BR112020008988A2 - um ducto de misturador aprimorado e um processo de uso do mesmo - Google Patents

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Abstract

Um ducto de mistura (1) para mistura de um fluxo turbulento tendo uma entrada (10) e uma saída (15), contendo pelo menos um elemento misturador estático (50), que compreende pelo menos dois segmentos tipo placa pelo menos substancialmente coplanares (70) e (70'), em que um vão substancialmente longitudinal (80) é formado entre os segmentos (70) e (70'), em que cada segmento (70) e (70') é unido à parede de ducto (5) e compreende pelo menos duas bordas livres (72) e (72'), em que uma borda livre (72) é a borda dianteira (74) e a outra borda livre (72') está adjacente ao vão longitudinal (80), e em que os pelo menos dois segmentos (70) e (70') são inclinados em relação ao eixo geométrico de ducto (2), de modo que a borda dianteira (74) seja orientada a montante no ducto (1) e substancialmente perpendicular à direção de um fluxo de fluido principal (30).

Description

“UM DUCTO DE MISTURADOR APRIMORADO E UM PROCESSO DE USO DO MESMO” ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[0001] A presente invenção se refere a um ducto de misturador aprimorado. A presente invenção também se refere a um processo para usar o dito ducto de misturador.
[0002] Os misturadores estáticos são de interesse para todas as indústrias relacionadas a aplicações de mistura e dispersão, contato de gás e líquido ou mistura turbulenta. Os misturadores estáticos são geralmente componentes internos tubulares que produzem efeitos de mistura e dispersão desejados à medida em que o fluido flui ao redor de partes de misturador sem movimento. O fluxo de fluido é fornecido por bombeamento. Os misturadores estáticos têm vantagens em relação a outros sistemas de mistura, no sentido de que exigem apenas pequenos volumes, baixa manutenção e têm uma instalação e limpeza simples, assim como excelente confiabilidade.
[0003] Um misturador estático típico é revelado no documento US6830370B1. Esse documento revela um misturador estático consistindo em um par de palhetas semielípticas dispostas cruzadas uma à outra a uma inclinação dentro de um ducto. Cada par de palhetas, portanto, gera um grande movimento de vórtice ou turbilhão dentro do ducto. São conhecidos outros tipos representativos de misturadores estáticos da Sulzer Chemtech, como aqueles revelados no documento EP0800857A1. Tais misturadores estáticos compreendem placas paralelas inclinadas que fornecem passagens estreitas abertas incluindo uma região de vão que percorre de parede a parede através do eixo geométrico de ducto. Outro misturador estático similar é revelado no documento US4758098 tendo pelo menos três mantas espaçadas transversalmente. As mantas são espaçadas transversalmente uma da outra para fornecer vãos, através dos quais, um fluido pode passar durante a mistura. Além disso, cada manta, embora seja presa ao invólucro nas extremidades superiores em relação a um fluxo a jusante, tem extremidades terminais inferiores que são espaçadas do invólucro para fornecer vãos adicionais através dos quais o líquido pode passar durante uma descida a jusante.
[0004] Os descritos acima podem ser frequentemente eficazes e suficientes desde que um comprimento de mistura suficiente seja disponível dentro do ducto, assim como cabeça de pressão suficiente. Entretanto, em certas aplicações, pode haver comprimento disponível ou cabeça de pressão insuficiente para seu desempenho ideal. Portanto, seria desejável ter misturadores estáticos aprimorados disponíveis para fornecer desempenho de mistura suficiente sob tais condições rigorosas. Por exemplo, ao dosar um aditivo dentro do ducto de mistura, pode ser bastante importante homogeneizar rapidamente a concentração de aditivo no fluido. Isso pode ser bastante crítico ao adicionar aditivos que são bastante reativos, o que pode, então, levar a problemas de segurança ou qualidade se o aditivo não for rápida e homogeneamente distribuído no fluido. Em outros casos, pode ser importante ter uma distribuição homogênea de um aditivo reativo com a estequiometria de reação adequada antes que o fluido entre em um reator subsequente.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[0005] A partir deste estado da técnica, é um primeiro objetivo de a invenção fornecer um ducto de misturador aprimorado para mistura de um fluxo turbulento para fornecer desempenho de mistura suficiente sob condições rigorosas como comprimento de mistura disponível curto ou cabeça de pressão disponível limitada.
[0006] Um segundo objetivo da invenção inclui fornecer um ducto de misturador aprimorado tanto para mistura de um fluxo turbulento assim como para dosar de um aditivo e homogeneizar rapidamente a concentração de aditivo no fluido, por exemplo, ao adicionar aditivos que são bastante reativos ou para fornecer uma distribuição homogênea de um aditivo reativo com a estequiometria de reação adequada antes que o fluido entre em um reator subsequente. Contudo, objetivos ainda adicionais da invenção consistem em fornecer um processo para misturar um fluido principal, opcionalmente com um aditivo adicionado, aproveitando as propriedades favoráveis das propriedades de mistura favoráveis mencionadas acima, do ducto de misturador aprimorado, para a mistura de um fluxo turbulento.
[0007] De acordo com a invenção, o primeiro objetivo é alcançado por um ducto de misturador para fluxo turbulento tendo uma entrada e uma saída, contendo pelo menos um elemento misturador estático, que compreende dois segmentos tipo placa pelo menos substancialmente coplanares, em que um vão substancialmente longitudinal é formado entre os segmentos, em que cada segmento é unido à parede de ducto e compreende pelo menos duas bordas livres, em que uma borda é a borda dianteira e a outra borda está adjacente ao vão longitudinal, em que os dois segmentos são inclinados em relação ao eixo geométrico de ducto, de modo que a borda dianteira seja orientada a montante no ducto e substancialmente perpendicular à direção de fluxo de fluido.
[0008] Fornecer dois segmentos inclinados em relação ao eixo geométrico de ducto, de modo que a borda dianteira seja orientada a montante no ducto, tem o efeito técnico de que cada segmento produz um vórtice. Cada segmento é fixo ao longo da parede de ducto a partir da porção a montante para a porção a jusante do segmento, em que a borda dianteira é uma borda livre localizada substancialmente perpendicular à direção de fluxo de fluido. O efeito da borda livre dianteira substancialmente perpendicular do segmento é que o fluido é subsequentemente defletido pelo segmento levando a uma subpressão aumentada ao longo do lado a jusante do segmento e uma sobrepressão aumentada ao longo do lado a montante do segmento e contribuindo para o desenvolvimento de vórtices de grande escala no fluido. Os misturadores estáticos convencionais são desprovidos deste efeito técnico e, portanto, produzem menos sobpressões e vórtices menos intensos. Uma pessoa versada na técnica entenderá que o processo de usar esse ducto de misturador para misturar um fluido principal para homogeneizar uma característica do fluido principal compartilhará estas mesmas vantagens recém-discutidas.
