PT82371B

PT82371B - Processo e aparelho para a producao de ozono

Info

Publication number: PT82371B
Application number: PT82371A
Authority: PT
Original assignee: Air Liquide
Priority date: 1985-04-16
Filing date: 1986-04-11
Publication date: 1992-07-31
Also published as: NZ215839A; US4863497A; JP2562815B2; FR2580271A1; KR870700221A; FI78441C; JPS62502682A; EP0218660B1; FI865064A0; ZA862817B; ES8708199A1; BR8606627A; DE3663794D1; US4786489A; WO1986006056A1; NO167275C; NO864998L; ES553897A0; FR2580271B1; ATE43823T1

Description

A presente invenção tem igualmente por objecto um aparelho destinado à realização de um tal processo. Numa primeira variante, este aparelho é caracterizado por compreender:

- um invólucro que contém um leito anular de material adsorvente dividido num certo número de sectores;

- divisórias que dividem o volume compreendido entre este leito anular e o invólucro em quatro espaços que comunicam respectivamente com um primeiro orifício de entrada de mistura oxigénio-ozono, um segundo orifício de saida de oxigénio, um terceiro orifício de entrada de gás de substituição e um quarto orifício de saida de um gás de produção constituido essen cialmente pelo gás de substituição e ozono, fazendo estas divisó rias comunicar o referido primeiro orifício com o lado de montante, relativamente â adsorção, de um primeiro conjunto dos referidos sectores, o referido segundo orifício com o lado de jusante, em relação à adsorção, de um segundo conjunto de sectores constituido pelo primeiro conjunto de sectores e por um terceiro conjunto de sectores adjacente ao referido primeiro conjunto, o referido terceiro orifício com o lado de montante, relativamente ã dessorçao em contracorrente, de um quarto conjunto de sectores constituido pelos restantes sectores, e o referido quarto orifício com o lado de jusante, relativamente à dessorçao, dos refe- 2 - •is#?···';*

ridos quarto e terceiro conjuntos de sectores; e

- meios para efectuar uma rotaçao relativa entre o leito anular e as referidas divisórias, num sentido tal que cada sector faça sucessiva e ciclicamente parte dos referidos primeiro, quarto e terceiro conjuntos»

Numa outra variante, o aparelho á caracterizado por compreender;

- um invólucro que contém um leito anular de material adsorvente dividido num certo nómero de sectores;

- divisórias que dividem o volume compreendido entre este leito anular e o invólucro em quatro espaços que comunicam respectivamente com um primeiro orifício de entrada de mistura de oxigénio-ozono, um segundo orifício de saida de oxigénio, um terceiro orifício de entrada de gás de substituição e um quarto orifício de saida de gás de produção, constituído * essencialmente por gás de substituição e ozono, fazendo estas divisórias comunicar o referido segurido orifício com o lado de jusante, relativamente à adsorção, de um primeiro conjunto de sectores, o referido primeiro orifício com o lado de montante, relativamente à adsorção, de um segundo conjunto de sectores constituído pelo referido primeiro conjunto e por um terceiro conjunto de sectores adjacentes a este primeiro conjunto, o referido quarto orifício com o lado de jusante, relativamente à dessorção em contracorrente, de um quarto conjunto de sectores dividido constituído pelos sectores restantes, e o referido terceiro orifício com o lado de montante, relativamente à dessorção, dos referidos terceiro e quarto conjuntos de sectores; e

- meios para efectuar uma rotaçao relativa entre o leito anular e as referidas divisórias, num sentido tal que cada sector faça sucessiva e ciclicamente parte dos referidos primeiro, quarto e terceiro conjuntos.

Vao agora descrever-se alguns exemplos de realização da presente invenção, com referencia aos desenhos anexos, cujas figuras representam:

A fig. 1, um esquema de princípio de uma instalação de produção de ozono segundo a presente invenção;

A fig# 2, um diagrama que ilustra o funcionamento desta instalação;

A fig. 3, um esquema de princípio de uma outra instalação de produção de ozono segundo a presente invenção;

A fig. 4, um diagrama que ilustra o funcionamento da instalação da fig. 3;

As fig. 5A e 5B, em conjunto, esquematicamente, uma instalação completa correspondente ao esquema da fig. 3;

As fig. 6 e 7, mais em pormenor, o esquema da fig. 1, de acordo com duas variantes;

A fig. 8, em corte transversal de cima, um aparelho destinado à realização de um processo segundo a presente invenção, sendo o corte feito pela linha (VIII—VIII) da fig. 10;

A fig. 9, uma vista análoga de uma variante;

As fig. 10 e 11, o aparelho da fig. 8 ou da fig.

9, em corte longitudinal, respectivamente segundo as linhas (X-X) e (XI—XI) destas figuras;

- 4 h fig. 12, a utilização de um aparelho como o representado nas fig. 8 a 11 numa instalação como a ilustrada na fig. 6;

A fig. 13, uma vista em corte longitudinal de um outro aparelho destinado à realização de um processo segundo a presente invenção;

As fig. 14 a 17, vistas em corte feitos respectivamente pelas linhas (XIV-XIV) a (XVII-XVII) da fig. 13; e

A fig. 18, uma vista análoga à fig. 13 de uma variante.

A fig. 1 representa o princípio de funcionamento de uma instalação de produção de ozono a partir de oxigénio num único anel de ionização (1). Esta instalação compreende essencialmente um compressor Roots (2), um ozonizador (3) de qualquer tipo apropriado e três garrafas de adsorção (4,5,6) cheias de gel de sílica.

Em qualquer instante, circula oxigénio no anel (1) da seguinte maneira: o oxigénio, comprimido de 1,3 a 1,5 bar (1 bar = uma pressão absoluta de 10 Pa) pelo compressor (2) ₉ e parcialmente ionizado pelo ozonizador (3), do qual sai uma mistura oxigénio-ozono com cerca de 3 $ em volume de ozono; esta mistura entra por baixo numa das três garrafas, por exemplo na garrafa (4), onde o ozono é capturado por adsorção, fazendo-se a circulação num sentido denominado de cocorrente; e saindo o oxigénio por cima da garrafa (4) para retornar ao compressor.

Por outro lado, um gás portador ou de substituição, que pode ser azoto impuro (misturado a oxigénio) ou ar seco, e que no seguimento será designado, por comodidade, por azoto”,

- 5 entra por uma conduta (9) em contracorrente numa outra garrafa, por exemplo a garrafa (6), para efectuar a dessorção do ozono, e uma mistura deste gás de ozono sai novamente da garrafa (6) por uma conduta (10), constituindo a corrente de produção.

Durante este tempo, a terceira garrafa (a garrafa (5) ) é purgada por varrimento em cocorrente, derivando uma parte da mistura oxigánio-ozono, precisamente antes da sua entrada na garrafa (4); o ozono é capturado na garrafa (6) e é uma mistura de azoto e de oxigénio que sai desta garrafa; esta mistura é junta, através de uma conduta (100^), à corrente principal de azoto da conduta (9). A perda de gás do anel (1) deriva ã produção de ozono e a este varrimento é compensada por um fornecimento adicional de oxigénio em (11), entre a saida da garrafa (4) e a entrada do ozonizador (3). Faz-se notar que o fluxo de gás de varrimento faz ao mesmo o arranque da fase de adsorção da garrafa (5).

