BR112020010779A2 - dispositivo de amostragem de fluido - Google Patents
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Abstract
A presente invenção refere-se a um dispositivo de amostragem de fluido para amostrar fluidos em um recipiente de processo através de uma porta em uma parede do recipiente, o dispositivo de amostragem compreendendo um tubo flexível com uma extremidade aberta em comunicação por fluido com um recipiente de processo de fluido, meios para fixar o dispositivo de amostragem ao recipiente de processo, em que pelo menos uma parte do tubo flexível é adaptada para se estender para dentro do recipiente de processo, em que o comprimento do tubo flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, é pelo menos 5 vezes o diâmetro externo do tubo flexível.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO DE AMOSTRAGEM DE FLUIDO".
[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo de amostragem de fluido.
[002] Pontos de saída são tipicamente conexões de orifício pequeno (< 1" de diâmetro) para processar recipientes que são usados para extração de amostras de ou para acoplar, hidraulicamente, sensores em linha. São usados em muitos processos industriais. O orifício relativamente pequeno de conexão, combinado com as condições de processo favoráveis à precipitação (realizada, por exemplo, por alta supersaturação, adição de fluido de purga ou variações de temperatura), como pode ser encontrado em muitas indústrias, torna os pontos de saída muito suscetíveis à deposição sólida, acúmulo de resíduos e eventual bloqueio. Os bloqueios de ponto de saída são uma causa importante de falha de sensor em linha e porta de amostra e são um incômodo tanto em termos de custo de manutenção quanto de gerenciamento de segurança.
[003] Os bloqueios de ponto de saída são atualmente remediados pela limpeza da válvula de isolamento associada, por exemplo, por perfuração. A solução é, frequentemente, temporária visto que fornece um orifício reduzido e encoraja a rápidas novas deposições de sólidos ou crescimento de resíduos. A tomada da válvula de isolamento de ponto de saída também é uma falha comum e para se evitar a interrupção do processo, a única solução pode ser se instalar uma nova válvula e ponto de saída em linha e, possivelmente, até mesmo outro instrumento conectado — o que exige que se contrate especialistas com custo monetário e oportunidade associados.
[004] A discussão precedente dos antecedentes da invenção deve facilitar a compreensão da presente invenção. No entanto, deve-se apreciar que a discussão não é um reconhecimento ou admissão de que qualquer parte do material referido foi parte do conhecimento geral comum na Austrália ou em qualquer outro país no momento da data de prioridade.
[005] De acordo com a presente invenção, é fornecido um dispositivo de amostragem de fluido para amostrar fluidos em um recipiente de processo de fluido através de uma porta em uma parede do recipiente, o dispositivo de amostragem compreendendo um tubo flexível com uma extremidade aberta, em comunicação por fluido, com o recipiente de processo de fluido, meios para fixar o dispositivo de amostragem ao recipiente de processo, em que pelo menos uma parte do tubo flexível é adaptada para se estender para dentro do recipiente de processo, em que o comprimento do tubo flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, é pelo menos 5 vezes o diâmetro externo do tubo flexível, em que a porção de tubo flexível se estendendo no recipiente de processo é substancialmente linear.
[006] Vantajosamente, flexionar o tubo sob o fluxo de fluido inibe o acúmulo de resíduos ou a deposição de sólidos no tubo flexível. Em uma forma da invenção, a flexão do tubo facilita o desalojamento de qualquer resíduo ou sólido que possa ter depositado no tubo.
[007] Preferivelmente, a flexão do tubo faz com que a resistência à flexão do resíduo ou sólido depositado seja excedida.
[008] Sem ser limitado pela teoria, acredita-se que o grau de flexão necessário para exceder a resistência à flexão da balança ou do sólido depositado não seja alto. Não se pretende que a flexibilidade do tubo seja tal que passe pela saída significativa da linearidade quando em uso.
[009] No contexto da presente invenção, o termo fluido deve incluir qualquer material com capacidade de fluxo, incluindo pastas.
[010] No contexto da presente invenção, o termo recipiente deve ser compreendido como incluindo qualquer receptáculo de fluido incluindo tubos e ambos os reatores, aberto e fechado, e outro equipamento.
[011] No contexto da presente especificação, o termo amostragem deve ser considerado como incluindo a retirada das amostras de um fluido para qualquer finalidade e também deve englobar a medição in situ das propriedades de fluido.