[0009] Em uma modalidade do ducto de misturador da presente invenção pelo menos um segmento, preferencialmente os pelo menos dois segmentos, compreendem adicionalmente pelo menos uma terceira borda livre. O fornecimento de uma terceira borda livre permite vantajosamente que o misturador tenha um comprimento menor, assim, economizando material e comprimento e peso de instalação. Essa terceira borda livre tipicamente será fornecida na extremidade a jusante do segmento. Os vórtices responsáveis pela mistura são principalmente gerados na porção a montante do segmento e, portanto, a porção a jusante do segmento pode ser encurtada, fornecendo uma terceira borda livre, sem impactar de modo significativamente negativo o desempenho de mistura. O número de bordas livres não é especificamente limitado na presente invenção e dependerá amplamente da simplicidade ou complexidade do formato dos segmentos do elemento misturador estático.
[0010] Em outra modalidade alternativa, nenhum dentre os pelo menos dois segmentos compreende adicionalmente uma terceira borda livre. Unir a porção a jusante do segmento à parede de ducto impede desomogeneidades na distribuição de fluxo através do ducto, visto que a área aberta adjacente através de uma terceira borda livre permitiria o fluxo livre de fluido através do ducto na mesma.
[0011] Preferencialmente, cada um do pelo menos um elemento misturador estático compreende exatamente dois segmentos tipo placa substancialmente coplanares e nenhum segmento adicional além destes.
[0012] De acordo com a invenção, o segundo objetivo é alcançado em uma modalidade através do fornecimento do ducto com pelo menos uma entrada lateral adicional localizada substancialmente a montante do elemento misturador estático, preferencialmente a borda dianteira, incorporada para a adição de um aditivo. Alimentar o aditivo dessa forma, a montante do elemento misturador estático, permite que o processo de mistura e homogeneização aproveite os vórtices de grande escala gerados pelos segmentos. Ademais, alimentar os aditivos substancialmente a montante permite uma pré-distribuição do aditivo através da seção transversal do ducto, que permite a homogeneização eficaz pelos segmentos subsequentes. Uma pessoa versada na técnica entenderá que o processo de usar este ducto de misturador para misturar um fluido principal e um aditivo para homogeneizar a composição do fluido principal e o aditivo compartilhará estas mesmas vantagens recém-discutidas.
[0013] Em uma modalidade mais específica do ducto de misturador, satisfazendo o segundo objetivo, o ducto adicional compreende uma blindagem de deflexão, tendo uma largura (W), em que a blindagem de deflexão está localizada substancialmente paralela ao eixo geométrico da entrada lateral e substancialmente perpendicular ao eixo geométrico de ducto, em que a largura (W) é pelo menos tão grande quanto à magnitude quanto o diâmetro lateral de entrada, e a blindagem de deflexão é substancialmente localizada a montante da entrada lateral, e a blindagem de deflexão é incorporada de modo a não bloquear substancialmente a entrada do ducto da entrada lateral e a permitir simultaneamente que o aditivo se propague para a região central do ducto de misturador sem ser divergido pelo fluxo de fluido principal através do ducto de misturador. A blindagem de deflexão atua para bloquear o fluxo de fluido principal através do ducto na região próxima à entrada lateral, de modo a permitir vantajosamente que o aditivo entre por meio da entrada lateral para se propagar adicionalmente para o interior do ducto antes que encontre o fluxo principal. Sem o fornecimento da blindagem de deflexão, o aditivo simplesmente escoaria ao longo da parede de ducto adjacente à entrada lateral, particularmente para aditivos com momento baixo.
[0014] Em outra modalidade mais específica do ducto de misturador, satisfazendo o segundo objetivo, uma placa de respingo está localizada substancialmente na região central do ducto de misturador, em que a placa de respingo é orientada substancialmente paralela ao eixo geométrico de ducto, de modo a não aumentar substancialmente a resistência do fluxo de fluido principal através do ducto de misturador, e em que a placa de respingo é simultaneamente localizada substancialmente perpendicular ao eixo geométrico da entrada lateral e a seção transversal da placa de respingo substancialmente se sobrepõe à seção transversal da entrada lateral quando visualizada ao longo do eixo geométrico da entrada lateral. O fornecimento de uma placa de respingo limita vantajosamente a propagação do aditivo através da seção transversal do ducto. Isso é importante no caso de aditivos tendo um momento alto, visto que o risco seria que o volume do aditivo alcançasse a parede de ducto oposta à entrada lateral, o que prejudicaria a mistura eficaz com o fluxo de fluido principal através da seção transversal do tubo.
[0015] De acordo com a invenção, o segundo objetivo é alcançado em uma modalidade alternativa através do equipamento do ducto de misturador, em vez disso, com um tubo de injeção de aditivo tendo pelo menos uma saída de tubo de injeção, em que o tubo de injeção de aditivo é incorporado para injetar um aditivo no ducto de misturador substancialmente a montante do elemento misturador estático em uma região substancialmente adjacente à pelo menos uma borda dianteira, preferencialmente equidistante de ambas as bordas dianteiras dos pelo menos dois segmentos, e em que a pelo menos uma saída de tubo de injeção é incorporada, de modo a direcionar o aditivo para uma ou ambas as bordas dianteiras, preferencialmente, em que duas saídas de tubo de injeção estão, cada uma, localizadas equidistantes a partir de uma borda dianteira.
Esta modalidade alternativa, tendo um tubo de injeção de aditivo, é particularmente vantajosa para adicionar aditivos a ductos de mistura na forma de um canal aberto, no caso de canais abertos, as entradas laterais não são fáceis de realizar, visto que a entrada lateral pode precisar ser localizada sob a superfície adjacente ao canal, por exemplo, subterrâneo.
Ademais, a profundidade de líquido em um canal aberto pode variar durante a operação, expondo, assim, parcial ou, até mesmo, completamente quaisquer entradas laterais.
Portanto, um tubo de injeção de aditivo pode ser prontamente construído com sua saída localizada perto do fundo do canal aberto.
Em casos de canais abertos, as bordas dianteiras dos segmentos também estarão vantajosamente localizadas perto do fundo do canal aberto.
Uma pessoa versada na técnica entenderá que o processo de usar este ducto de misturador para misturar um fluido principal e um aditivo para homogeneizar a composição do fluido principal e o aditivo compartilhará estas mesmas vantagens recém- discutidas.
[0016] Em uma modalidade mais específica da modalidade alternativa anterior, o ducto de misturador está na forma de um canal aberto, preferencialmente tendo uma parede de separação, em que o tubo de injeção de aditivo preferencialmente tem pelo menos uma segunda saída de tubo de injeção e o canal aberto preferencialmente tem pelo menos um segundo elemento misturador estático localizado adjacente ao dito elemento misturador estático. Esta modalidade é particularmente vantajosa quando o canal aberto é relativamente amplo em relação à sua profundidade, por exemplo, duas vezes tão amplo quanto profundo ou mais. Os vórtices gerados são mais eficientes na presente invenção quando a seção transversal do ducto é aproximadamente quadrada. Portanto, canais abertos mais amplos podem ser divididos de modo eficaz em seções transversais quadradas aproximadamente menores por meio de uma ou mais paredes divisoras. Cada uma destas seções, assim criadas, do ducto pode ser, então, convenientemente alimentada por saídas adicionais de tubo de injeção de aditivo localizadas em frente ou dentro de cada uma destas seções. Alternativamente, cada uma ou várias seções podem ser alimentadas por meio de um único tubo de injeção de aditivo e suas saídas).
