IT9067343A1 - Impianto ad adsorbimento a pressione variabile per la separazione di miscele di gas - Google Patents

Impianto ad adsorbimento a pressione variabile per la separazione di miscele di gas

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IT9067343A1 IT067343A IT6734390A IT9067343A1 IT 9067343 A1 IT9067343 A1 IT 9067343A1 IT 067343 A IT067343 A IT 067343A IT 6734390 A IT6734390 A IT 6734390A IT 9067343 A1 IT9067343 A1 IT 9067343A1
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Description

TESTO DELLA DESCRIZIONE
Applicazione dell'invenzione:
L'invenzione è applicabile alla scomposizione adsorbitiva di mescele di gas, particolarmente nel ricavo di ossigeno o di azoto dall'aria.
Caratteristica dello stato della tecnica noto:
Per la separazione di miscele di gas, ad esem -pio per il ricavo di ossigeno o di azoto dall'aria, si utilizzano di frequente impianti di adsorbimento. A causa della convenienza economica, si preferiscono impianti, i quali lavorano con pressione variabile, cioè così detti impianti di adsorbimento a pressione variabile. In questi impianti, l'ad sorbimento ed il desorbimento hanno luogo a pres -sioni differenziate. Così, con pressione crescente he luogo il processo di adsorbimento e con pressio ne calante il processo di desorbimento, dopo di chè in generale ha luogo une fase di lavaggio del mezzo di adsorbimento con il ges puro ricavato.
Per poter eseguire questi processi in ordine sue -cessivo, gli impianti di adsorbimento a pressione variabile devono presentare più adsorbitori e nume rose valvole. Dt,,te valvole aumentano il dispendio di materiale e di costo in misura considerevole. Pertanto si mira ad una diminuzione del dispendio causato dalle valvole.
Così, dalla DL'-OS 53 IO 759 è già noto di colle gare all'entrata del gas ed all'uscita del gas del l'adsorbitone un rispettivo blocco valvolare con valvole integrate nelle tubazioni principali di collegamento. Il blocco valvolare applicato al rac cordo di uscita del gas è collegato attraverso una tubazione del gas separata con il serbatoio tampone per il gas prodotto. La realizzazione costrutti va di un siffatto blocco valvolare e la disposizio ne delle tubazioni di collegamento tuttavia non so no descritte nella DE-OS 3310 759.
Nel Brev. DD 265806 si descrive un blocco valvo lare per impianti di adsorbimento a pressione va -riabile, il quale ha la forma di un parallelepipedo. Detto blocco valvolare contiene tubazioni del gas di 8dsorbitore, in cui sono montate le valvole di adsorbitore. Ciascuna valvola di adsorbitore co munica attraverso una diramazione a crociera con u na tubazione del gas prodotto. Ciascuna tubazione del gas prodotto conduce attraverso la diramazione a crociera menzionata a più valvole di adsor bitore disposte in diverse tubazioni del gas di ad sorbitore e così è collegata con tutte le valvole di adsorbitore. Le tubazioni del gas di adsorbitore conducono dsl blocco valvolare agli adsorbitori, e così il blocco valvolare attraverso dette tubazioni del gas di adsorbitore è collegato con tutti gli ad sorbitori. Oltre a ciò, i blocchi valvolari comunicano attraverso tubazioni del gas separate con il serbatoio della miscela di gas e con il serbatoio del gas prodotto. Ciò implica l'inconveniente che tutte queste tubazioni del gas aumentano il peso del l'impianto di adsorbimento a pressione variabile ed anche le probabilità di difetti di tenuta.
Scopo dell'invenzione:
Scopo dell'invenzione è di abbassare il dispendio di materiale e di costo di impianti di adsorbimento 8 pressione variabile e di ridurre l'ingombro ed il peso di detti impianti.
Esposizione dell'essenza dell'invenzione:
L'invenzione è basata sul problema di realizzare la disposizione dei blocchi valvolari, degli adsorbì tori, del serbatoio della miscela di gas e del serba toio del gas prodotto tra di loro di guisa da ridurre quanto più è possibile il numero di tubazioni tra gli apparecchi menzionati.
