BR112020002522A2 - método para tratar água de processo - Google Patents

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James L. Jefferson
Felice DiMascio
Donald O'Brien
Nicholas Ryan Denny
Gary Tabor
David R. Papanek
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Abstract

A presente divulgação se refere geralmente a métodos para tratar água de processo usando um reator para gerar dióxido de cloro no local. O sistema de geração no local pode incluir alimentação de precursora assegurada dupla, reator eficaz, controle/alarme automatizados e entrega de produto eficaz. O reator pode incluir um dispositivo de mistura (20), uma primeira linha de alimentação (11) conectada ao dispositivo de mistura e uma segunda linha de alimentação (12) conectada ao dispositivo de mistura. O reator inclui uma porção proximal em comunicação de fluido com o dispositivo de mistura e uma porção distal em comunicação de fluido com uma linha de água motriz (24). O dispositivo de mistura, o reator, uma porção da primeira linha de alimentação e uma porção da segunda linha de alimentação podem ser posicionados dentro da linha de água motriz.

Description

1 / 25
MÉTODO PARA TRATAR ÁGUA DE PROCESSO ANTECEDENTES
1. Campo da Invenção
[001] A presente divulgação se refere geralmente a métodos para tratar água de processo usando um reator para gerar dióxido de cloro no local.
2. Descrição da Técnica Relacionada
[002] Com o declínio do cloro gasoso como um microbiocida, várias alternativas foram exploradas; incluindo alvejante, alvejante com brometo, bromo-cloro-dimetil-hidantoína, ozônio e dióxido de cloro (ClO2). Destes, o dióxido de cloro gerou um grande interesse para controle de crescimento microbiológico em inúmeras indústrias diferentes, incluindo a indústria de laticínios, a indústria de bebidas, a indústria de polpa e papel, as indústrias de processamento de frutas e vegetais, várias fábricas de conservas, a indústria avícola, a indústria de processamento de carne bovina e diversas outras aplicações de processamento de alimentos. Dióxido de cloro também está vendo uso elevado em instalações municipais de tratamento de água potável e em instalações industriais de tratamento de resíduos, devido à sua seletividade em direção a materiais de resíduos específicos ambientalmente desagradáveis, incluindo fenóis, sulfetos, cianetos, tiossulfatos e mercaptanos. Além disso, o dióxido de cloro está sendo usado na indústria de petróleo e gás para aplicações de fundo de poço como um aditivo de intensificação de estimulação de poço.
[003] Ao contrário do cloro, o dióxido de cloro permanece um gás quando dissolvido em soluções aquosas e não ioniza para formar ácidos fracos. Esta propriedade é pelo menos parcialmente responsável pela eficácia biocida do dióxido de cloro através de uma ampla faixa de pH. Além disso, o dióxido de cloro é um microbiocida altamente eficaz em concentrações tão baixas quanto 0,1 parte por milhão (ppm) através de uma ampla faixa de pH.
[004] Acredita-se que a atividade biocida do dióxido de cloro seja
2 / 25 devida à sua capacidade de penetrar nas paredes de células bacterianas e reagir com aminoácidos essenciais dentro do citoplasma celular para interromper o metabolismo celular. Este mecanismo é mais eficiente que outros oxidantes que “queimam” em contato e é altamente eficaz contra legionella, cistos de algas e amebas, cistos de giardia, coliformes, salmonella, shigella e criptosporídio.
[005] Infelizmente, o dióxido de cloro em solução é instável com um prazo de validade extremamente curto e, assim, não está disponível comercialmente. Soluções de dióxido de cloro devem ser tipicamente geradas no seu ponto de uso, tal como, por exemplo, por uma reação entre um clorato de metal ou clorito de metal em solução aquosa e um ácido forte de fase líquida. No entanto, o uso de ácidos fortes de fase líquida apresenta problemas de manuseio e preocupações de segurança.
[006] A produção de dióxido de cloro usando clorato, peróxido de hidrogênio, ácido gera calor e pode resultar em decomposição explosiva inadvertida do dióxido de cloro se a temperatura não for controlada adequadamente.
BREVE SUMÁRIO
[007] Em algumas modalidades, é fornecido um método para tratar água de processo. O método pode incluir alimentar uma primeira solução compreendendo um ácido através de uma primeira linha de alimentação para um dispositivo de mistura e alimentar uma segunda solução incluindo clorato e peróxido de hidrogênio através de uma segunda linha de alimentação para o dispositivo de mistura. O método pode incluir misturar a primeira solução e a segunda solução no dispositivo de mistura para formar uma mistura de reação, em que o dispositivo de mistura pode ser conectado a um reator e alimentar a mistura de reação para o reator. O método pode ainda incluir reagir o ácido, o clorato e o peróxido de hidrogênio para produzir dióxido de cloro no reator. O reator pode incluir uma porção proximal conectada ao dispositivo de mistura
3 / 25 e uma porção distal em comunicação de fluido com uma linha de água motriz. O dispositivo de mistura, o reator, uma porção da primeira linha de alimentação e uma porção da segunda linha de alimentação podem ser posicionados dentro da linha de água motriz. O método pode incluir misturar o dióxido de cloro com água motriz na linha de água motriz na porção distal do reator e injetar o dióxido de cloro e a água motriz na água de processo.
[008] Em algumas modalidades, o método pode incluir resfriar o dispositivo de mistura e do reator com a água motriz.
[009] Em algumas modalidades, o ácido pode ser ácido sulfúrico.
[0010] Em algumas modalidades, o método pode incluir um reator tendo uma configuração espiralada com um ângulo de plano de serpentina de cerca de 1 grau a cerca de 60 graus.
[0011] Em algumas modalidades, o método pode ter a primeira linha de alimentação e a segunda linha de alimentação opostas e dirigidas uma contra a outra.
[0012] Em algumas modalidades, o método pode incluir ter um reator incluindo pelo menos uma zona de contato, em que a zona de contato pode incluir um diâmetro interno pelo menos duas vezes maior que um diâmetro interno do reator.
[0013] Em algumas modalidades, o método pode incluir uma linha de água motriz tendo pelo menos dois canais longitudinais através dos quais água motriz pode fluir.
[0014] Em algumas modalidades, o método pode incluir a mistura de reação tendo um tempo de residência no reator de pelo menos cerca de 0,1 minuto e a velocidade do precursor é de pelo menos cerca de 25 cm/min., em que a velocidade do precursor é uma velocidade da primeira e da segunda soluções.
[0015] Em algumas modalidades, o método pode incluir o reator operado a uma pressão aproximadamente igual ou superior à pressão
4 / 25 atmosférica.
[0016] Em algumas modalidades, o método pode incluir produzir o dióxido de cloro a uma taxa variando de cerca de 0,001 lb/hora a cerca de 20 lb/hora.
[0017] Em algumas modalidades, o método pode incluir operar o reator a uma temperatura variando de cerca de 2°C a cerca de 80°C.
[0018] Em algumas modalidades, o método pode incluir determinar uma demanda de dióxido de cloro na água de processo usando medições selecionadas de um sensor de dióxido de cloro, um potencial de oxidação e redução, um medidor de fluxo, uma medição microbiológica e qualquer combinação dos mesmos.
