BRPI0710592A2 - processo para a produção de dióxido de cloro - Google Patents
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Abstract
<B>PROCESSO PARA A PRODUçãO DE DIõXIDO DE CLORO.<D> A presente invenção refere-se a um processo para produção de diáxido de cloro, o referido processo compreendendo as etapas de continuamente: alimentar a um reator (1) um ácido, clorato de metal alcalino e um agente redutor; reagir o clorato de metal alcalino com o ácido e o agente redutor para formar uma corrente produto (2) compreendendo dióxido de cloro, água e sal de metal alcalino do ácido; e, levar a corrente produto (2) do reator (1) para um edutor (3) e misturá-la com uma corrente motivo gasosa (4) alimentada ao edutor e, portanto, formando uma corrente produto diluída (5). A invenção ainda refere-se a uma unidade de produção para a produção de diáxido de cloro.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSOPARA A PRODUÇÃO DE DIÓXIDO DE CLORO".
A presente invenção refere-se a um processo e uma unidade deprodução para a produção de dióxido de cloro a partir de clorato de metalalcalino, ácido e um agente redutor.
Dióxido de cloro é usado em várias aplicações como alvejamen-to de polpa, alvejamento de gordura, purificação de água e remoção de ma-teriais orgânicos de despejos industriais. Uma vez que dióxido de cloro não éestável em estocagem, ele é geralmente produzido no local.
Em processos em grande escala dióxido de cloro é usualmenteproduzido através de reação de clorato de metal alcalino com um agenteredutor em um meio de reação aquoso. Dióxido de cloro pode ser retirado domeio de reação como um gás, como nos processos descritos em, por exem-plo, patentes U.S. 5091166, 5091167 e patente EP 612686. Normalmente, ogás dióxido de cloro é então absorvido em água para formar uma sua solu-ção aquosa. Estes processos de larga escala são altamente eficientes, masrequerem extensivo equipamento de processo e instrumentação.
Para a produção de dióxido de cloro a partir de clorato de metalalcalino em unidades de pequena escala, tais como para aplicações de puri-ficação de água ou pequenas instalações de alvejamento, o dióxido de clorousualmente não é separado do meio de reação. Ao invés, uma corrente-produto compreendendo dióxido de cloro, sal, excesso de ácido e opcional-mente clorato não-reagido é retirada do reator e usada diretamente, usual-mente após diluição com água em um edutor. Tais processos em anos re-centes tornaram-se comerciais e são descritos em, por exemplo, patentesU.S. 2833624, 4534952, 5895638, 6387344, 6790427 e 7070710, e nos pe-didos de patente U.S. Publ. N5 2004/0175322, Publ. N9 2003/0031621, Publ.N5 2005/0186131 e Publ. N5 2006/0133983. O equipamento e instrumenta-ção do processo requeridos são consideravelmente menos amplos que emprocessos de larga escala descritos acima. Entretanto, para algumas aplica-ções onde unidades de pequena escala podem ser apropriadas, pode serdesejável obter o dióxido de cloro como uma fase gás, ou como uma soluçãoaquosa de alta concentração e/ou sem o excesso de ácido e subproduto á-cido.
É um objeto da invenção prover um processo simples para aprodução de dióxido de cloro de alta concentração e/ou sendo substancial-mente livre de excesso de ácido e subproduto ácido.
É um outro objeto da invenção prover uma unidade de produçãopara modalidade do processo.
Foi verificado ser possível satisfazer estes objetos em um pro-cesso onde uma corrente-produto de um reator é diluída em uma alimenta- ção de edutor com uma corrente-motivo gasosa. Assim, um aspecto da in-venção refere-se a um processo para a produção de dióxido de cloro, o ditoprocesso compreendendo as etapas de continuamente: alimentando paraum reator um ácido, clorato de metal alcalino e um agente redutor; reação declorato de metal alcalino com o ácido e o agente redutor para formar uma corrente-produto compreendendo dióxido de cloro, água e sal de metal alca-lino do ácido; e, levando a corrente-produto do reator para um edutor e mis-turando a mesma com uma corrente-motivo gasosa alimentada para o edu-tor e pelo que formando uma corrente-produto diluída. Esta corrente-produtodiluída pode ser usada como tal, por exemplo, como um agente alvejante, para purificação de água ou qualquer outra aplicação apropriada para dióxi-do de cloro, mas também pode ser tratada em uma ou mais operações unitá-rias.