[0017] Outra modalidade geral do ducto de misturador da presente invenção contém elementos misturadores estáticos adicionais, preferencialmente um a três elementos misturadores estáticos adicionais, mais preferencialmente um ou dois elementos misturadores estáticos adicionais e,
com máxima preferência, um elemento misturador estático adicional, em que os elementos misturadores estáticos são dispostos - visualizado na direção longitudinal do ducto de misturador - espacialmente afastados um do outro, um após o outro. Dois ou mais elementos misturadores estáticos sendo dispostos espacialmente afastados um do outro, um após o outro, levam a uma capacidade de mistura específica excelente. É preferencial, nesta modalidade, que os misturadores estáticos sejam progressivamente girados entre cerca de 70 a cerca de 110, preferencialmente cerca de 80 a cerca de 100, mais preferencialmente cerca de 90 graus um em relação ao outro ao redor do eixo geométrico de ducto, seguindo em uma direção a jusante. Esta modalidade tem a vantagem de que a orientação da estrutura dos vórtices gerados dentro do ducto de misturador não permanece constante ao longo do comprimento do ducto de misturador e, em vez disso, é, então, sistematicamente girada ao longo do comprimento do ducto de misturador, o que promove uma mistura mais rápida e mais homogênea dentro do ducto de misturador.
[0018] Em uma modalidade geral alternativa do ducto de misturador da presente invenção, o ducto de misturador está na forma de um canal aberto contendo elementos misturadores estáticos adicionais, preferencialmente um a três elementos misturadores estáticos adicionais, mais preferencialmente um ou dois elementos misturadores estáticos adicionais, em que os misturadores estáticos não são substancialmente girados um em relação ao outro, de modo que suas seções transversais se sobreponham substancialmente quando visualizadas ao longo do eixo geométrico do canal aberto,
em canais abertos, a profundidade do líquido pode não ser constante e, em particular, podem não preencher o canal completamente. Portanto, certas orientações de elementos misturadores estáticos podem ser ineficazes. Em um ducto de misturador de canal aberto, o nível do líquido não é definido e pode variar e, portanto, não é possível posicionar apropriadamente a segmento tipo placa pelo menos substancialmente coplanar ao longo do topo do canal aberto, visto que pode ser exposto a níveis variáveis de líquidos. Por essa razão, é preferencial, em ductos de misturador de canal aberto, que os segmentos tipo placa pelo menos substancialmente coplanares estejam localizados ao longo das paredes laterais verticais.
[0019] Uma pessoa versada na técnica entenderá que a combinação da matéria das várias reivindicações e modalidades da invenção é possível sem a limitação na invenção ao ponto em que tais combinações sejam viáveis tecnicamente. Nessa combinação, uma matéria de qualquer uma das reivindicações pode ser combinada com a matéria de uma ou mais das outras reivindicações. Nessa combinação de matérias, a matéria de qualquer reivindicação de ducto de misturador pode ser combinada com a matéria de uma ou mais outras reivindicações de ducto de misturador ou a matéria de uma ou mais reivindicações de processo ou a matéria de uma mistura de uma ou mais reivindicações de ducto de misturador e reivindicações de processo. Por analogia, a matéria de qualquer reivindicação de processo pode ser combinada com a matéria de uma ou mais outras reivindicações de processo ou a matéria de uma ou mais reivindicações de ducto de misturador.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0020] A invenção será explicada em maiores detalhes, doravante no presente documento, com referência a várias modalidades da invenção, assim como aos desenhos. Os desenhos esquemáticos mostram: Fig. 1 (a) mostra uma vista esquemática de uma modalidade de um ducto de misturador de acordo com a presente invenção, tendo um misturador estático, (b) mostra uma vista esquemática de um dentre os vórtices gerados pelo ducto de misturador mostrado na Fig. 1(a). Fig. 2 mostra uma vista esquemática de uma modalidade de um ducto de misturador tendo uma entrada lateral. Fig. 3 mostra uma vista esquemática de uma modalidade de um ducto de misturador tendo uma entrada lateral e uma blindagem de deflexão e dois misturadores estáticos, cada um tendo uma terceira borda livre. Fig. 4 (a) mostra uma vista esquemática de uma modalidade de um ducto de misturador tendo uma entrada lateral, uma blindagem de deflexão, uma placa de respingo e três misturadores estáticos, cada um sem uma terceira borda livre, (b) mostra uma vista esquemática superior parcial desta modalidade ilustrando uma placa de respingo tendo uma seção transversal que se sobrepõe substancialmente à seção transversal da entrada lateral. Fig. 5 (a) mostra uma vista esquemática de uma modalidade de um ducto de misturador na forma de um canal aberto e tendo um tubo de injeção de aditivo e dois misturadores estáticos, (b) mostra uma vista expandida da região próxima ao tubo de injeção de aditivo, e (c) mostra uma modalidade alternativa de um tubo de injeção de aditivo tendo múltiplas saídas. Fig. 6 mostra uma vista esquemática de uma modalidade de um ducto de misturador na forma de um canal aberto e tendo uma parede de separação, um tubo de injeção de aditivo com múltiplas saídas e dois misturadores estáticos localizados adjacentes um ao outro. Fig. 7 mostra uma vista esquemática de uma modalidade de um ducto de misturador em uma aplicação de desnitrificação de gases de combustão (DeNox)
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO DEFINIÇÕES
[0021] Como usado no relatório descritivo e nas reivindicações deste pedido, as seguintes definições devem ser aplicadas:
[0022] "um", "uma" e "o/a" como um antecedente podem se referir ao singular ou ao plural, exceto se o contexto indicar de outra forma.
[0023] “Ducto”, como em “ducto de misturador” no presente pedido, se refere a qualquer ducto adequado para transportar um fluido, que pode conter um ou mais elementos misturadores estáticos. Os ductos típicos podem ser ductos fechados, como um cano tendo uma seção transversal substancialmente circular ou um ducto tendo outras seções transversais geométricas, como quadradas ou retangulares. Outros ductos adequados para a presente invenção podem ser na forma de canais abertos, como aqueles tendo um fundo e duas paredes laterais substancialmente verticais. O
“diâmetro” no presente pedido se refere ao diâmetro hidráulico (consultar, por exemplo, https://en.wikipedia.org/wiki/Hvdraulic diameter) para um ducto não circular.
[0024] “Elemento misturador estático", no presente pedido, se refere a um tipo de misturador estático com base em pelo menos dois segmentos tipo placa pelo menos substancialmente coplanares, como aqueles revelados nos documentos US 4.758.098 e US 4.019.719. Esses segmentos podem ser desunidos um do outro ou parcialmente unidos, como em um elemento misturador estático substancialmente em formato de U.