[0019] Em algumas modalidades, o método pode incluir uma torre de resfriamento que inclui a água de processo.
[0020] Em outras modalidades, é divulgado um método para produzir dióxido de cloro. O método pode incluir alimentar uma primeira solução compreendendo um ácido através de uma primeira linha de alimentação para um dispositivo de mistura e alimentar uma segunda solução incluindo clorato e peróxido de hidrogênio através de uma segunda linha de alimentação para o dispositivo de mistura. O método pode incluir misturar a primeira solução e a segunda solução no dispositivo de mistura para formar uma mistura de reação, em que o dispositivo de mistura pode ser conectado a um reator e alimentar a mistura de reação para o reator. O método pode ainda incluir reagir o ácido, o clorato e o peróxido de hidrogênio no reator. O reator pode incluir uma porção proximal conectada ao dispositivo de mistura e uma porção distal em comunicação de fluido com uma linha de água motriz. O dispositivo de mistura, o reator, uma porção da primeira linha de alimentação e uma porção da segunda linha de alimentação podem ser posicionados dentro da linha de água motriz. O método pode incluir misturar dióxido de cloro com água motriz na linha de água motriz na porção distal do reator.
5 / 25
[0021] Em certas modalidades, é divulgado um método que pode incluir alimentar uma primeira solução compreendendo um ácido através de uma primeira linha de alimentação para um dispositivo de mistura; alimentar uma segunda solução compreendendo clorato e peróxido de hidrogênio através de uma segunda linha de alimentação para o dispositivo de mistura; misturar a primeira solução e a segunda solução no dispositivo de mistura para formar uma mistura de reação, em que o dispositivo de mistura está conectado a um reator; alimentar a mistura de reação para o reator; reagir o ácido, o clorato e o peróxido de hidrogênio para produzir dióxido de cloro no reator, em que o reator compreende uma porção proximal conectada ao dispositivo de mistura e uma porção distal em comunicação de fluido com uma linha de água motriz, em que o dispositivo de mistura, o reator, uma porção da primeira linha de alimentação e uma porção da segunda linha de alimentação são posicionados dentro da linha de água motriz; misturar o dióxido de cloro com água motriz na linha de água motriz na porção distal do reator; e injetar o dióxido de cloro em um sistema aquoso.
[0022] Em algumas modalidades, o método pode incluir um reator que pode estar em comunicação de fluido com uma linha de alimentação de produto.
[0023] Em algumas modalidades, o método pode incluir determinar uma taxa de fluxo da primeira solução na primeira linha de alimentação.
[0024] Em algumas modalidades, o método pode incluir determinar uma taxa de fluxo da segunda solução na segunda linha de alimentação.
[0025] Em algumas modalidades, o método pode incluir determinar uma taxa de fluxo de uma solução de dióxido de cloro em uma linha de alimentação de produto.
[0026] Em algumas modalidades, o método pode incluir determinar uma taxa de fluxo da água motriz na linha de água motriz.
[0027] Em algumas modalidades, o método pode incluir detectar uma
6 / 25 pressão do reator.
[0028] Em algumas modalidades, o método pode incluir calcular uma dose de dióxido de cloro.
[0029] Em certas modalidades, é divulgado um reator para produzir dióxido de cloro. O reator pode incluir um dispositivo de mistura, uma primeira linha de alimentação conectada ao dispositivo de mistura e uma segunda linha de alimentação conectada ao dispositivo de mistura. O reator pode incluir uma porção proximal em comunicação de fluido com o dispositivo de mistura e uma porção distal em comunicação de fluido com uma linha de água motriz. O dispositivo de mistura, o reator, uma porção da primeira linha de alimentação e uma porção da segunda linha de alimentação podem ser posicionados dentro da linha de água motriz.
[0030] Em algumas modalidades, o reator pode incluir uma configuração espiralada tendo um ângulo de plano de serpentina de cerca de 1 grau a cerca de 60 graus.
[0031] Em algumas modalidades, o reator pode incluir pelo menos uma zona de contato, em que a zona de contato inclui um diâmetro interno pelo menos duas vezes maior que um diâmetro interno do reator.
[0032] Em algumas modalidades, a primeira linha de alimentação e a segunda linha de alimentação são opostas e dirigidas uma contra a outra.
[0033] O precedente delineou de maneira bastante ampla as características e vantagens técnicas da presente divulgação, a fim de que a descrição detalhada a seguir possa ser mais bem compreendida. Características e vantagens adicionais da divulgação serão descritas a seguir que formam o objeto das reivindicações deste pedido. Deve ser apreciado pelos versados na técnica que a concepção e as modalidades específicas divulgadas podem ser prontamente utilizadas como uma base para modificar ou projetar outras modalidades para realizar os mesmos objetivos da presente divulgação. Também deve ser percebido pelos versados na técnica que tais
7 / 25 modalidades equivalentes não se afastam do espírito e do escopo da divulgação, conforme estabelecido nas reivindicações anexas.
BREVE DESCRIÇÃO DAS VÁRIAS VISTAS DOS DESENHOS
[0034] Uma descrição detalhada da invenção é daqui em diante descrita com referência específica sendo feita aos desenhos nos quais: FIG. 1 mostra um diagrama conceitual de uma modalidade de um método para tratar água de torre de resfriamento gerando dióxido de cloro no local; FIG. 2 mostra uma modalidade de um misturador e reator de dióxido de cloro; FIG. 3 mostra uma modalidade de um misturador e reator de dióxido de cloro; FIG. 4 mostra uma vista em seção transversal de uma modalidade de um misturador e reator de dióxido de cloro; FIG. 5 mostra uma modalidade de um reator em serpentina; FIG. 6 mostra uma vista em seção transversal de uma modalidade da linha de água motriz e do reator; e FIG. 7 mostra um diagrama conceitual de uma modalidade de um método para tratar água de torre de resfriamento e outros alvos gerando dióxido de cloro no local.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0035] Várias modalidades são descritas abaixo com referência aos desenhos nos quais elementos semelhantes são geralmente referidos por numerais semelhantes. A relação e o funcionamento dos vários elementos das modalidades podem ser mais bem compreendidos por referência à seguinte descrição detalhada. No entanto, modalidades não estão limitadas àquelas ilustradas nos desenhos. Deve ser entendido que os desenhos não estão necessariamente em escala e, em certos casos, detalhes podem ter sido omitidos que não são necessários para uma compreensão de modalidades
8 / 25 divulgadas neste documento, tal como - por exemplo - fabricação e montagem convencionais.
[0036] Tradicionalmente, um edutor extrai a solução de dióxido de cloro do reator usando pressão reduzida. A pressão reduzida é produzida alimentando água motriz através do edutor. No entanto, a qualidade da água motriz deve ser cuidadosamente controlada para evitar produzir pressões variadas. Pressões variadas podem levar a ineficiências na produção de dióxido de cloro.