Para melhorar a adsorção do ozono, sem no entanto correr o risco de ver aparecer este cdrpo no estado líquido, muito instável, introduz-se a mistura oxigénio-ozono na garrafa (4) a uma temperatura de -90²C e o oxigénio que sai desta garrafa a cerca de -80²C é posto em relação de permuta térmica com a mistura que sai do ozonizador num permutador de calor (8). A instalação necessita de um fornecimento adicional de fria que pode ser introduzido de várias maneiras diferentes, como se descreve mais adiante.

A instalação compreende meios (não representados) de comutação entre as tres garrafas (4) a (6), e funciona de acordo com um ciclo ilustrado na fig. 2: cada uma das garrafas funciona sucessivamente em adsorção em cocorrente (garrafa (4) da fig. 1), em dessorção em contracorrente (garrafa (6) da fig. 1) e em varrimento em contracorrente (garrafa (5) da fig. 1), tendo

estas três fases a mesma duração, por exemplo de 4 minutos·

A título de exemplo de ordens de grandeza, com aproximadamente as mesmas condições de pressão e de temperatura nas três garrafas (4) a (6), se for tratado pelo ozonizador um caudal de 1 000 Nm /h (metros cúbicos normais por hora) de oxigénio, a saida azoto + ozono de produção tem um caudal da mesma ordem de grandeza, sendo □ caudal de varrimento na garrafa (5) saido no ciclo para a garrafa (6), da ordem de grandeza de 45 Nm°/h e o fornecimento adicional de oxigénio em (11) da ordem de 90 Nm³/h.

Numa variante, como se ilustra a traço-ponto na fig. 1, o varrimento da garrafa (5) pode efectuar-se por meio do oxigénio que sai da garrafa (4); este oxigénio circula em contracorrente e é adicionado, na sua saida da garrafa (5), ao fluxo de azoto carregado de ozono que sai da garrafa (6) em fase de dessorção· Faz-se notar que neste caso o oxigénio de varrimento é também utilizado para completar a dessorção da garrafa (5)·

A instalação esquematizada na fig· 3 é do tipo modular, isto é, compreende vários aneis de ozonização independentes (IA) a (1D). Isto apresenta vantagens importantes do ponto de vista da fiabilidade (disposição dos aneis em locais individuais que facilitam a manutenção anel por anel) e a adaptação a necessidades variáveis de ozono· Além disso, graças a um acoplamento de todos os aneis para a dessorção e o varrimento, reduz-se o número de garrafas de adsorvente de três para duas por cada anel, da seguinte maneira·

Cada anel (IA) a (1D) compreende, como anteriormente, respectivamente, um compressor Roots” (2A) a (2D), um ozonizador (3A) a (30) e um permutador de calor (ΘΑ) a (8D). A

cada anel estão associadas duas garrafas de gel de sílica (4A), (5A) a (4D), (5D). Existe um colector (9) de chegada de gás portador, denominado “azoto, como anteriormente, um colector de saida (10) de mistura azoto-ozono, e um colector (11) de alimentação adicional de oxigénio. Os colectores (9) e (10) podem ser respectivamente ligados selectivamente à entrada superior e à entrada inferior de cada garrafa, enquanto que o colector (11) está ligado permanentemente, por quatro derivações (11A) a (11D), aos quatro aneis (IA) a (1D) a montante do compressor. Isto asse gura um caudal constante de oxigénio no compressor e no ozoniza dor.

Em cada instante, quatro garrafas (aqui (4A) a (4Ii)) funcionam em adsorção em cocorrente, três garrafas (aqui (5A) a (5C) ) funcionam em dessorção em contracorrente pelo azoto, e uma garrafa (aqui (5D) ) fuhciona em varrimento por derivação da mistura (o₂-o₃) antes da sua entrada na garrafa associada (4D), Para compensar este varrimento, cada derivação do colector (11) que alimenta os quatro aneis fornece ao anel que compreende um varrimento um caudal suplementar correspondente de oxigénio, A entrada superior de cada garrafa podeser ligada por uma conduta tal como (lOOgp) ao colector (9), para recuperar o caudal de varrimento no gás portador.

A instalação compreende meios de comutação (não representados) que asseguíam um funcionamento cíclico de todas as garrafas, como se ilustra na fig. 4í para um ciclo de 8 minutos, cada garrafa assegura sucessivamente uma fase de adsorção em cocorrente de 4 minutos, uma fase de dessorção em contracorrente de 3 minutos e uma fase de varrimento em contracorrente de 1 minuto, sendo os caudais de azoto e de varrimento adaptados em conformidade, 0 quadro seguinte resume o funcionamento. Nos casos deste quadro, “A designa umafase de adsorção, D uma fase de dessorção e “B uma fase de varrimento.

						a> tf	• tf		• •
	Garrafa	1	2	3	4	: 5	: 6	7	Θ :
	Tempo (mn)					• •	• «		•
									a
						•	•		•
			»		•			•
				•		•
	1	A	D	í A	D	j A	D	A	B í
				•					•
				a		•			0
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•			a					•
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•			•					tf
4	4 4							4	•
4	» 4			•				4	•
4 4	3	D	A	A :	B	A	D	D	A :
• 4							4	•
• 4								tf
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							•	•
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	5	D	A	D í	A	D	A	B :	A :
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								•
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				•
	7	A	D	E : • •	A	D	A	A	D : 44 tf
			•	•				•	tf
•	•	•	•	*	•	•			•
• tf	8	A í	D :	A :	D í	B s	A	A :	D :

Este princípio poderá ser ampliado para uma instalação com n aneis: em cada instante, ri garrafas estão em fase de adsorção em cocorrente, (n-1) garrafas em fase de desorção em contracorrente e uma garrafa está em fase de varrimento em cocorrente» Se se tomar a duração da adsorção como unidade, a duração de varrimento é em princípio 1 e, por consen quencia, a duração de dessorção é n-1. Numa variante, poderia

as encarar-se a solução de reduzir a duraçao do varrimento e, eventualmente, aumentar de outro tanto a duraçao de uma pelo menos d outras fases do anel correspondente»

Voltando à fig. 3, no que respeita ao caudal e com as mesmas hipóteses globais consideradas para a fig. 1, cada 3 ozonizador trata 250 Nm /h de oxigénio, cada anel recebe permanei *3 temente um fornecimento adicional de 45/4 Nm /h; e o varrimento, que deve ser efectuado durante um tempo igual a um quarto da duração de adsorção, consome 45 Nm^/h, de modo que a derivação correspondente (aqui (11D) ) fornece um anel (1D) um complemento de oxigénio de 45 Nm /h. Este gás de varrimento é recuperado no colector (9) e de dada uma das tres garrafas em dessorção sai em contracorrente um caudal de 1 000 Nm /h de mistura azoto-ozono»

No caso da fig» 3, como no da fig. 1, a recuperação do caudal de varrimento permite diminuir o caudal de gás portador a fornecer. Se se tratar de azoto impuro, como se verá mais adiante no caso em que a instalação é acoplada a um aparelho de separaçao de ar, é o caudal de azoto que define a dimensã deste aparelho,' e o ganho, da ordem de 5 %, obtido neste caudal permite diminuir o investimento e a energia» Se o gás portador for ar, ele deve ser desidratado, o que é dispendioso, e a recuperação atrás citada assegura igualmente um ganho»

As fig» 5A e 5B, em conjunto, representam uma instalaçao completa de produção de ozono que compreende, por um lado (fig· 5A) um aparelho de separação de ar adaptado a esta aplicação, e, por outro lado (fig· 5B) quatro aneis concebidos da mesma maneira que o da fig» 3» aparelho de fig» 5A fornece aos quatro aneis da fig. 5B o oxigénio complementar, através do colector (11), e o azoto portador através do colector (9). Está também este ligado

- 10 aos quatro aneis pelo colector (10) de produção que transporta a mistura azoto-ozono. Ele fornece a totalidade dos gases e do frio necessários para a produção do ozono.