Il problema stesso è risolto secondo l'invenzione con ciò che gli adsorbitori, il serbatoio della mi -scela di gas ed il serbatoio del gas prodotto sono riuniti in un blocco di serbatoi, e direttamente in corrispondenza delle estremità di entrata degli adsorbitori e del serbatoio della miscela di gas è disposto un primo blocco valvolare in comune e direttamente in corrispondenza delle estremità di uscita degli adsorbitori e del serbatoio del gas prodotto è disposto un secondo blocco valvolare in comune. All'interno del primo blocco valvolare è disposto un primo condotto del gas che conduce dal serbatoio della miscela di gas a tutti gli adsorbitori ed all'interno del secondo blocco valvolare è disposto un secondo condotto del gas che conduce da tutti gli adsorbitori al serbatoio del gas prodotto. In tale guisa, il gas affluisce dal serbatoio della miscela di gas direttamente al primo blocco valvolare, dai blocchi valvolari direttamente agli adsorbitori, dagli adsorbitori direttamente ai blocchi valvolari e dal secondo blocco valvolare direttamente al serbatoio del gas prodotto. Non vi è alcuna tubazione del gas tra gli adsorbitori, il serbatoio della miscela di gas ed il serbatoio del gas prodotto da un lato ed i blocchi valvolari dall'altro lato.
Convenientemente, gli adsorbitori presentano alla loro estremità di entrata ed alla loro estremità di uscita un elemento intermedio, il quale è disposto direttamente sul rispettivo blocco valvolare.
In detto elemento intermedio si trovano inserti 8 setaccio ed eventualmente inserti e molla. Gli in -serti a setaccio impediscono l'entrata del mezzo di adsorbimento nel blocco valvolare, mentre gli inser ti a molla comprimono il mezzo di adsorbimento.
Secondo una ulteriore elaborazione, anche il ser batoio della miscela di gas presenta alla sua estre mità di entrata e. - - - — di uscita un elemento intermedio, il quale è situato direttamente in corrispondenza del primo blocco valvolare. Co sì pure il serbatoio del gas prodotto presenta alla sua estremità di entrata e - di u scita un elemento intermedio, il qusle è situato di rettamente in corrispondenza del secondo blocco vai volare. In una forma di realizzazione particolare dell'impianto di adsorbimento 8 pressione variabile, gli adsorbitori consistono di due parti di adsorbitore. Queste parti sono disposte verticalmente af -fiancete tra di loro e comunicano attraverso una tu bezione di collegamento tra di loro. Questa forma di realizzazione rende possibile una conformazione dell'impianto di adsorbimento a pressione variabile che permette di risparmiare spazio.
L'invenzione apporta il vantaggio di non richiede dere tubazioni del gas separate tre gli adsorbitori, il serbatoio della miscele di gas ed il serbatoio del gas prodotto da un lato ed i blocchi valvolari dall'altro lato, cosicché l'impianto di adsorbimen to a pressione variabile risulta più compatto e me no pesante.
Esempio di realizzazione:
L'invenzione è descritta in quanto segue in base ad un esempio di realizzazione. Nell'annesso di segno :
la fig. 1 è una sezione trasversale di un blocco valvolare;
la fig. 2 è una sezione longitudinale di un impianto di adsorbimento a pressione variabile con adsorbitori indivisi;
le fig. 3 è una sezione trasversale di un impian to di adsorbimento a pressione variabile con adsor bitori divisi;
la fig. 4 è una vista prospettica di un impianto di adsorbimento a pressione variabile con adsor bitori divisi;
la fig. 5 è una vista dell'alto di un impianto di adsorbimento a pressione variabile con adsorbitori divisi, in cui i blocchi valvolari sono provvisti di piastre frontali.
