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Patent 2171993 Summary

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Claims and Abstract availability

Any discrepancies in the text and image of the Claims and Abstract are due to differing posting times. Text of the Claims and Abstract are posted:

  • At the time the application is open to public inspection;
  • At the time of issue of the patent (grant).
(12) Patent Application: (11) CA 2171993
(54) English Title: PROCEDE ET DISPOSITIF DE SEPARATION DE GAZ PAR ADSORPTION
(54) French Title: ADSORPTION PROCESS AND MEANS FOR GAS SEPARATION
Status: Deemed Abandoned and Beyond the Period of Reinstatement - Pending Response to Notice of Disregarded Communication
Bibliographic Data
Abstracts

English Abstract

Process to separate the components of a gas mixture through selective adsorption on an adsorbent material in reactors operating in sequential adsorption and desorption cycles, comprising successive steps in which gasses to be processed are admitted and pressurized with a view to selective adsorption, preferential release of the less adsorbed component and at least partial desorption at low pressure of the preferentially adsorbed component, preferably followed by a final desorption purge, characterized by adsorption and desorption phases controlled by rolling vents.


French Abstract


Procédé de séparation de composants d'un mélange
de gaz par adsorption sélective sur une matière adsorbante
dans des réacteurs fonctionnant en cycles d'adsorption et de
désorption séquentiels, comportant des étapes successives
d'admission des gaz à traiter et de mise sous pression en vue
de réaliser une adsorption sélective, un échappement
préférentiel du composant moins adsorbé et une désorption au
moins partielle à pression réduite du composé adsorbé
préférentiellement, suivie de préférence d'une purge de
désorption finale, caractérisé en ce que les phases
d'adsorption et de désorption sont commandées à l'aide de
vannes déroulantes.

Claims

Note: Claims are shown in the official language in which they were submitted.


16
REVENDICATIONS
1. Procédé de séparation de composants d'un mélange
de gaz par adsorption sélective sur une matière adsorbante
dans des réacteurs fonctionnant en cycles d'adsorption et de
désorption séquentiels, comportant des étapes successives
d'admission des gaz à traiter et de mise sous pression en vue
de réaliser une adsorption sélective, un échappement
préférentiel du composant moins adsorbé et une désorption au
moins partielle à pression réduite du composé adsorbé
préférentiellement, suivie de préférence d'une purge de
désorption finale, caractérisé en ce que les phases
d'adsorption et de désorption sont commandées à l'aide de
vannes déroulantes.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que les phases d'adsorption et/ou de désorption sont
commandées en fonction du front d'adsorption dans le
réacteur.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé
en ce que le front d'adsorption est détecté en fonction des
variations de température et/ou de pression dans le réacteur.
4. Dispositif de séparation de composants d'un
mélange de gaz par adsorption sélective sur une matière
adsorbante dans des réacteurs fonctionnant en cycles
d'adsorption et de désorption séquentiels, comportant des
étapes successives d'admission des gaz à traiter et de mise
sous pression en vue de réaliser une adsorption sélective,
un échappement préférentiel du composant moins adsorbé et une
désorption au moins partielle à pression réduite du composé
adsorbé préférentiellement, suivie de préférence d'une purge
de désorption finale, caractérisé en ce que les admissions
et les échappements de gaz nécessaires à son fonctionnement
sont commandés individuellement par une vanne qui est montée
dans une conduite ou une portion de circuit, et qui est
constituée par une paroi perforée, de préférence une grille
à fines ouvertures (3) et par une membrane amovible (5) en

17
est montée sur des poulies (13, 15), galets ou cylindres ou
tout élément similaire, qui est disposée de manière qu'un
des brins de ladite courroie (5) puisse recouvrir l'ensemble
de la paroi perforée (3), la courroie (5) pouvant être montée
soit librement, soit en étant entraînée par un dispositif de
commande, en rotation sur les poulies (13, 15) et l'ensemble
de la courroie (5) et de ses poulies (13, 15) pouvant
effectuer un mouvement de translation depuis une position
d'ouverture maximale libérant totalement les perforations
jusqu'à une position de fermeture totale couvrant totalement
les perforations.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé
en ce qu'il comporte une vanne à une seule voie comportant
une grille à fine ouverture (3) disposée dans un conduit et
une ou plusieurs membranes amovibles (5) pouvant pivoter sur
un axe (19).
6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé
en ce qu'il comporte une vanne à voies multiples comportant
plusieurs grilles à fine ouverture (33) et au moins une
membrane amovible (5) et pouvant être déplacée par rotation
pour couvrir différentes grilles (33).
7. Dispositif selon l'une quelconque des
revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le réacteur est
composé d'un réservoir (46) muni d'une entrée d'air de
préférence dans sa partie supérieure et rempli de matière
active d'adsorption, ainsi que d'une zone de captage du front
de d'adsorption dans ladite matière.