Uma modalidade da invenção ainda compreende as etapas detransporte de corrente-produto diluída para um separador de gás-líquido; separação de gás de líquido na corrente-produto diluída para formar umacorrente de gás compreendendo dióxido de cloro; e, retirada de corrente degás compreendendo dióxido de cloro do separador de gás-líquido. Esta cor-rente de gás pode ser usada como tal em qualquer aplicação apropriada pa-ra dióxido de cloro em fase gasosa tal como alvejamento ou purificação deágua, ou ser tratada em uma ou mais operações unitárias, tais como absor-ção em água. No último caso, o processo preferivelmente ainda compreendeas etapas de levar a corrente de gás compreendendo dióxido de cloro a par-tir do separador de gás-líquído para um absorvedor; contato da dita correntede gás com um fluxo de água para formar uma solução aquosa contendodióxido de cloro; e, retirada de solução aquosa contendo dióxido de cloro doabsorvedor. Esta solução aquosa então pode ser usada para qualquer apli-cação apropriada tal como alvejamento ou purificação de água.
Uma outra modalidade da invenção compreende as etapas decolocação de corrente-produto diluída a partir do edutor para um absorvedor;contato de corrente-produto diluída com um fluxo de água para formar umasolução aquosa contendo dióxido de cloro; e, retirada de solução aquosacontendo dióxido de cloro do absorvedor. Assim, a corrente-produto diluída élevada para o absorvedor sem qualquer prévia separação de gás-líquido.A solução aquosa obtida pode ser usada para qualquer aplicação apropriadatal como alvejamento ou purificação de água.
Uso de uma corrente-motivo gasosa ao invés de um líquido parao edutor permite produção de dióxido de cloro de alta concentração e/ousubstancialmente livre de excesso de sais e ácido com trabalho comparati-vamente baixo em operações unitárias seguintes tais como separação e/ouabsorção de gás-líquido. Além disso, a necessidade de adição de gás inerteem um estágio posterior para ainda diluir o dióxido de cloro para minimizar orisco de decomposição é reduzida e em alguns casos eliminada.
O reator pode ser operado como descrito nas patentes U.S.mencionadas anteriormente 2833624, 4534952, 5895638, 6387344,6790427 e 7070710, e pedido de patente U.S. Publ. N9 2004/0175322, Publ.N9 2003/0031621, e Publ. N9 U.S. 2005/0186131, que são aqui incorporadascomo referências.
Qualquer agente redutor comumente usado em produção de di-óxido de cloro tal como dióxido de enxofre, cloreto, metanol e peróxido dehidrogênio pode ser usado, dos quais peróxido de hidrogênio é particular-mente preferido.
O clorato de metal alcalino é apropriadamente alimentado para oreator como uma solução aquosa. O metal alcalino pode, por exemplo, sersódio, potássio ou suas misturas, dos quais sódio é mais preferido. O ácidoé 'preferivelmente um ácido mineral tal como ácido sulfúrico, ácido clorídrico,ácido nítrico, ácido perclórico ou suas misturas, dos quais ácido sulfúrico émais preferido. Se o agente de redução é peróxido de hidrogênio, a razãomolar de H2O2 para CIO3" alimentada para o reator é apropriadamente decerca de 0,2:1 a cerca de 2:1, preferivelmente de cerca de 0,5:1 a cerca de1,5:1, mais preferivelmente de cerca de 0,5:1 a cerca de 1:1. Usualmente épreferido que a razão molar de agente redutor para clorato seja pelo menosestequiométrica. Clorato de metal alcalino sempre contém algum cloreto co-mo uma impureza, mas também é inteiramente possível alimentar mais clo-reto para o reator, tal como cloreto de metal ou ácido clorídrico. Entretanto,de modo a minimizar a formação de cloro é preferido manter a quantidadede íons cloreto alimentada para o reator baixa, apropriadamente abaixo de1% em mol, preferivelmente abaixo de cerca de 0,1% em mol, mais preferi-velmente menos que cerca de 0,05% em mol, mais preferivelmente menosque cerca de 0,02% em mol Cl" do CIO3" (incluindo cloreto presente no clora-to como uma impureza a partir de sua produção).