[0037] Em algumas modalidades da presente divulgação, é divulgado um método para tratar água de processo. O método pode incluir alimentar uma primeira solução compreendendo um ácido através de uma primeira linha de alimentação para um dispositivo de mistura e alimentar uma segunda solução compreendendo clorato e peróxido de hidrogênio através de uma segunda linha de alimentação para o dispositivo de mistura. A primeira e a segunda soluções podem, então, ser misturadas no dispositivo de mistura para formar uma mistura de reação. Um reator pode ser conectado ao dispositivo de mistura. Após a mistura, a mistura de reação pode ser alimentada para o reator. O ácido, clorato e peróxido de hidrogênio podem reagir no reator, desse modo produzindo dióxido de cloro. O reator pode incluir uma porção proximal conectada ao dispositivo de mistura e uma porção distal em comunicação de fluido com uma linha de água motriz. O dispositivo de mistura, o reator, uma porção da primeira linha de alimentação e uma porção da segunda linha de alimentação podem ser posicionados dentro da linha de água motriz. À medida que a mistura de reação sai do reator, a mistura de reação pode misturar com água motriz na linha de água motriz na porção distal do reator. O dióxido de cloro e a água motriz misturados podem ser injetados na água de processo.
[0038] Em algumas modalidades, a primeira solução pode consistir em ou compreender ácido sulfúrico e água, onde a concentração de ácido
9 / 25 sulfúrico varia de cerca de 50% em peso a cerca de 98% em peso. A concentração de ácido sulfúrico na primeira solução pode ser de cerca de 78%. Em algumas modalidades, a segunda solução pode compreender ou consistir em clorato, peróxido de hidrogênio e água. A segunda solução pode compreender uma concentração de clorato que está numa faixa de cerca de 25% em peso a cerca de 60% em peso. A concentração de clorato na segunda solução pode ser de cerca de 40% em peso. A concentração de peróxido de hidrogênio na segunda solução pode estar na faixa de cerca de 2% em peso a cerca de 30% em peso. A concentração de peróxido de hidrogênio na segunda solução pode ser de cerca de 8% em peso. Em algumas modalidades, o ácido pode ser ácido sulfúrico e o clorato pode ser clorato de sódio.
[0039] Em certas modalidades, pelo menos duas linhas de alimentação transportam produtos químicos precursores para o dispositivo de mistura. Em outras modalidades, uma terceira linha de alimentação pode alimentar água ou outros produtos químicos para o dispositivo de mistura. Em algumas modalidades, as linhas de alimentação para o dispositivo de mistura podem consistir em uma primeira linha de alimentação e uma segunda linha de alimentação.
[0040] Em outras modalidades, o método pode ainda incluir a etapa de resfriar o dispositivo de mistura e o reator com a água motriz. A água motriz que passa através da linha de água motriz pode servir para controlar a temperatura das soluções nas linhas de alimentação e a temperatura da mistura de reação.
[0041] Em algumas modalidades, o reator pode compreender uma configuração espiralada que pode aumentar ainda mais a mistura e intensificar a mistura. O reator tendo uma configuração espiralada pode incluir um ângulo de plano de serpentina em uma faixa de cerca de 1 a cerca de 60 graus. Em algumas modalidades, o ângulo de plano de serpentina pode ser de cerca de 5 a cerca de 30 graus. O reator tendo uma configuração espiralada pode incluir
10 / 25 um diâmetro de serpentina. O diâmetro da serpentina pode estar em uma faixa de cerca de 0,1 a cerca de 16,0 polegadas, cerca de 1 polegada a cerca de 16 polegadas, cerca de 2 polegadas a cerca de 16 polegadas, cerca de 2 polegadas a cerca de 10 polegadas, ou cerca de 2 polegadas a cerca de 4 polegadas.
[0042] Em algumas modalidades, a linha de água motriz pode compreender pelo menos dois canais. Os canais podem ser longitudinais. Em algumas modalidades, a linha de água motriz pode ser um tubo de contenção duplo. A linha de água motriz pode ter um canal interno e um canal externo através do qual a água motriz pode fluir e o reator pode ser posicionado dentro do canal interno. A taxa de fluxo de água motriz no canal externo pode ser diferente da taxa de fluxo da água motriz no canal interno. A taxa de fluxo de água motriz no canal interno pode ser tal que a temperatura da mistura de reação seja controlada dentro de uma certa faixa. A temperatura da mistura de reação pode ser de cerca de 2°C a cerca de 80°C, cerca de 2°C a cerca de 70°C, cerca de 35°C a cerca de 70°C, cerca de 40°C a cerca de 70°C ou cerca de 50°C a cerca de 70°C. A temperatura da mistura de reação pode ser de cerca de 60°C. A temperatura da água motriz no canal externo pode ser diferente da temperatura da água motriz no canal interno. O canal externo pode conter água motriz tendo uma taxa de fluxo suficiente para diluir o dióxido de cloro até uma concentração segura, tal como menos de cerca de
3.000 ppm, menos de cerca de 2.000 ppm, menos de cerca de 1.500 ppm, menos de cerca de 1.000, menos de cerca de 750 ppm, menos de cerca de 500 ppm, menos de cerca de 250 ppm, menos de cerca de 100 ppm, ou menos de cerca de 50 ppm.
[0043] Em algumas modalidades, a primeira linha de alimentação e a segunda linha de alimentação podem ser opostas e dirigidas uma contra a outra. Nesta configuração, as soluções alimentadas através da primeira e da segunda linhas de alimentação podem colidir e misturar.
[0044] Em algumas modalidades, o reator pode incluir pelo menos
11 / 25 uma zona de contato. Em algumas modalidades, o reator pode incluir pelo menos duas, três, quatro ou mais zonas de contato. Em outras modalidades, a zona de contato pode compreender um diâmetro interno pelo menos cerca de duas vezes maior que um diâmetro interno do reator. Em algumas modalidades, a zona de contato pode compreender um diâmetro interno pelo menos cerca de três, quatro ou cinco vezes maior que um diâmetro interno do reator.
[0045] Em algumas modalidades, o ácido, o clorato e o peróxido de hidrogênio podem formar uma mistura de reação no dispositivo de mistura. Pelo menos uma vantagem de usar uma solução de clorato e peróxido de hidrogênio para reagir com uma solução de ácido é que nenhum gás cloro é produzido. A ausência de gás cloro fornece um processo mais seguro e econômico.
[0046] Em certas modalidades, a mistura de reação pode ter um tempo de residência no reator de pelo menos cerca de 0,1 minuto. Em algumas modalidades, a mistura de reação pode ter um tempo de residência no reator de pelo menos cerca de 1 minuto. Em outras modalidades, a mistura de reação pode residir no reator por pelo menos cerca de 3 minutos, pelo menos cerca de 4 minutos, pelo menos cerca de 5 minutos, pelo menos cerca de 6 minutos, pelo menos cerca de 7 minutos, pelo menos cerca de 8 minutos, pelo menos cerca de 9 minutos, ou pelo menos cerca de 10 minutos. Em algumas modalidades, a mistura de reação pode ter um tempo de residência no reator de cerca de 3,8 minutos. O tempo de residência pode ser calculado dividindo o volume total do reator pela taxa de fluxo total de precursor.