Description

Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.


2171993
PROCEDE ET DISPOSITIF DE SEPARATION DE GAZ PAR ADSORPTION.
Objet de l'invention.
On connaît diverses techniques de séparation des
composants d'un mélange de gaz, notamment par adsorption
sélective. Cette technique repose sur l'utilisation d'une
matière adsorbante telle que la zéolite, et combine des
réacteurs fonctionnant en suites de phases alternées
d'adsorption et de désorption.
La présente invention concerne un procédé et un
dispositif basés sur l'adsorption sélective de gaz de ce
type.
Etat de la technique.
La plupart des dispositifs connus comportent un
nombre élevé de vannes devant subir un grand nombre
d'opérations d'ouverture et de fermeture pour l'admission des
gaz à traiter et l'échappement séquentiel des gaz ayant subi
l'adsorption sélective. La conception de ces vannes et leur
entretien constituent la difficulté majeure des solutions de
l'état de la technique.
Selon le document W094/04249, un procédé de
séparation, dans une enceinte divisée en mêmes compartiments
séparés, étanches, qui sont garnis chacun d'une matière
adsorbante choisie en fonction du gaz à traiter et qui sont
agencés chacun pour temporairement autoriser l'admission du

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gaz à traiter et l'évacuation d'au moins un des composants
choisis de ce gaz tandis que le ou les autres composants de
ce dernier sont adsorbés par la matière susdite, consiste à
admettre le gaz à traiter dans un des compartiments jusqu'à
ce qu'une pression déterminée soit atteinte pendant que dans
les compartiments suivants, et dans l'ordre, à partir de
celui qui est le plus proche dudit compartiment où la mise
sous pression du gaz s'effectue, on procède aux opérations
suivantes : on admet, dans au moins un compartiment, du gaz
à traiter et on y autorise l'échappement du composant choisi
susdit, on laisse, dans le compartiment suivant, chuter la
pression pour procéder naturellement à une désorption
partielle du ou des composants non choisis du gaz, on
injecte, dans le dernier compartiment, un fluide de rinçage
pour assurer la désorption finale de la matière précitée.
On y décrit également un dispositif pour la mise
en oeuvre de ce procédé basé sur des compartiment semblables,
à double fond, qui sont séparés, étanches, et garnis chacun
d'au moins une meme matière adsorbante reposant sur le fond
supérieur et qui sont pourvus chacun de deux orifices
réalisés dans une paroi du compartiment et destinés
sélectivement au passage du gaz à traiter, de ses composants
et du fluide de rincage, l'un des orifices étant disposé
entre les deux fonds et l'autre au niveau de la matière
adsorbante, un passage étant prévu entre le fond supérieur
et communiquant avec un espace du meme compartiment situé à
l'opposé des orifices susdits et délimité par une grille
s'étendant transversalement au fond supérieur, une seconde
grille étant agencée sensiblement parallèlement à la paroi
présentant les deux orifices susdits et étant disposée à
proximité de cette dernière dans le compartiment, la matière
adsorbante étant maintenue entre ces deux grilles, lesdits
compartiments étant fixes et régulièrement répartis autour
de moyens de distribution comprenant un cylindre distributeur
agencé pour pouvoir tourner autour de son axe afin de
coopérer tour à tour avec les orifices susdits de chacun des

