BRPI1100109A2 - processo e equipamento para resfriamento de ácido sulfúrico - Google Patents
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Abstract
PROCESSO E EQUIPAMENTO PARA RESFRIAMENTO DE áCIDO SULFúRICO. O presente pedido de patente de invenção refere-se a processo e equipamento para resfriamento de ácido sulfúrico pertencente ao campo dos processos e equipamentos usados em indústrias químicas; dito processo compreende o resfriamento do ácido sulfúrico quente por contato direto com um fluído refrigerante frio e a posterior separação das duas fases feitos em equipamento (1) apropriado localizado em ponto(s) adequado(s) da planta (100) de fabricação do ácido sulfúrico.
Description
"PROCESSO E EQUIPAMENTO PARA RESFRIAMENTO DE ÁCIDO SULFÚRICO"
INTRODUÇÃO
O presente relatório descritivo refere-se a uma patente de invenção para resfriamento de ácido sulfúrico, pertencente ao campo dos processos e equipamentos usados em indústrias químicas, que foram desenvolvidos para serem mais simples, seguros e de menor custo em relação aos usuais.
ESTADO DA TÉCNICA
O ácido sulfurico (H2SO4) é um importante produto, usado em muitos processos industriais, em razão do que é desejáveLpro-duzi-lo de forma mais simples, com baixo custo e segura.
Tradicionalmente, o ácido sulfúrico obtido à quente, diluído ou concentrado, é resfriado pela transferência de calor indireta com água em trocadores de calor a placas, casco e tubos, espirais, construídos em materiais nobres como 254SMo, aços de alto silício, grafite e trocadores de aço inoxidável protegidos contra corrosão por sistema de proteção anódica. Ocorre que, independente do tipo de trocador, os custos desses e-quipamentos são sempre elevados e refletem-se no custo final do produto de forma indesejável.
Por outro lado, quando ocorrem falhas nestes tro- cadores, furos, vazamentos e outras avarias, as conseqüências normalmente são muito graves, por vezes catastróficas, uma vez que a reação do ácido sulfurico com água é bastante exotérmica e provoca corrosão rápida dos e-quipamentos e por vezes sua destruição.
OBJETIVOS DA INVENÇÃO
Assim, o objetivo da presente patente de invenção, é prover um processo e equipamento de resfriamento de ácido sulfurico mais simples e de baixo custo em relação aos usuais.
Outro objetivo é prover um processo e equipamento to de resfriamento relativamente mais seguro que os usuais.
Outro objetivo é prover um processo e equipamento de resfriamento que possam ser usados em plantas de produção de ácido sulfurico usuais sem grandes modificações.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO
Tendo em vista, portanto, os problemas acima referidos e no propósito de superá-los e visando atender aos objetivos relacionados, foi desenvolvido o processo e equipamento para resfriamento de ácido sulfurico, objeto da presente patente de invenção, os quais modificam a forma usual de resfriamento de ácido sulfurico, uma vez que, ao invés de prever a transferência de calor indireta como ocorre usualmente, dito processo consiste em resfriar o ácido sulfurico por contato direto com um fluído refri- gerante frio e a posteriormente separar as duas fases, etapas essas feitas em equipamento associado a ponto(s) adequado(s) da planta de fabricação de ácido sulfurico.
Esse processo de resfriamento por contato direto resolve os inconvenientes do processo de resfriamento indireto, pois é realizado em equipamentos relativamente mais simples, de baixo custo e seguro.
LISTA DE DESENHOS
O desenho anexo refere-se ao processo e equipamento de resfriamento de ácido sulfurico, objeto da presente patente, no qual e visto em uma única figura um esquema do equipamento.
DESCRIÇÃO DETALHADA COM BASE NO DESENHO
De conformidade com o quanto ilustra a figura a-cima mencionada e prevê a invenção, o processo de resfriamento, objeto da presente patente de invenção faz parte de processo de obtenção de ácido sulfurico e consiste essencialmente no resfriamento do ácido sulfurico por contato direto com um fluído refrigerante frio e a posterior separação das duas fases.
Esse sistema para resfriamento do ácido sulfurico consiste essencialmente, portanto, na previsão de dois componentes: o fluído refrigerante e o equipamento 1, no qual o ácido sulfurico é resfriado e o ácido sulfurico e fluído refrigerante são separados; dito processo prevê basi- camente as etapas de:
1 - Colocar em contato direto o ácido sulfurico e o fluido refrigerante frio em condições adequadas para a troca direta de calor até equilíbrio da temperatura das fases; e
2 - Separar as fases e encaminhar o ácido sulfurico frio para etapas subseqüentes do processo e o fluido refrigerante quente para resfriamento, recirculação e reutilização no processo de resfriamento.