[012] No contexto da presente especificação, a expressão inibir substancialmente o acúmulo de resíduos ou outros sólidos deve ser compreendida como incluindo a redução da taxa de formação de resíduos ou outra formação de sólidos.
[013] Preferivelmente, o dispositivo de amostragem de fluido compreende meios para se fixar o dispositivo de amostragem ao recipiente de processo.
[014] O dispositivo de amostragem de fluido pode compreender adicionalmente uma válvula para abrir ou vedar a porta.
[015] O tubo flexível pode estar em comunicação por fluido, direta ou indireta, com a válvula. Em uma forma de invenção, o tubo flexível é conectado diretamente à válvula. Em uma segunda forma da invenção, é fornecido um elemento de espaçamento entre a válvula e o tubo flexível. O elemento de espaçamento pode ser fornecido na forma de um tubo substancialmente rígido em comunicação, por fluido, com a válvula e em comunicação, por fluido, com o tubo flexível.
[016] Vantajosamente, em que o comprimento do tubo é pelo menos 5 vezes maior do que o diâmetro externo do tubo, o tubo será fornecido com um grau de flexão. Enquanto o grau de flexão do tubo será afetado pelas propriedades do material, além de pela razão de comprimento para diâmetro, os inventores identificaram que uma razão de pelo menos 5 fornece flexão suficiente para se inibir, substancialmente, o acúmulo de resíduos ou outros sólidos no tubo.
[017] O dispositivo de amostragem de fluido da presente invenção pode ser usado em uma variedade de processos industriais, incluindo processamento mineral, petroquímico, polpa e papel, fabricação de aço e refinaria de óleo. Dentro de um processo industrial, pode ser usado sob uma variedade de condições. Será apreciado que os fluidos nos processos industriais podem variar de fluidos de fluxo rápido a fluidos estagnados.
[018] Será apreciado que diferentes indústrias encontram diferentes formas de resíduos ou bloqueios. Os versados na técnica em uma indústria terão o conhecimento sobre os tipos típicos de resíduo ou bloqueio encontrados em qualquer recipiente de processo em particular. O conhecimento de tipos típicos de resíduo ou bloqueio facilitará as escolhas de tubos adequados. Adicionalmente, a informação sobre a friabilidade do resíduo ou material de bloqueio em potencial informará o grau de flexão necessário para se inibir a formação de resíduo ou bloqueio.
[019] Por exemplo, na indústria de alumina, as formas mais comuns de bloqueios são resíduos, incluindo resíduos de alumina (tal como gibbsite e boehmita), alumino silicatos e outros silicatos e resíduos à base de ferro. O grau de resíduo ou bloqueio em qualquer recipiente de processo dependerá das concentrações de fluido, temperaturas e taxas de fluxo, entre outras propriedades.
[020] Alternativamente, a indústria de óleo e gás encontra formas inorgânicas e orgânicas de bloqueios e resíduos, incluindo carbonatos de terra alcalina, sulfatos e cera.
[021] Preferivelmente, o tubo flexível é polimérico.
[022] A escolha de polímero e o comprimento do tubo exigem consideração das propriedades químicas do fluido (por exemplo, pH,
resistência à corrosão) e das propriedades mecânicas do fluido (por exemplo, temperatura e taxa de fluxo), além de propriedades químicas do polímero (resistência à corrosão), das propriedades mecânicas do polímero (flexibilidade e robustez) e do orifício da válvula.
[023] Uma primeira consideração pode ser a capacidade de o polímero em resistir ou suportar as propriedades químicas do fluido. Alguns processos dentro dos quais um tubo da presente invenção pode estar imerso podem limitar a escolha do material devido à compatibilidade com o material. Por exemplo, borracha de silicone sofreria o ataque na indústria de alumina que usa fluidos altamente cáusticos em altas temperaturas. Inúmeros recursos industriais estão disponíveis para fornecer informação sobre a adequação dos polímeros a diferentes indústrias de processo (por exemplo, www. plasticsintl.com/plastics chemical resistence chart; www .tss.trelleborg.com/en/resources/design-support-and-engineering- tools/chemical-compatibility; www.calpaclab.com/download-charts).