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compartiment pour permettre sélectivement le passage du gaz
à traiter, des composants et du fluide de rinçage précités,
des moyens étant prévus, d'une part, pour entraîner en
rotation le cylindre distributeur soit en continu, soit pas
à pas et, d'autre part, pour fournir aux moyens de
distribution le gaz à traiter et le fluide de rinçage ainsi
que pour permettre l'évacuation du composant choisi et du ou
des composants non choisis, des moyens d'étanchéité étant
prévus pour isoler sélectivement les uns des autres les
élément d'acheminement du gaz à traiter, du fluide de rinçage
et des composants choisis et non choisis respectivement à
travers les moyens de distribution et les compartiments.
De par sa conception même, à savoir du fait qu'il
comporte un cylindre distributeur agencé pour tourner autour
de son axe afin de coopérer tour à tour avec les orifices des
compartiments, les durées des différentes étapes se déroulant
dans chacun des compartiments sont nécessairement identiques,
que l'opération se déroulant dans chaque compartiment
concerné soit une étape d'adsorption, de désorption ou autre,
par exemple de rinçage.
But visé par l'invention.
En pratique, il est important de pouvoir réaliser
la séparation de gaz, et en particulier la séparation de
l'oxygène et de l'azote de l'air, par un procédé séquentiel
et alternatif d'adsorption et de désorption dont les phases
ne peuvent durer que quelques secondes, d'une part en
adaptant la durée réelle nécessaire, et d'autre part en
assurant une ouverture et une fermeture très rapide des
vannes par des moyens simples, efficaces et capables
d'assurer sans usure excessive un grand nombre d'opérations
d'ouverture et de fermeture. Il convient de plus de disposer
de moyens permettant de détecter les séquences adéquates pour
commander les différentes vannes
Le procédé de l'invention repose sur l'observation
que les temps nécessaires aux différentes étapes des phases

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d'adsorption et de désorption ne sont pas nécessairement
identiques.
En conséquence, pour assurer la rentabilité du
procédé, il convient d'adapter la durée de ces différentes
étapes au temps réellement nécessaire en réduisant à des
délais très courts le temps nécessaire à l'ouverture et à la
fermeture, ce qui nécessite un équipement spécifique.
Elements caracteristiques de l'invention.
L'invention concerne un procédé de séparation de
composants d'un mélange de gaz par adsorption sélective sur
une matière adsorbante dans des réacteurs fonctionnant en
cycles d'adsorption et de désorption séquentiels, comportant
des étapes successives d'admission des gaz à traiter et de
mise sous pression en vue de réaliser une adsorption
sélective, un échappement préférentiel du composant moins
adsorbé et une désorption au moins partielle à pression
réduite du composé adsorbé préférentiellement, suivie de
préférence d'une purge de désorption finale, caractérisé en
ce que les phases d'adsorption et de désorption sont
commandées à l'aide de vannes déroulantes.
De préférence, les phases d'adsorption et/ou de
désorption sont commandées en fonction du front d'adsorption
dans le réacteur.
Ceci repose sur le fait que le front d'adsorption
peut être détecté en fonction des variations de température
et/ou de pression dans le réacteur.
L'invention concerne également un dispositif de
séparation composants d'un mélange de gaz par adsorption
sélective sur une matière adsorbante dans des réacteurs
fonctionnant en cycles d'adsorption et de désorption
séquentiels, comportant des étapes successives d'une
admission des gaz à traiter et une mise sous pression en vue
de réaliser une adsorption sélective, un échappement
préférentiel du composant moins adsorbé et une désorption au
moins partielle à pression réduite du composé adsorbé

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admissions et des échappements de gaz nécessaires à son
fonctionnement, commandés individuellement par une vanne
montée dans une conduite ou une portion de circuit. Cette
vanne est constituée par une paroi perforée, de préférence
une grille à fines ouvertures, et par une membrane amoviblé
en un matériau souple, disposée sous forme d~une courroie
montée sur des poulies, galets ou cylindres ou tous éléments
similaires, qui est disposée de manière qu'un des brins de
ladite courroie puisse recouvrir l'ensemble de la paroi
perforée, la courroie pouvant être montée soit librement,
soit en étant entraînée par un dispositif de commande, en
rotation sur les poulies et l'ensemble de la courroie et de
ses poulies pouvant effectuer un mouvement de translation
depuis une position d'ouverture maximale libérant totalement
les perforations jusqu'à une position de fermeture totale
couvrant totalement les perforations.
Ce dispositif comporte, selon une première forme
d'exécution, une vanne à une seule voie comportant une grille
à fine ouverture disposée dans un conduit et une ou plusieurs
membranes amovibles pouvant pivoter sur un axe.
Ce dispositif peut également comporter, selon une
seconde rorme d'exécution, une vanne à voies multiples
comportant plusieurs grilles à fine ouverture et au moins une
membrane amovible et pouvant être déplacée par rotation pour
couvrir différentes grilles.
Selon une forme d'exécution particulièrement
préférée, le réacteur est composé d'un réservoir muni d'une
entrée d'air dans sa partie supérieure et rempli de matière
active d'adsorption, ainsi que d'une zone de captage du front
de saturation de ladite matière.