[0047] Em algumas modalidades, os precursores (o ácido, o clorato e o peróxido de hidrogênio) podem ser alimentados para o dispositivo de mistura a uma velocidade de fluxo de cerca de 25 cm/minuto. Em algumas modalidades, os precursores podem ser alimentados para o dispositivo de mistura a uma velocidade de fluxo numa faixa de cerca de 20 cm/minuto a
12 / 25 cerca de 200 cm/minuto, cerca de 20 cm/minuto a cerca de 65 cm/minuto, ou cerca de 20 cm/minuto a cerca de 50 cm/minuto. Em algumas modalidades, a velocidade do precursor pode ser de cerca de 25 cm/minuto, cerca de 50 cm/minuto ou cerca de 65 cm/min. A velocidade do precursor pode ser calculada dividindo a taxa de fluxo de precursor total pela área da seção transversal do reator.
[0048] Em outras modalidades, o reator pode ser operado a uma pressão aproximadamente igual ou superior à pressão atmosférica.
[0049] Em algumas modalidades, o método pode incluir extrair dióxido de cloro usando um edutor. Em algumas modalidades, os métodos divulgados não usam um edutor para extrair dióxido de cloro do reator. Em algumas modalidades, o reator não compreende um edutor.
[0050] Em algumas modalidades, o método pode incluir operar o reator a uma temperatura numa faixa de cerca de 2°C a cerca de 80°C. Em algumas modalidades, o método pode incluir operar o reator a uma temperatura de cerca de 60°C.
[0051] Em algumas modalidades, a temperatura da água motriz pode estar em uma faixa de cerca de 2°C a cerca de 80°C. A temperatura da água motriz pode estar na faixa de cerca de 15°C a cerca de 70°C, cerca de 30°C a cerca de 70°C, cerca de 40°C a cerca de 70°C, cerca de 40°C a cerca de 60°C, ou cerca de 50°C a cerca de 70°C.
[0052] Em algumas modalidades, o método pode incluir determinar uma demanda de dióxido de cloro na água de processo usando medições de um sensor, tal como um sensor de dióxido de cloro, um potencial de oxidação e redução, um medidor de fluxo, uma medição microbiológica ou qualquer combinação dos mesmos. Em algumas modalidades, o dióxido de cloro pode ser adicionado à água de processo em uma torre de resfriamento.
[0053] Em algumas modalidades, o dióxido de cloro pode ser adicionado a um sistema aquoso. A presente divulgação não se limita à adição
13 / 25 de dióxido de cloro à água de processo em torres de resfriamento.
[0054] Em algumas modalidades, o método pode incluir um sistema de controle de processo incluindo um Controlador Lógico Programável (PLC), um analisador de dióxido de cloro, um transmissor de pressão (PT) e um transmissor de fluxo (FT) que controlam as bombas de alimentação para os produtos químicos para o reator e para a água motriz.
[0055] Em algumas modalidades, o método pode incluir um sistema de distribuição. O sistema de distribuição pode incluir pelo menos dois pontos de dosagem controlados independentemente. O sistema de distribuição pode incluir, por exemplo, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8 pontos de dosagem controlados independentemente. Quando os diferentes pontos de ajuste de produção de ClO2 são inseridos no controlador, o PLC calcula e ajusta automaticamente a produção necessária do reator de dióxido de cloro. Um sistema de distribuição pode permitir que a solução de dióxido de cloro seja distribuída para múltiplos pontos diretamente a partir do reator de dióxido de cloro de descarga, evitando, assim, um sistema de tanque de armazenamento. O sistema de distribuição pode incorporar uma bomba de solução de ClO2 e medidores de fluxo e válvulas de controle para gerenciar a distribuição dentre vários pontos de dosagem.
[0056] Os medidores de fluxo que podem ser usados com os métodos divulgados podem ser qualquer medidor de vazão adequado, tal como, sem limitação, medidores de fluxo de braçadeira ou pulso. Os medidores de vazão à base de pulso detectam a energia cinética de fluido em escoamento usando sensores ópticos ou magnéticos e convertendo-a em energia elétrica na forma de pulsos digitais. A taxa de fluxo pode ser determinada medindo os períodos dos pulsos.
[0057] As bombas usadas para alimentar a primeira e a segunda soluções podem estar em comunicação com o PLC. O PLC também pode estar em comunicação com quaisquer bombas colocadas em uma linha de
14 / 25 alimentação de produto.
[0058] Em algumas modalidades, o reator pode estar em comunicação de fluido com pelo menos uma linha de alimentação de produto. Bombas podem ser colocadas em cada uma das linhas de alimentação de produto ou, em algumas modalidades, múltiplas linhas de alimentação de produto podem compartilhar uma única bomba.
[0059] Em algumas modalidades, qualquer um dos métodos aqui divulgados pode incluir determinar uma taxa de fluxo da primeira solução na primeira linha de alimentação, uma taxa de fluxo da segunda solução na segunda linha de alimentação, uma taxa de fluxo de uma solução de dióxido de cloro em uma linha de alimentação de produto, ou uma taxa de fluxo da água motriz na linha de água motriz.
[0060] Em algumas modalidades, a taxa de fluxo de quaisquer soluções sendo alimentadas para o reator pode ser determinada usando pelo menos dois medidores de fluxo que determinam a taxa de fluxo com base em princípios diferentes para assegurar que uma quantidade precisa de produto químico precursor esteja sendo alimentada para o reator.
[0061] Em algumas modalidades, qualquer um dos métodos aqui divulgados pode incluir detectar uma pressão do reator. Em algumas modalidades, as linhas de alimentação de produto podem ser equipadas com uma válvula de retenção, medidor de fluxo e bomba de alimentação.
[0062] Em certas modalidades, qualquer um dos métodos aqui divulgados pode incluir calcular uma dose de dióxido de cloro. A dose de dióxido de cloro pode ser calculada usando as taxas de fluxo da primeira solução, da segunda solução, da água motriz, da solução de dióxido de cloro nas linhas de alimentação de produto e a concentração de dióxido de cloro. Por exemplo, a concentração de dióxido de cloro na linha principal pode ser calculada usando a fórmula: Taxa de Produto da Linha Principal = (Fp + Fa + Fw - Flinha de produto)*CClO2 em que Fp é a taxa de fluxo de
15 / 25 peróxido de hidrogênio e clorato, Fa é a taxa de fluxo do ácido, Fw é a taxa de fluxo da água motriz, Flinha de produto é a soma das taxas de fluxo em quaisquer linhas de alimentação de produto conectadas à linha principal e CClO2 é a concentração de dióxido de cloro.
[0063] Múltiplos alarmes e ajustes à prova de falhas podem ser ajustados usando o PLC. Por exemplo, problemas na bomba podem ser detectados monitorando o diferencial entre as leituras do medidor de fluxo e os cálculos de velocidade da bomba. Alguns a prova de falhas podem incluir válvulas de alívio de pressão no reator ou nas linhas de alimentação de produto. Qualquer das linhas de alimentação pode ter um sensor de pressão que comunica leituras ao dispositivo de controle principal. A título de exemplo, o dispositivo de controle principal pode incluir um PLC e um módulo Adam AI/AO (entrada analógica/saída analógica). Se o reator estiver alojado em um gabinete, então, o gabinete pode ter sensores de detecção de vazamento e uma trava de porta de gabinete.