Este aparelho compreende um compressor de ar (20) um dispositivo (21) de purificação do ar comprimida, um conjunto de turbina (22)-supressor (23), uma conduta de permuta térmica (24) e uma coluna de destilação (25). 0 ar, comprimido a 4 bar pelo compressor (20) e, depois purificado, é comprimido a 5 bar pelo supressor (23) e depois arrefecido desde a temperatura existente na conduta de permuta (24). Uma parte importante, por exemplo da ordem de metade, ou mesmo mais, do caudal de ar é derivada antes de atingir a extremidade fria desta conduta de permuta e é turbinado em (22), o que assegura o teor de frio da instalação bem como o accionamento mecânico do supressor (23). 0 caudal turbinado, expandido até 1,4 bar, é introduzido numa zona intermédia da coluna (25). 0 resto do ar é arrefecido até cerca de -175^SC, liquefeito num condensador-vaporizador de cuba (26) da coluna e depois expandido até 1,4 ata e injectado na parte superior desta.

Assim, a coluna (25) produz na cuba oxigénio com uma pureza compreendida entre 95 $ e 99,5 % e na parte superior um gás residual (R) constituído por azoto e de 10 a 15 $ de oxigénio. É este gás que constituirá o gás portador do ozono e será denominado azoto” no seguimento, para maior comodidade. Este gás contribui igualmente para o sub-arrefecimento do ar num permutador de calor (26a) associado à coluna.

azoto retirado na parte superior da coluna é aquecido na conduta de permuta (24) em contracorrente do ar até cerca de -902C e depois passa para o colector (9). .A mistura de produção azoto-ozono penetra sensivelmente até ao mesmo nível na conduta de permuta (24) e aquece-se em contracorrente do ar até à temperatura ambiente, a cerca de 1,1 ata. Uma parte do azoto, derivada para uma conduta (27) antes de entrar na linha de per muta, atravessa esta de um extremo ao outro e serve para a regeneração das garrafas de adsorvente do dispositivo de purificação (21).

Encontram-se na fig. 53 os elementos da fig. 3, com um pouco mais de pormenor dos permutadores de calor (8A) a (8D) e dos meios de circulação dos gases, que se encontram de maneira análoga em todos os ánéis* colector de azoto (9) está de facto desdobrado num primeiro colector (9^) e um segundo colector (9£)· ^^ara cada anel, por exemplo o anel (A), uma derivação (9^^) aquece o azoto até cerca de -80-C no permutador (ΘΑ) em contracorrente da mistura (0 -0_), depois desemboca no colector (9,), a partir do Z 3 2 qual o azoto pode distribuir-se pelas três garrafas em dessorção (aqui (5A) a (5C) ) por derivações Og/; ^{a e} ^ερθίε sair por derivações (10A a 10C) do colector (10)· colector (11) de oxigénio compreende dois ramoss um ramo (11^, comandado por uma válvula (28) de caudal constante, donde partem quatro derivações (11^^, ...) que desembocam em cada anel precisamente a montante do compressor (2) correspondente; e um ramo (ll,,) donde partem quatro derivações (11 comandadas por válvulas (29A, ·.·) ser vocomandadas

2A ·;·^} pela pressão do anel correspondente e que desembocam igualmente precisamente a montante do compressor (2) correspondente.

Considerando o anel (IA), a mistura oxigénio-ozono que sai do ozonizador (3A) é arrefecida a -90^£C, atravessando de um extremo ao outro o permutador (8A) em contracorrente do azoto, atravessa a garrafa (aqui 4A) em adsorção, volta a sair da mesma a cerca de -80-C, entra a esta temperatura no permutador (BA), aquece no mesmo em contracorrente da mistura oxigénio-ozono e volta à temperatura ambiente ao compressor (2A).

Como atrás se viu, três aneis compreendem uma garrafa em fase de dessorção pelo azoto, enquanto a quarta (aqui 1D) compreende uma garrafa (aqui 5D) em fase de varrimento· Para isso, deriva-se a mistura oxigénio-ozono do anel antes de entrar na garrafa (40) em adsorção, a qual atravessa em cocorrente a garrafa (5D), junta-se depois pela conduta (IOOsq) a um colector de recuperação (1D0). Este desemboca no colector P^or intermédio de uma válvula (30) de caudal constante regulado para o mesmo valor do caudal que a válvula (28). Assim, em qualquer instante, o caudal de varrimento é compensado por um caudal igual injectado no anel pela derivação correspondente (llj) (aqui 11^^) ^e qualquer diferença de caudal é compensada pela intervenção da válvula (29) correspondente (aqui (29D) ) que leva ao valor prescrito a pressão do anel na entrada do compressor *Rootsⁿ (aqui (20) )♦

A fig. 5B mostra igualmente o conjunto das condutas de ligação e das válvulas eléctricas que permitem a circulação dos gases e a permutação das funções das garrafas, da maneira atrás explicada. Ilustrtiu-se ainda, para cada anel, uma conduta de derivação de curtocircuito (31) de oxigénio; graças a esta derivação, um caudal de oxigénio frio pode evitar o permutador (8A,·.·) a fim de efectuar uma regulação de temperatura, estando este caudal dependente da temperatura do azoto que sai do permutador.

Quando a instalação estiver em regime permanente, vimos que o fornecimento adicional de oxigénio necessário é relativamente pequeno, enquanto que o caudal de azoto é da mesma ordem de grandeza que o caudal que circula nos aneis. É em geral

L este caudal de azoto que determina a dimensão do aparelho de separação de ar.

Para diminuir este caudal de azoto e, por conseguinte, reduzir □ investimento e a energia, pode pensar-se, para a fase de dessorção, utilizar ou azoto mais quente, ou azoto a pressão mais baixa (em relação à pressão da fase de adsorção). Todavia, a primeira solução deve ser posta de parte devido ao facto da curta duração das diversas fases, que nao permite actuar nas temperaturas; resta portanto apenas a segunda solução, que pode realizar-se aumentando a pressão de funcionamento dos ozonizadores, sendo a pressão de dessorção fixada pela pressão de utilização da mistura azoto-ozono (aqui 1,1 bar, aproximadamente

Em variante, pode também diminuir-se a pressão de dessorção colo cando na conduta (10) uma máquina de compressão que faz a descer· ga à pressão de utilização desejada. Para um teor de ozono de 3 a 5 %, em moles, poderia assim utilizar-se uma pressão de adsorção de 1,1 a 2,5 ata e uma pressão de dessorção compreendida entre 0,5 e 1,5 ata. Uma outra vantagem eventual da dessorção a pressão inferior à de adsorção é uma concentração em ozono mais elevada no gás de produção R + 0^ sensivelmente aumentada na relação inversa das pressões absolutas.

Ilustraram-se nas fig. 6 e 7 outras variantes de fornecimento do frÍD às garrafas de adsorção, dependendo a escolha dos diversos parâmetros de cada aplicação, por exemplo do comprimento das condutas de ligação entre o 'aparelho de separação de ar e o local dos aneis de ozanização. Representaram-se estas duas variantes no caso de uma instalação com um só anel, correspondente ao esquema da fig. 1, acoplada ao aparelho de separação de ar da fig. 5A.