No caso de ácido sulfúrico ser usado como uma alimentaçãopara o reator, ele preferivelmente tem uma concentração de cerca de 60 acerca de 98% em peso, mais preferivelmente de cerca de 70 a cerca de 85%em peso, e preferivelmente uma temperatura de cerca de 0 a cerca de 80°C,mais preferivelmente de cerca de 20 a cerca de 60°C. Preferivelmente decerca de 2 a cerca de 7 kg de H2S04, mais preferivelmente de cerca de 3 acerca de 5 kg de H2S04 são alimentados por kg de CIO2 produzido. De modoa usar ácido sulfúrico de alta concentração, um esquema de diluição e res-friamento como descrito no pedido de patente U.S. Publ. N9 2004/0175322 épreferivelmente aplicado.
Em uma modalidade particularmente preferida clorato de metalalcalino e peróxido de hidrogênio são alimentados para o reator na forma deuma solução aquosa pré-misturada, por exemplo, uma composição comodescrita em U.S. 7070710. Uma tal composição pode ser uma solução a-quosa compreendendo de cerca de 1 a cerca de 6,5 mols/litro, preferivel-mente de cerca de 3 a cerca de 6 mols/litro de clorato de metal alcalino, decerca de 1 a cerca de 7 mols/litro, preferivelmente de cerca de 3 a cerca de5 mols/litro de peróxido de hidrogênio e pelo menos um de um colóide prote-tor, um seqüestrante de radical ou um agente complexante baseado em áci-do fosfônico, onde o pH da solução aquosa apropriadamente é de cerca de0,5 a cerca de 4, preferivelmente de cerca de 1 a cerca de 3,5, mais preferi-velmente de cerca de 1,5 a cerca de 3. Preferivelmente, pelo menos um a-gente complexante baseado em ácido fosfônico está presente, preferivel-mente em uma quantidade de cerca de 0,1 a cerca de 5 mmols/litro, maispreferivelmente de cerca de 0,5 a cerca de 3 mmols/litro. Se um colóide pro-tetor está presente, sua concentração é preferivelmente de cerca de 0,001 acerca de 0,5 mol/litro, mais preferivelmente de cerca de 0,02 a cerca de 0,05mol/litro. Se um seqüestrante de radical está presente, sua concentração épreferivelmente de cerca de 0,01 a cerca de 1 mol/litro, mais preferivelmentede cerca de 0,02 a cerca de 0,2 mol/litro. Composições particularmente pre-feridas compreendem pelo menos um agente complexante baseado em áci-do fosfônico selecionado do grupo consistindo em ácido 1-hidroxietilideno-1,1-difosfônico, ácido 1-aminoetano-1,1-difosfônico, aminotri (ácido metileno-fosfônico), tetra etileno diamina de ácido metilenofosfônico, tetra hexametile-no diamina (ácido metilenofosfônico), penta dietilenotriamina (ácido metile-nofosfônico), hexa dietilenotriamina (ácido metilenofosfônico), ácidos 1-aminoalcano-1,1-difosfônico (tais como ácido morfolinometano difosfônico,ácido Ν,Ν-dimetil aminodimetil difosfônico, ácido aminometil difosfônico),seus produtos de reação e sais, preferivelmente sais de sódio. Colóides pro-tetores úteis incluem compostos de estanho, tais como estanato de metalalcalino, particularmente estanato de sódio(Na2(Sn(OH)6). Seqüestrantes deradical úteis incluem ácidos piridino carboxílicos, como ácido 2,6-piridino di-carboxílico. Apropriadamente a quantidade de íons de cloreto está abaixo decerca de 300 mmols/litro, preferivelmente abaixo de cerca de 50 mmols/litro,mais preferivelmente abaixo de cerca de 5 mmols/litro, mais preferivelmenteabaixo de cerca de 0,5 mmols/litro.