[0064] Em outras modalidades da presente divulgação, é fornecido um método para produzir dióxido de cloro. O método pode incluir alimentar uma primeira solução compreendendo um ácido através de uma primeira linha de alimentação para um dispositivo de mistura e alimentar uma segunda solução compreendendo clorato e peróxido de hidrogênio através de uma segunda linha de alimentação para o dispositivo de mistura. O método pode incluir misturar a primeira solução e a segunda solução no dispositivo de mistura. O dispositivo de mistura pode ser conectado a um reator. Após a mistura, a primeira solução e a segunda solução podem ser alimentadas para o reator onde o ácido, o clorato e o peróxido de hidrogênio reagem para formar dióxido de cloro. O reator pode incluir uma porção proximal conectada ao dispositivo de mistura e uma porção distal em comunicação de fluido com uma linha de água motriz. O dispositivo de mistura, o reator, uma porção da primeira linha de alimentação e uma porção da segunda linha de alimentação
16 / 25 podem ser posicionados dentro da linha de água motriz. O método pode incluir misturar o dióxido de cloro com água motriz na linha de água motriz na porção distal do reator.
[0065] Em outras modalidades da presente divulgação, é fornecido um reator para produzir dióxido de cloro. O reator pode incluir um dispositivo de mistura, uma primeira linha de alimentação conectada ao dispositivo de mistura e uma segunda linha de alimentação conectada ao dispositivo de mistura. O reator pode incluir uma porção proximal em comunicação de fluido com o dispositivo de mistura e uma porção distal em comunicação de fluido com uma linha de água motriz. O dispositivo de mistura, o reator, uma porção da primeira linha de alimentação e uma porção da segunda linha de alimentação podem ser posicionados dentro da linha de água motriz.
[0066] Em algumas modalidades, o diâmetro da linha de água motriz pode ser maior que o diâmetro do reator e da primeira e da segunda linhas de alimentação, de modo que o reator e as linhas de alimentação possam ser posicionadas no lúmen da linha de água motriz.
[0067] Em algumas modalidades, a primeira linha de alimentação e a segunda linha de alimentação podem ser opostas e dirigidas uma contra a outra como em uma configuração em “T”, ver, por exemplo, a orientação de componentes correspondentes aos numerais de referência 11 e 12 na Fig. 4.
[0068] Em certas modalidades, o reator pode incluir pelo menos uma zona de contato. A zona de contato pode incluir um diâmetro interno pelo menos duas vezes maior que um diâmetro interno do reator. Quando a mistura de reação flui através do reator, ela pode atingir uma zona de contato onde a mistura de reação pode ainda se misturar. A saída da zona de contato pode estreitar até o diâmetro do reator.
[0069] Em algumas modalidades, o reator pode ter um comprimento numa faixa de cerca de 25 polegadas a cerca de 300 polegadas. Em algumas modalidades, o reator pode ter um comprimento numa faixa de cerca de 30
17 / 25 polegadas a cerca de 90 polegadas, cerca de 30 polegadas a cerca de 80 polegadas, cerca de 30 polegadas a cerca de 70 polegadas, cerca de 30 polegadas a cerca de 60 polegadas, cerca de 30 polegadas a cerca de 50 polegadas, cerca de 40 polegadas a cerca de 90 polegadas, cerca de 40 polegadas a cerca de 80 polegadas, cerca de 35 polegadas a cerca de 45 polegadas, ou cerca de 35 polegadas a cerca de 60 polegadas. Em outras modalidades, o reator pode ter cerca de 40 polegadas de comprimento.
[0070] O reator pode ser posicionado horizontalmente, verticalmente ou em qualquer ângulo intermediário. Em algumas modalidades, o reator pode ser posicionado verticalmente. Em modalidades em que o reator é um reator espiralado, o reator pode espiralar para cima.
[0071] Em algumas modalidades, o reator pode ter um diâmetro interno numa faixa de cerca de 0,1 polegada a cerca de 4 polegadas. Em algumas modalidades, o reator pode ter um diâmetro interno numa faixa de cerca de 1 polegada a cerca de 1,25 polegadas, ou cerca de 0,25 polegada a cerca de 1,25 polegadas. Em algumas modalidades, o reator pode ter um diâmetro interno de cerca de 0,25 polegada, cerca de 2 polegadas, cerca de 3 polegadas ou cerca de 4 polegadas. Em outras modalidades, o reator pode ter um diâmetro interno de cerca de 1,25 polegadas, cerca de 1 polegada, cerca de 0,75 polegada, cerca de 0,375 polegada ou cerca de 0,1875 polegada.
[0072] Em algumas modalidades, o dióxido de cloro pode ser produzido a uma taxa numa faixa de cerca de 0,001 lb/hora a cerca de 20 lb/hora. Em algumas modalidades, o dióxido de cloro pode ser produzido a uma taxa numa faixa de cerca de 0,02 lb/hora a cerca de 15 lb/hora. Em algumas modalidades, o dióxido de cloro pode ser produzido a uma taxa numa faixa de cerca de 5 lb/hora a cerca de 15 lb/hora. Como o dióxido de cloro é produzido a uma taxa mais alta, um reator de diâmetro maior pode ser usado para assegurar que o tempo de residência no reator seja de pelo menos cerca de 3 minutos.
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[0073] Com referência às figuras, a FIG. 1 mostra um diagrama conceitual de certas modalidades para um método para tratar água de torre de resfriamento no local. Os produtos químicos precursores podem ser armazenados em um tanque 10 no local do qual os produtos químicos podem ser alimentados através da primeira linha de alimentação 11 e da segunda linha de alimentação 12 para um misturador de dióxido de cloro e o reator 15. A água pode ser alimentada para o misturador via linha 13 para diluir os produtos químicos precursores sendo alimentados para o misturador de dióxido de cloro e o reator 15. A água pode ser alimentada para o misturador e o reator 15 através de uma linha de alimentação motriz 14. Uma linha de água 13 pode fornecer água para a linha de água motriz 14 e/ou ela pode fornecer água para diluir ácido antes ou depois de entrar no misturador. O dióxido de cloro pode ser injetado na água de processo 16 que pode ser alimentada para uma torre de resfriamento 19. Uma bomba 17 pode alimentar a água do processo 16 através de um trocador de calor 18.