Na fig. 6, encontra-se o anel (1) com o compressoí Roots” (2), o ozonizador (3), as tres garrafas de adsorvente (4) a (6), o permutador de calor (8) e os colectores (9) de azoto (10) de mistura azoto-ozono e (11) de oxigénio complementar.

Neste caso, como apenas há um dnico anel de ozonização, o colector (9) não está desdobrado; o azoto é simplesmente aquecido até cerca de -80^sC no permutador (8) e depois enviado para a garrafa (aqui (6) ) em dessorção, e a mistura azoto-ozono é recuperada pelo colector (10). A'mistura oxigénio-ozono que circula no anel atravessa a garrafa em adsorçao (aqui (4) ) e penetra no permutador (8) ao nível de temperatura (de cerca de -802C) a que sai o azoto de dessorção, sendo depois aquecido até à temperatura ambiente e reenviado para o compressor (2). É o caudal de varrimento derivado do anel que atravessa a terceira garrafa (aqui (5) ) através de um colector (32) e uma derivação (32^) e é recuperado por uma conduta (100^) no colector (9), a jusante do permutador (8). As três condutas (100^), (10CL·) e (10D^) reunem-se para formar □ colector de recuperação □ o (10Q), comandado pela válvula (30) de caudal constante.

Do mesmo modo que o colector (9), o colector (11) compreende um dnico ramo. C oxigénio complementar sai da conduta de permuta (24) da fig. 5 ao mesmo nível de temperatura que o azoto, ou seja a cerca de -90^au, como está indicado a trace jado em (11a) na fig· 5A e é aquecido até à temperatura ambiente no permutador (B), em contracorrente da mistura oxigénio-ozono, antes de ser injectado no anel (1), por intermédio da válvula (29) dependente da pressão deste anel.

Encontramos igualmente um derivação de curtocircuito (31) de regulação de temperatura.

A variante da fig. 7 difere da anterior pelo facto de o arrefecimento da mistura oxigénio-ozono do anel (1) ser completamente assegurado em contracorrente pelo oxigénio complementar, o qual é conduzido pelo colector (11) sob a forma gasosa mas no seu ponto de orvalho, ou seja a cerca de -1752C, coma se indica a traço e ponto em (11b) na fig. 5A, ou mesmo no estado líquido, e injectado no anel na extremidade fria do permutador (8). Neste caso, o azoto á extraido da conduta de permutação (24) directamente à temperatura de dessorção, ou seja, a cerca de -802C. A fim de evitar o risco de aparição no ponto de injecção do oxigénio de uma fase líquida rica em ozono, o fornecimento adicional de gás frio foi feito não directamente na mistura oxigénio-ozono antes da sua introdução no adsorvedor (4) mas sim no fluido que sai deste dltimo, portanto num fluido de concentração muito pequena em ozono· processo tal como foi descrito permite obter num caudal mantido constante de gás de substituição um teor de ozono praticamente constante desde □ início até ao fim da fase de dessorção, mas com uma ligeira queda regular deste teor em função do dimensionamento dos adsorvedores e da duração das fases. A solução com n aneis de ionização (fig. 3 e fig₀ 5b) conduz, devido ao desfasamento no tempo dás colocações na fase de dessorção das garrafas dos diferentes aneis, a uma redução, na relação n_, da baixa de teor de ozono em relaçao a uma instalação com um só anel.

Se □ utilizador estiver interessado nã.u tanto num teor constante, mas sim numa quantidade constante de ozono fornecido, o processo permite assegurar essa constância da produção cadenciando □ caudal de gás de substituição no decurso da fase de dessorção de maneira a compensar a ligeira baixa de teor por um aumento sensivelmente proporcional do caudal.

Pode também utilizar-se a mesma propriedade do sistema, ou seja, a presença permanente de um lastro maciço de ozono nos adsorvedores, para fazer face a um aumento instantâneo do pedido de ozono: basta aumentar instantaneamente o caudal de gás de substituição enviado em dessorção para aumentar sensivel-

mente nas mesmas proporçoes a produção de ozono; é claro que se aumentará simultaneamente a produção de ozono no ozonizador, poi aumento do caudal de oxigénio, com teor de ozono constante, ou por aumento do teor de ozono, com caudal de oxigénio constante, conforme o modo de regulação preferido, mas o facto de ir buscar ozono ao lastro permite dar resposta instantanea ao pedido, sem esperar o tempo de um ciclo. 0 mesmo sucede quando de uma diminuição de pedido de ozono. 5e se actuar no ozonizador por variação do caudal de oxigénio com teor constante de ozono, o novo regime de equilíbrio será obtido com um gás de substituição com teor constante, mas com caudal modificado durante tanto tempo quanto o que decorre sem o pedido variar novamente.

Pelo contrário, se se actuar no ozonizador por variação do teor em ozono com caudal de oxigénio constante, o novo regime de equilíbrio será obtido com um gás de substituição com teor de ozono modificado, mas com caudal constante: o caudal só será alterado provisoriamente, □ tempo necessário para reconstituir nos adsorvedores o lastro de ozono correspondente ao novo regime de funcionamento.

Deve notar-se que a associação de um aparelho de destilação de ar e de uma instalação de produção de ozono permite adsorver o ozono numa gama de temperaturas óptima (-502C a -11Q2C, aproximadamente), inferior às que podem obter-se por meio das máquinas frigoríficas industriais disponíveis no comércio.

Vão agora descrever-se os aparelhos que permitem realizar os processos atrás explicados, que tiram partido especial das características destes processos: pressão de adsorção vizinha da pressão de dessorçao; possibilidade dé juntar oxigénio à mistura de produção azoto-ozono (sendo o dnico inconveniente o custo do oxigéríio assim perdido para o anel de ioniza

- 17 ção), mas a necessidade de não deixar que quantidades considerá veis de azoto penetrem no anel de ozonização para não enriquecer progressivamente este com azoto até para além dé um valor limite aceitável para □ bom funcionamento do ozonizador.

aparelho representado nas fig. 8, 10 e 11 compreende um invólucro exterior (40), constituído p~r um corpo cilíndrico (41) de eixo (X-X) vertical e dois fundos abaulados superior (42) e inferior (43), no qual está montado coaxialmente um equipamento rotativo (44), compreendendo este último um suporte inferior horizontal (45) sob a forma de placa circular, uma tampa superior anular (46) e duas grelhas cilíndricas, exterior (47) e interior (4Θ), entre as quais se coloca um leito anular (49) de material adsorvente. A grelha (47) liga as periferias exteriores do suporte (45) e da tampa (46), enquanto a grelha (47) atravessa a abertura central desta tampa e é guiada na rotação na sua extremidade superior par um rolamento estanqu» (50) solidário com o fundo (42) do invólucro.

As duas grelhas são perfuradas a toda a sua altura, excepto na sua parte superior, a partir de um nível situado um pouco abaixo da tampa (46). 0 suporte (45) está montado num rolamento circular (51) com rolos, suportado pelo fundo inferior (43) do invólucro por intermédio de um esqueleto metálico (52) que compreende um pavimento (53). 0 equipamento (44) pode ser arrastado em rotação em torno do eixo (X-X) por um pinhão (54) ligado a um motor (55) interior ao invólucro e que ataca uma coroa dentada (56) fixada sob o suporte (45).

Uma divisória radial (57) divide o espaço interior da grelha (48) em dois meios-espaços (58,59). Esta divisória está fixada no fundo superior (42) e roça, por um lado, ao lango do seu bordo inferior, nc suporte (45) por intermédio de uma raspadeira de estanqueidade (60) e, por outro lado, ao longo

de cada um dos bordos longitudinais, sobre a grelha por intermédio de duas raspadeiras de estanqueidade (61,62) (fig. 8 e 11).