A temperatura no reator é apropriadamente mantida abaixo deponto de ebulição dos reagentes e a parte líquida da corrente-produto napressão predominante, preferivelmente de cerca de 20 a cerca de 80°C,mais preferivelmente de cerca de 30 a cerca de 60°C. A pressão mantidadentro do reator é apropriadamente levemente subatmosférica, preferivel-mente de cerca de 30 a cerca de 100 kPa absoluta, mais preferivelmente decerca de 65 a cerca de 95 kPa absoluta.
O reator pode compreender um ou vários vasos, por exemplo,arranjados vertical, horizontalmente ou inclinados. Os reagentes podem seralimentados diretamente para o reator ou via um dispositivo de mistura sepa-rado. Apropriadamente, o reator é preferível e substancialmente um vaso outubo de fluxo tubular, mais preferivelmente compreendendo meios para mis-tura de reagentes em uma maneira substancialmente uniforme. Tais meiospara mistura são descritos em, por exemplo, U.S. 6790427 e pedido de pa-tente U.S. Publ. Nq 2004/0175322.
Os compostos químicos de alimentação, incluindo ácido, cloratode metal alcalino e agente redutor, são preferivelmente alimentados próximoa uma extremidade do reator e a corrente-produto é preferivelmente retiradana outra extremidade do reator.
O comprimento (na principal direção de fluxo) do reator usado épreferivelmente de cerca de 150 a cerca de 1500 mm, mais preferivelmentede cerca de 300 a cerca de 900 mm. Foi verificado favorável usar um reatorsubstancialmente tubular com um diâmetro interno de cerca de 25 a cercade 300 mm, preferivelmente de cerca de 50 a cerca de 150 mm. É particu-larmente favorável usar um reator substancialmente tubular tendo uma razãopreferida do comprimento para o diâmetro interno de cerca de 12:1 a cercade 1:1, mais preferivelmente de cerca de 8:1 a cerca de 4:1. Uma razãoapropriada de tempo de residência no reator é na maioria dos casos de cer-ca de 1 a cerca de 60 segundos, preferivelmente de cerca de 3 a cerca de20 segundos.
A reação entre clorato de metal alcalino, ácido e agente redutorresulta na formação de uma corrente-produto compreendendo dióxido decloro, sal de metal alcalino do ácido, água e, na maioria dos casos, algunscompostos químicos de alimentação não-reagidos restantes. Se peróxido dehidrogênio é usado como agente redutor, a corrente-produto também com-preende oxigênio. Se ácido sulfúrico é usado como ácido, a corrente-produtocompreende sulfato de metal alcalino. Na maioria dos casos, a corrente-produto compreende ambos líquido e gás e pode pelo menos parcialmenteestar na forma de espuma. Dióxido de cloro e oxigênio podem estar presen-tes ambos como dissolvidos no líquido e como bolhas de gás, enquanto osal de metal alcalino do ácido usualmente está dissolvido no líquido.
Foi verificado ser possível obter um grau de conversão de clora-to de metal alcalino a dióxido de cloro de cerca de 75% a 100%, preferivel-mente de cerca de 80 a 100%, mais preferivelmente de cerca de 95 a 100%.
A corrente-produto retirada do reator, incluindo qualquer líquidoe gás ali, é levada para o edutor, preferivelmente através de uma força desucção criada pelo edutor. A corrente-produto é então misturada no edutorcom a corrente-motivo gasosa alimentada para o mesmo para formar umacorrente-produto diluída, usualmente também compreendendo ambos, líqui-do e gás. Qualquer tipo de edutor que possa ser operado com uma corrente-motivo gasosa pode ser usado, e tais edutores também são comercialmentedisponíveis. A corrente-motivo gasosa, também referida como gás-motivo, épreferivelmente um gás ou mistura de gases que é inerte em relação a dióxi-do de cloro. Exemplos de tais gases incluem nitrogênio, oxigênio e gasesnobres. Por razões práticas e econômicas ar é preferido.
