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1. (WO2010133726) RANKINE CYCLE WITH ABSORPTION STEP USING HYGROSCOPIC COMPOUNDS
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REIVINDICACIONES

1. Ciclo higroscópico basado en las propiedades de los compuestos higroscópicos para absorber o adsorber agua en forma de vapor. Incorpora los principios físicos y químicos de las máquinas de absorción para aportar al ciclo Rankine mayor rendimiento y mejores condiciones de refrigeración. Se caracteriza porque estos compuestos absorben el vapor de agua a baja presión y temperatura que ha sido expandido en la turbina y se desorben del agua en el generador a las condiciones necesarias de operación. En el absorbedor se aprovecha la entalpia del vapor y se aumenta en el generador con el aporte de calor. Los compuestos higroscópicos deben ser químicamente estables, con buena solubilidad a bajas y moderadas temperaturas con el agua, fácilmente separables (retención reversible) y menos volátiles que el agua, aportando elevada afinidad por la misma. La turbina puede trabajar con altos vacíos (en torno 0,01 bar) y dependiendo de los compuestos higroscópicos elegidos y su concentración, las condiciones de refrigeración del proceso se encuentran normalmente entre 1 y 800C por encima de la temperatura de salida del vapor en la turbina, con posibilidad de eliminar la refrigeración (mezclado endotérmico de los compuestos).

Este ciclo puede incluir muchas de las mejoras realizadas al ciclo de Rankine (aumento de la presión de inicio de expansión, la disminución de la presión de término de expansión, sobrecalentamiento del vapor, recalentamiento, regeneración, condiciones supercríticas), y se aplica en plantas donde exista o pueda existir un ciclo de Rankine o similar, para realizar un trabajo mecánico o generación de energía eléctrica (centrales termoeléctricas, nucleares, de biomasa, termosolares).

Comprende los siguientes equipos principales:

a) Turbina de vapor b) Absorbedor c) Bomba de condensado d) Bomba de disolución e) Recuperador de calor f ) Desgasificador térmico g) Generador de vapor h) Separador de Vapor i) Sobrecalentador j) Válvula de expansión k) Aerorefrigerante, torre de refrigeración o intercambiador de calor

2. Una instalación según reivindicación 1 aplicada a una planta de cogeneración o trigeneración. En este caso el calor de condensación que debe liberarse en el aerorefrigerante, torre de refrigeración o intercambiador de calor es recuperado como energía térmica para otro proceso.

3. Una instalación según reivindicación 1 que incorpora una turbina hidráulica para poder recuperar la mayor parte de la energía que origina el salto de presión de la disolución concentrada desde el separador de vapor hasta el absorbedor. Con ello se aumenta el rendimiento global del ciclo.

4. Una instalación según reivindicación 1 que incorpora un sistema de filtración o membranas por osmosis inversa, nanofiltración, ultrafiltración o microfiltración (dependiendo del tamaño de los compuestos higroscópicos seleccionados) para separar la mayor parte de los compuestos higroscópicos de la disolución diluida y recircularlos al absorbedor con el fin de diluir aún más la disolución diluida antes de llegar al generador de vapor, consiguiendo aumentar las presiones de vapor en dicho equipo. Con ello se aumenta el rendimiento global del ciclo y vida útil de los equipos.

5. Una instalación según reivindicación 1 que incorpora una máquina de absorción o adsorción para enfriar la disolución diluida de retorno al absorbedor aprovechando la energía aún disponible en el proceso. Con ello se aumenta el rendimiento global del ciclo.

6. Se hace énfasis en una importante característica que deben tener los compuestos higroscópicos seleccionados. Se recomiendan compuestos higroscópicos con buena solubilidad a las bajas o moderadas temperaturas del absorbedor y baja solubilidad a las altas temperaturas existentes en el generador de vapor (solubilidad decreciente con la temperatura o solubilidad inversa). En este punto se favorece la condensación en el absorbedor a temperaturas superiores al vapor de alimentación y se consiguen presiones de vapor cercanas a las del agua pura en el generador de vapor. En este caso la disolución procedente del separador de vapor estaría sobresaturada, diluyéndose completamente al disminuir su temperatura mediante su paso por el recuperador entálpico. Ejemplo de compuesto higroscópico con tal comportamiento es el sulfato sódico (Na2SO4 ).