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Brève description des figures.
La figure 1 représente une vue en coupe dlune vanne
déroulante à voie unique disposée dans un
conduit, pouvant etre utilisée selon
l'invention;
Les figures 2 et 3 sont des vues en coupe respectivement
longitudinale et transversale d'une vanne
déroulante à voies multiples convenant
également selon l'invention;
La figure 4 représente un diagramme d'un cycle
d'adsorption/désorption de gaz dans le quel le
temps figure en abscisse et la pression en
ordonnée;
La figure 5 correspond à la figure 4 pour l'abscisse, le
débit étant exprimé en ordonnée;
La figure 6 représente le schéma d'une installation
convenant pour la séparation de l'oxygène et
de l'azote au départ de l'air et
Les figures 7 et 8 représentent respectivement le schéma
d'une conception particulière d'un réservoir
avec détection du front de saturation et "en
vis-à-vis "l'évolution selon un diagramme de
coordonnées température/temps.
Description d'une forme d'exécution préférée de l'invention
L'utilisation de vannes du type qualifié de "vanne
déroulante" répond aux exigences présentées et permet
d'accroître fortement la rentabilité des installations de
séparation de gaz par adsorption.
La vanne déroulante, par la légèreté de son
équipement mobile, convient tout particulièrement, car elle
peut réagir en quelques fractions de seconde alors qu'une
vanne papillon classique, pilotée par vérins, met de 3 à 5
secondes pour s'ouvrir et se fermer.
Ce type de vanne déroulante dans son principe est
connu par le document DE-A-1650394.

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Il semble cependant que ce type de vanne n'ait
connu aucun développement commercial. Ceci résulte
probablement du fait qu'il n'existait pas de débouchés
techniques pour ce type de vanne, et d'autre part du fait que
la conception même des solutions proposées n'était pas
directement transposable pour une application industrielle.
Le principe de la vanne déroulante ainsi que
représenté à la figure 1 réside dans le fait que dans une
conduite portant le repère général 1 est disposée une paroi
pourvue des perforations 3 recouvrable par un ou plusieurs
éléments d'obturation 5.
Chaque élément d'obturation 5 est en fait constitué
par une courroie 11 montée en boucle sur les poulies de
renvoi 13, 15.
Dans le cas illustré à la figure 1, on a représenté
une paroi perforée 3 qui est de préférence inclinée par
rapport à l'axe longitudinal de la conduite selon un angle
d'environ 45~. Cette paroi perforée 3 pourrait é~alement
être perpendiculaire à cet axe ou se présenter sous un angle
différent.
Afin d'assurer l'obturation des perforations,
l'élément portant le repère général 5 constitué par la
courroie 11 montée sur les poulies 13 et 15 peut etre amené
dans la position représentée en trait plein dans la figure 1.
Dans ce cas, la différence de pression P > P2 régnant dans
le conduit par suite de la circulation du fluide indiqué par
la flèche, suffit à appliquer la membrane constituant la
courroie contre les obturations.
Ce dispositif d'obturation peut, en vue de
l'ouverture, être relevé comme indiqué, essentiellement par
pivotement par rapport à un axe coïncidant avec celui de la
poulie 13 pour amener l'élément d'obturation 5 dans un
logement recouvert d'un capot 21 pratiqué sur la paroi du
conduit 1 (qui en l'occurrence présente une section
rectangulaire).

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L'intéret de la forme d'exécution selon l'invention
est le fa t que l'élément d'obturation 5 est constitué par
une courroie 11 montée (en l'occurrence librement) sur les
poulies 13 et 15 et le fait que ce dispositif est d'abord
facile à manoeuvrer et qu'ensuite par la conception
particuliere représentée, l'actionnement sous l'action d'une
commande dont l'axe porte le repère 19, provoque d'abord une
libération des orifices inférieurs de la tole perforée 3
accompagnée d'un léger mouvement de déplacement de la
courroie 11.
A mesure que la commande 19 ramène l'élément
d'obturation 5 de la position représentée en trait plein vers
la position représentée en pointillé, un plus grand nombre
de perforations vont s'ouvrir et libérer le passage de
manière c-oissante.
Le mouvement de la courroie a pour conséquence que
la zone d'application de la courroie sur les perforations
n'est pas toujours la meme, ce qui contribue à prolonger la
durée de vie de la courroie et éviter le "marquage" sur la
courroie des perforations de la paroi 3.
Les courroies peuvent bien entendu etre réalisées
en toute matière convenable présentant une résistance
mécanique suffisante. Conviennent tout particulièrement,
lorsque des gaz corrosifs sont par exemple présents dans le
fluide transporté, les résines fluorées du type "Teflon"~.
Pour certaines applications, il est cependant
envisageable de recourir à d'autres matériaux tels que par
exemple une fine tole d'acier inoxydable, ou des produits
composites ou une toile métallique ou du type IlKevlarl'~
enduite, etc.
Contrairement aux indications du document DE-A-
1650394, il faut éviter d'utiliser une lame d'acier
recouverte d'une pellicule de caoutchouc sous peine d'obtenir
très rapidement un décollage de cette pellicule (par
desquamation ou délamination).