Nas modalidades onde a corrente-produto diluída a partir do e-dutor é levada para um separador de gás-líquido, pelo menos parte do gásdissolvido no líquido é separada do mesmo. Para facilitar a separação, gásinerte pode ser adicionado à corrente-produto diluída, tanto dentro do sepa-rador de gás-líquido como antes de entrada no separador. Dependendo dequanto gás foi misturado na corrente-produto no edutor, gás inerte adiciona-do em conexão com separação de gás-líquido também pode servir o propó-sito de ainda diluir o dióxido de cloro e pelo que minimizando o risco de de-composição. Em alguns casos, gás inerte pode ser introduzido na correntede gás deixando o separador de gás-líquido. Qualquer gás inerte apropriadocomo gás-motivo para o edutor pode ser usado também para o separador degás-líquido. A corrente gasosa retirada preferivelmente compreende de cer-ca de 1 a cerca de 15% em peso, mais preferivelmente de cerca de 3 a cer-ca de 12% em peso de dióxido de cloro. Baixas concentrações são desejá-veis para algumas aplicações como tratamento de gás de duto, enquantoaltas concentrações são preferíveis em modalidades onde a corrente de gásé levada para um absorvedor para produzir uma solução aquosa contendodióxido de cloro.
De modo a facilitar a separação de gás-líquido, a temperatura noseparador é preferivelmente mantida a partir de cerca de 30 a cerca de90°C, mais preferivelmente de cerca de 40 a cerca de 80°C, particularmentede cerca de 50 a cerca de 75°C.
Em alguns casos pode ser favorável separar somente parte dodióxido de cloro e assim retirar na corrente de gás, por exemplo, de cerca de20 a cerca de 80% ou de cerca de 30 a cerca de 70% do dióxido de cloro apartir da corrente-produto diluída. De modo a utilizar o dióxido de cloro res-tante na fase líquida, este pode ser pelo menos parcialmente recuperadocomo um produto líquido e usado para alvejamento ou tratamento de águaonde o ácido restante, sal e outros possíveis subprodutos não são qualquerperigo significante.
O termo separador de gás-líquido, como aqui usado, refere-se aqualquer tipo de equipamento apropriado para separação de gás e líquido.Exemplos de separadores de gás-líquido são colunas de separação, sepa-radores de ciclone, tanques ventilados, etc.
Exemplos de colunas separadoras incluem colunas de placa,colunas de leito empacotado, e colunas de parede umedecida (filme em que-da). Em uma modalidade, a coluna separadora é uma coluna de leito empa-cotado que pode compreender qualquer tipo de empacotamento-padrão,exemplos dos quais incluem anéis Raschig, selas Berl, selas Intalox, etc.Uma coluna separadora é preferivelmente operada através de entrada decorrente-produto diluída na parte superior da coluna e soprando gás inerteem sua parte inferior. A fase líquida é então preferivelmente coletada no fun-do da coluna e retirada enquanto a corrente gasosa compreendendo dióxidode cloro pode ser retirada em qualquer posição acima do nível de líquido.
Exemplos de separadores de ciclone incluem aqueles compre-endendo um vaso substancialmente cilíndrico ou pelo menos parcialmentecônico onde a corrente-produto diluída do edutor é introduzida substancial-mente tangencialmente no vaso, preferivelmente em sua parte superior.A fase líquida está preferivelmente deixando o vaso no fundo enquanto acorrente de gás compreendendo dióxido de cloro está deixando na parte su-perior do vaso. Para ainda facilitar a separação de gás-líquido, o separadorde ciclone é preferivelmente operado em pressão subatmosférica. No casode gás inerte ser adicionado, ele é preferivelmente introduzido diretamenteno separador de ciclone ou para a corrente-produto diluída antes de entradano separador de ciclone ou para a corrente de gás deixando o separador degás-líquido.
No caso de um tanque ser usado como um separador de gás-líquido, ele é preferivelmente suprido com um soprador para gás inerte pró-ximo do fundo.
A corrente de gás compreendendo dióxido de cloro pode ser reti-rada do separador de gás-líquido através de quaisquer meios, por exemplo,um dispositivo criando uma pressão subatmosférica, tal como um ventilador.O dispositivo pode, por exemplo, ser colocado diretamente após o separadorde gás-líquido ou após um opcional absorvedor.