L'impianto di adsorbimento a pressione variabile qui descritto è destinato el ricavo di ossigeno del l'aria. La miscela di gas da separare in questo e -sempio è pertanto aria. Costituiscono il nucleo del l'impianto di adsorbimento a pressione variabile un primo adsorbitone 1, un secondo adsorbitone 2 ed un terzo adsorbitone 3· Questi tre adsorbitori sono ap plicati direttamente ad un primo blocco valvolare 4 e ad un secondo blocco valvolare 5· Oltre a ciò, di rettamente al primo blocco valvolare 4 è applicato un serbatoio 6 della miscela di gas e direttamente al secondo blocco valvolare 5 è applicato un serbatoio 7 del gas prodotto. Più precisamente, ì tre ad sorbitori 1, 2, 3 alle loro estremità di entrata so no collegati con il primo blocco valvolare 4- ed alle loro estremità di uscita con il secondo blocco valvolare 5eciò, in entrambi i casi, direttamente. Il collegamento dei tre adsorbitori 1, 2, 3, dèi serbatoio 6 della miscela di gas e del serbatoio 7 del gas prodotto con i due blocchi valvolari 4, 5 è realizzato tramite un rispettivo elemento intermedio cilindrico 8. Detti elementi intermedi 8 sono fissati (saldati) a tenuta di gas alle estremità di entrata ed alle estremità di uscita degli adosrbito ri 1, 2, 3, si serbatoio 6 della miscela di gas ed al serbatoio 7 del gas prodotto, penetrano entro un blocco valvolare 4, 5 e vi sono fissati per avvitamento. Così è creato un collegamento rigido ed a te nuts di gas tra i due blocchi valvolari 4, 5 e gli apparecchi menzionati. Negli elementi intermedi 8 che sono fissati ai tre adsorbitori 1, 2, 3 è dispo sto un setaccio, il quale impedisce l'uscite del mezzo di adsorbimento e la sua penetrazione nei bloc chi valvolari 4, 5. Inoltre, negli elementi interme di 8 penetra, in corrispondenza delle estremità di uscita dei tre adsorbitori 1, 2, 3, un organo di serraggio per il fondo delimitante lo strato interme dio del mezzo di adsorbimento.
Gli elementi intermedi 8 sono tanto corti, quanto è tecnicamente possibile, cioè tanto corti, quanto lo permette un collegamento a vite per mezzo di viti prigioniere che sono incassate nei blocchi valvolari 4, 5· In altre forme di realizzazione, la lunghezza degli elementi intermedi 8 può essere determinata dalla dimensione degli inserti che si devono disporre nel singolo elemento intermedio 8.
La lunghezza degli elementi intermedieammonta al massimo al 10 % della lunghezza degli adsorbitori 1, 2, 3, rispettivamente del serbatoio 6 della miscela di gas o del serbatoio 7 del gas prodotto. Così, i tre adsorbitori 1, 2, 3, il serbatoio 6 della miscele ed il serbatoio 7 del gas prodotto sono applicati direttamente ai due blocchi valvolari 4, 5, ri -spettivamente ad un dei due blocchi valvolari 4, 5· Inoltre, in questo modo, i tre adsorbitori 1, 2, 3, il serbatoio 6 della miscela di gas ed il serbatoio 7 del gas prodotto sono riuniti in un blocco di ser batoi .
X due blocchi valvolari 4, 5 sono realizzati essenzialmente come descritto nel Brev. DD 265806. Essi presentano la forma di un parallelepipedo con base rettangolare. Come risulta dalla fig. 1, i due blocchi valvolari 4, 5 presentano nei punti di at -tacco ad essi dei tre adsorbitori 1, 2, 3, del serbatoio 6 delle miscela di gas e del serbatoio 7 del gas prodotto, una diramazione a crociera. Queste di ramazioni sono collegate ciascuna attraverso un canale con l'elemento intermedio 8, cosicché il gas può affluire dagli adsorbitori 1, 2, 3, dal serbato io 6 della miscela e dal serbatoio 7 del gas prodot to alla rispettiva diramazione, rispettivamente viceversa. Le diramazioni sboccano ciascuna in due o tre estremità tubolari che costituiscono insieme con una membrana ad azionamento pneumatico le valvole 9 degli adsorbitori. Nella fig. 1 sono illustrate tre di dette valvole 9 degli adsorbitori.
Nel punto, in cui si trovano le estremità tubolari menzionate, nei due blocchi valvolari 4-, 5 so no eseguite aperture cilindriche che insieme con dette estremità tubolari costituiscono una fessura anulare. La superficie di una siffatta fessura anulare corrisponde alla superficie di sezione tresver sale interna delle estremità tubolari. I due blocchi valvolari 4, 5 presentano, nella loro direzione longitudinale, due o tre condotti del gas che collegano i tre adsorbitori 1, 2, 3 ed il serbatoio 6 della miscela di gas rispettivamente il serba toio7del g8s prodotto tra di loro. Le aperture cilindriche fanno parte di detti condotti del gas.