[024] Enquanto fatores, tal como composição e temperatura de fluido são relevantes, como um guia geral, os seguintes tipos de polímeros podem ser adequados para os ambientes a seguir. peróxido de hidrogênio | HDPE, TFE, PFA, FEP, ECTFE, ETFE, PC petróleo TFE, PFA, FEP, ECTFE, ETFE | hidróxido de sódio HDPE, PP, PPCO, PMP, TFE, PFA, FEP, ECTFE, ETFE ácido sulfúrico TFE, PFA, FEP, ECTFE, ETFE LDPE; polietileno de baixa densidade; HDPE: polietileno de alta densidade; TFE: tetrafluoroetileno; PFA: perfluoro-alcóxi alcano; FEP; propileno etileno fluorado; ECTFE: copolímero de etileno clorotrifluoro etileno; ETFE: etileno-tetrafluoroetileno; PC: policarbonato; PS: poliestireno
[025] Borrachas de silicone podem ser adequadas para indústrias de mineração com base em água ou tratamento de esgoto. Silicone é um material prontamente disponível, econômico e versátil com boa resistência à aderência.
[026] Fluoropolímeros podem ser mais adequados para fluidos agressivos, tal como os encontrados nas indústrias de processamento de minerais, (por exemplo, alumina (alcalina) e carbonato de lítio (ácido)) e indústrias de petróleo. Fluoropolímeros geralmente apresentam altos níveis de resistência química e térmica, baixa permeabilidade e baixo coeficiente de fricção. Fluoropolímeros ilustrativos incluem perfluoroalcóxi (PFA), politetrafluoroetileno (PTFE), propileno etileno fluorado (FEP), etileno-tetrafluoroetileno (ETFE), fluoreto de poliviniol, fluoreto de polivinilideno, politetrafluoroetileno, policlorotrifluoroetileno, polietilenotetrafluoroetileno e polietilenoclorotrifluoroetileno.
[027] Alcanos perfluoroalcóxi são copolíimeros de tetrafluoroetileno (C2F4) e perfluoroéteres (C2F3OR', em que R' é um grupo perfluorado, tal como trifluorometila).
[028] Preferivelmente, o polímero possui baixa permeabilidade com relação aos componentes no fluido a ser amostrado.
[029] Preferivelmente, o polímero possui um baixo coeficiente de fricção. A maior parte dos polímeros apresenta coeficientes de fricção na faixa de 0,2 a 0,6. Fluorocarbonos geralmente possuem coeficientes de fricção mais baixos do que os polímeros de hidrocarbono. Por exemplo, propileno — etileno — fluorado, — perfluoroalcoxil alcano, etileno tetrafluoroetileno, copolímero de etileno clorofluoro etileno, todos apresentam coeficientes de fricção extremamente baixos, na faixa de 0,14 a 0,25. Politetrafluoroetileno possui o menor valor m registrado para qualquer material com um coeficiente de fricção dinâmico de entre 0,05 e 0,15 e um coeficiente de fricção estático de aproximadamente 0,05.
[030] Uma consideração adicional é a de que se o polímero for muito fraco para sobreviver à flexão pelo limite elástico ou pelo limite de fatiga, então, pode falhar prematuramente ou pode ser deformado permanentemente.
[031] Uma consideração adicional é o grau inerente de flexibilidade do polímero. Muita flexibilidade pode causar a perda do formato e possivelmente a dobra do tubo. Muita pouca flexibilidade pode permitir a descamação de substâncias aderidas, visto que o tubo não pode deformar o suficiente.
[032] É conhecida a descrição dos polímeros por seus módulos de flexão. Módulo de flexão é uma propriedade que é uma medida da tendência de um material em resistir à dobra. Quanto maior o módulo de flexão, menor a deformação sob determinada carga. O módulo de flexão preferido de um polímero dependerá de muitos fatores incluindo velocidades de fluxo no recipiente de processo de fluido. No entanto, os módulos de flexão inferiores a 10 GPa são preferidos. Em uma forma da invenção, o módulo de flexão é inferior a 2,5 GPa. Os módulos de flexão dos policarbonatos podem ser da ordem de 2,5 GPa. Os módulos de flexão de PFA são da ordem de 0,5 a 0,8 GPa.
[033] Os polímeros são descritos por sua rigidez. Rigidez é definida como uma resistência dos materiais à identificação permanente. A rigidez do polímero pode ser medida pelos métodos Rockwell ou Shore.
[034] Uma consideração adicional é a resistência à aderência do polímero. O tubo, ou um revestimento do mesmo, deve exibir alguma resistência inerente à aderência pelos materiais impuros presentes.