No caso dé corrente-produto diluída do edutor ser levada paraum absorvedor, espécies solúveis como sal de metal alcalino do ácido ecompostos químicos de alimentação não-reagidos são também absorvidosna água, enquanto componentes gasosos com limitada solubilidade, comooxigênio, são retirados em uma fase gasosa. A taxa de fluxo da água para oabsorvedor, tanto resfriado como não, é preferivelmente ajustável de modoque a concentração de dióxido de cloro pode ser mantida constante inde-pendentemente da taxa de produção. A solução aquosa obtida no absorve-dor pode ter uma concentração de dióxido de cloro dentro de uma amplafaixa, por exemplo, de cerca de 0,1 g/litro a cerca de 12 g/litro, preferivel-mente de cerca de 3 g/litro a cerca de 10 g/litro, mais preferivelmente deperca de 4 g/litro a cerca de 8 g/litro. A concentração de clorato não-reagidona solução aquosa, que é dependente do grau de conversão, está apropria-damente abaixo de cerca de 0,33 mol/mol ClO2, preferivelmente abaixo decerca de 0,11 mol/mol ClO2, mais preferivelmente abaixo de cerca de 0,053mol/mol ClO2. A concentração de sal de metal alcalino é dependente daconcentração de dióxido de cloro e é apropriadamente de cerca de 0,74mmol/litro a cerca de 59 mmols /litro. O pH da solução aquosa pode variardentro de uma ampla faixa, parcialmente dependente da concentração dedióxido de cloro, por exemplo, de cerca de 0,1 a cerca de 1, preferivelmentede cerca de 0,2 a cerca de 0,8.
Se uma corrente de gás compreendendo dióxido de cloro a partirde um separador de gás-líquido é levada para um absorvedor, este tambémé operado como descrito acima com a exceção de que componentes não-gasosos não são incluídos. Assim, é então possível obter uma solução a-quosa de dióxido de cloro substancialmente livre de ácido não-reagido ali-mentado para o reator ou seus sais, assim como de clorato não-reagido. Aconcentração de dióxido de cloro de uma tal solução pode ser como estabe-lecido acima, enquanto o pH na maioria dos casos é de cerca de 2 a cercade 4.
Pelo termo absorvedor como aqui usado é pretendido qualquercoluna ou torre ou semelhante onde gás é contactado com um fluxo líquidopara absorver ali compostos solúveis, preferivelmente em um fluxo contra-corrente contínuo. Dentro do absorvedor são preferivelmente colocados dis-positivos tais como placas ou elementos de empacotamento para provimentode superfícies interfaciais onde a transferência de massa entre o gás e olíquido pode ocorrer. Exemplos de úteis elementos de empacotamento inclu-em anéis Raschig, selas Berl, selas Intalox, etc. Exemplos de placas incluemplacas peneiras e placas de capa de bolha.
O processo da invenção é particularmente apropriado para aprodução de dióxido de cloro em pequena escala, por exemplo, de cerca de0,5 a cerca de 250 kg de Cl02/hr, preferivelmente de cerca de 10 a cerca de150 kg de Cl02/hr.Uma típica unidade de produção em pequena escala da inven-ção normalmente inclui somente um reator, embora seja possível arranjarvários, por exemplo, até cerca de 15 ou mais reatores em paralelo, por e-xemplo, como um feixe de tubos.
A invenção ainda refere-se a uma unidade de produção para aprodução de dióxido de cloro, a dita unidade compreendendo um reator pro-vido com uma ou mais entradas de alimentação para ácido, agente redutor eclorato de metal alcalino e uma saída para uma corrente-produto; um edutorconectado ao reator provido com uma entrada para uma corrente-motivogasosa, meios para misturar uma corrente-produto compreendendo dióxidode cloro a partir do reator com a corrente-motivo gasosa para obter uma cor-rente-produto diluída, e uma saída para a dita corrente-produto diluída.
Em uma modalidade, a unidade de produção ainda compreendeum separador de gás-líquido conectado à saída do edutor, meios para reti-rada de uma corrente de gás compreendendo dióxido de cloro do separadorde gás-líquido, e opcionalmente um absorvedor e meios para levar a corren-te de gás compreendendo dióxido de cloro para o absorvedor.
Em uma outra modalidade, a unidade de produção compreendeum absorvedor e meios para levar a corrente-produto diluída do edutor parao absorvedor.