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Du fait que deux métaux ou deux matériaux
identiques en contact dynamique donnent inévitablement du
grippage par accrochage moléculaire, il convient d~avoir des
surfaces de matières différentes en contact dynamique.
5Selon l'invention, on propose en particulier dé
travailler avec un noyau central en polymère et une courroie
en acier inoxydable ou l'inverse.
Toutes matières assez résistantes pour
l'utilisation décrite peuvent être envisagées pour autant
10qu'elles ne soient pas identiques.
Le choix des matériaux s'effectuera essentiellement
en fonction de la nature chimique et physique des fluides
transportés et éventuellement de la présence ou non de
certaines particules solides.
15Il convient de noter qu'il n'y a pas de nécessité
de réaliser des ajustages très précis, not~mmPnt des usinages
de haute précision siège/soupape. Il suffit que la longueur
du brin lla entre les poulies 13 et 15 soit suffisante pour
recouvrir les perforations en vue d'atteindre le résultat
20souhaité. La présence de matières solides dans le fluide n'a
pas non plus d'influence néfaste.
La forme d'exécution des figures 2 et 3 repose sur
un principe similaire à ce qui a été décrit pour la figure
1, mais appliqué à un système de vanne à voies multiples.
25Le corps de la vanne se présente sous forme d~un
corps cylindrique fermé par un fond à une extrémité. Dans
la masse de ce corps cylindrique se trouvent (dans le cas
représenté) des conduits 32 comportant des parois perforées
33.
30En l'absence d~un dispositif d'obturation, le
fluide entrant peut pénétrer dans les huit conduits 32 et est
distribué vers huit sorties 35 disposées au fond du corps
cylindrique.
L'admission du fluide s'effectue latéralement dans
35le sens représenté par la flèche.

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Une courroie 5, de forme et de dimension
appropriées, est montée sur des poulies 13 et 15 et
fonctionne essentiellement comme dans le cas de la figure 1,
a cette différence près que la courroie est ici positionnée
par une cage en rotation autour du noyau central, cette cage
déroule la courroie et la positionne en face des conduits à
obturer.
Au lieu d'une courroie 5 solidaire de la cage
mobile obturant cinq conduits sur huit, on pourrait monter
sans difficulté plusieurs courroies permettant de varier le
cycle des ouvertures et obturations.
Ceci s'effectue avantageusement avec une rotation
simultanée des courroies sur leurs poulies respectives et
donc de manière rapide et sans détérioration des courroies.
Il s'agit bien entendu d'une forme d'exécution
donnée à titre d'illustration. C'est ainsi que des conduits
peuvent être prévus pour créer une, trois, cinq, six,
voies. Il est également possible de disposer, par exemple
dans la forme d'exécution représentée comportant huit voies,
plusieurs courroies ce qui permet d'admettre successivement
le fluide vers une des ouvertures de sortie 35 au choix, en
obturant les ouvertures de sortie restantes.
Ceci implique bien entendu des dispositions
provo~lant un déplacement circulaire des poulies par rapport
à l'axe longitudinal central du capot 31.
De nombreuses variantes d'exécution sont possibles
en fonction des résultats souhaités.
Les dimensionnements, choix de matière sont
largement quelconques et sont bien entendu adaptés au but
poursuivi, aux matières fluides transportées, aux vitesses
de circulation des fluides et aux vitesses de permutation qui
sont souhaitées.
Ce type de vanne convient à de nombreux types de
séparation telles que la séparation ~2/N2 au départ de l'air,
la séparation de l'hydrogène au départ de différents mélanges
en contenant, la séparation du dioxyde de carbone au départ

