sabe que las zeolitas intercambiadas con cationes plata, conocidas desde hace tiempo (cf. US-A-3 331 190 - Dow Chemical), permiten principalmente mejorar la separaci6n del oxfgeno y del nitr6geno (cf. WO-A00/40332 - Universidad de Michigan) o separar arg6n de oxfgeno (cf. WO-A-94/06541 - Arbor Research Corp). Sin embargo no se ha sugerido ninguna indicaci6n en cuanto a la posible utilizaci6n de tales adsorbentes en concentradores de tipo OBOGS.
La presente invenci6n tiene por objetivo proponer un procedimiento para la producci6n de un flujo gaseoso fuertemente enriquecido en oxfgeno optimizado en masa y en volumen embarcados y que conviene a diversos tipos de aeronaves, en particular a aeronaves civiles de gran carga para el suministro de flujos importantes de aire enriquecido en oxfgeno a los ocupantes de las aeronaves.
Para llevarlo a cabo, el sistema embarcado de producci6n de flujo gaseoso enriquecido en oxfgeno a partir de aire atmosferico comprende al menos un adsorbente que comprende una zeolita de tipo faujasita, que tiene una relaci6n Si/Al entre 1 y 1,50, ventajosamente entre 1 y 1,25, e intercambiada al menos al 10% con plata, ventajosamente entre 20 y 60%, mas particularmente entre 40 y 50% de iones plata, siendo la zeolita, ventajosamente con partfculas finas inferiores a 0,8 mm, una NaX, CaX o, preferentemente, una zeolita LiX, ventajosamente LiLSX intercambiada a mas del 70% en litio (permitiendo las zeolitas intercambiadas con litio, ademas de sus excelentes rendimientos para la separaci6n de nitr6geno, minimizar sus contenidos de intercambio de iones plata, teniendo tendencia estos ultimos, en presencia de iones litio, a fijarse sobre sitios mejor determinados para la adsorci6n de arg6n), estando comprendido entonces el contenido de intercambio en plata entre 20 y 30%. Ventajosamente, la zeolita es una LiAgLSX de manera que la suma α+ β de los porcentajes α de litio y β de plata esta comprendida entre 0,9 y 1.
La presente invenci6n tiene por objetivo proponer un procedimiento de producci6n de una mezcla gaseosa fuertemente enriquecida en oxfgeno a partir de aire atmosferico que utiliza al menos un sistema tal como se define posteriormente.
El sistema y el procedimiento segun la invenci6n, permiten, en condiciones de explotaci6n optimizadas, alcanzar concentraciones de oxfgeno superiores al 98%, tfpicamente del orden del 99%, vease pr6ximas al 100%, lo que permite por lo tanto asegurar una excelente compatibilidad con las lfneas de distribuci6n de oxfgeno de las aeronaves actuales que estan dimensionadas para purezas de oxfgeno (en botella) del 100%. Ademas, tal nivel de concentraci6n de oxfgeno permite asegurar, sin modificaci6n sustancial de las condiciones de utilizaci6n, la necesidad fisiol6gica de los equipajes o pasajeros de aeronave a altitudes de vuelo elevadas, donde el contenido en oxfgeno en el aire ambiental es bajo, por ejemplo en caso de descompresi6n a una altitud de 40000 pies (12000 m) o, mas generalmente, superior a 30000 pies (10000 m).