[035] Em uma forma da invenção, o polímero é um polímero processado fundido. Sem ser limitado por teoria, acredita-se que o polímero processado fundido apresente menos micro cavidades do que outros polímeros, reduzindo a propensão ao acúmulo de resíduos ou outros sólidos.
[036] Licores na indústria de alumina são frequentemente altamente cáusticos e extremamente agressivos. Polímeros PFA demonstram boa compatibilidade com licores Bayer e outras propriedades benéficas para a invenção.
[037] O tubo polimérico pode ser preparado por Fabricação Aditiva. Será apreciado que os tubos preparados por fabricação aditiva podem exigir diferentes propriedades químicas e mecânicas dos tubos preparados por técnicas convencionais.
[038] A escolha do comprimento e do diâmetro do tubo será influenciada pelas condições mecânicas do fluido dentro do recipiente de processo. É compreendido que o tubo precisa de algum grau de flexão, mas não muito. Quanto maior o fluxo de fluido dentro do recipiente de processo, menor a ponta precisa ser para um diâmetro de tubo determinado. Nos recipientes de processo com fluidos de movimentação rápida, uma ponta maior (por exemplo, superior a 300 mm) pode ter mais tendência à dobra ou quebra (mais provavelmente na parede interna do recipiente de processo). Alternativamente, em um fluido substancialmente estático ou de movimentação lenta, uma ponta maior pode ser usada.
[039] Será apreciado que os recipientes de processo, contendo líquidos de movimentação rápida, podem exigir um tubo mais curto do que os recipientes de processo contendo líquidos de movimentação mais lenta.
[040] Muitos processos industriais operam com uma combinação de fluidos de movimentação rápida e fluidos de movimentação lenta. Os fluidos de movimentação rápida podem ser encontrados em locais tal como dutos, canais de fundição, aquecedores e digestores dentro de qualquer processo em particular. Fluidos de movimentação lenta podem ser encontrados em locais, tal como tanques.
[041] Dutos com fluido sob alta pressão podem ter velocidades de fluido da ordem de 10 ms". Na indústria Bayer, os fluidos atravessando uma dobra justa ou um processo projetado para induzir alto cisalhamento podem apresentar velocidades de fluido da ordem de 8 ms. Mais geralmente, os fluidos em um duto podem fluir a velocidades da ordem de 3 a 6 ms, e pastas em um duto frequentemente a velocidades menores, na faixa de 2 a 5 ms", e nas linhas de sucção de bomba, na ordem de 1 ms". Os fluidos que fluem em velocidades mais altas frequentemente operam sob fluxo turbulento. A flexão do tubo será influenciada pelo tipo de fluxo (turbulento ou laminar) e pode ser estimada pelo número Reynolds para um fluido e configuração particular.
[042] Será apreciado que velocidades de fluido perto de paredes podem ser diferentes das velocidades de volume calculadas ou medidas.
[043] Regiões de fluxo mais baixo podem incluir canais de fundição de fluxo excessivo espessante com velocidades de parede de até 0,5 ms” e precipitadores com velocidades de parede da ordem de 0,1 a 0,2 ms”.
[044] Em algumas indústrias, é mais comum se descrever as taxas de fluxo de fluido em termos de volume. Com relação à indústria Bayer, um carretel de descarga de tanque de fluxo excessivo espessante pode operar a taxas de fluxo de até 2600 kLhr'. Sem ser limitado por teoria, acredita-se que o comprimento do tubo de cerca de 50 a 10 mm, com um diâmetro externo de cerca de 10 mm, seja adequado. Alternativamente, uma barragem de fluxo excessivo espessante particular pode ter uma taxa de fluxo de 750 kLhr'. Sem ser limitado por teoria, acredita-se que um comprimento de tubo de cerca de 150 a 200 mm, com um diâmetro externo de cerca de 10 mm, seja aceitável. Alternativamente, em um recipiente precipitador com taxas de fluxo relativamente baixas, acredita-se que um comprimento de tubo de cerca de 150 a 200 mm, com um diâmetro externo de cerca de 10 mm, seja adequado.