Além disso, o espaço situado entre o equipamento rotativo (44) e o invólucro (4C) está dividido em dois espaços da seguinte maneira.

Por um lado, previram-se a toda a altura do equipamento (44) da tampa (46) até ao pavimento fixo (53) duas divisórias radiais (fig. 8); uma divisória radial (63) coplanar com a divisória (57), e uma outra divisória radial (64) desfasada angularmente de um ângulo agudo no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio (considerando a fig. 8) em relação à posição diametralmente oposta à divisória (63). Cada uma das divisórias (63) e (64) está fixada pslo seu bordo exterior ao corpo cilíndrico (41) e roça por meio de uma raspadeira de estanqueidade na grelha (47).

Por outro lado, previram-se duas juntas de estanqueidade que se estendem cada uma num plano horizontal por um pouco mais de meio círculo da divisória (63) até à divisória (64) . A junta superior (65) está fixada no fundo superior (42) do invólucro e roça na periferia exterior da tampa (46), enquanto a junta inferior (66) está fixada na face superior do pavimento (53) e roça na periferia exterior do suporte (45).

Para a distribuição dos gases, a parte superior do fundo superior (42) tem dois orifícios (67,68) que desenbocam no interior da grelha (48) de um lado e do outro da divisória (57), enquanto o fundo inferior (43) apresenta dois orifícios (69,70) que desembocam sob o suporte (45), de um lado e do outro de uma divisória radial (71) que faz parte do esqueleto (52). 0 leito de adsorvente (49) é por seu lado dividido em várias secto··

- 19 res (72) (em número de trinta e dois no exemplo representado) por placas radiais (73) (fig. 8) que ligam as duas grelhas.

Assim, o espaço compreendido sntre □ equipamento (44) e o invólucro (40) está dividido de maneira estanque num meio-espaço (74) que apenas comunica com o orifício (69) e, através de uma parte dos sectores (72) do leito de adsorvente, com o orifício (67), e um meio-espaço (75) que comunica apenas com o orifício (70) e, através de uma outra parte dos sectores (72), com o orifício (68).

Este aparelho é utilizado da seguinte maneira para realizar um processo análogo ao ilustrado a ponto e traço na fig. 1, substituindo □ aparelho as três garrafas ilustradas nessa figura.

orifício (67) está ligado ao anel (1), a jusante do permutador de calor (8), de modo que é alimentado permanen· temente pela mistura oxigénio-ozono arrefecida por este permutador. 0 orifício (68) é ligado à conduta de gás de produção (10).

orifício (69) está ligado ao anel (1), a montante do retorno para o permutador (8). 0 orifício (70) está ligado à conduta (9) de alimentação de azoto.

equipamento (44) é arrastado em rotaç

a velocidade constante no sentido dos ponteiros do relógio da fig. 8.

Admitiremos que o oxigénio no orifício (69) e □ azoto no orifício (70) estão sensivelmente à mesma pressão (P), por exemplo ligeiramente superior à pressão’atmosférica; tendo em conta uma perda de carga £ , por exemplo da ordem de 30 mb, na travessia do leito (49), teremos uma pressão P + p no orifício (65) e P-p no orifício (63), o que determina os sentidos de circulação dos gases.

As divisórias (57), (63) e (64) (fig. 8) repartem os sectores (72) em três categorias:

- da divisória (63) até ao ponto diametralmente oposto (76), rodando no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio, metade destes sectores, referenciados por (72^), sao atravessados radialmente de dentro para fora pela mistura oxigénio-ozono, que empobrece progressivamente em ozono devido à adsorção para deixar sair no semi-espaço exterior (74) oxigénio puro;

- da mesma divisória (63) até à divisória (64), rodando no sentido dos ponteiros do relógio, um pouco menos de metade dos sectores (72) referenciados por (722), são atravessados de fora para dentro por azoto, que se enriquece progressivamente em ozono para fornecer no meio-espaço interior (58) em frente uma mistura de azoto-ozono que constitui o produto da instalação;

- um sector (72), ou um pequeno número de sectores (72) (em número de dois (com as referências (723) e (724) na fig. 8, situado(s) entre a divisória (64) e o ponto (76). Este ou estes sectores são alimentados pelo exterior por oxigénio do espaço (74), que se enriquece progressivamente em ozono e varre o azoto ainda presente, de maneira que fornecem uma mistura de oxigénio-ozono-azoto no meio-espaço central (58) que comunica com o orifício (68).

Assim, se se considerar um sector (72) dado, rodando numa volta completa a partir do ponto (76):

- desde este ponto (76) até à divisória (63), este sector é sujeito a uma fase de adsorção do ozono da mistura oxigénio-ozono arrefecida que sai do permutador de calor (8) ί/.. ;

(fig. 1) e introduzido no meio-espaço central (59) pelo orifício (67);

- desde a divisória (63) até à divisória (64), o mesmo sector (72) é dessorvido em contracorrente (isto é, radialmente de fora para dentro) pelo azoto introduzido nc meio-espaço exterior (75) pelo orifício (70);

- desde a divisória (64) até ao ponto (76), este sector (72) está sujeito a um varrimento em contracorrente pelo oxigénio, completando este oxigénio por outro lado a fase de dessorção deste sector.

Considerando o conjunto dos N sectores (72), temos em cada instante N/2 sectores em adsorção, ri sectores etr varrimento-dessorção (número de sectores compreendidos entre a divisória (64) e o ponto (76) e N - n sectores em dessorção.

A instalação fornece assim em permanência, um caudal constante de mistura constituído essencialmente por azoto e ozono, sem ser necessária qualquer válvula.

Como se compreende, pode regular-se a duração relativa de cada fase de adsorção, de dessorção e de varrimento-dessorção pela escolha do desfasamento angular entre a divisória (64) ’e o plano das divisórias (57) e (63), e a duração absoluta de cada fase pela escolha da velocidade de rotação do equipamento (44).

Nota-se que os rolamentos (50) e (51), bem como o pinhão (54) e o seu mctor de accionamento (55) estão inteiramente contidos no meio-espaço (75), e portanto numa atmosfera de azoto, o que é vantajoso para o seu bom funcionamento e para a segurança.

—

A variante da fig. 9 não difere da da fig. 8 senão pelo facto de a divisória (64) estar desfasada angularmente no sentido dos ponteiros do relógio em relação ao ponto (76). Por conseguinte, o ou os sectores (72^, 72^) compreendidos entrei o ponto (76) e a divisória (64) estão em fase de varrimento em cocorrente (radialmente de dentro para fora) pela mistura oxigénio-ozono proveniente do meio-espaço central (59), e a mistura oxigénio-azoto que dela sai vai para o meio-espaço exterior (75) e ndstura-se com o azoto que alimenta este, para participar com este azoto na dessorção em contracorrente dos N/2 sectores compreendidos entre a divisória (63) e o ponto (76),

Compreende-se pois que o aparelho da fig. 9, substituindo as três garrafas (4) a (6) da fig* 1, permite realizar o processo ilustrado a traço cheio nesta fig* 1, sem que seja necessária qualquer válvula de comutação.