[0025] “Segmentos tipo placa pelo menos substancialmente coplanares” significa, de acordo com a presente invenção, que os segmentos tipo placa são inclinados um com o outro, em relação ao plano longitudinal da parede de ducto externo por não mais de 10°, preferencialmente por não mais de 5°, mais preferencialmente por não mais de 2,5° e, com máxima preferência, por não mais de 1°.
[0026] “Segmentos", no presente pedido, se referem a uma placa substancialmente plana, tendo pelo menos duas bordas livres. Em uma modalidade, é uma placa plana.
[0027] “Borda livre”, no presente pedido, se refere a uma borda do segmento, que não é unida a algo, por exemplo, não é unida ao ducto de misturador, em particular, à parede de ducto de misturador.
[0028] “Borda dianteira", no presente pedido, se refere a uma borda livre, que é orientada substancialmente a montante, portanto, em direção à fonte do fluxo de fluido. Deve ser observado que a borda dianteira não precisa ser uma única borda reta, mas, a mesma pode ser curva ou arredondada ou compreender múltiplas bordas parciais, como a borda de um poliedro. É importante que a maior parte da borda dianteira seja substancialmente perpendicular à direção do fluxo de fluido.
[0029] “Borda dianteira substancialmente perpendicular à direção de um fluxo de fluido principal" significa, de acordo com a presente invenção, que as bordas dianteiras são inclinadas em relação ao plano sendo perpendicular à direção do eixo geométrico longitudinal da parede de ducto externo por não mais de 20°, preferencialmente por não mais de 10°, mais preferencialmente, por não mais de 5° e, com máxima preferência, por não mais de 2°.
[0030] Em geral, “substancialmente perpendicular” significa que a parte em questão é inclinada em relação ao respectivo plano, ao qual é substancialmente perpendicular, por 70 a 110°, preferencialmente por 80 a 100°, mais preferencialmente por 85 a 95° e, com máxima preferência, por mais de 88 a 92°.
[0031] “Substancialmente paralelo" significa que uma das partes em questão se estende com um desvio de, no máximo 20 %, preferencialmente de, no máximo, 10 %, mais preferencialmente de, no máximo, 5 % e, com máxima preferência de, no máximo 2 % paralela à outra parte.
[0032] “Região central do ducto”, no presente pedido, se refere à região do ducto localizada mais perto do centro de gravidade do ducto do que uma parede de ducto. Em uma modalidade, é o núcleo central do ducto localizado a uma distância de 1/2 do raio para um ducto circular ou 1/4 do diâmetro hidráulico para um ducto não circular.
[0033] “Vão longitudinal”, no presente pedido, se refere ao espaço aberto entre os pelo menos dois segmentos tipo placa pelo menos substancialmente coplanares. Esse espaço aberto ou vão pode ter ou pode não ter uma largura uniforme entre os segmentos e pode percorrer todo o comprimento do segmento para segmentos que não são unidos um ao outro. Ou, pode ser um comprimento parcial para dois segmentos tipo placa pelo menos substancialmente coplanares que são parcialmente unidos um ao outro, por exemplo, no caso de um elemento misturador estático substancialmente em formato de U. “Vão substancialmente longitudinal” significa, nesta conexão, que o comprimento do vão é maior que a largura do vão. Se o comprimento do vão não for igual ao longo da largura do vão e/ou a largura do vão não for igual ao longo do comprimento do vão, então, o comprimento médio do vão é maior que a largura média do vão.
[0034] “Entrada lateral", no presente pedido, se refere a uma entrada através da parede do ducto, por exemplo, para alimentação de um fluido, como um aditivo. A seção transversal da entrada lateral não é especificamente limitada, porém, será frequentemente substancialmente circular, como no caso de um cano para alimentar um fluido por meio da entrada lateral.
[0035] "Tubo de injeção de aditivo”, no presente pedido, se refere a um tubo de seção transversal circular ou diferente para adicionar um fluido, como um aditivo, em uma porção interna do ducto de misturador. Em algumas modalidades, será na forma de um pulverizador. Em algumas modalidades, pode ter mais de uma saída para o ducto de misturador para aprimorar a pré-distribuição do aditivo à medida em que o mesmo entra no ducto de misturador.
[0036] Os valores numéricos no presente pedido se referem a valores de média. Ademais, exceto se indicado de modo contrário, os valores numéricos devem ser entendidos de modo a incluir valores numéricos que são iguais quando reduzidos ao mesmo número de numerais significativos e valores numéricos que diferem do valor mencionado por menos do que o erro experimental da técnica de medição convencional do tipo descrito no presente pedido para determinar o valor.
[0037] A FIG. 1 mostra uma vista esquemática de uma modalidade de um ducto de misturador, que, como um todo, é identificado com o número de referência 1. O ducto de misturador 1 não é especificamente limitado quanto à forma, o formato, a construção ou composição, exceto se especificamente indicado de outro modo. Qualquer material adequado que pode ser fabricado pode ser transformado no ducto de misturador 1. Por razões de economia, tais sistemas 1 são frequentemente produzidos a partir de aço inoxidável ou outro material indicado para a aplicação específica.
[0038] Nesta figura, é mostrado que um fluido principal 20 entra no ducto de misturador 1 por meio da entrada do ducto de misturador 10 e flui através do ducto de misturador na direção do fluxo de fluido principal 30, que é, geralmente paralela ao eixo geométrico de ducto de misturador 2. O fluxo de fluido principal 30 encontra um elemento misturador estático 50 que compreende pelo menos dois segmentos tipo placa coplanares 70. Os segmentos 70 têm um vão substancialmente longitudinal 80 entre os mesmos, e cada segmento 70 é unido à parede de ducto de misturador 5 e compreende pelo menos duas bordas livres 72, 72’. Uma borda livre 72 é a borda dianteira 74 e a outra borda livre 72’ está adjacente ao vão longitudinal 80. É mostrado que os dois segmentos 70, 70’ são inclinados em relação ao eixo geométrico de ducto 2, de modo que a borda dianteira 74 é orientado a montante no ducto 1 e substancialmente perpendicular à direção de um fluxo de fluido principal 30. Deve ser observado que os segmentos 70 e 70’ do elemento misturador estático 50 nesta modalidade, ambos, são desprovidos de uma terceira borda livre 72”. Após encontrar o elemento misturador estático 50, o fluido principal homogeneizado 20’ se propaga adicionalmente através do ducto de misturador 1 e sai por meio da saída do ducto de misturador 15.
[0039] Os segmentos 70 e 70’ na presente invenção podem ser parcialmente unidos de modo consideravelmente similar ao misturador estático mostrado na Fig. 1 do documento EP0800857 (A1). Em tais modalidades na presente invenção, entretanto, a união parcial dos segmentos 70 e 70’ será na porção a jusante do elemento misturador estático 50 e, portanto, não adjacente à borda dianteira 74.