2171993
du gaz naturel, etc.
La mise en pratique de la technique de l'invention
sera décrite, à titre d'illustration, en se rapportant à la
séparation de l'azote de l'air dans le but de produire de
l'oxygène par l'emploi de zéolite comme matière adsorbante,
qui adsorbe préférentiellement l'azote à l'oxygène.
Dans les diagrammes des figures 4 et 5, les
différentes étapes opératoires E1 à E5 sont figurées en
abscisse.
Les étapes E1 et E2 de la phase d'adsorption sont
constituées par l'admission d'air atmosphérique (E1) et la
compression de cet air et la production d'oxygène (E2). Ces
étapes E1 et E2 couvrant l'adsorption peuvent être également
divisées en une zone de temps 37 et 38 de remplissage du
réservoir et une zone de temps 39 de production. De même, la
phase de désorption (E3 à E5) comporte une étape E3 de mise
à l'atmosphère, une étape E4 d'échappement préférentiel du
gaz le moins adsorbé et une étape E5 d'échappement du gaz le
plus adsorbé et de purge, en 1'occurrence de purge d'oxygène.
La vidange du réservoir est représentée en zones de temps 40,
41 et 42, et le temps de purge en 43.
La production d'oxygène est représentée dans la
figure 5 par la zone hachurée.
L'installation représentée schématiquement à la
figure 6 comporte plusieurs réservoirs 46 indépendants
contenant la zéolite et dans lesquels se déroulent
successivement les étapes d'adsorption/désorption des gaz.
Cette structure permet des récupérations d'énergie, soit par
admission d'air atmosphérique filtré et éventuellement séché
pendant que d'autres réservoirs sont en travail, soit par
récupération directe ou indirecte des énergies de détente
lors de la désorption des gaz occlus dans les matières
actives. Cette détente peut être utilisée pour comprimer,
dans une machine réceptrice d'énergie, les fluides entrant
dans un autre réservoir qui ne se trouve évidemment pas dans
une même phase de séquence.

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Chaque réservoir 46 passe cycliquement par les
phases suivantes. Après avoir été vidé à la pompe à vide
(zones 40, 41, 42 et 43), le réservoir reste rempli par de
l'air atmosphérique ou comprimé (zone 37). Il est ensuite
gonflé jusqu'à la pression du réservoir d~oxygène (zone 38).
Quand la pression intérieure devient supérieure à la pression
de stockage, un clapet automatique ou piloté permet de
refouler l'oxygène dans le réservoir de stockage jusqu'au
moment où l'arrivé du front de saturation est détectée par
des capteurs de valeurs physiques, par exemple pression et/ou
température dont une fonction donne l'ordre de fermer la
vanne d'admission d'air du compresseur.
Dès ce moment, la pression diminue (zone 40) par
échappement vers l'atmosphère via ou non une turbine de
récupération jusqu'à une pression de P = 1 atm.
Les zones 41 et 42 correspondent à la mise en
dépression du réservoir par les pompes à vide afin de
désorber au maximum la matière active.
La zone 43 correspond à l'injection d'oxygène à
contre-courant permettant de refouler hors du réservoir les
molécules d'azote éventuellement encore présentes dans
l'espace intergranulaire de la matière active.
La passage des zones 39 à 40, 40 à 41 et 41 à 42
se fait par une vanne déroulante du type décrit, dont
l'admission correspond à une sortie du réservoir. Elle est
donc positionnée, par rapport au réservoir, dans le sens
contraire de celles qui distribuent vers le réservoir llair
atmosphérique ou l'air des compresseurs, soit au passage de
la zone 43 à 37 et de 37 à 38.
L'admission de l'oxygène de purge (zone 43) peut
être réalisée par une électrovanne (faible débit) qui permet
une injection d'oxygène préalablement fabriqué et stocké dans
le réservoir de stockage.
A la figure 5, on a représenté les débits d'entrée
dans le réservoir. Ces débit seront bien entendu négatifs
lorsqu~ils sont sortants ainsi que lors de la purge où la ou