Esta simplificação da instalação, que tem como consequência uma redução considerável dos riscos de fugas, está representada na fig. 12, que retoma, a título de exemplo, o esquema da fig» 6, com os mesmos números de referência, mas utiliza o aparelho de leito adsorvente rotativo da maneira atrás explicada.

aparelho representado nas fig. 13 a 15 baseia-se no mesmo princípio geral que o das fig. Θ a 11, e os elementos correspondentes levam os mesmos números de referência; um leito anular de adsorvente (49) delimitado por duas grelhas exterior (47) e interior (48) está dividido em N sectores (72) por placas radiais (73) que se estendem entre estas duas grelhas, e cada um destes sectores é posto sucessivamente em comunicação com uma alimentação com um gás de varrimento que, no exemplo considerado, é o oxigénio* A diferença essencial reside no facto de, agora, o leito (49) ser fixo, enquanto que o aparelho compreende um núcleo rotativo, que constitui o equipamento rotativo (44), que assegura a distribuição desejada dos três gases entre os sectores (72).

Mais precisamente, o invólucro (40) compreende na sua parte inferior um fundo duplo (77) convergente para baixo que termina, na sua extremidade inferior, por um cilindro aberto (78). Uma tubuladura que constitui o orifício (69) parte radialmente deste cilindro e atravessa com junta estanque o corpo (41) e duas juntas de estanqueidade anulares (79) estão fixadas no cilindro (78) por cima e por baixo desta tubuladura. 0 orifício (70) desemboca no espaço compreendido entre o fundo inferior (43) e o fundo duplo (77).

As duas grelhas (47) e (48) ligadas na sua parte superior pelo fundo superior (42) e na sua base pelo suporte (45), que é aqui mais ou menos troncocónica e paralelo ao fundo duplo (77)· A grelha interior (48) prolonga-se para baixo até ao cilindro (78), e uma junta de estanqueidade anular (80) está fixada na grelha (47) ao nível da união entre esta e o suporte (45), Além disso, as placas (73) prolongam-se para fora até ao fundo (42), ao corpo (41) e ao fundo duplo (77), de modo que é todo o espaço delimitado pela grelha (47) , o fundo (42) , o courpo (41) e o fundo duplo (77) que é dividido em N sectores, como se vê nas fig. 14 e 15.

invólucro (40) apresenta na sua parte superior uma abertura (81) com o mesmo diâmetro que a grelha (48) e na qual é fixada uma cópula cilíndrica (82) do mesmo diâmetro, fechada na sua parte superior e aberta na sua base. Duas tubuladuras, que constituem respectivamente os orifícios (67) e (6o), desembocam radialmente na parte inferior e na parte superior, respectivamente, da cópula (82). Duas juntas de estanqueidade anulares (Θ3) estão fixadas por baixo da tubuladura (67)·

núcleo rotativo (44) é guiado por um rolamento superior (84) previsto na parte superior da cúpula (82) e por um rolamento inferior (85) previsto no ponto inferior do fundo (83). É accionado em rotaçao por um motor (55) fixado no fundo (43), no interior do invólucro (40), por intermédio de um parafuso sem fim (86) que ataca uma ronda dentada (87) solidária com o núcleo.

Junto de cada extremidade, o núcleo (44) compreende uma caixa de válvula cilíndrica aberta nas duas extremidades. A caixa da válvula superior (88) coopera pelas suas partes de extremidade com as duas juntas (83) e apresenta entre estas uma fenda semicircular (89) cujo bordo superior está ligado à periferia de uma plaqueta horizontal (90) em forma de meia-lua (fig. 16). Do bordo rectilineo e diametral desta plaqueta (90) parte para baixo uma divisória vertical diametral (57) cuja largura é igual ao diâmetro interior da caixa de válvula (88). A toda a altura da grelha (48), a divisória (57) leva duas raspadeiras (61) e (62) que roçam nesta grelha (fig. 14), de maneira a delimitar dois meios-espaços interiores (58) e(59). Na sua extremidade inferior, a divisória (57) leva um obturador (91) em forma de taça invertida (91) cuja parede periférica coopera com a junta (80).

A caixa de válvula inferior (92) coopera pelas suas partes extremas com as duas juntas (79) e apresenta entre estas uma fenda (93) cujo bordo inferior está ligado à periferia de uma plaqueta horizontal (94) situada na vertical da plaqueta (90)·

Como se vê nas fig. 15 e 17, a plaqueta (94) tem uma forma que se estende um pouco para além de uma meia-lua e é limitada por dois raios que formam entre si um ângulo obtuso; um destes raios encontra-se no plano da divisória (57) e o outro está desfasado de um ângulo agudo no sentido dos ponteiras do relógio (considerando as fig· 14, 15 e 17) em relação ao raio diametralmente oposto, correspondendo este desfasamento a um pequena número de sectores ri , com n = 2 no exemplo representado. Uma divisória (95), que forma um diedra do mesmo ângulo, estende-se verticalmente entre estes raios e a face inferior do obturador (91). Entre a junta superior (79) e a junta (00), esta divisória (95) roça pelos seus bordos, providos de raspadeiras de estanqueidade, no prolongamento inferior da grelha (48).

Cada uma das caixas de válvula (88) e (92) delimâ ta um espaço anular, respectivamente (96) e (97), com a parede cilíndrica (82,78) que o envolve.

Em funcionamento, os orifícios (67) a (70) estão ligados como nas fig. 8 a 12 e o núcleo (44) é accionado em rotação no sentido dos ponteiros do relógio das fig. 14 e 15. A mistura oxigénio-ozono chega pela tubuladura (67) e penetra no espaço (59) através da fenda (89) e eventualmente do espaço (96) Daí a mistura atravessa M/2 sectores (72^) (fig. 14) e sai oxigénio nos compartimentos (98) correspondentes situados no exterior da grelha (47). Este oxigénio junta-se sob o obturador (91) no interior do prolongamento inferior da grelha (48) e, graças à forma da divisória (95), é redistribuído por FJ + n sectores (72_r 72₃, 72₄).

Assim, uma parte do oxigénio atravessa novamente, em sentido contrário, isto é para o eixo (X-X), n sectores (72^) e (72^) (fig. 4), e a parte essencial do oxigénio sai pela tubuladura (69) através da fenda (93), eventualmente através do espaço anular (97), da caixa de válvula inferior (92).

Simultaneamente, o azoto introduzidp pela tubuladura (70) atravessa a caixa de válvula (92) de baixo para cima,

- 26 entra nos N - n compartimentos (98) restantes e, daí, atravesse;

os sectores (722) correspondentes para o eixo (X-X), para se evacuar pela tubuladura (68) sob a forma de mistura azoto-ozono (com um pouco de oxigénio), depois de ter atravessado de baixo para cima a caixa de válvula superior (88).

Compreende-se que, como no caso das fig. 8, 10 e 11, cada sector (72) é sujeito sucessivamente a uma fase de adsorção do ozono da mistura oxigénio-ozono, uma fase de dessorção em contracorrente pelo azoto, completando ao mesmo tempo a dessorção e encontrando-se no gás de produção constituído essencialmente por azoto e ozono, variante da

É claro que teríamos novamente a fig. 9 invertendo o sentido do desfasamento das da divisória (95), como se ilustra a traço-e-ponto duas partes na fig* 15.

A fig. 1Θ ilustra um aparelho completamente sedas fig. 13 a 17, mas que apenas difere pelo facto melhante ao de o leito de adsorvente (49) ser do tipo achatado, isto é, de escoamento axial, em vez de ser do tipo de escoamento radial. Para isso, o aparelho é modificado da maneira seguinte: a grelhe exterior (47) é suprimida e o suporte (45) é substituido por uma grelha-suporte horizontal (45A) que se estende da grelha (48), ao nível da junta (80), até ao corpo (41). 0 leito (49) estende-se mais ou menos até â parte superior deste e, a toda a altura deste leito, a grelha (48) é cheia. 0 aparelho funciona da mesma maneira que o das fig» 13 a 17, excepto que os gases atravessam o leito (49) verticalmente.