[045] Os versados na técnica reconhecerão a propensão de qualquer recipiente de processo a criar bloqueios ou resíduos. As propriedades químicas e físicas do fluido dentro do recipiente terão um efeito no grau de acúmulo de sólido ou resíduo. Em adição à velocidade de fluido, variáveis chave podem incluir turbulência de fluido (fluxo turbulento X laminar), carregamento de partículas, tamanho de partícula e supersaturação. A formação de resíduos particulados (resíduos resultantes da deposição de partículas) é facilitada pelo alto carregamento de sólidos, pelo tamanho fino das partículas, pela baixa velocidade relativa à superfície de deposição e alta supersaturação. Inversamente, a formação de resíduos por cristalização é facilitada pelo baixo carregamento de sólidos, pequeno tamanho de partículas, baixa velocidade e baixa supersaturação.
[046] Fluidos de alto fluxo podem resultar em uma menor formação de resíduos do que fluidos de baixo fluxo ou estagnados. Como um exemplo extremo, licores estagnados no processo Bayer podem desenvolver resíduos espessos nas paredes internas do recipiente. No processo Bayer, isso pode ser um recipiente de oscilação contendo um licor impregnado (verde). Na criação de um dispositivo de amostragem de fluido para tal recipiente de processo, o comprimento do tubo precisará se estender além do nível de resíduo ou nível antecipado de resíduo. Os versados na técnica compreenderão a que nível de acúmulo de resíduos ou sólidos deve se desenvolver e em que taxa em qualquer recipiente de processo dentro de um circuito industrial.
[047] Em uma forma da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível que se estende para dentro do recipiente de processo, é de entre 5 e 100 vezes o diâmetro externo do tubo polimérico flexível. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, é de 5 a 50 vezes o diâmetro externo do tubo polimérico flexível.. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, é de entre 5 e 40 vezes o diâmetro externo do tubo polimérico flexível. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, é de entre 5 e 30 vezes o diâmetro externo do tubo polimérico flexível. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, é de entre 5 e 20 vezes do diâmetro externo do tubo polimérico flexível. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, é de entre 5 e 10 vezes o diâmetro externo do tubo polimérico flexível.
[048] Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, é de entre 10 e 100 vezes o diâmetro externo do tubo polimérico flexível. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, é de entre 10 e 50 vezes o diâmetro externo do tubo polimérico flexível. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, é de entre 10 e 40 vezes do diâmetro externo do tubo polimérico flexível. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, é de entre 10 e 30 vezes o diâmetro externo do tubo polimérico flexível. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, é de entre 10 e 20 vezes o diâmetro externo do tubo polimérico flexível.
[049] Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, é de entre 20 e 100 vezes o diâmetro externo do tubo polimérico flexível.. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, é de entre 20 e 50 vezes o diâmetro externo do tubo polimérico flexível. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, é de entre 20 e 40 vezes o diâmetro externo do tubo polimérico flexível. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, é de entre 20 e 30 vezes o diâmetro externo do tubo polimérico flexível.
[050] Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, é de entre 30 e 100 vezes o diâmetro externo do tubo polimérico flexível. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, é de entre 30 e 50 vezes o diâmetro externo do tubo polimérico flexível. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, é de entre 30 e 40 vezes o diâmetro externo do tubo polimérico flexível.
[051] Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polímero flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, é de entre 40 e 100 vezes o diâmetro externo do tubo polimérico flexível... Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, é de entre 40 e 50 vezes o diâmetro externo do tubo polimérico flexível.
[052] Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, é de entre 50 e 100 vezes o diâmetro externo do tubo polimérico flexível.
[053] Na forma da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, é cerca de 5 vezes o diâmetro externo do tubo polimérico flexível. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, é cerca de 10 vezes o diâmetro externo do tubo polimérico flexível. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, é cerca de 20 vezes o diâmetro externo do tubo polimérico flexível. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, é cerca de 30 vezes o diâmetro externo do tubo polimérico flexível. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, é cerca de 4 vezes o diâmetro externo do tubo polimérico flexível. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, é cerca de 50 vezes o diâmetro externo do tubo polimérico flexível. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, é cerca de 100 vezes o diâmetro externo do tubo polimérico flexível.
[054] Em uma forma da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, tem entre 50 mm e 1000 mm. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, tem entre 50 mm e 500 mm. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, tem entre 50 mm e 400 mm. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, tem entre 50 mm e 300 mm. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, tem entre 50 mm e 200 mm. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, tem entre 50 mm e 100 mm.
[055] Em uma forma da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, tem entre 100 mm e 1000 mm. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, tem entre 100 mm e 500 mm. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, tem entre 100 mm e 400 mm. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, tem entre 100 mm e 300 mm. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, tem entre 100 mm e 200 mm.