Gli assi dei tubi sboccanti entro le diramazioni a crociera si intersecano con l' asse ìi un condotto del gas.
Come risulta dalle fig. 2, uno dei condotti del gas situati nel primo blocco valvolare 4 è collega to con una tubazione IO di aria compressa. Questo condotto del gas collegato con la tubazione 10 di aria compressa costituisce il primo condotto 11 del gas. Lo stesso si estende sull'intera lunghezza del primo blocco valvolare 4 per collegare la tubazione 10 di aria compressa con il serbatoio 6 della miscela di gas e con i tre adsorbitori 1, 2, 3 e, con ciò, anche il serbatoio 6 della miscela di gas con i tre adsorbitori 1, 2, 3. La tubazione 10 di aria compressa è destinata ad alimentare la miscela di gas, cioè aria, da cui si intende ricavare ossigeno mediante adsorbimento .
Nel primo blocco valvolare 4 entro il primo condotto 11 del gas è disposto un filtro che penetra entro l'elemento intermedio 8 associato al serbatoio 6 della miscela di gas. L'aria proveniente dal compressore dell'impianto attraverso la tubazione 10 d'aria compressa affluisce attraverso il filtro al serbatoio 6 della miscela di gas e da questo attraverso l'elemento intermedio 8 associato a detto serbatoio 6, attraverso il primo condotto 11 del gas ed attraverso le valvole 9 associate agli adsorbitori 1, 2, 3, per immettersi in quello dei tre adsorbitori 1, 2, 3, in cui ha luogo il processo di adsorbimento.
CJn ulteriore condotto del gas situato entro il primo blocco valvolare 4 e che si estende parimenti sull'intera lunghezza di detto blocco valvolare è collegato con una tubazione 12 di gas residuo. Detto condotto del gas però non presenta alcun collegamento con il serbatoio 6 della miscela di gas. Attraverso la tubazione 12 il gas residuo, risultante dal processo di desorbimento o di lavaggio negli adsorbitori 1, 2, 3 si scarica dal primo blocco valvolare 4. Il gas residuo esce dal singolo adsorbitore 1, 2, 3 attraverso il rispettivo elemento intermedio 8, poi attraverso il condotto del gas situato nel primo blocco valvolare 4 e collegato con la tubazione 12 del gas residuo ed infine attraverso detta tubazione 12 del gas residuo.
I tre adsorbitori 1, 2, 3 sono collegati attraverso un secondo condotto 13 del gas disposto nel secondo blocco valvolare 5 sia tra di loro, sia con il serbatoio 7 del gas prodotto. In detto secondo condotto 13 del gas è interposta tra i tre adsorbitori 1, 2, 3 ed il serbatoio 7 del gas prodotto una valvola antiritorno, la quale impedisce un riflusso dell'ossigeno dal serbatoio 7 del gas prodotto ai tre adsorbitori. Nel serbatoio 7 si accumula l'ossigeno ricavato. L'ossigeno separato durante il processo di adsorbimento esce dal rispettivo adsorbitore attraverso l'elemento intermedio 8 associato all 'adsorbitore stesso ed attraverso la rispettiva valvola 9 di adsorbitore per affluire quindi attraverso il secondo condotto 13 del gas, collegato al serbatoio 7 del gas prodotto, ed attraverso questo condotto e la valvola antiritorno a detto serbatoio 7 del gas prodotto.
II secondo condotto 13 del gas è poi collegato con una tubazione 14 del gas prodotto, attraverso la quale l'ossigeno accumulato nel serbatoio 7 del gas prodotto si scerica dall'impianto di adsorbimento a pressione variabile. Detta tubazione 14 del gas prodotto presenta una valvola per regolare il prelievo dell'ossigeno del serbatoio 7 del gas prodotto. Gli altri condotti del gas presenti nel secondo blocco valvolare 5 collegano i tre adsorbitoti 1, 2, 3 tra di loro.
Nell'impianto illustrato nella fig. 2, i due blocchi valvolari 4, 5 sono disposti dirimpetto, cioè al disopra ed al disotto degli adsorbitoti 1, 2, 3, del serbatoio 6 della miscela di gas e del serbatoio 7 del gas prodotto. Una siffatta forma di attuazione si adatta preferibilmente ad impianti di adsorbimento a pressione variabile di dimensioni maggiori.