Do mesmo modo, ilustrado nas fig· 8 a 11 pode de adsorvente achatado, como o princípio do leito rotativo aplicar-se ao caso de um leito se repxffienta nas fig. 19 a 21,

Nesta variante, □ equipamento rotativo (44)

compreende duas chapas cilíndricas (47A) e (48A), que delimitam um espaço anular no qual está colocado o leito de adsorvente (49), que se enche até uma pequena distância da sua parte superior. Este espaço anular é fechado na sua parte inferior por uma grelha-suporte (45A) e é aberta para cima. 0 espaço interior à chapa interior (48A) é fechado nas duas extremidades por discos cheios superior (99) e inferior (10D).

Por outro lado, o espaço anular que contém o leito (49) está como anteriormente dividido em N sectores (72) por placas radiais (73) que se estendem a toda a sua altura e de uma chama à outra. íJo bordo superior de cada divisória (73) está fixa uma peça arredondada (101) (fig. 21) que lhe confere uma forma de secção em T. 0 equipamento (44) assenta num rolamento circular (51), um de cujos rolos pelo menos é accionado por um motor, não representado.

Para assegurar a separação dos espaços que contem os diferentes gases e distribuir os gases entre os sectores (72) previram-ses

- duas juntas de estanqueidade anulares (102), fixadas respectivamente na parte superior e na parte inferior do corpo (41) e roçando nas partes superior e inferior da chapa exterior (47A);

- uma divisória diametral (103) que parte do fundo superior (42) e desce até junto do equipamento (44); esta divisória leva na sua extremidade inferior, a todo o seu comprimento, uma raspadeira de estanqueidade (104) que coopera com o disco (99) e a junta superior e, sucessivamente, com todas as peças arredondadas (101) (fig. 21) durante a rotação do equipamento (44);

- uma divisória inferior (105) que parte do fundo inferior (43) e sobe até junto do equipamento (44). Esta di viséria encontra-se em metade do seu comprimento no mesmo plano que a divisória (103) e, na outra metade do seu comprimento, num piano desfasado em relação a este plano de um angulo agudo, correspondente a n sectores (72^, 72^), no sentido contrário ao dos ponteiras do relógio da fig. 20. Mo exemplo representado, escolheu-se n = 2. A divisória (105) leva em todo o seu compri mento no seu bordo superior uma raspadeira de estanqueidade (106) que roça na grelha (45A), no disco inferior (100) e na junta inferior (102)·

Os orifícios (67) e (68) d esembocam de um lado e do outro da divisória (103), enquanto que os orifícios (69) e (70) desembocam de um lado e do outro da divisória (105),

Em funcionamento, o equipamento (44) é accionado em rotação no sentido dos ponteiros do relógio. Como anteriormente, a mistura oxigénio-ozono penetra pelo orifício (67) no sob a forma de oxigénio puro. 0 azoto entra pelo orifício (70), atravessa de baixo para cima N - n sectores (72„) em fase de ¹ «wm J dessorção e sai pelo orifício (68) sob a forma de mistura de produção, constituída essencialmente por azoto e ozono. Uma parte do oxigénio é reenviada de baixo para cima através dos n sectores restantes (72^, 72^), para completar a dessorção destes sectores e efectuar o seu varrimento. Ainda nesse caso, desfasando no outro sentido metade da divisória (105), poderia efectuar-se um varrimento em cocorrente (de cima para baixo dos sectores (72 , 72)

4 por mistura oxigénio-ozono, sendo o oxigénio resultante adicionado ao azoto de dessorção.

Nota-se que em todos os modos de realização descritos anteriormente o espaço que contém azoto é adjacente do que contém oxigénio, estando estes dois espaços (por exemplo os espaços (75) e (74) das fig· 8 e 11) sensivelmente à mesma pres são P.' Assim, o risco de fugas de azoto para o oxigénio do anel Je ozonização é mínimo. Do mesmo modo, os outros dois espaços, que contêm respectivamente a mistura oxigénio-ozono e a mistura de produção, são adjacentes um ao outro, estando □ primeiro (espaço (59) das fig. 8 a 11) à pressão P+p e o segundo (espaço (58) das fig. 8 a 11) à pressão P-p · Assim, pode produzir-se uma perda de oxigénio do anel, mas ainda nesse caso o azoto nao pode passar para este.

Claims

Processo para a produção de ozono, do tipo no qual o oxigénio em circulação num anel de ozonização (1) é parcialmente ozonizado num ozortizador (3), depois o ozono é capturado por adsorção e dessorvido por um gas de substituição, carac terizado por se enviar a mistura oxigénio-ozono para uma primei ra massa de adsorvente (4;72^), num sentido denominado de cocorrente, onde o ozono é adsorvido, por se enviar simultaneamente para uma segunda massa de adsorvente (6;72 ), em contracorrente, br um fluxo de gas de substituição que serve para a dessorçao desta segunda massa, por se efectuar simultaneamente um varrimento de uma terceira massa adsorvente (5;72 . 72 ) fazendo atravessar
3 4 esta terceira massa de adsorvente por um fluxo de gás de varrimento retirado do anel (1) sendo cada massa de adsorvente (4 a 6 72^ a 72^) sucessivamente atravessada pela mistura oxigénio-ozono, pelo gás de substituição e pelo gás de varrimento e por se adicionar ao fluxo de gás de substituição □ fluxo de gás de varrimento que atravessou a terceira massa de adsorvente (5; 72g 72 ).

Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se utilizar como gás de varrimento uma parte da mistura oxigeiíio— ozono que circula no anel (1), circulando este gás de varrimento em cocorrente na referida terceira massa de adsorvente (5; 72^, 72^) e por se adicionar o mesmo ao gás de substituição antes deste penetrar na referida segunda massa de adsorvente (6;72₉)·

- 3â Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se utilizar como gás de varrimento uma 'parte do oxigénio que sai da referida primeira massa de adsorvente (4;72 circulando este oxigénio em contracorrente na referida terceira massa de adsorvente (5; gás de substituição que

72^, 72^) e per sai da referida se adicionar o mesmo ao segunda massa de adsorvente (6; 72₂).

Processo para a produção de ozono, em particular de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, do tipo no qual, em pelo menos um anel de ozonizaçao (1,' IA 1D), se ozoniza pelo menos parcialmente oxigénio num ozonizador (3), depois o ozono é capturado a frio por adsorçao e dessorvido por um gas de substituição, caracterizado por se produzir por destilação de ar o oxigénio a ozonizar e um gás residual e por se utilizar o gás residual como gás de substituição e um pelo menos destes dois gases para fornecer □ complemento de frio necessário para levar a mistura oxigénio-Dzono ã temperatura fria de adsorção.

- Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por se produzir a totalidade do frio necessário expandindo numa turbina (22) uma parte importante, nomeadamente metade ou mais, do caudal de ar, antes de a destilar,sendo a energia mecânica assim produzida utilizada para completar a compressão do ar.

Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado por se utilizar um caudal de gás de substituição da mesma ordem de grandeza que o caudal da mistura oxigénio-ozono.

Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 6, caracterizado por o gás de substituição ser utilizado para a dessorção a uma temperatura ligeiramente superior à temperatura de adsorção.