A unidade de produção da invenção é particularmente apropria-da para uso no processo da invenção e com relação ainda a opcionais e pre-feridas características da descrição acima do processo referido.
Modalidades da invenção serão agora descritas com referênciaao desenho contido. O escopo da invenção é, entretanto, não limitado a es-tas modalidades mas somente ao escopo das reivindicações apostas.
As figuras 1, 2 e 3 mostram esquematicamente esquemas deprocesso de diferentes modalidades da invenção.
Comum para as modalidades das figuras 1, 2 e 3 é que ácidosulfúrico e uma solução aquosa pré-misturada de clorato de sódio e peróxidode hidrogênio são alimentados para um reator substancialmente tubular defluxo vertical 1 e são ali reagidos para formação de uma corrente-produto 2de líquido e gás, usualmente pelo menos parcialmente como espuma. A cor-rente-produto 2 compreende dióxido de cloro, oxigênio, sulfato de sódio ealgum ácido sulfúrico e clorato de sódio restantes. Um edutor 3 é supridocom gás-motivo, usualmente ar, para gerar uma pressão levemente subat-mosférica para levar a corrente-produto 2 para fora do reator 1 no edutor 3.O edutor 3 pode ser de qualquer tipo padrão compreendendo uma câmaraou semelhante na qual a corrente-produto 2 é misturada com gás-motivo 4para formar uma corrente-produto diluída 5, usualmente também compreen-dendo ambos gás e líquido com dióxido de cloro presente em ambas as fa-ses.
Na modalidade de figura 1, a corrente-produto diluída 5 do edu-tor 3 é levada para um separador de gás-líquido 6 tal como uma coluna se-paradora, tanque ventilado ou um separador de ciclone. O separador gás-líquido 6 é suprido com gás inerte 7 tal como mistura de ar com o gás sepa-rado da corrente-produto diluída para formar uma corrente de gás 8 compre-endendo dióxido de cloro que é retirada. A fase líquida separada do gás,uma solução aquosa compreendendo sulfato de sódio, ácido sulfúrico e usu-almente algum clorato de sódio e gás dissolvido, é retirada como uma cor-rente 9, e pode, por exemplo, ser usada para controle de pH, recuperaçãode enxofre ou em alguns casos simplesmente ser disposta após neutraliza-ção.
Na modalidade de figura 2, o separador de gás-líquido 6 trabalhacomo na modalidade de figura 1, mas a corrente de gás 8 compreendendodióxido de cloro é levada para um absorvedor 10 alimentado com água res-friada 11 para dissolver o dióxido de cloro e formar uma sua solução aquosaque é retirada como corrente 12 e constitui o real produto do processo.Componentes gasosos não dissolvidos, como o gás-motivo alimentado parao edutor 3, oxigênio gerado no reator 1 e gás inerte introduzido para o sepa-rador de gás-líquido 8 são retirados como corrente 13.
Na modalidade de figura 3, a corrente-produto diluída 5 do edu-tor 3 é levada para um absorvedor 10 alimentado com água resfriada 11 pa-ra dissolver dióxido de cloro e formar uma sua solução aquosa que é retiradacomo corrente 12 e constitui o real produto do processo. Como não houveprévia separação de gás-líquido, a corrente-produto 12 compreende nãosomente dióxido de cloro, mas também outros componentes solúveis da cor-rente 5 como sulfato de sódio, ácido sulfúrico e usualmente algum clorato.
Componentes gasosos não dissolvidos como gás-motivo alimentado para oedutor 3 e oxigênio gerado no reator 1 são retirados como corrente 13.
O equipamento de processo, incluindo o reator 1, o edutor 3 e oopcional separador de gás-líquido 6 e absorvedor 10, são apropriadamentefabricados de materiais resistentes aos compostos químicos que são contac-tados, tais como um ou mais de peróxido de hidrogênio, clorato de sódio,ácido sulfúrico e dióxido de cloro. Tais materiais incluem, por exemplo, vidro,tântalo, titânio, plástico reforçado com fibra de vidro, plásticos de flúor comoPVDF (fluoreto de polivinilideno), CPVC (cloreto de polivinila clorado), PTFE(politetraflúor etileno), PFA (polímero de perflúor alcóxi), ECTFE (etileno clo-rotriflúor etileno), ou FEP (etileno propileno fluorado), ou o uso destes mate-riais como um material de forro para um material estrutural como aço ou açoinoxidável. Apropriados plásticos de flúor são vendidos sob as marcas regis-tradas Kynar®, Teflon® ou Halar®.
