BRPI0710039A2 - equipamento para produzir uma solução de limpeza - Google Patents
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Abstract
EQUIPAMENTO PARA PRODUZIR UMA SOLUçãO DE LIMPEZA Um equipamento para produzir uma solução de limpeza. Especificamente, o equipamento de algumas modalidades inclui um reservatório para conter clorito de sádio. Um cartucho de troca iónica descartável está colocado em comunicação fluida com o reservatório de clorito de sódio através de um conduto. O cartucho de troca iónica é seletivamente desconectável da comunicação fluida com o reservatório de clorito de sódio ou do conduto.No geral, o cartucho de troca iónica será desconectado é substituído quando os materiais da troca iónica no cartucho estiverem esvaziados ou esgotados. Um catalisador pode ser também colocado em comunicação fluida com o reservatório de clorito de sódio. O catalisador pode estar contido em cartucho descartável ou seletivamente desconectável que pode ser facilmente substituído quando esgotado. Em um outro aspecto da invenção, uma carta de cor é posicionada adjacente a um conduto para permitir que seja comparada a cor da solução com a carta e determinar a concentração da solução.
Description
"EQUIPAMENTO PARA PRODUZIR UMA SOLUÇÃO DE LIMPEZA"
ANTECEDENTES
Em algumas aplicações de limpeza, um ou mais produtos químicos são reagidospara formar uma solução de limpeza quando necessário. Durante tais aplicações de Iimpe-za, o processo de limpeza pode ser retardado ou prolongado de acordo com a quantidadede tempo necessária para gerar o produto de limpeza. Além disso, dependendo da quanti-dade da solução de limpeza necessária,, altas demandas podem ser colocadas no dispositi-vo ou dispositivos de reação, tais como leitos de troca iônica ou recipientes catalisadores,para satisfazer os picos de demanda. A fim de acelerar a produção da solução de limpeza,os dispositivos de reação podem tender a serem muito grandes para permitir uma grandequantidade de reagentes ou de produtos intermediários de limpeza a reagir em um modoapropriado. Em um exemplo particular, alguns sistemas de limpeza no local utilizam umasolução de limpeza que é produzida através da reação química logo antes de ser utilizado.Todavia, devido ao fato do sistema de limpeza no local poder requerer uma grande quanti-dade de solução de limpeza, o processo de limpeza pode ser significativamente retardadona espera de que a quantidade apropriada da solução de limpeza seja produzida.
Dióxido de cloro CIO2 pode ser usado como a solução de limpeza em algumas apli-cações. O dióxido de cloro é conhecido ter propriedades alvejantes, desinfetantes e esterili-zantes. Por exemplo, o dióxido de cloro é um poderoso viricida, bactericida, protocida, e al-garicida. Conseqüentemente, o dióxido de cloro é usado numa variedade de aplicações in-dustriais em larga escala incluindo o tratamento da água pública como bactericida, tratamen-to de águas residuais, controle da higiene de paladar e odor de águas, e controle de infesta-ção de caramujos listrados, apenas para denominar alguns usos. Ele é usado para bran-quear papel e farinha, e é particularmente útil onde micróbios e/ou odores orgânicos preci-sam ser controlados em suprimentos alimentícios.
Infelizmente, o dióxido de cloro não é estável por períodos prolongados de tempo.Especificamente, nas pressões e temperaturas operacionais normais, o dióxido de cloro éum gás e é extremamente explosivo. Por exemplo, o dióxido de cloro pode ser explosivo empressões acima de 0,1 atmosfera. Portanto, o dióxido de cloro gasoso não é fabricado etransportado sob pressão como os outros gases industriais. Ao contrário, devido à sua ine-rente instabilidade, o dióxido de cloro precisa ser produzido in situ no ponto de utilização.
Os métodos convencionais de fabricação no local preparam o dióxido de cloro poroxidação de cloritos ou a redução de cloratos, como o necessário. Esses métodos conven-cionais exigem geralmente equipamentos caros de geração e um alto nível de experiênciado operador para evitar gerar concentrações perigosamente altas. Devido à essas restri-ções, o uso de dióxido de cloro tem sido tipicamente limitado às grandes aplicações comer-ciais, tais como branqueamento de polpa e de papel, tratamento de água, e processamentode aves, onde o consumo de dióxido de cloro é suficientemente grande a ponto de justificaros custos de capital e operacionais dos dispendiosos equipamentos e operadores experien-tes para a fabricação no local.
O Pedido de Patente U.S. No. 09/919.918 orienta um processo de gerar dióxido decloro que supera muitas das desvantagens discutidas acima. As orientações desse pedidode patente são aqui incorporadas por referência. Todavia, as orientações desse pedido depatente, como usualmente incorporadas na prática, exigem geralmente que um reator detroca iônica seja regenerado periodicamente. Essa regeneração geralmente envolve o usode introduzir um ácido forte ao interior do reator para trocar íons hidrogênio por íons metáli-cos. Embora uma produção em escala maior de dióxido de cloro possa justificar os custosde um sistema adaptado para realizar tal regeneração, as aplicações em pequena escalanão o podem. Esse tipo de regeneração pode limitar o número de usuários finais que esseprocesso pode atingir.