- B9 -

Processo de acordo com uma qualquer das reivindi32 cações 1 a 7, caracterizado zado para a dessorçao a uma por o gas de pressão inferior à pressão de adsor· ção.

Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 8, caracterizado por se cedenciar no decurso da fase de desorçao o caudal de gás de substituição de maneira a manter sensivelmente constante a quantidade de οζ'οηο fornecida ao utilizador.

- 1D- -

Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 9, caracterizado por, para responder instantaneamente a uma variação do pedido de ozono, se fazer variar instantaneamente no mesmo sentido o sentido do caudal de gás de substituição ·

- 119 -

Processo de produção de ozono, em particular de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 10, com n, aneis de ozonização (IA, ·.*, 1D), do tipo no'qual, em cada anel, o oxigénio é parcialmente ozonizadc num ozonizador (3), depois o ozono é capturado por adsorção e dessorvido por um gás ds substituição, caracterizado por, em cada anel, se utilizarem duas garrafas de adsorção (4A, 5A, ...» 4D, 5D) da seguinte maneira: a mistura oxigénio-ozono á arrefecida e enviada para uma garrafa de adsorção (4), num sentido denominado de cccorrente, onde o ozono é adsorvido, depois envia-se para a mesma garrafa, em contracorrente, um fluxo de gás de substituição, depois efectua-se um varrimento fazendo atravessar a mesma garrafa por um t

fluxo de gás de varrimento retirado do anel, e por, numa parte pelo menos de cada ciclo da ordem jn, se ter simultaneamente uma garrafa (4A, ·.., 4D) de cada anel em fase de adsorção em cocorrente, uma garrafa (5A, 5B, 50) de (n-1) aneis (ΙΑ, 1B, 10 em fase de desorção em contracorrente e a garrafa restante (5D) do anel de ordem ri (1D) em fase de varrimento por um fluxo de gás de varrimento retirado deste anel de ordem jn *

- 12® Processo de acordo com a reivindicação 11, carac· terizado por os tempos de deserção e de varrimento de cada garrafa (4A, 5A, ···, 4D, 5D) serem respectivamente (n-l)/n e 1/n em relação ao tempo de adsorção tomado como unidade.

- 13§ Aparelho para a realização de um processa de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 10, caracterizado por compreender:

- um invólucro (40) contendo um leito anular (49) de material adsorvente dividido num certo nórnero de sectores (72);

- divisórias (53, 57, 63 a 66, 71; 57, 88, 91,

92, 95; 102, 103, 105) que dividem o volume compreendido entre este leito anular (49) e o invólucro (40) em quatro espaços (59, 74, 75, 53) que comunicam respectivamente com um primeiro orifício (67) de entrada de mistura oxigénio-ozono, um segundo orifício (69) da saida de oxigénio, um terceiro orifício (70) de entrada de gás de substituição e um quarto orifício (68) de saida de um gás de produção constituído essencialmente por gás de substituição e ozono, fazendo estas divisórias comu- 34

Β

S ' nicar o referido primeiro orifício 167) com o lado de montante, relativamente à adsorção, de um primeiro conjunta (72 ) dos referidos sectores (72), Ό referido segundo orifício (69) com o lado de jusante, relativamente à adsorção, de um segundo conjun· to (72^, 72^, 72^) de sectores (72) constituído pelo referido conjunto de sectores (72^) e um terceiro conjunto de sectores (72₃, 72^) adjacente ao referido primeiro conjunto (72^), o referido terceiro orifício (70) com o lado de montante, relativa mente à dessorção em contracorrente, de um quarto conjunto de sectores (72^) constituído pelos sectores restantes, e o referido quarto orifício (68) com □ lado de jusante, relativamente à dessorção, dos referidos quarto e terceiro conjuntos de sectores (72₂, 72₃, 72₄); e

- meios (51; 55) para efectuar uma rotaçao relativa entre o referido leito anular (49) e as referidas divisórias, num sentido tal que cada sector (72) faça sucessiva e ciclicamente parte dos referidos primeiro, quarto e terceiro conjuntos, _ Aparelho para a realização de um processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 10, caracterizado por compreender:

- um invólucro (40) que contém um leito anular (49) de material adsorvente dividido num certo número de sectores (72);

- divisórias (53, 57, 63 a 66, 71; 57, 88, 91

92, 95, 102, 103, 105) que dividem □ volume compreendido entre este leito anular (49) e o invólucro (40) em quatro espaços (59, 74, 75, 58) que comunicam respectivamente com um primeiro orifí- 35 cio (67) de entrada de mistura oxigénio-ozono, um segundo orifício (69) de saida de oxigénio, um terceiro orifício (70) de entrada de gás de substituição e um quarto orifício (68) de saida de gás de produção constituído essencialmente por gás de substituição e ozono, fazendo estas divisórias comunicar o referido segundo orifício (69) com o lado de jusante, relativamente à adsorçao, de um primeiro conjunto de sectores (72^), o referido primeiro orifício (67) com o lado de montante, referido à adsorção, de um segundo conjunto de sectores (72^, 72^, 72^) constituído pelo referido primeiro conjunto (72^) e por um terceiro conjunto de sectores (72 , 72 ) adjacente a este

3 4 primeiro conjunto, □ referido quarto orifício (68) com □ lado de jusante, relativamente a dessorçao em contracorrente, de um quarto conjunto de sectores (72^) constituído pelos sectores restantes, e □ referido terceiro orifício (70) com montante, relativamente à dessorção, dos referidos quarto conjuntos de sectores (722» 72^, 72^); e o lado de terceiro e meios (51, 55) para efectuar uma rotação relativa entre o leito anular (49) e as referidas divisórias num sentido tal que cada sector (72) faça parte sucessivamente e ciclicamente dos referidos primeiro, quarto e terceiros conjuntos.

- 15? Aparelho de acordo com qualquer das reivindicações 13 e 14, caracterizado por o leito de adsorvente (49) estar montado rotativo ao invólucro (40) enquanto que as divisórias estão fixas»

- 16§ Aparelho de acordo com qualquer das reivindicações 13 e 14, caracterizado por □ leito de adsorvente (49) ser fixo enquanto que as divisórias são montadas rotativas no invólucro (40).

- 173 -

Aparelho de acordo com a reivindicação 16, carac terizado por as divisórias constituírem um núcleo rotativo (44) disposto no centro do leito adsorvente (49), compreendendo este núcleo duas caixas de válvula (86, 92).

- 183 _

Aparelho de acordo com uma qualquer das reivindi cações 13 a 17, caracterizado por o leito adsorvente (49) ser d tipo de escoamento radial.

- 193 -

Aparelho de acordo com qualquer das reivindicações 13 a 17, caractarizado por o leito de adsorvente (49) ser do tipo de escoamento axial.

- 20-3 -

Aparelho de acordo com qualquer das reivindicações 13 a 19, caracterizado por os meios (51, 54 a 56) de accionamento em rotação estarem completamente contidos num mesmo espaço (75) do invólucro (40) que contém o gás de substituição,

- 213 _

Aparalho de acordo com qualquer das reivindicações 13 a 20, caracterizado por os espaços (58, 59) que comunicam com o referido quarto orifício (68) e o primeiro orifício

- 37 (67) serem adjacentes um do outro, o mesmo sucedendo com os outros dois espaços (74, 75),

A requerente declara que o primeiro pedido desta patente foi depositado na França em 16 de Abril de 1985, sob □ n2. 85.05.699»