[0040] O ângulo de inclinação é tipicamente preferencialmente entre cerca de 20 e cerca de 50 graus, e geralmente os segmentos 70 e 70’ são substancialmente paralelos um ao outro e, portanto, têm substancialmente o mesmo ângulo de inclinação em relação ao eixo geométrico de ducto 2. O comprimento dos segmentos 70 e 70’ é tipicamente entre cerca de 1/2 e duas vezes a largura ou diâmetro médios do ducto de misturador 1. O formato dos segmentos 70 e 70’ não é especificamente limitado, e pode ser semicircular para ductos de misturador substancialmente arredondados 1, como mostrado na Fig. 1. Tipicamente, a largura de vão longitudinal 80 pode ser entre cerca de 40 e cerca de 70 % do diâmetro ou largura médios do ducto de misturador 1. O formato das bordas livres internas 72 dos segmentos 70 e 70’ definindo o vão substancialmente longitudinal 80 entre os mesmos não é especificamente limitado e pode ser substancialmente reto, curvo, biselado, dobrado e pode compreender uma ou mais descontinuidades, curvas, dobras ou ângulos.
[0041] A Fig. 1(b) mostra uma vista esquemática de um dos vórtices gerados por um dos segmentos 70 no ducto de misturador 1 mostrado na Fig. 1(a). Nesta figura, as linhas de corrente originadas em uma região diretamente a montante da borda dianteira 74 são mostradas. É mostrado que o vórtice é formado ao longo do lado traseiro ou a jusante do segmento 70 e sua borda livre 72’ adjacente ao vão longitudinal 80. O vórtice subsequentemente se propaga ainda através do ducto de misturador 1 junto com o fluido principal 20 na direção de fluxo de fluido principal 30.
[0042] A Fig. 2 mostra uma modalidade de um ducto de misturador 1, tendo um elemento misturador estático 50 produzido a partir de dois segmentos 70, 70’ com um vão de intervenção 80 e, ambos, desprovidos de uma terceira borda livre 72” como na Fig. 1. Esta modalidade compreende adicionalmente uma entrada lateral adicional 100 localizada substancialmente a montante do elemento misturador estático 50 incorporado para a adição de um aditivo 120. Como mostrado e preferido, a entrada lateral 100 está localizada substancialmente a montante da borda dianteira 74, tipicamente entre cerca de 50 % e cerca de 200 % do ducto de misturador 1. Mais de uma entrada lateral 100 pode ser usada em algumas modalidades, por exemplo, para a injeção ou introdução de mais de um aditivo.
[0043] A Fig. 3 mostra uma modalidade adicional de um ducto de misturador 1 tendo dois elementos misturadores estáticos 50 e 50’ e uma entrada lateral 100 com um diâmetro 104 e tendo uma blindagem de deflexão 200 localizada substancialmente paralela ao eixo geométrico da entrada lateral 102 e substancialmente perpendicular ao eixo geométrico de ducto 2. A blindagem de deflexão 200 é substancialmente localizada a montante da entrada lateral
100. A blindagem de deflexão 200 é incorporada de modo a não bloquear substancialmente a entrada do ducto 106 da entrada lateral 100. Portanto, a blindagem de deflexão 200 simultaneamente permite que o aditivo 120 se propague para a região central 40 do ducto de misturador 1 sem ser divergido pelo fluxo de fluido principal através do ducto de misturador 1. O projeto da blindagem de deflexão 200 não é especificamente limitado, e pode ser arredondado, em formato de V como na Fig. 3, em formato de U, e a seção transversal pode ser geralmente, por exemplo, retangular, semicircular. O comprimento da blindagem de deflexão 200 em uma direção perpendicular ao eixo geométrico de ducto 2 e paralela ao eixo geométrico da entrada lateral geralmente será entre cerca de 20 % e cerca de 60 % do diâmetro do ducto 1.
[0044] Deve ser observado que ambos os segmentos 70 dos elementos misturadores estáticos 50 e 50’ nesta modalidade,
têm uma terceira borda livre 72”. Similar ao formato dos segmentos 70 e 70’ discutidos em relação à Fig. 1, as bordas livres 72’ definindo o vão substancialmente longitudinal 80 também não são especificamente limitadas, e as bordas livres podem ser substancialmente paralelas ou não paralelas uma à outra. Em uma modalidade, o ângulo entre as mesmas pode ser até ± 15°. A construção e preensão da blindagem de deflexão 200 não são especificamente limitadas, e a mesma pode ser simplesmente soldada ou colada no ducto 1, dependendo dos materiais de construção, ou pode ser opcionalmente montada por meio de suportes, por exemplo, para instalações de grande escala.
[0045] A Fig. 4 (a) mostra uma vista esquemática de uma modalidade de um ducto de misturador 1 tendo uma entrada lateral 100, uma blindagem de deflexão 200, uma placa de respingo 300 e três misturadores estáticos 50, 50’ e 50”, cada um sem uma terceira borda livre 72”. A placa de respingo 300 está localizada substancialmente na região central 40 do ducto de misturador 1, e a placa de respingo 300 é orientada substancialmente paralela ao eixo geométrico de ducto 2, de modo a não aumentar substancialmente a resistência do fluxo de fluido principal através do ducto de misturador 1. A placa de respingo 300 está localizada de modo simultâneo substancialmente perpendicular ao eixo geométrico da entrada lateral 102, de modo a limitar vantajosamente a propagação do aditivo através da seção transversal do ducto 1, como descrito anteriormente.
[0046] A Fig. 4 (b) mostra uma vista esquemática superior parcial da modalidade da Fig. 4 (a) ilustrando uma placa de respingo 300 tendo uma seção transversal 305 que se sobrepõe substancialmente à seção transversal da entrada lateral 105 quando visualizada ao longo do eixo geométrico da entrada lateral 102. Como mostrado no presente documento, a largura W da blindagem de deflexão 200 é pelo menos tão grande em magnitude quando o diâmetro lateral de entrada 104.
[0047] A construção e preensão da placa de respingo 300 não são especificamente limitadas, e a mesma pode ser simplesmente soldada ou colada no ducto 1, dependendo dos materiais de construção, ou pode ser opcionalmente montada por meio de suportes, por exemplo, para instalações de grande escala. O projeto da placa de respingo 300 não é especificamente limitado, e pode ser arredondado, em formato de V, em formato de U como na Fig. 4, e a seção transversal pode ser geralmente, por exemplo, retangular, semicircular. O comprimento da placa de respingo 300 na direção do eixo geométrico de ducto 2 geralmente será maior que o diâmetro lateral de entrada 104 e pode se estender até um ou dois diâmetros do ducto 1.
[0048] A Fig. 5 (a) mostra uma vista esquemática de uma modalidade de um ducto de misturador 1 na forma de um canal aberto 1’’ tendo uma parede de ducto de misturador 5, a entrada do ducto de misturador 10, e tendo um tubo de injeção de aditivo 400 e dois misturadores estáticos 50 e 50’. Como mostrado no presente documento, os misturadores estáticos 50 e 50’ não são substancialmente girados um em relação ao outro, de modo que, ao invés disso, suas seções transversais se sobreponham substancialmente quando visualizadas ao longo do eixo geométrico do canal aberto
2". O tubo de injeção de aditivo 400 geralmente será localizado substancialmente a montante dos próximos misturadores estáticos mais próximos, 50 ou 50’, tipicamente a uma distância entre cerca de 5 % a cerca de 200 % em relação à largura ou profundidade do ducto 1”. Mais de um tubo de injeção de aditivo 400 pode ser usado em várias modalidades, por exemplo, para a introdução de mais de um aditivo ou para introduzir um aditivo em alturas ou profundidades diferentes abaixo da superfície do fluido principal 20 dentro do ducto 1” de canal aberto. Ademais, os segmentos 70 e 70’ têm três bordas livres, 72, 72’ e 72”, nesta modalidade de canal aberto. Como visto no presente documento, os segmentos 70 e 70’ podem emergir do fluido principal 20 dependendo do nível do fluido principal 20 no canal aberto 1”.