Detalhando, o fluído para uso neste invento pode ser qualquer tipo de fluoropolímero totalmente substituído, tal como os per-fluorpolieteres ou outros que apresentem as características de: imiscibilidade total ou quase em relação ao ácido sulfurico; baixa capacidade de absorção, de água; altamente hidrofóbico; termicamente estável; não inflamável e totalmente inerte ao ácido sulfurico H2SO4 ao dióxido de enxofre SO2, ao óxido sulfurico SO3 e à água H2O.
Os perfluorpolieteres, um dos compostos que pode ser usado neste invento tem Fórmula I típica :
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O equipamento 1 usado na implementação do processo de resfriamento é compreendido, substancialmente (fig. 1): por tubo ou cámara de mescla 2 adaptado para receber o ácido sulfurico H2SO4 quelite na saída de equipamento(s) adequado(s) da planta de fabrica9áo 100 e dotado de bicos 3 pulverizadores do fluido refrigerante frió, de leito 4 de circulagao do ácido sulfúrico quente, situado sob os pulverizadores 3 e no qual se dá a troca direta de calor entre as fases até a temperatura de equilibrio e de misturador estático 5, que mistura as fases; por separador 6 que separa as fases após o processo de resfriamento por troca direta de calor, encaminhan-do o ácido sulfúrico frió para etapas subseqüentes 7 do processo de obten9áo e o fluido refrigerante aquecido para um circuito de refrigera9áo e recirculacáo 8, que'retorna o fluido refrigerante frío para pulverizacáo no tubo ou cámara de mescla 2.
Assim, o ácido sulfúrico quente, com temperatura entre 50-200°C, que precisa ser resfriado é admitido no tubo ou cámara de mescla 2, onde o fluido refrigerante frió com temperatura entre 20-180°C, determinada em funcáo das condicoes do ácido que é necessàrio resfriar, é pulverizado em pequeñas partículas através de bicos pulverizadores 3 na corrente de ácido quente que flui no leito 4. O contato entre os dois líquidos promove o resfriamento da massa de ácido sulfúrico e o aquecimento do líquido refrigerante de modo que os dois fluidos cheguem a urna temperatura de equilibrio, que pode ser predeterminada já que é dependente das vazòes dos fluidos, das temperaturas de cada um e do calor específico de cada fluí- do que depende da natureza do fluido refrigerante e da concentra9áo do ácido sulfúrico ou do oleum que esta sendo resfriado.
A mistura dos fluidos percorre o tubo ou cámara de mésela 2 de modo que o processo de transferencia de calor do ácido para o fluido refrigerante acóntela. Urna vez que os fluidos alcancem a temperatura de equilibrio, ambos sao admitidos no separador 6, preferencialmente um vaso coalescedor líquido líquido, onde as correntes de ácido e líquido refrigerante sao separadas por a9áo da gravidade (decantafáo) ou mecánicamente através do contato e coalescéncia das partículas em elementos coalescedores líquído-líquido, construidos a partir de malhas plásticas ou metálicas corrugadas dispostas em carnadas ou de conjuntos de placas corrugadas, etc. A corrente de ácido refrigerado segue pelo processo onde será utilizado para posterior processamento ou armazenagem 7, enquanto a corrente de liquido refrigerante será resfriada em um trocador de calor, por contato indireto com água ou outro fluido e recirculada 8.
Algumas possíveis utiliza?oes deste invento sao: - No resfriamento de ácido sulfúrico concentrado proveniente de torres de secagem, absor9áo intermediária ou absor9áo final ñas industrias de ácido sulfurico.
O ácido concentrado proveniente destas torres, em geral em temperaturas que variam de 60-120°C , entra em contato com a corrente fria de fluido refrigerante onde é resfriado. Depois de separado no vaso coalescedor, volta para as torres de onde vieram onde procedem à secagem de ar ou absorção de SO3.
Dentro da construção básica, acima descrita, o processo e equipamento, objeto do presente patente, pode apresentar modificações relativas a materiais, dimensões, detalhes construtivos e/ou de configuração funcional, de parâmetros e/ou de etapas processuais sem que fujam do âmbito da proteção solicitada.
Claims (15)
1. "PROCESSO PARA RESFRIAMENTO DE ÁCIDO SULFÚRICO", que faz parte do processo de fabricação de ácido sulfurico, caracterizado pelo resfriamento do ácido sulfurico quente por contato direto com um fluído refrigerante frio e a posterior separação das duas fases.