Claims (16)
1. Processo para a produção de dióxido de cloro, o dito processocompreendendo as etapas de continuamente:alimentando para um reator um ácido, clorato de metal alcalino eum agente redutor;reagindo o clorato de metal alcalino com o ácido e o agente re-dutor para formar uma corrente-produto compreendendo dióxido de cloro,água e sal de metal alcalino do ácido; e,levando a corrente-produto do reator para um edutor e misturan-do a mesma com uma corrente-motivo gasosa alimentada para o edutor epelo que formando uma corrente-produto diluída.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, ainda compreen-dendo as etapas de:levar a corrente-produto diluída para um separador de gás-líquido;separar gás de líquido na corrente-produto diluída para formaruma corrente de gás compreendendo dióxido de cloro; e,retirar a corrente de gás compreendendo dióxido de cloro do se-parador de gás-líquido.
3. Processo de acordo com a reivindicação 2, ainda compreen-dendo as etapas de:levar a corrente de gás compreendendo dióxido de cloro do se-parador de gás-líquido para um absorvedor;contatar a dita corrente de gás com um fluxo de água para for-mar uma solução aquosa contendo dióxido de cloro; e,retirar a solução aquosa contendo dióxido de cloro do absorve-dor.
4. Processo de acordo com a reivindicação 1, ainda compreen-dendo as etapas de:levar a corrente-produto diluída para um absorvedor;contatar a corrente-produto diluída com um fluxo de água paraformar uma solução aquosa contendo dióxido de cloro; e,retirar a solução aquosa contendo dióxido de cloro do absorve-dor.
5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-4, em que a corrente-produto do reator compreende ambos líquido e gás.
6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-5, em que a corrente-produto diluída do edutor compreende ambos líquido egás.
7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-6, em que a corrente-motivo gasosa alimentada para o edutor é um gás oumistura de gases que é inerte com relação a dióxido de cloro.
8. Processo de acordo com a reivindicação 7, em que a corren-te-motivo gasosa alimentada para o edutor é ar.
9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-8, em que o reator é um vaso ou tubo de fluxo tubular.
10. Processo de acordo com a reivindicação 9, em que o ácido,o clorato de metal alcalino e o agente redutor são alimentados próximos deuma extremidade do reator enquanto a corrente-produto é retirada na outraextremidade do reator.
11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 10, em que o agente redutor é peróxido de hidrogênio.
12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 11, em que o ácido é ácido sulfúrico.
13. Unidade de produção para a produção de dióxido de cloro, adita unidade compreendendo:um reator provido com uma ou mais entradas de alimentaçãopara ácido, agente redutor e clorato de metal alcalino; eum edutor conectado ao reator provido com uma entrada parauma corrente-motivo gasosa, meios para misturar uma corrente-produtocompreendendo dióxido de cloro a partir do reator com a corrente-motivogasosa para obter uma corrente-produto diluída, e uma saída para a ditacorrente-produto diluída.
14. Unidade de produção de acordo com a reivindicação 13, ain-da compreendendo um separador de gás-líquido conectado à saída do edu-tor, meios para retirada de uma corrente de gás compreendendo dióxido decloro do separador de gás-líquido.
15. Unidade de produção de acordo com a reivindicação 14, ain-da compreendendo um absorvedor e meios para levar a corrente de gáscompreendendo dióxido de cloro do separador de gás-líquido para o absor-vedor.
16. Unidade de produção de acordo com a reivindicação 13, ain-da compreendendo um absorvedor e meios para levar a corrente-produtodiluída do edutor para o absorvedor.
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Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 06/03/2007, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS. PATENTE CONCEDIDA CONFORME ADI 5.529/DF, QUE DETERMINA A ALTERACAO DO PRAZO DE CONCESSAO. |