[0049] A Fig. 5 (b) mostra uma vista expandida da região próxima ao tubo de injeção de aditivo 400, em que pode ser visto que as duas saídas de tubo de injeção, 402 e 402’, estão, cada uma, localizadas substancialmente equidistantes a partir de uma borda dianteira 74. As Figs. 5 (c) e (d) mostram modalidades alternativas de tubos de injeção de aditivo 400 tendo múltiplas saídas 402 e 402’, no caso da Fig. 5 (c), as múltiplas saídas 402 e 402’ são distribuídas de modo substancialmente horizontal e, na Fig. 5 (d), as mesmas são distribuídas de modo substancialmente vertical, nesse caso, sobre múltiplos tubos de injeção de aditivo 400, 400’ e 400”. Preferencialmente, em ambos os casos, como nas Figs. 5 (c) e (d), as mesmas são distribuídas de modo substancialmente homogêneo com um espaçamento substancialmente regular. Em outras modalidades, as múltiplas saídas 402 e 402’ podem ser distribuídas tanto horizontal quanto verticalmente sobre o mesmo ou múltiplos tubos de injeção de aditivo 400, como é visto na Fig. 5 (d), assim como sendo distribuídas sobre a seção transversal, opcionalmente a região central 40, do ducto de misturador de canal aberto 1". Um elemento versado na técnica entenderá que os tubos de injeção de aditivo análogos 400 tendo múltiplas saídas 402 e 402’ também podem ser empregados no caso de outros ductos de misturador 1, de acordo com a presente invenção.
[0050] A Fig. 6 mostra uma vista esquemática de uma modalidade de um ducto de misturador de canal aberto 1” tendo uma parede de separação 420, um tubo de injeção de aditivo 400 com múltiplas saídas de tubo de injeção 402 e 402’ e dois misturadores estáticos 50 e 50’ localizados adjacentes um ao outro. Pode ser visto que as múltiplas saídas de tubo de injeção 402 e 402’ e os dois misturadores estáticos 50 e 50’ são distribuídos de modo substancialmente homogêneo sobre os dois subcanais abertos criados pela parede de separação 420. A parede de separação 420 geralmente irá separar ou dividir todo o fluxo do fluido principal 20 através do ducto 1” aberto e, assim, geralmente se estenderá substancialmente a partir do piso de fundo ao nível de topo do fluido principal 20 durante a operação. Em algumas modalidades, a altura da parede de separação 420 será substancialmente igual à altura da parede (ou paredes) de ducto de misturador 5. A parede de separação 420 geralmente se estenderá além de quaisquer misturadores estáticos 50 e 50’ presentes no ducto aberto 1”, opcionalmente além dos primeiros misturadores estáticos adjacentes horizontalmente 50 e 50’, por exemplo, por uma distância equivalente a 1x, 2x ou 3x o comprimento máximo dos misturadores estáticos 50 e 50’. Tais modalidades de ducto de misturador de canal aberto 1” apresentando uma parede de separação 420 tipicamente serão empregadas quando o ducto 1” aberto tiver uma largura que é substancialmente maior quanto ao comprimento do que o comprimento da altura do ducto aberto 1”. Um elemento versado na técnica entenderá que, para o caso de ductos abertos 1'' relativamente amplos, múltiplas paredes de separação 420 e 420’ e múltiplos misturadores estáticos adjacentes horizontalmente 50, 50’ e 50” podem ser usados.
[0051] Um elemento versado na técnica entenderá que, além de múltiplos misturadores estáticos adjacentes 50, 50’ e opcionalmente 50” etc. sendo distribuídos horizontalmente ao longo do eixo geométrico de ducto 2” como, por exemplo, na Fig. 5, ou sendo distribuídos horizontalmente sobre a largura do ducto 1” de canal aberto, como na Fig. 6, em vez de múltiplos misturadores estáticos adjacentes 50, 50’ e opcionalmente 50" etc. podem ser distribuídos de modo substancialmente vertical (ao longo da altura) dentro do ducto aberto 1”. Dessa maneira, maior geração de vórtice e, portanto, uma melhor mistura podem ser alcançadas em um comprimento menor de ducto de misturador 1” ao longo do eixo geométrico de ducto 2”, o que, beneficamente, facilitaria um ducto de misturador 1” mais compacto. Um elemento versado na técnica entenderá que modalidades e configurações similares de múltiplos misturadores estáticos 50, 50’ e opcionalmente 50” etc. podem ser empregadas para outros ductos de misturador 1, de acordo com a presente invenção.
[0052] Os fluidos principais adequados 20 na presente invenção não são especificamente limitados, e os mesmos podem estar tanto em forma líquida quanto de gás. Portanto, em muitas modalidades, a entrada do ducto de misturador 10 estará em comunicação de fluido com uma fonte de um fluxo de líquido ou gás. As aplicações típicas do ducto de misturador 1 incluem a mistura de reagentes em frente a um reator químico, homogeneização térmica de fluidos após uma fonte de aquecimento ou resfriamento, para a homogeneização de fluidos com aditivos, por exemplo, em usinas químicas. Portanto, em algumas modalidades, a entrada do ducto de misturador 10 estará em comunicação de fluido com uma ou mais fontes de reagentes líquidos e/ou de gás, uma fonte de aquecimento ou resfriamento de líquido e/ou de gás ou uma fonte (ou fontes) de um fluido e um ou mais aditivos, em algumas modalidades, o ducto de misturador 1 e essas fontes de fluido serão parte de uma usina química compreendendo os mesmos. Outras modalidades do ducto de misturador 1 podem encontrar utilidade nas refinarias e usinas petroquímicas para a mistura por adição de vários graus de óleo bruto ou outros petroquímicos para produzir um produto de grau definido. Portanto, em algumas modalidades, a entrada do ducto de misturador 10 estará em comunicação de fluido com uma fonte de óleo bruto e/ou graus de óleo bruto e/ou outros petroquímicos. Em algumas modalidades, o ducto de misturador 1 e estas várias fontes de óleo e petroquímicas serão parte de uma usina petroquímica ou refinaria compreendendo os mesmos. As modalidades tanto do ducto de misturador 1 quanto do ducto de misturador de canal aberto
1” podem encontrar aplicação no tratamento de água, por exemplo, para controle de pH e/ou mistura por adição de floculantes e/ou biocidas. Portanto, em muitas modalidades, a entrada do ducto de misturador 10 do ducto de misturador 1 ou do ducto de misturador de canal aberto 1” estará em comunicação de fluido com uma fonte de água, por exemplo, água de refugo ou de processo e opcionalmente uma fonte (ou fontes) de um ou mais aditivos. Em algumas modalidades, o ducto de misturador 1 ou ducto de misturador de canal aberto 1” e estas fontes de água serão parte de uma usina de tratamento de água ou água de refugo compreendendo os mesmos.