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les pompes à vlde restent en service.
Dans l'installation de la figure 6, on dispose d'au
moins deux alimentations de gaz à traiter via des filtres
(zone 44). L'entrée d'air atmosphérique est suivie d'une
vanne déroulante (zone 45) qui distribue successivement l'air
atmosphérique au réservoir de travail 46 via un clapet anti-
retour 47; ceci correspond à la phase 37. Aux phases 38 et
39, via des filtres 44, on alimente aussi le compresseur 48.
L'acquisition des valeurs de pression et de débit
à des fins de régulation est effectuée par un régulateur 49
qui est suivi par un réfrigérant 50 et une purge 51 pour
éliminer l'eau condensée.
L'air comprimé est partiellement séché et stocké
dans un réservoir 52.
Une deuxième vanne déroulante d'admission 53 permet
d'alimenter en zone 38 le réservoir contenant la matière
active, en l'occurrence la zéolite.
A la fin de la zone 39, qui est la zone de
production d'oxygène qui a vu le passage de l'oxygène produit
au travers du clapet 59 vers le réservoir de stockage,
l'oxygène passe par des filtres 60 qui permettent de récolter
éventuellement les poussières de matière active tout comme
les filtres 56 protègent les pompes à vide.
~ès la fermeture de la vanne 53, la pression dans
le réservoir diminue et le clapet 59 se ferme
automatiquement.
Quand la vanne 53 se ferme après détection de
l'arrivée du front d'adsorption, on peut, via la vanne
déroulante 54 équipant chaque réservoir 46, mettre les
réservoirs successivement à l'atmosphère, via ou non une
turbine 55, ensuite vers les pompes à vide 57 et 58 via des
filtres 56.
Quelques secondes avant la fermeture totale de la
vanne 54, on ouvre la vanne de purge d'oxygène 61, que l'on
refermera à la fermeture de la vanne déroulante 54 et l'on
peut recommencer une séquence complète.

21~1993
14
Les autres réservoirs suivent exactement la meme
suite de phases. La caractéristique essentielle est que la
durée des phases est variable, chaque vanne déroulante
pouvant etre pilotée séparément.
Cette particularité permet de pouvoir faire varier
la durée des phases de base contrairement à ce qui est
réalisé dans le document W094/04249, qui utilise un
distributeur dont toutes les phases sont identiques dans une
séquence. La durée de ces phases est immuable dans ce cas,
eu égard à la réalisation spécifique du distributeur.
D'autre part, dans ce meme document, on se rend
compte qu'il est extremement difficile, sinon impossible, de
réaliser des étanchéités entre surfaces tournantes, le poids
de l'équipage mobile étant extremement important on ne peut
non plus se permettre pour des grands débits de réaliser des
ouvertures ou des fermetures rapides sans dommage technique.
Les figures 7 et 8 illustrent les détails de
réalisation d'une installation d'auto-pilotage d'un réacteur.
Le réacteur 46, muni d'une entrée d'air dans sa
partie supérieure en volute, latérale ou non, est remplie de
matière active d'adsorption, telle que la zéolite par
exemple, laquelle se trouve sous la grille 62 et comporte une
zone de captage de passage du front d'adsorption, telle qu'un
tube plongeur 64, dont la partie supérieure est munie d'une
grille 63. Dans le cas par exemple du tube plongeur 64, le
front d'adsorption 65 se développe d'abord dans la zone
annulaire autour du tube plongeur 64, il descend dans le bas
du réservoir 46 pour ensuite remonter dans le tube plongeur
66 où sont présents des capteurs de pression et/ou de
température. Ces capteur sont positionnés à une certaine
distance de la partie supérieure du tube plongeur.
Le front d'adsorption est la zone de transfert de
masse qui sépare les zones où il y a de l'oxygène et de
l'azote de celle où il n'y a que de l'oxygène, ce front se
déplacant vers la sortie du réservoir.

21719~3
Ce front est le lieu d'une élévation de température
correspondant au passage de l'azote gazeux vers une phase
pseudo-liquide, et est aussi le siege de variations de
pression.
La mesure de ces modifications de température et/ou
de pression permet par la simulation, par exemple d'une
fonction de leur variation, de piloter l'appareil et
d'actionner la rotation de la vanne déroulant d'un pas. Ce
qui coupe automatiquement l'admission d'air, sans pollution
de l'oxy~ène produit par des molécules d'azote présentes dans
le front d'adsorption.
La valeur de la fonction résultant de cette mesure
permet d'auto-controler le processus par l'emploi de la vanne
déroulante qui répond extremement rapidement (moins d'une
demi-seconde) tout en assurant un refoulement maximum de
l'oxygène séparé dans le réservoir de stockage.
L'utilisation conjointe des vannes déroulantes et
de la surveillance à but de pilotage des fronts d'adsorption
permet d'optimaliser la consommation énergétique spécifique
imputable à la séparation des produits, tout en utilisant des
composants bon marché : vanne déroulante, réacteur de
réalisation très simple, utilisation d'un minimum de zéolite,
d'où poids de l'installation réduit.
Le dispositif de l'invention fonctionne en
l'absence de toute graisse ou lubrifiant, en particulier pour
les vannes, permettant donc la mise en oeuvre, meme en
présence de fortes concentrations d'oxygène.
Bien qu'on ait décrit une forme d'exécution
particulière de l'invention, il est bien entendu que de
nombreuses variantes opératoires peuvent etre prévues.