[056] Em uma forma da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, tem entre 200 mm e 1000 mm. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, tem entre 200 mm e 500 mm. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, tem entre 200 mm e 400 mm. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, tem entre 200 mm e 300 mm.
[057] Em uma forma da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, tem entre 300 mm e 1000 mm. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, tem entre 300 mm e 500 mm. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, tem entre 300 mm e 400 mm.
[058] Em uma forma da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, tem entre 400 mm e 1000 mm. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, tem entre 400 mm e 500 mm.
[059] Em uma forma da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, tem cerca de 25 mm. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, tem cerca de 50 mm. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, tem cerca de 75 mm. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, tem cerca de 100 mm. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, tem cerca de 150 mm. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, tem cerca de 200 mm. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, tem cerca de 300 mm. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, tem cerca de 400 mm. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, tem cerca de 500 mm. Em uma forma alternativa da invenção, o comprimento do tubo polimérico flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, tem cerca de 1000 mm.
[060] O diâmetro interno da mangueira flexível é preferivelmente de entre 5 mm e 50 mm. Mais preferivelmente, o diâmetro interno é de entre 5 mm e 20 mm. Em uma forma da invenção, o diâmetro interno do tubo é de cerca de 10 mm. Em uma forma alternativa da invenção, o diâmetro interno do tubo é de cerca de 8 mm.
[061] O diâmetro externo da mangueira flexível é de preferivelmente entre 5 mm e 50 mm. Mais preferivelmente, o diâmetro externo é de entre 5 mm e 20 mm. Em uma forma da invenção, o diâmetro externo do tubo é de cerca de 10 mm.
[062] A espessura de parede da mangueira flexível é de preferivelmente de entre 1 mm e 5 mm. Mais preferivelmente, o diâmetro interno é de entre 1 mm e 2 mm. Em uma forma da invenção, o diâmetro interno do tubo é de cerca de 1 mm.
[063] Será apreciado que diferentes portas podem servir a uma finalidade diferente dependendo do tipo de processamento a ser realizado. Por exemplo, portas de tubo podem ser acopladas a uma linha de fluido para distribuir os fluidos ou outros componentes para dentro de um recipiente ou para remover amostras dos mesmos, em que amostras são removidas, a amostra de fluido pode ser analisada remotamente ou no local. Adicionalmente, portas de tubo podem ser usadas para fornecer sondas de medição em linha, tal como pressão, temperatura, pH, condutividade ou fluxo.
[064] O tubo pode ser instalado totalmente através de uma válvula esférica de isolamento. A válvula esférica é, então, tornada inoperante para isolamento conveniente, mas pode ser preservada para isolamento de emergência — com pouco esforço, o tubo de forração pode ser cisalhado pela operação da válvula Nesse caso, um gabarito/ferramenta está disponível e pode liberar com segurança a forração antiga e extrudar uma nova forração no ponto de saída, enquanto o processo permanece em linha. Os remanescentes da forração antiga são empurrados para dentro do processo em que são facilmente destruídos pelas bombas ou assentam no fundo dos tanques.
[065] O tubo pode ser mantido no lugar por bicos fabricados especialmente em cada lado de uma válvula esférica de orifício total convencional (válvula de isolamento). A forração é uma tubulação química comumente disponível (por exemplo, mangueira Swagelok, PFT-T8-063 2").
[066] Características adicionais da presente invenção são mais completamente descritas na descrição a seguir de uma modalidade não limitadora da mesma. Essa descrição é incluída apenas para fins de exemplificação da presente invenção. Não deve ser considerada uma restrição do sumário amplo, descrição ou descrição da invenção como apresentados acima. A descrição será feita com referência aos desenhos em anexo, nos quais:
[067] A Figura 1 é uma vista transversal de um dispositivo de amostragem de fluido, de acordo com uma modalidade da invenção.
[068] Por toda a especificação, a menos que o contexto exija o contrário, o termo "solução" ou variações, tal como "soluções", será compreendido como englobando pastas, suspensões e outras misturas contendo sólidos não dissolvidos.
[069] Por toda essa especificação, a menos que o contexto exija o contrário, o termo "compreendem" ou variações, tal como "compreende" ou "compreendendo", será compreendido como implicando na inclusão de um inteiro ou grupo de inteiros mencionado, mas não a exclusão de qualquer outro inteiro ou grupo de inteiros.