[0053] Uma pessoa versada na técnica entenderá que os ductos 1 e 1” discutidos acima, suas fontes e usinas também se aplicarão a modalidades e reivindicações de processo e método.
[0054] A Fig. 7 mostra uma modalidade específica de um ducto de misturador 1 com uma seção transversal retangular para um gás como o fluido principal 20. Nesta modalidade, o fluido principal 20 é um gás de combustão, por exemplo, de um queimador industrial. Em um reator de Reação Catalítica Seletiva (SCR) 500, que está em comunicação de fluido com a saída do ducto de misturador 15, ocorre uma reação na qual os óxidos de nitrogênio (NOx) são convertidos em água e nitrogênio. Para possibilitar essa reação, a amônia (aditivo 120) precisa ser adicionada ao gás de combustão (fluido principal 20) e bem misturada para proporcionar um fluido principal homogeneizado 20’ tendo a mistura estequiométrica correta de amônia e NOX necessária para essa reação no reator de SCR subsequente 500. Portanto,
como mostrado nesta Figura, o gás de combustão não tratado entra na entrada do ducto de misturador 10 e flui de modo ascendente em direção à entrada do reator de SCR 500. É visto que o ducto de misturador 1 é dividido em subcanais retangulares fechados paralelos por meio de paredes de separação 420. Em seguida, a amônia é adicionada ao gás de combustão, perto da entrada para os subcanais por meio dos tubos de injeção de aditivo 400 e suas saídas 402. Um elemento versado na técnica entenderá que, alternativamente, a amônia pode ser adicionada dentro dos subcanais. Subsequentemente, a amônia e o gás de combustão são bem misturados pelos elementos misturadores estáticos 50 antes que entrem no reator de SCR 500. Não apenas a amônia e o gás de combustão são bem misturados por este processo, mas também, o perfil de concentração do NOx e o perfil de temperatura da mistura são simultânea e beneficamente homogeneizados.
[0055] Como é mostrado na Fig. 7, os dois segmentos 70 em cada subcanal nesta modalidade são desunidos um do outro, porém, os mesmos são unidos às paredes de separação 420 e/ou à parede de ducto de misturador 5. O vão longitudinal entre os mesmos também é substancialmente reto e percorre todo o comprimento do segmento. Os ângulos de inclinação dos segmentos 70 são mostrados como sendo substancialmente iguais, visto que os segmentos 70 são substancialmente paralelos um ao outro dentro do mesmo plano.
[0056] Embora várias modalidades tenham sido apresentadas com o propósito de ilustração, as descrições supracitadas não devem ser consideradas como sendo uma limitação do escopo no presente documento. Consequentemente, várias modificações, adaptações e alternativas podem ocorrer a um versado na técnica, sem que se afaste do espírito e escopo no presente documento. Símbolos de Referência
[0057] 1 ducto de misturador 1“ ducto de misturador de canal aberto 2 eixo geométrico de ducto 5 parede de ducto de misturador 10 entrada do ducto de misturador 15 saída do ducto de misturador 20 fluido principal 20’ fluido principal homogeneizado 30 direção de fluxo de fluido principal 40 região central de ducto 50 elemento misturador estático 70 e 70’ segmentos 72, 72’, 72” bordas livres 74 borda dianteira 80 vão 100 entrada lateral 102 eixo geométrico da entrada lateral 104 diâmetro lateral de entrada 105 seção transversal da entrada lateral 106 entrada do ducto de entrada lateral 120 aditivo 200 blindagem de deflexão W largura de blindagem de deflexão 300 placa de respingo 305 seção transversal da placa de respingo
400 tubo de injeção de aditivo 402 saída de tubo de injeção 420 parede de separação 500 reator de Reação Catalítica Seletiva (SCR)

Claims (16)

REIVINDICAÇÕES
1. Ducto de misturador (1), para mistura de um fluxo turbulento, que tem uma entrada (10) e uma saída (15), contendo pelo menos um elemento misturador estático (50) que compreende pelo menos dois segmentos tipo placa pelo menos substancialmente coplanares (70, 70’), em que um vão substancialmente longitudinal (80) é formado entre os segmentos (70, 70’), em que cada segmento (70,70’) é unido à parede de ducto (5) e compreende pelo menos duas bordas livres (72, 72’), em que uma borda livre (72) é a borda dianteira (74) e a outra borda livre (72’) está adjacente ao vão longitudinal (80), caracterizado pelo fato de que os pelo menos dois segmentos (70,70’) são inclinados em relação ao eixo geométrico de ducto (2), de modo que sua borda dianteira (74) seja orientada a montante no ducto (1) e substancialmente perpendicular à direção de um fluxo de fluido principal (30).
2. Ducto de misturador (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um segmento (70), preferencialmente os pelo menos dois segmentos (70, 70’), compreendem adicionalmente uma terceira borda livre (72”).
3. Ducto de misturador (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que nenhum dentre os pelo menos dois segmentos (70, 70’) compreende adicionalmente pelo menos uma terceira borda livre (72”).
4. Ducto de misturador (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, sendo o ducto de misturador (1) caracterizado por compreender adicionalmente pelo menos uma entrada lateral adicional (100) localizada a montante do elemento misturador estático (50) incorporado para a adição de um aditivo (120).
5. Ducto de misturador (1), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que uma blindagem de deflexão (200), tendo uma largura (W), em que a blindagem de deflexão (200) está localizada substancialmente paralela ao eixo geométrico da entrada lateral (102) e substancialmente perpendicular ao eixo geométrico de ducto (2), em que a largura (W) é pelo menos tão grande em magnitude quanto o diâmetro lateral de entrada (104), e a blindagem de deflexão (200) está localizada a montante da entrada lateral (100) e a blindagem de deflexão (200) é incorporada de modo a não bloquear a entrada do ducto (106) da entrada lateral (100) e de modo a permitir simultaneamente que o aditivo (120) se propague para a região central (40) do ducto de misturador (1) sem ser divergido pelo fluxo de fluido principal através do ducto de misturador (1).
6. Misturador, de acordo com a reivindicação 4 ou a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que uma placa de respingo (300) está localizada na região central (40) do ducto de misturador (1), em que a placa de respingo (300) é orientada substancialmente paralela ao eixo geométrico de ducto (2) de modo a não aumentar a resistência do fluxo de fluido principal através do ducto de misturador (1), e em que a placa de respingo (300) está localizada, de modo simultâneo, substancialmente perpendicular ao eixo geométrico da entrada lateral (102) e a seção transversal da placa de respingo (305) se sobrepõe à seção transversal da entrada lateral (105) quando visualizada ao longo do eixo geométrico da entrada lateral (102).