[0074] FIG. 2 e FIG. 3 mostram uma vista mais próxima de algumas modalidades do misturador de dióxido de cloro e do reator 15. A primeira linha de alimentação 11 e a segunda linha de alimentação 12 podem introduzir produtos químicos precursores no dispositivo de mistura 20. Em algumas modalidades, uma linha de água 13 pode alimentar água para o dispositivo de mistura 20. Uma linha de alimentação motriz 14 pode fornecer água para a linha de água motriz 24. Em algumas modalidades, a água na linha de água motriz 24 pode resfriar o reator 21. Em outras modalidades, a água na linha de água motriz 24 dilui e mistura com o dióxido de cloro na porção distal do reator 23. A porção proximal do reator 22 pode ser conectada ao dispositivo de mistura 20. O fluido no dispositivo de mistura 20 pode fluir para fora do dispositivo de mistura 20 e para o reator 21. Em algumas modalidades, o reator 21 pode estar em uma configuração espiralada. Em algumas modalidades, uma linha de alimentação de dióxido de cloro 25 transporta o
19 / 25 dióxido de cloro misturado com água motriz para a água de processo. Algumas modalidades podem incluir pelo menos uma zona de contato 30 (ver FIG. 3, por exemplo). A zona de contato 30 pode permitir misturação elevada da mistura de reação ou tempo de residência elevado no reator, a fim de aumentar a eficiência de reação.
[0075] FIG. 4 mostra uma modalidade em que a primeira linha de alimentação 11 e a segunda linha de alimentação 12 são opostas e dirigidas uma contra a outra. As soluções misturam no dispositivo de mistura 20 e, então, entram na porção proximal do reator 22. A mistura de reação pode continuar a fluir através do reator 21 e sair da porção distal do reator 23 e misturar com a água motriz na linha de água motriz 24. A água pode ser alimentada para a linha de água motora 24 a partir da linha de alimentação motriz 14. Em algumas modalidades, o dispositivo de mistura 20, o reator 21, uma porção da primeira linha de alimentação 40 e uma porção da segunda linha de alimentação 41 são posicionados dentro da linha de água motriz 24.
[0076] FIG. 5 mostra uma modalidade em que o reator 21 pode compreender uma configuração espiralada. O reator tendo uma configuração espiralada pode incluir um ângulo de plano de serpentina 50 variando de cerca de 5 a cerca de 30 graus. O reator tendo uma configuração espiralada pode incluir um diâmetro de serpentina 51. O diâmetro de serpentina pode variar de cerca de 0,1 polegada a cerca de 4,0 polegadas. O diâmetro interno do reator de serpentina pode ser como descrito acima para o reator.
[0077] FIG. 6 mostra uma modalidade em que a linha de água motriz compreende um canal externo 60 e um canal interno 61. O reator 21 pode ser disposto dentro do lúmen do canal interno 61. Nesta configuração, a água motriz pode ser alimentada para a linha de água motriz através de dois canais separados. O canal externo 60 e o canal interno 61 podem transportar água motriz a taxas de fluxo diferentes. A água motriz no canal externo 60 pode ter uma temperatura diferente da água motriz no canal interno 61.
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[0078] FIG. 7 mostra um diagrama conceitual de certas modalidades para um método para tratar água de torre de resfriamento e múltiplos alvos. Os produtos químicos precursores podem ser armazenados em um tanque 10 no local do qual os produtos químicos podem ser alimentados através da primeira linha de alimentação 11 e da segunda linha de alimentação 12 para um misturador de dióxido de cloro e o reator 15. A água pode ser alimentada para o misturador via linha 13 para diluir os produtos químicos precursores sendo alimentados para o misturador de dióxido de cloro e o reator 15. A água pode ser alimentada para o misturador e o reator 15 através de uma linha de alimentação motriz 14. O dióxido de cloro pode ser injetado na água de processo 16 que pode ser alimentada para uma torre de resfriamento 19. Uma bomba 17 pode alimentar a água do processo 16 através de um trocador de calor 18. O dióxido de cloro gerado no reator 15 pode ser adicionado à água de processo 16 ou desviado para uma linha de alimentação de produto 70 para tratar outros alvos. A linha de alimentação de produto 70 pode incluir uma válvula 71, um medidor de fluxo 72 e uma bomba 73. Todas as válvulas e bombas podem ser controladas usando um PLC (não representado). Exemplos Exemplo 1
[0079] Uma solução contendo clorato de sódio a cerca de 40% e peróxido de hidrogênio a cerca de 8% e uma solução aquosa de ácido sulfúrico a cerca de 78% foram cada qual alimentadas a uma taxa de cerca de 63 mL/h através de uma tubulação de 0,25 polegada para um Kynar Union Tee de 0,25 polegada que foi inserido dentro de um tubo transversal de cloreto de polivinila com cerca de 2 polegadas de diâmetro interno.
[0080] Os precursores do Kynar Union Tee, então, fluíram através de cerca de 40 polegadas de tubulação de 0,25 polegada (volume de 8 mL) que foi inserida dentro da tubulação de 0,5 polegada. A água motriz fluiu para o tubo transversal de cloreto de polivinila e para fora da tubulação de 0,5
21 / 25 polegada (em torno da tubulação de 0,25 polegada) para fornecer resfriamento e diluição. O comprimento do tubo de reação e a velocidade do precursor de cerca de 26,5 cm/min. proporcionaram um tempo de residência de cerca de 3,81 minutos.
[0081] Cada experimento durou cerca de 15 minutos e a concentração de dióxido de cloro foi medida aproximadamente a cada 5 minutos. A água motriz serviu a dois propósitos: diluição e resfriamento. Uma razão água para precursor de cerca de 30 ou menos foi necessária para estabelecer o calor necessário para a reação. Isto gerou concentrações de dióxido de cloro superiores a cerca de 5.500 mg/L.
[0082] A velocidade de fluxo dos precursores foi ajustada em cerca de 26,5 cm/min. As velocidades de fluxo podem ser maiores que cerca de 25 cm/min. para permitir que o oxigênio gasoso permaneça como nano e microbolhas e para acelerar o movimento de nano e microbolhas para fora do tubo do reator.