Sumário da Invenção
A presente invenção está direcionada a um equipamento para produzir uma solu-ção de limpeza de dióxido de cloro ou de ácido cloroso. A solução de limpeza de algumasmodalidades é produzida mediante reagir e/ou catalisar um ou mais reagentes químicosdentro de um equipamento dispensador. Por exemplo, em uma modalidade particular, cloritode sódio é alimentado através de um trocador iônico para produzir uma solução de ácidocloroso substancialmente pura. Se desejado, o ácido cloroso pode ser também alimentadoatravés de um catalisador para gerar dióxido de cloro.
Especificamente, o equipamento de algumas modalidades inclui um reator, recipi-ente, ou reservatório para o armazenamento e/ou contenção de clorito de sódio ou outrosprodutos químicos. Um cartucho descartável de troca iônica é colocado em comunicaçãofluida com o reservatório de clorito de sódio através de um conduto. O cartucho de trocaiônica é seletivamente desconectável da comunicação fluida com o reservatório de clorito desódio ou do conduto. Geralmente, o cartucho de troca iônica será desconectado e substituí-do quando os materiais de troca iônica no cartucho estiverem esgotados ou esvaziados. Emalgumas modalidades, um catalisador é também colocado em comunicação fluida com oreservatório de clorito de sódio. Em uma modalidade, o catalisador é colocado mais adiantedo cartucho de troca iônica. Em outras modalidades, ele está integrado dentro do cartuchode troca iônica. Em uma ou outra situação, o catalisador pode estar contido em cartuchodescartável ou seletivamente desconectável que possa ser facilmente substituído quandoesgotado.
Em algumas modalidades o equipamento inclui um reservatório para armaze-nar/conter clorito de sódio ou outros produtos químicos. Um primeiro cartucho descartávelde troca iônica é colocado em comunicação fluida com o reservatório. Um conduto pode serprovido para efetuar tal comunicação fluida entre o cartucho e o reservatório. O primeirocartucho de troca iônica é seletivamente desconectável da comunicação fluida com o reser-vatório. Um segundo cartucho de troca iônica pode ser também provido, onde quando o pri-meiro cartucho de troca iônica está esgotado ele possa ser desconectado e substituído com o segundo cartucho de troca iônica.
Em algumas modalidades da invenção, um indicador visual é provida para determi-nar a concentração de dióxido de cloro produzida. Em algumas modalidades, a solução dedióxido de cloro passada através de um conduto possuindo pelo menos uma parte que étranslúcida ou transparente tal que ela possa ser vista através dele. Uma carta de compara-ção de cor é posicionada adjacente ao conduto para permitir que se compare a cor da solu-ção com a carta para determinar a concentração da solução. Com tal indicação visual, sepode determinar visualmente se os cartuchos de troca iônica ou de catalisador necessitamser substituídos.
Essas e outras modalidades ou aspectos da presente invenção, juntamente com asua organização e operação, se tornarão evidentes a partir da descrição detalhada da in-venção apresentada a seguir em conjunto com os desenhos que acompanham.
Breve Descrição dos Desenhos
A Figura 1 é uma representação esquemática de um gerador de solução de limpezaque materializa aspectos da presente invenção.
A Figura 2 é uma representação esquemática alternativa de um gerador de soluçãode limpeza que materializa aspectos da presente invenção.
A Figura 3 é uma outra representação esquemática alternativa de um gerador desolução de limpeza que materializa aspectos da presente invenção.
A Figura 4 é uma outra representação esquemática alternativa de um gerador desolução de limpeza que materializa aspectos da presente invenção.
Antes de quaisquer das modalidades da invenção serem explanadas em detalhes,é para ser entendido que a invenção não está limitada em sua aplicação aos detalhes deconstrução e dos arranjos de componentes apresentados na descrição ou ilustrados nosdesenhos apresentados a seguir. A invenção é capaz de outras modalidades e de ser prati-cada ou de ser realizada em diversos modos. Também é para ser entendido que a fraseolo-gia e terminologia usadas aqui é para os propósitos de descrição e não deverão ser consi-deradas como limitantes. O uso de "incluindo", "compreendendo" ou "possuindo" e suas va-riações é significado abranger os itens listados adiante e seus equivalentes bem como itensadicionais. Os termos "montado", "conectado" e "acoplado" são usados de modo amplo eabrangem tanto a montagem, conexão e acoplamento direto e indireto. Além disso, "conec-tado" e "acoplado" não estão restritos a conexões ou acoplamentos físicos ou mecânicos, epodem incluir conexões ou acoplamentos elétricos, sejam diretos ou indiretos.Descrição das Modalidades Ilustradas
A Figura 1 ilustra uma modalidade de um equipamento gerador da solução de lim-peza 10 que materializa aspectos da presente invenção. Especificamente, o equipamento 10pode produzir uma solução de limpeza de dióxido de cloro. Todavia, esse equipamento 10pode ser também usado para ou adaptado para produzir outras soluções de limpeza. Dessemodo, embora a descrição provida adiante irá discutir primordialmente a modalidade ilustra-da relativamente à geração de uma solução de limpeza de dióxido de cloro, o equipamentopode ser usado para produzir e dispensar outras soluções de limpeza. Por exemplo, emuma modalidade particular, esse equipamento pode ser modificado para produzir ácido clo-roso como uma solução de limpeza.