7. Ducto de misturador (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, sendo o ducto de misturador (1) caracterizado por compreender um tubo de injeção de aditivo (400) que tem pelo menos uma saída de tubo de injeção (402), em que o tubo de injeção de aditivo (400) é incorporado para injetar um aditivo no ducto de misturador (1) a montante do elemento misturador estático (50) em uma região adjacente a pelo menos uma borda dianteira (74), em que a pelo menos uma saída de tubo de injeção (402) é incorporada de modo a direcionar o aditivo a uma (74) ou ambas as bordas dianteiras (74, 74’).
8. Ducto de misturador (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, sendo o ducto de misturador (1) caracterizado por conter elementos misturadores estáticos adicionais (50’), em que os misturadores estáticos (50 e 50’) são progressivamente girados entre cerca de 70 a cerca de 110 graus, um em relação ao outro, ao redor do eixo geométrico de ducto (2) seguindo em uma direção a jusante.
9. Ducto de misturador 1, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a entrada do ducto de misturador 10 está em comunicação de fluido com uma fonte de um fluxo de líquido ou gás; de aquecimento ou resfriamento de líquido e/ou gás, um fluido e um ou mais aditivos, óleo bruto e/ou graus de óleo bruto e/ou outros petroquímicos, água.
10. Ducto de misturador (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, sendo o ducto de misturador (1) caracterizado por estar na forma de um canal aberto (1”) e o canal aberto (1") contém elementos misturadores estáticos adicionais (50’), em que os misturadores estáticos (50 e 50’) não são girados um em relação ao outro, de modo que suas seções transversais se sobreponham quando visualizadas ao longo do eixo geométrico do canal aberto (2”).
11. Ducto de misturador (1), de acordo com a reivindicação 9, sendo o ducto de misturador (1) caracterizado por estar na forma de um canal aberto (1”) que tem uma parede de separação (420), em que o tubo de injeção de aditivo (400) tem pelo menos uma segunda saída de tubo de injeção (402’) e o canal aberto (1”) tem pelo menos um segundo elemento misturador estático (50’) localizado adjacente ao dito elemento misturador estático (50).
12. Usina química, usina petroquímica, refinaria ou usina de tratamento de água caracterizada por compreender o ducto de misturador 1 e a fonte conforme definidos na reivindicação 11.
13. Ducto de misturador 1”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que a entrada do ducto de misturador 10 está em comunicação de fluido com uma fonte de um fluxo de líquido ou gás.
14. Usina de tratamento de água caracterizada por compreender o ducto de misturador 1” e a fonte conforme definidos na reivindicação 13.
15. Processo de mistura de um fluido principal (20) no ducto de misturador (1) conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 3 para homogeneizar uma característica do fluido principal (20), sendo o processo caracterizado por compreender as etapas de: - alimentar o fluido principal (20) a ser homogeneizado para a entrada do ducto de misturador (10), remover um fluido homogeneizado (20’) do ducto de misturador (1) por meio da saída do ducto de misturador (15).
16. Processo, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a homogeneização de uma característica do fluido principal (20) compreende misturar o fluido principal (20) e um aditivo (120) no ducto de misturador (1) para homogeneizar a composição do fluido principal (20) e o aditivo (120), em que o processo compreende adicionalmente as etapas de: - alimentar o aditivo (120) ao ducto de misturador (1) por meio de uma entrada lateral (100) ou um tubo de injeção de aditivo (400), - misturar o aditivo (120) no fluido principal (20) dentro do ducto de mistura (1), - remover uma composição homogeneizada compreendendo o fluido principal (20) e o aditivo (120) do ducto de mistura (1) por meio da saída do ducto de mistura (15).
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102587547B1 (ko) 2021-10-15 2023-10-13 한국생산기술연구원 꺾인 날개 구조를 가지는 적층 제조 기반 연속 유동혼합기 및 이를 제조하기 위한 적층 제조 방법
CN114950171B (zh) * 2022-04-14 2023-06-30 中国石油大学(北京) 一种无内筒的混气筒和混气装置以及天然气掺氢的混气方法

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3297305A (en) * 1957-08-14 1967-01-10 Willie W Walden Fluid mixing apparatus
DE2525020C3 (de) 1975-06-05 1985-11-21 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Statischer Mischer für fluide Stoffe
JPS5630556Y2 (pt) 1977-09-08 1981-07-21
US4167987A (en) * 1978-04-24 1979-09-18 W. H. Salisbury & Co. Multiple flow marine muffler constructed of resilient material
JPS555750A (en) 1978-06-28 1980-01-16 Unitika Ltd Diffusing method for added ammonia in dry denitration unit
JPS5719020A (en) 1980-07-07 1982-02-01 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Feeding method of ammonia
JPS6046117U (ja) 1983-09-09 1985-04-01 三菱重工業株式会社 流体混合装置
CH669336A5 (pt) 1985-12-11 1989-03-15 Sulzer Ag
DE59508992D1 (de) 1995-06-21 2001-03-01 Sulzer Chemtech Ag Winterthur In einem Rohr angeordneter Mischer
ES2203673T3 (es) * 1996-04-12 2004-04-16 Sulzer Chemtech Ag Tubo mezclador para fluidos de baja viscosidad.
EP1346762A4 (en) 2000-11-28 2004-10-20 Ohr Co Ltd DEVICE FOR PRODUCING CAVITATIONS AND DEVICE USING THE DEVICE FOR MIXING FLUIDS
DE10063485A1 (de) 2000-12-20 2002-07-04 Bayer Ag Statischer Mischer
CA2460292C (en) 2003-05-08 2011-08-23 Sulzer Chemtech Ag A static mixer
JP4774535B2 (ja) 2004-11-17 2011-09-14 太平洋マテリアル株式会社 合流・混合装置、及びモルタル吹付装置
JP5351393B2 (ja) 2007-07-10 2013-11-27 三菱重工業株式会社 流体の混合流路構造及び混合方法
JP5447791B2 (ja) 2009-04-24 2014-03-19 株式会社豊田中央研究所 固体高分子型燃料電池の製造方法
JP5719020B2 (ja) 2010-06-08 2015-05-13 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー トリアルキルオルトエステルまたはオルト炭酸テトラアルキルで処理された粒状水溶性高分子ポリオール
US20130176814A1 (en) 2010-09-28 2013-07-11 Dow Global Technologies Llc Reactive flow static mixer with cross flow obstructions
GB201100673D0 (en) * 2011-01-15 2011-03-02 Statiflo Internat Ltd Static mixer assembly
WO2013147227A1 (ja) 2012-03-30 2013-10-03 オリエンタル酵母工業株式会社 皮むき及び／又はカット野菜・果物、及び／又は、魚介類の品質保持剤
JP5993633B2 (ja) 2012-06-29 2016-09-14 日立マクセル株式会社 ラミネート形電池
JP5993631B2 (ja) 2012-06-29 2016-09-14 株式会社岡村製作所 カート装置
JP2016107218A (ja) 2014-12-08 2016-06-20 旭有機材工業株式会社 流体混合器および流体混合器付き合流継手
CN105879732A (zh) 2016-06-16 2016-08-24 无锡市翱宇特新科技发展有限公司 一种化工流体混合装置

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