[0083] A concentração de dióxido de cloro foi determinada usando um espectrofotômetro. As leituras do espectrofotômetro foram usadas para calcular a concentração de dióxido de cloro usando uma curva de calibração. A curva foi preparada de acordo com o Iodometric Method 4500-ClO2 em Standard Methods for the Examinations of Water and Wastewater 20ª edição
1998.A quantidade de solução consistindo em clorato de sódio a cerca de 40% e peróxido de hidrogênio a cerca de 7,99% requerida para 100% de eficiência de reação foi de cerca de 2,86 mL para produzir cerca de 1 grama de dióxido de cloro.A eficiência de reação ou conversão foi calculada a partir da razão percentual do dióxido de cloro total gerado para a produção teórica de dióxido de cloro com base na quantidade de Purate consumida: Ƞcorrente = (CClO2 · QClO2 ) / (QPurate / 2,86) em que CClO2 é a concentração de dióxido de cloro (g/L), QClO2 taxa de fluxo de dióxido de cloro (L/hora) e QPurate taxa de fluxo de Purate (mistura de clorato a cerca de 40% e peróxido de hidrogênio a cerca de
22 / 25 7,99%) (mL/hora). Tabela 1. Eficiência de reação Água Motriz (L/h) 7,50 7,50 7,50 3,76 3,76 3,76 3,14 3,14 3,14 Taxa de Fluxo de Purate (mL/h) 63,0 63,0 63,0 63,0 63,0 63,0 63,0 63,0 63,0 Taxa de Fluxo de Ácido Sulfúrico a 78% (mL/h) 63,0 63,0 63,0 63,0 63,0 63,0 63,0 63,0 63,0 Tempo de Residência (min.) 3,81 3,81 3,81 3,81 3,81 3,81 3,81 3,81 3,81 Razão Água:Prec. 60 60 60 30 30 30 25 25 25 Velocidade de Fluxo de Precursor (cm/m) 26,5 26,5 26,5 26,5 26,5 26,5 26,5 26,5 26,5 Conc. Dióxido de Cloro (g/L) 2,49 2,36 2,35 5,51 5,53 6,62 6,69 6,73 6,70 Taxa de Fluxo de Dióxido de Cloro (L/h) 7,63 7,63 7,63 3,89 3,89 3,89 3,27 3,27 3,27 Saída Real (g/h) 18,7 17,7 17,6 21,4 21,5 21,8 21,8 22,0 21,9 Saída Teórica (g/h) 22,0 22,0 22,0 22,0 22,0 22,0 22,0 22,0 22,0 Eficiência de Reação (%) 84,9 80,3 79,9 97,2 97,6 99,1 99,1 99,8 99,3 Exemplo 2
[0084] Neste experimento, um T de 3/8” de polegadas conectado a cerca de 91,4 cm de tubulação de 3/8” de polegada foi usado como dispositivo de mistura e reator, respectivamente. Diferentes tempos de residência (calculados dividindo o volume do reator pela taxa de fluxo total de reagente) e temperaturas de água motriz foram testados. A taxa de conversão foi calculada como descrito acima. Purate era uma mistura de clorato e peróxido de hidrogênio como descrito acima. Tabela 2. Tempo de residência e efeitos de temperatura na conversão. Tempo de Temp. da Água Taxa de Purate H2SO4 ClO2 H2SO4/Purate Residência Motriz Conversão o min. C mol/min. mol/min. lb/h mol/mol % 15,6 34 0,0095 0,0250 0,085 2,64 88.4 15,6 37 0,0095 0,0250 0,085 2,64 93,4 8,6 36 0,0172 0,0455 0,154 2,64 87,1 8,6 43 0,0172 0,0455 0,154 2,64 88,1 8,6 53 0,0172 0,0455 0,154 2,64 99,7 8,6 51 0,0172 0,0366 0,154 2,13 86,2 15,6 50 0,0095 0,0250 0,085 2,64 95,9 7,8 51 0,0189 0,0500 0,169 2,64 99,9 3,9 50 0,0379 0,1001 0,338 2,64 89,0 5,2 48 0,0284 0,0751 0,254 2,64 96,0 Exemplo 3
[0085] Um Tê de 1/4” de polegada conectado a uma câmara de 12 ml por cerca de 5,72 cm de tubulação de 1/4” de polegada foi usado neste experimento. A câmara também foi conectada a cerca de 26 cm de tubulação
23 / 25 de 1/4”. A configuração era semelhante ao reator representado na FIG. 3 onde a câmara de 12 ml pode ser uma zona de contato.
[0086] A Tabela 3 mostra os efeitos da água motriz e da razão de H2SO4/Purate na taxa de conversão. A Tabela 4 mostra os efeitos da quantidade reduzida de ácido a uma temperatura da água motriz de cerca de 62°C e um tempo de residência de cerca de 14 min. O tempo de residência para estes experimentos foi fixado em cerca de 14 min. Tabela 3. Efeitos da temperatura da água motriz e do H2SO4/Purate na conversão Taxa de Temp Purate H2SO4 ClO2 H2SO4/Purate Conversão o C mol/min. mol/min. lb/h mol/mol % 16 0,0095 0,0250 0,085 2,64 64,8 30 0,0095 0,0250 0,085 2,64 92,6 41 0,0095 0,0250 0,085 2,64 95,1 53 0,0095 0,0250 0,085 2,64 94,4 62 0,0095 0,0250 0,085 2,64 97,7 41 0,0095 0,0205 0,085 2,16 87,8 47 0,0095 0,0208 0,085 2,20 95,4 62 0,0095 0,0208 0,085 2,20 97,4 Tabela 4. Efeito de ácido reduzido a 62°C. Taxa de Temp Purate H2SO4 ClO2 H2SO4/Purate Conversão o C mol/min. mol/min. lb/h mol/mol % 62 0,0095 0,0254 0,085 2,68 97,1 0,0095 0,0208 0,085 2,20 99,8 0,0095 0,0162 0,085 1,71 92,7 0,0095 0,0127 0,085 1,34 65,9
[0087] A Tabela 5 mostra os efeitos do tempo de residência e da temperatura da água motriz na taxa de conversão. Tabela 5. Efeito do tempo de residência e da temperatura na taxa de conversão. Tempo de Taxa de Temp Purate H2SO4 ClO2 H2SO4/Purate Residência Conversão o min. C mol/min. mol/min. lb/h mol/mol % 3 53 0,0095 0,0159 0,085 1,68 52,7 14 47 0,0095 0,0162 0,085 1,71 78,9 14 62 0,0095 0,0162 0,085 1,71 92,7 17 45 0,0095 0,0159 0,085 1,68 71,7 17 46 0,0095 0,0162 0,085 1,71 83,7 17 46 0,0189 0,0324 0,170 1,71 68,5 17 62 0,0095 0,0162 0,085 1,71 92,1 Exemplo 4
[0088] Neste experimento, um Tê de 1/4” de polegada conectado a
24 / 25 uma câmara de 12 ml por cerca de 2 pés de tubulação de 1/4” de polegada foi usado. A câmara também foi conectada a cerca de 10 pés de tubulação de 1/4”. A configuração era semelhante ao reator representado na FIG. 3 onde a câmara de 12 ml pode ser uma zona de contato. O volume do reator era de cerca de 78,2 ml. Tabela 6. Efeito do tempo de residência, temperatura da água motriz e do ácido na taxa de conversão. Tempo de Taxa de Temp Purate H2SO4 ClO2 H2SO4/Purate Residência Conversão o min. C mol/min. mol/min. lb/h mol/mol % 21,1 31,2 0,0095 0,0250 0,085 2,64 95,0 21,1 29,3 0,0095 0,0205 0,085 2,16 90,0 21,1 35,6 0,0095 0,0205 0,085 2,16 88,5 21,1 37,5 0,0095 0,0205 0,085 2,16 93,0 21,1 44,1 0,0095 0,0205 0,085 2,16 99,1 10,6 43,9 0,0189 0,0409 0,169 2,16 87,6 10,6 43,5 0,0189 0,0455 0,169 2,40 89,3 11,6 43,3 0,0172 0,0455 0,154 2,64 97,1 11,6 33,8 0,0172 0,0455 0,154 2,64 85,7
[0089] Qualquer composição aqui divulgada pode compreender, consistir em, ou consistir essencialmente em qualquer dos compostos / componentes aqui divulgados. De acordo com a presente divulgação, as frases “consiste essencialmente em”, “consistem essencialmente em”, “consistindo essencialmente em” e semelhantes limitam o escopo de uma reivindicação aos materiais ou etapas especificadas e esses materiais ou etapas que não afetam materialmente a(s) característica básica e novas da invenção reivindicada.