[070] Os versados na técnica apreciarão que a invenção descrita aqui é passível de variações e modificações além das especificamente descritas. Deve-se compreender que a invenção inclui todas as ditas variações e modificações. A invenção também inclui todas as etapas, características, composições e compostos referidos ou indicados na especificação, individualmente ou coletivamente, e todas e quaisquer combinações ou quaisquer duas ou mais etapas ou características.
[071] É conhecido o uso de pontos de saída em muitas configurações industriais. Manutenção de rotina é exigida nos mesmos. No processo Bayer, áreas com maior tendência à rápida formação de resíduos são as localizadas na parte de licor verde do circuito a partir da digestão até o permutador de calor e arruelas (tal como subfluxos de clarificador pós digestão, subfluxos e fluxos excessivos de espessamento e lavagem, filtragem de segurança e armazenamento de licor verde) e exigem perfuração frequente e exercício de válvulas esféricas para evitar quaisquer falhas significativas. Os resíduos podem se acumular rapidamente dentro da válvula, resultando em bloqueios ou ocupações, o que pode causar interrupções de processo indesejáveis.
[072] Na figura 1, é ilustrada uma vista transversal de uma modalidade de um dispositivo de amostragem de fluido, apresentado como uma montagem de ponto de saída 10 fixado a um recipiente de processo 12. A montagem de ponto de saída 10 compreende uma ponta PFA flexível 14, com uma extremidade aberta 15, um adaptador 16 para reter uma parte da ponta, uma válvula esférica de isolamento 18, acessórios 20, como exigido, dependendo da aplicação, e um tubo 22, como exigido, conectado ao equipamento.
[073] A montagem do ponto de saída 10 é fixada à superfície limítrofe 24 do recipiente de processo 12. Na modalidade da figura 1, um corpo 26 da montagem de ponto de saída 10 é soldado a uma porta 28 na superfície limítrofe 24. O corpo 26 compreende, preferivelmente, uma base em formato anular, a junta soldada estando entre a superfície periférica dessa parte de base e a borda da porta.
[074] Em uso, o fluido do recipiente de processo 12 entra na montagem de ponto de saída 10 através da extremidade aberta 15 da ponta flexível 14. A ponta flexível 14 não é permeável ao fluido.
[075] Tubos PFA flexíveis, de acordo com a presente invenção, foram instalados em locais por todo um circuito Bayer.
[076] Quatro tubos foram instalados nos pontos de saída em um tanque de fundição de fluxo excessivo espessante (velocidade de fluido média) e permaneceram substancialmente livres de resíduos pelo tempo ilustrado nos quadros abaixo, em comparação com os pontos de saída padrão que geralmente exigem limpeza após 40 a 50 dias. comprimento do tubo | comprimento: razão | dias sem bloqueio (mm) de diâmetro * Falha não relacionada à formação de resíduos na ponta PFA. O tanque em teste saiu de linha para manutenção.
Tabela 2: desempenho de tubo
[077] Três tubos foram instalados nos pontos de saída em um tanque D (alta velocidade de fluido) como ilustrado abaixo na Tabela 3. Localização comprimento — de | Comprimento: razão | dias sem CO em same ficas 1 uma atividade de manutenção necessária 2 três atividades de manutenção necessárias Tabela 3: desempenho de tubo
[078] Quatro tubos foram instalados em pontos de saída em um tanque D (alta velocidade) como ilustrado abaixo na Tabela 4. Localização Comprimento — de | comprimento: dias sem calibrador de nível 100 analisador de licor 100 1 uma atividade de manutenção necessária Tabela 4: desempenho de tubo
[079] Um tanque D deve ser compreendido como um tanque entre o fluxo excessivo espessante e a filtragem de segurança. Em um circuito Bayer típico, o licor pode ter um tempo de permanência de 0,5 hora a cerca de 2 horas.
[080] Os pontos de saída padrão instalados em ambientes similares apresentavam uma vida útil máxima de 24 a 35 dias.
[081] Um tubo adicional foi instalado em um subfluxo espessante com uma protuberância de 100 mm, como ilustrado abaixo na Tabela 5.
Comprimento de tubo| Comprimento: razão | Dias sem bloqueio (mm) de diâmetro remar
[082] O ponto de saída padrão, instalado em ambientes similares, apresentou uma vida útil máxima de cerca de 14 dias.