El sistema propuesto dentro del marco de la presente invenci6n es por lo tanto, segun un modo de realizaci6n preferido, un sistema OBOGS de tipo VPSA (adsorci6n por cambio de presi6n mediante vacfo) que comprende al menos un par de adsorbentes que funcionan de manera alterna a un ritmo rapido, tfpicamente con un ciclo (secuencia presurizaci6n/producci6n/regeneraci6n-eluci6n) de una duraci6n inferior a 12 segundos, tfpicamente comprendido entre 6 y 10 segundos. Con un adsorbente LiAgLSX que tiene una granulometrfa media inferior a 0,8 mm, preferentemente entre 0,6 y 0,7 mm, intercambiado al 80% en litio y 20% en plata, para un avi6n civil de lfnea,
que tiene tfpicamente entre 120 y 500 pasajeros, la cantidad de tamiz por adsorbente esta comprendida entre 1,5 y 15 �g, la presi6n alta del ciclo esta comprendida entre 500 milibares relativos y 3 bares relativos, y la presi6n baja del ciclo esta correlativamente comprendida entre 100 milibares relativos y 1 bar relativo. Se obtiene asf, incluido a altitudes elevadas, una producci6n de mezcla gaseosa fuertemente enriquecida en oxfgeno, sobrepasando 97%, lo
5 que permite una fuerte diluci6n con el aire de cabina, autorizando asf los caudales importantes que convienen a un gran numero de pasajeros, incluso a altitudes de vuelo elevadas, confiriendo el sistema embarcado VPSA una autonomfa ilimitada que permite a la aeronave cruzar, con seguridad, a alta altitud, incluso en caso de problema en el sistema de presurizaci6n del aire.
3

Claims (13)

  1. REIVINDICACIONES
    1.
    Procedimiento para alimentar las vfas aereas de al menos una persona que se encuentra en una aeronave con un flujo de gas enriquecido en oxfgeno producido por adsorci6n a presi6n alterna de aire ambiental en al menos un sistema OBOGS de tipo VPSA embarcado de producci6n de flujo gaseoso fuertemente enriquecido en oxfgeno a partir de aire atmosferico, constituido por al menos un adsorbente que comprende unicamente una zeolita de tipo faujasita que tiene una relaci6n Si/Al entre 1 y 1,50 e intercambiada al menos al 10% de plata.
  2. 2.
    Procedimiento segun la reivindicaci6n 1, caracterizado porque el adsorbente esta en forma de partfculas que tienen un tamafo medio inferior a 0,8 mm.
  3. 3.
    Procedimiento segun la reivindicaci6n 2, caracterizado porque la zeolita es una NaX.
  4. 4.
    Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la tasa de intercambio de plata esta comprendida entre 20 y 60%.
  5. 5.
    Procedimiento segun la reivindicaci6n 2, caracterizado porque la zeolita es una LiX.
  6. 6.
    Procedimiento segun la reivindicaci6n 5, caracterizado porque la tasa de intercambio de plata esta comprendida entre 20 y 30%.
  7. 7.
    Procedimiento segun una de las reivindicaciones 5 y 6, caracterizado porque la tasa de intercambio de litio es superior a 70%.
  8. 8.
    Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 7, en el cual el sistema esta asociado a una fuente de oxfgeno gaseoso puro bajo presi6n.
  9. 9.
    Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el cual la presi6n de admisi6n de aire no excede 3 bares relativos.
  10. 10.
    Procedimiento segun la reivindicaci6n 9, en el cual la presi6n de desorci6n es superior a 0,100 bares relativos.
  11. 11.
    Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el tiempo de ciclo es inferior a 10 segundos.
  12. 12.
    Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el contenido en oxfgeno del flujo de gas enriquecido es superior a 98%.
  13. 13.
    Procedimiento segun la reivindicaci6n 1, caracterizado porque el sistema OBOGS de tipo VPSA (adsorci6n por cambio de presi6n mediante vacfo) que comprende al menos un par de adsorbentes que funcionan de manera alterna a un ritmo rapido, con un ciclo (secuencia presurizaci6n/producci6n/regeneraci6n-eluci6n) de una duraci6n inferior a 12 segundos, tfpicamente comprendida entre 6 y 10 segundos, siendo el adsorbente un adsorbente LiAgLSX que tiene una granulometrfa media inferior a 0,8 mm, preferentemente entre 0,6 y 0,7 mm, intercambiada al 80% de litio y 20% de plata, estando comprendida la cantidad de tamiz por adsorbente entre 1,5 y 15 �g, la presi6n alta del ciclo esta comprendida entre 500 milibares relativos y 3 bares relativos, y la presi6n baja del ciclo esta correlativamente comprendida entre 100 milibares relativos y 1 bar relativo.
    4
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