[0090] Conforme usado aqui, o termo “cerca de” se refere ao valor citado estando dentro dos erros decorrentes do desvio padrão encontrado em suas respectivas medições de teste e, se esses erros não puderem ser determinados, então “cerca de” se refere a dentro de 10% do valor citado.
[0091] Todos os aparelhos e métodos divulgados e reivindicados neste documento podem ser feitos e executados sem experimentação indevida à luz da presente divulgação. Embora esta invenção possa ser configurada em muitas formas diferentes, são descritas em detalhes aqui modalidades preferidas específicas da invenção. A presente divulgação é uma
25 / 25 exemplificação dos princípios da invenção e não se destina a limitar a invenção às modalidades particulares ilustradas. Além disso, a menos que expressamente indicado em contrário, o uso do termo “um/uma” se destina a incluir “pelo menos um” ou “um ou mais”. Por exemplo, “um dispositivo” se destina a incluir “pelo menos um dispositivo” ou “um ou mais dispositivos”.
[0092] Quaisquer faixas dadas, sejam em termos absolutos ou em termos aproximados, se destinam a englobar ambos e quaisquer definições usadas neste documento se destinam a ser esclarecedoras e não limitativas. Não obstante as faixas e os parâmetros numéricos estabelecendo o amplo escopo da invenção serem aproximações, os valores numéricos estabelecidos nos exemplos específicos são relatados tão precisamente quanto possível. Qualquer valor numérico, no entanto, contém inerentemente certos erros resultantes necessariamente do desvio padrão encontrado em suas respectivas medições de teste. Além disso, todas as faixas aqui divulgadas serão entendidas como abrangendo todas e quaisquer subfaixas (incluindo todos os valores fracionários e inteiros) incluídos nas mesmas.
[0093] Além disso, a invenção abrange todas e quaisquer combinações possíveis de algumas ou todas as várias modalidades descritas aqui. Também deve ser entendido que várias mudanças e modificações nas modalidades atualmente preferidas aqui descritas serão aparentes para os especialistas na técnica. Tais mudanças e modificações podem ser feitas sem se afastar do espírito e escopo da invenção e sem diminuir suas vantagens pretendidas. Portanto, pretende-se que tais mudanças e modificações sejam cobertas pelas reivindicações anexas.

Claims (21)

REIVINDICAÇÕES
1. Método para tratar água de processo, caracterizado pelo fato de que compreende: alimentar uma primeira solução compreendendo um ácido através de uma primeira linha de alimentação para um dispositivo de mistura; alimentar uma segunda solução compreendendo clorato e peróxido de hidrogênio através de uma segunda linha de alimentação para o dispositivo de mistura; misturar a primeira solução e a segunda solução no dispositivo de mistura para formar uma mistura de reação, em que o dispositivo de mistura é conectado a um reator; alimentar a mistura de reação para o reator; reagir o ácido, o clorato e o peróxido de hidrogênio para produzir dióxido de cloro no reator, em que o reator compreende uma porção proximal conectada ao dispositivo de mistura e uma porção distal em comunicação de fluido com uma linha de água motriz, em que o dispositivo de mistura, o reator, uma porção da primeira linha de alimentação e uma porção da segunda linha de alimentação são posicionadas dentro da linha de água motriz; misturar o dióxido de cloro com água motriz na linha de água motriz na porção distal do reator; e injetar o dióxido de cloro e a água motriz na água de processo.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda resfriar o dispositivo de mistura e o reator com a água motriz.
3. Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato de que o ácido é ácido sulfúrico.
4. Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o reator compreende uma configuração espiralada tendo um ângulo de plano de serpentina de cerca de 1 grau a cerca de 60 graus.
5. Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a primeira linha de alimentação e a segunda linha de alimentação são opostas e dirigidas uma contra a outra.
6. Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o reator compreende pelo menos uma zona de contato, em que a zona de contato compreende um diâmetro interno pelo menos duas vezes maior que um diâmetro interno do reator.
7. Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a linha de água motriz compreende pelo menos dois canais longitudinais através dos quais água motriz pode fluir.
8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a mistura de reação tem um tempo de residência no reator de pelo menos cerca de 0,1 minuto e uma velocidade de precursor é de pelo menos cerca de 25 cm/min., em que a velocidade de precursor é uma velocidade da primeira e da segunda soluções.
9. Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o reator é operado a uma pressão de aproximadamente igual ou superior à pressão atmosférica.
10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que compreende ainda produzir o dióxido de cloro a uma taxa variando de cerca de 0,001 lb/hora a cerca de 20 lb/hora.
11. Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que compreende ainda operar o reator a uma temperatura variando de cerca de 2°C a cerca de 80°C.
12. Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda determinar uma demanda de dióxido de cloro na água de processo usando medições selecionadas de um sensor de dióxido de cloro, um potencial de oxidação e redução, um medidor de fluxo, uma medição microbiológica e qualquer combinação dos mesmos.
13. Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que uma torre de resfriamento compreende a água de processo.
14. Método, caracterizado pelo fato de que compreende: alimentar uma primeira solução compreendendo um ácido através de uma primeira linha de alimentação para um dispositivo de mistura; alimentar uma segunda solução compreendendo clorato e peróxido de hidrogênio através de uma segunda linha de alimentação para o dispositivo de mistura; misturar a primeira solução e a segunda solução no dispositivo de mistura para formar uma mistura de reação, em que o dispositivo de mistura é conectado a um reator; alimentar a mistura de reação para o reator; reagir o ácido, o clorato e o peróxido de hidrogênio para produzir dióxido de cloro no reator, em que o reator compreende uma porção proximal conectada ao dispositivo de mistura e uma porção distal em comunicação de fluido com uma linha de água motriz, em que o dispositivo de mistura, o reator, uma porção da primeira linha de alimentação e uma porção da segunda linha de alimentação são posicionadas dentro da linha de água motriz; misturar o dióxido de cloro com água motriz na linha de água motriz na porção distal do reator; e injetar o dióxido de cloro em um sistema aquoso.
15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o reator está em comunicação de fluido com uma linha de alimentação de produto.
16. Método de acordo com a reivindicação 14 ou reivindicação
15, caracterizado pelo fato de que compreende ainda determinar uma taxa de fluxo da primeira solução na primeira linha de alimentação.
17. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 16, caracterizado pelo fato de que compreende ainda determinar uma taxa de fluxo da segunda solução na segunda linha de alimentação.
18. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 17, caracterizado pelo fato de que compreende ainda determinar uma taxa de fluxo de uma solução de dióxido de cloro em uma linha de alimentação de produto.
19. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 18, caracterizado pelo fato de que compreende ainda determinar uma taxa de fluxo da água motriz na linha de água motriz.
20. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 19, caracterizado pelo fato de que compreende ainda detectar uma pressão do reator.
21. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 20, caracterizado pelo fato de que compreende ainda calcular uma dose de dióxido de cloro.
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