2. "PROCESSO PARA RESFRIAMENTO DE ÁCIDO SULFÚRICO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelas etapas de: - 1 - Colocar em contato direto o ácido sulfurico quente e o fluído refrigerante frio em condições adequadas para troca direta de calor até o equilíbrio da temperatura das fases; e - 2 - Separar as fases e encaminhar o ácido sulfurico frio para etapas subseqüentes do processo e o fluído refrigerante quente para resfriamento, recirculação e reutilização no processo de resfriamento.
3. "PROCESSO PARA RESFRIAMENTO DE ÁCIDO SULFÚRICO", de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fluído de resfriamento ser qualquer composto de tipo fluoropolímero totalmente substituído ou similar total ou quase totalmente imiscível em relação ao ácido sulfurico; com baixa capacidade de absorção de água; altamente hidrofóbico; termicamente estável; não inflamável e totalmente inerte ao ácido sulfurico H2SO4, ao dióxido de enxofre SO2, ao óxido sulfurico SO3 e à água H2O.
4. "PROCESSO PARA RESFRIAMENTO DE ÁCIDO SULFÚRICO", de acordo com a reivindicação 1 ou 2 ou 3, caracterizado pelo fluído refrigerante frio ser preferencialmente perfluorpolieteres.
5. "PROCESSO PARA RESFRIAMENTO DE ÁCIDO SULFÚRICO", de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo perfluorpolieteres ter Fórmula I típica : <formula>formula see original document page 10</formula>
6. "PROCESSO PARA RESFRIAMENTO DE ÁCIDO SULFÚRICO", de acordo com a reivindicação 1 ou 2 ou 3 ou 4, caracterizado pelo ácido sulfu-rico quente inicialmente estar com temperatura na faixa de 50 a 200°C.
7. "PROCESSO PARA RESFRIAMENTO DE ÁCIDO SULFÚRICO", de acordo com a reivindicação 1 ou 2 ou 3 ou 4 ou 6, caracterizado pelo fluído refrigerante frio ter temperatura determinada em função das condições do ácido sulfurico a ser resfriado podendo variar entre 20 a 180°C.
8. "PROCESSO PARA RESFRIAMENTO DE ÁCIDO SULFÚRICO", de acordo com a reivindicação 1 ou 2 ou 3 ou 4 ou 6 ou 7, caracterizado pelo fluído refrigerante frio ser pulverizado sobre fluxo de ácido sulfurico quente.
9. "PROCESSO PARA RESFRIAMENTO DE ÁCIDO SULFÚRICO", de acordo com a reivindicação 1 ou 2 ou 3 ou 4 ou 6 ou 7 ou 8, caracterizado pela temperatura final de equilíbrio entre as fases ser determinada através de seleção: das vazões; temperaturas e calor específico das fases, ácido sulfurico quente e fluido refrigerante frio.
10. "PROCESSO PARA RESFRIAMENTO DE ÁCIDO SULFÚRICO", de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo calor específico ser dependente da natureza do fluido refrigerante e da concentração do ácido sulfurico ou oleum que está sendo resfriado.
11. "PROCESSO PARA RESFRIAMENTO DE ÁCIDO SULFÚRICO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela separação ser preferencialmente por coalescência líquido líquido.
12. "PROCESSO PARA RESFRIAMENTO DE ÁCIDO SULFÚRICO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo ácido sulfurico concentrado a-ser resfriádò poder ser proveniente de torres de secagem ou de absorção intermediária ou de absorção final e estar a uma temperatura entre 60 a 120°C.
13. "EQUIPAMENTO PARA RESFRIAMENTO DE ÁCIDO SULFÚRICO", que realiza o processo de resfriamento das reivindicações 1 a 12, situado em ponto(s) adequado(s) da planta (100) de fabricação do ácido sulfurico, caracterizado: por tubo ou câmara de mescla (2) adaptado para receber o ácido sulfurico e dotado de bicos (3) pulverizadores do fluido refrigerante frio, de leito (4) de circulação do ácido sulfurico quente, situado sob os pulverizadores (3) e de misturador estático (5), que mistura as fases; por sepa- rador (6) que separa as fases após o processo de resfriamento, encaminhando o ácido sulfurico frio para etapas subseqüentes (7) do processo e o fluido refrigerante aquecido para circuito de refrigeração e recirculação (8), que retorna o fluido refrigerante frio para pulverização no tubo ou câmara de mescla (2).
14. "EQUIPAMENTO PARA RESFRIAMENTO DE ÁCIDO SULFÚRICO", de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo separador (6) ser preferencialmente de tipo coalescente líquido líquido.
15. "EQUIPAMENTO PARA RESFRIAMENTO DE ÁCIDO SULFÚRICO", de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizado pelo tubo ou câmara de mescla (2) e o separador (6) serem ligados, respectivamente, em saídas e entradas de torres de secagem ou de absorção intermediária ou de absorção final.
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