Nella forma di realizzazione secondo le figure 3 e 4, i tre adsorbitori 1, 2, 3 sono eseguiti in versione divise ed i due blocchi valvolari 4, 5 so no disposti affiancati tra di loro orizzontalmente. Le due parti di adsorbitone sono collegate tra di loro attraverso una tubazione di collegamento 15, attraverso la quale il gas affluisce da una parte di adsorbitone all'altra parte di adsorbitone. Questa forma di realizzazione si adatta ad impianti di adsorbimento a pressione variabile di dimensioni mi nori, in cui si desidera risparmiare spazio.
Una forma di realizzazione dell'impianto di ad -sorbimento a -pressione variabile con superficie di base quadrata è illustrata nella fig. 5. In essa, i tre adsorbitori 1, 2, 3 sono pure divisi ed i due blocchi valvolari 4, 5 sono affiancati tra di loro orizzontalmente. A ciascuno dei blocchi valvolari 4, 5 è applicate una piastra frontale. Le piastre fron tali presentano parimenti condotti del gss, i quali comunicano con i condotti del gas dei blocchi valvo lari 4, 5. I condotti del gas nella piastra frontale associata al primo blocco valvolare 4 fanno capo alle estremità di entrata dei tre adsorbitori 1, 2, 3. Il primo condotto 11 del gas che è collegato con la tubazione 10 di aria compressa conduce inoltre al serbatoio 6 della miscela di gas. Il secondo con dotto 13 del gas nella piastra frontale associata al secondo blocco valvolare 5 conduce alle estremità di uscita dei tre adsorbitori 1, 2, 3 ed al serbatoio 7 del gas prodotto. Pertanto, le due piastre frontali sono direttamente parti componenti dei due blocchi valvolari 4, 5·
Questa forma'di realizzazione è adatta sopra tut to per piccoli impianti di adsorbimento a pressione variabile con ingombro particolarmente ristretto. Si presta pertanto per la disposizione dell'im pianto in un contenitore proporzionalmente piccolo.

Claims (4)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Impianto di adsorbimento a pressione variabile per le separazione di miscele di gas, consistente di più adsorbitori disposti uno accanto all'altro, di un serbetoió della miscela di gas, di un ser batoio del gas prodotto e di blocchi valvolari, i quali contengono le valvole di adsorbitore, carette rizzato da ciò che direttamente in corrispondenza delle estremità di entrata degli adsorbitori (1,2,3) ed in corrispondenza del serbatoio (6) della miscela di gas è disposto un primo blocco valvolare in comune e direttamente in corrispondenze delle estremità di uscita degli adsorbitori (1,2,3) ed in corrispondenza del serbatoio (7) del gas prodotto è disposto un secondo blocco valvolare (5) in comune, mentre all'interno del primo blocco valvolare (4) è situato un primo condotto del gas (11) conducente dal serbatoio (6) della miscela ^i gas a tutti gli adsorbitori (1,2,3) ed all'interno del secon do blocco valvolare (5) è situato un secondo condot to del gas (13) conducente da tutti gli adsorbitori (1, 2, 3) al serbatoio (7) del gas prodotto.
  2. 2. Impianto di adsorbimento a pressione variabile secondo la rivendicazione 1, caratterizzato da ciò che gli adsorbitori (1, 2, 3} presentano alle, loro estremità di entrata e di uscita un elemento intermedio (8), il quale è applicato direttamente al singolo blocco valvolare (4, 5), in detto elemento intermedio (8) essendo situato un inserto a setaccio.
  3. 3. Impianto di adsorbimento a pressione variabile secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato da ciò che il serbatoio (6) della miscela di gas presenta alla sua estremità di entrata e di uscita un elemento intermedio (8), il quale è applicato direttamente al primo blocco valvolare (4), ed il serbatoio (7) del gas prodotto presenta alla sua estremità di entrata e di uscita un elemento intermedio (8), il quale è applicato direttamente al secondo blocco valvolare (5).
  4. 4. Impianto di adsorbimento a pressione variabile secondo le rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato da ciò che gli adsorbitori (1, 2, 3) consistono di due parti di adsorbitore, le quali sono disposte verticalmente affiancate tra di loro e sono collegate attraverso una tubazione di collegamento (15) tra di loro . Il tutto sostanzialmente come descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.
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