[083] É conhecido o uso/instalação de sondas em circuitos industriais para análise regular de propriedades de fluido. Tais sondas permanecem no líquido e, dependendo das condições, podem apresentar tendência à formação de resíduos. Uma aplicação é o uso de sondas de medidor de clareza em canais de função de fluxo excessivo espessante. Sondas de amostragem dos materiais resistentes à formação de resíduos ou com revestimentos resistentes à formação de resíduos foram testadas pelo requerente. A experiência do requerente é que as pontas da sonda de amostra forma resíduos com o tempo.
[084] É conhecido o uso de sondas metálicas ou outras sondas rígidas, tubos e lanças que se estendem para dentro dos recipientes. Tais sondas podem se estender até 2 m para dentro de um recipiente. Para se reduzir a formação de resíduos, pontas de aço inoxidável (com 72" de diâmetro) foram revestidas na extremidade com PFA que se estende para fora da extremidade da sonda e para dentro do recipiente por 50 mm a 200 mm. Os resultados mostram que todas as pontas de comprimentos diferentes se comportaram de forma similar com taxas significativamente reduzidas de formação de resíduos. Em adição à redução de taxas de formação de resíduos, qualquer resíduo foi simples de remover por distorção (por exemplo, aperto) da ponta.
Claims (17)
1. Dispositivo de amostragem de fluido para amostrar fluidos em um recipiente de processos de fluido através de uma porta em uma parede do recipiente, o dispositivo de amostragem, caracterizado pelo fato de compreender um tubo flexível com uma extremidade aberta em comunicação por fluido com o recipiente de processo de fluido, meios para fixar o dispositivo de amostragem ao recipiente de processo, em que pelo menos uma parte do tubo flexível é adaptada para se estender para dentro do recipiente de processo, em que o comprimento do tubo flexível, se estendendo para dentro do recipiente de processo, é pelo menos 5 vezes o diâmetro externo do tubo flexível, em que a porção do tubo flexível se estendendo ao recipiente de processo é substancialmente linear.
2. Dispositivo de amostragem de fluido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a porção do tubo flexível se estendendo ao recipiente de processo é substancialmente linear quando em uso.
3. Dispositivo de amostragem de fluido, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de o dispositivo de amostragem de fluido compreender meios para fixar o dispositivo de amostragem ao recipiente de processo.
4. Dispositivo de amostragem de fluido, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de o dispositivo de amostragem de fluido compreender uma válvula para abrir ou vedar uma porta no recipiente de processo.
5. Dispositivo de amostragem de fluido, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de o tubo flexível estar indiretamente ou diretamente em comunicação por fluido com a válvula.
6. Dispositivo de amostragem de fluido, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de o dispositivo de amostragem de fluido compreender um elemento de espaçamento entre a válvula e o tubo flexível.
7. Dispositivo de amostragem de fluido, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de o elemento de espaçamento ser substancialmente um tubo rígido em comunicação por fluido com a válvula e em comunicação por fluido com o tubo flexível.
8. Dispositivo de amostragem de fluido, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de o tubo flexível ser polimérico.
9. Dispositivo de amostragem de fluido, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de o polimérico possuir alta resistência química e alta resistência térmica.
10. Dispositivo de amostragem de fluido, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de o polímero possuir baixa permeabilidade.
11. Dispositivo de amostragem de fluido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de o polímero possuir um baixo coeficiente de fricção.
12. Dispositivo de amostragem de fluido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de o polímero ser um fluoropolímero.
13. Dispositivo de amostragem de fluido, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de o fluoropolímero ser selecionado a partir de um grupo que compreende perfluoroalcoxil (PFA), politetrafluoroetileno (PTFE), propileno etileno fluorado (FEP), etileno-tetrafluoroetileno (ETFE), fluoreto de polivinil, fluoreto de polivinilideno, politetrafluoroetileno, policlorotrifluoroetileno, polietilenotetrafluoroetileno e polietilenoclorotrifluoroetileno.
14. Dispositivo de amostragem de fluido, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de o comprimento do tubo flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, ser entre 5 e 100 vezes o diâmetro externo do tubo flexível.
15. Dispositivo de amostragem de fluido, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de o comprimento do tubo flexível, que se estende para dentro do recipiente de processo, ter entre 50 mm e 1000 mm.
16. Dispositivo de amostragem de fluido, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de o diâmetro interno do tubo flexível ter 5 mm e 50 mm.
17. Dispositivo de amostragem de fluido, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de a espessura de parede da mangueira flexível ter entre 1 mm e 5 mm.
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