Representative Drawing
A single figure which represents the drawing illustrating the invention.
Administrative Status

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Event History

Description Date
Application Not Reinstated by Deadline 2007-03-19
Time Limit for Reversal Expired 2007-03-19
Inactive: Abandoned - No reply to s.30(2) Rules requisition 2006-06-05
Inactive: Abandoned - No reply to s.29 Rules requisition 2006-06-05
Deemed Abandoned - Failure to Respond to Maintenance Fee Notice 2006-03-20
Inactive: S.29 Rules - Examiner requisition 2005-12-05
Inactive: S.30(2) Rules - Examiner requisition 2005-12-05
Inactive: Application prosecuted on TS as of Log entry date 2003-03-05
Inactive: Status info is complete as of Log entry date 2003-03-05
Letter Sent 2003-03-05
Request for Examination Requirements Determined Compliant 2003-02-11
All Requirements for Examination Determined Compliant 2003-02-11
Inactive: Cover page published 2000-12-21
Application Published (Open to Public Inspection) 1997-09-19

Abandonment History

Abandonment Date Reason Reinstatement Date
2006-03-20

Maintenance Fee

The last payment was received on 2005-02-25

Note : If the full payment has not been received on or before the date indicated, a further fee may be required which may be one of the following

  • the reinstatement fee;
  • the late payment fee; or
  • additional fee to reverse deemed expiry.

Patent fees are adjusted on the 1st of January every year. The amounts above are the current amounts if received by December 31 of the current year.
Please refer to the CIPO Patent Fees web page to see all current fee amounts.

Fee History

Fee Type Anniversary Year Due Date Paid Date
MF (application, 2nd anniv.) - small 02 1998-03-18 1998-01-30
MF (application, 3rd anniv.) - small 03 1999-03-18 1999-03-15
MF (application, 4th anniv.) - small 04 2000-03-20 2000-03-09
MF (application, 5th anniv.) - small 05 2001-03-19 2001-03-15
MF (application, 6th anniv.) - small 06 2002-03-18 2002-01-31
Request for examination - standard 2003-02-11
MF (application, 7th anniv.) - standard 07 2003-03-18 2003-03-13
MF (application, 8th anniv.) - standard 08 2004-03-18 2004-03-10
MF (application, 9th anniv.) - standard 09 2005-03-18 2005-02-25
Owners on Record

Note: Records showing the ownership history in alphabetical order.

Current Owners on Record
SYNERGAL S.A.
Past Owners on Record
DANIEL LINARD
Past Owners that do not appear in the "Owners on Record" listing will appear in other documentation within the application.
Documents

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List of published and non-published patent-specific documents on the CPD .

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Document
Description 
Date
(yyyy-mm-dd) 
Number of pages   Size of Image (KB) 
Representative drawing 1997-09-30 1 5
Representative drawing 2000-12-10 1 5
Abstract 1996-03-17 1 21
Description 1996-03-17 15 709
Drawings 1996-03-17 5 85
Claims 1996-03-17 2 90
Reminder of maintenance fee due 1997-11-18 1 111
Reminder - Request for Examination 2002-11-18 1 115
Acknowledgement of Request for Examination 2003-03-04 1 185
Courtesy - Abandonment Letter (Maintenance Fee) 2006-05-14 1 177
Courtesy - Abandonment Letter (R30(2)) 2006-08-13 1 167
Courtesy - Abandonment Letter (R29) 2006-08-13 1 167
Correspondence 1997-11-06 1 29
Fees 2003-03-12 1 33
Fees 2002-01-30 1 31
Fees 1998-01-29 1 50
Fees 2001-03-14 1 32
Fees 1999-03-14 1 43
Fees 2000-03-08 1 38
Fees 2004-03-09 1 34
Fees 2005-02-24 1 32