Como ilustrado na Figura 1, o equipamento 10 da modalidade ilustrada inclui umreservatório, reator, ou outro recipiente 12 possuindo clorito de sódio em comunicação fluidacom um cartucho de troca iônica 14 e um cartucho catalisador 16. Como descrito em maisdetalhes adiante, clorito de sódio é alimentado através do leito de troca iônica para formar oácido cloroso. O ácido cloroso é então passado através do catalisador, que produz dióxidode cloro. Como mostrado na ilustração, o dióxido de cloro pode ser então descarregado a -través de uma linha substancialmente clara 18 (ou uma parte dela), onde a linha está posi-cionada adjacente a uma carta de comparação de cor 20 para proporcionar indicação visualda concentração de dióxido de cloro na solução.
Como mencionado acima, clorito de sódio é armazenado em um reator, reservató-rio, ou outro recipiente 12. Embora o clorito de sódio seja especialmente usado nessa moda-lidade, outros reagentes podem ser armazenado como um precursor químico. Por exemplo,em outra configuração do dispositivo mostrado na Figura 1, clorato de sódio pode ser usadopara gerar dióxido de cloro.
Como mostrado nessa modalidade, clorito de sódio pode ser seletivamente extraídodo recipiente através de um venturi, bomba dosadora, e semelhante 22. Tais dispositivosirão extrair uma quantidade apropriada de clorito de sódio do recipiente relativamente a umataxa de fluxo de água ou de outra solução passante através do dispositivo.
Uma vez o clorito de sódio seja extraído do recipiente 14, o clorito de sódio é ali-mentado numa forma diluída através de um conduto 24 ao interior do cartucho de troca iôni-ca 14. Nessa modalidade, o cartucho de troca iônica 14 é seletivamente desconectável doequipamento gerador da solução de limpeza 10 ou conduto 24. Embora não seja especifi-camente ilustrado, o cartucho de troca iônica pode ser provido com uma instalação do tipoengate rápido para conectar o equipamento gerador da solução de limpeza 10 ou conduto24. Por exemplo, uma ou mais braçadeiras podem ser utilizadas. Adicionalmente, conexõesdo tipo baioneta que utilizam engate de elementos do tipo macho-fêmea podem ser utiliza-dos. Em algumas modalidades, um engajamento providos com rosca pode ser também usa-do. Diversas outras conexões conhecidas na arte podem ser usadas para conectar o cartu-cho 14 ao equipamento gerador da solução de limpeza 10 ou conduto 24 contanto que aconexão possa ser desunida com relativa facilidade. Por exemplo, uma conexão soldada oucolada não pode ser desunida com relativa facilidade.
O cartucho 14 é projetado para seletivamente se desconectar do equipamento ge-rador da solução de limpeza 10 ou conduto 24 tal que possa ser substituído. Especificamen-te, a maioria dos cartuchos ou reatores de troca iônica 14 eventualmente perdem sua eficá-cia após uma quantidade específica de troca iônica. Em outras palavras, com o passar dotempo, as capacidades de troca iônica do trocador iônico se tornam substancialmente dimi-nuídas ou exauridas. Nos sistemas convencionais, o material de troca iônica pode geralmen-te ser recarregado ou regenerado. A Patente U.S. No. 5.108.616 mostra um modo particularde regenerar o trocador iônico. Infelizmente, como discutido acima, alguns não podem pro-piciar a estrutura necessária para realizar tais processos. Conseqüentemente, o trocadoriônico da presente invenção foi projetado para ser seletivamente removido tal que um dife-rente trocador iônico que esteja totalmente carregado possa ser acoplado ao equipamentogerador da solução de limpeza 10. Especificamente, o exemplo discutido aqui, um cartuchode troca iônica esgotado pode ser substituído com um cartucho de troca iônica pré-acidificado.
Na modalidade ilustrada, o cartucho de troca iônica 14 inclui um leito de resina on-de hidrogênio (H+) é ocupa o lugar do sódio (Na+) para converter o clorito de sódio a ácidocloroso ou uma mistura estável contendo ácido cloroso. Geralmente, isso irá resultar emácido cloroso substancialmente puro.
Como mostrado nas Figuras, um conduto 26 se estende desde o cartucho de trocaiônica 14 até o cartucho catalisador 16. Conseqüentemente, o ácido cloroso é entregue aocartucho catalisador 16 através desse conduto 26. Dentro do cartucho catalisador 16, o áci-do cloroso então contata um catalisador, o que induz a produção do dióxido de cloro. Comodescrito no pedido de Patente U.S. No. de série 09/919.918, esse catalisador pode ser deuma variedade de materiais. Em uma modalidade particular, o catalisador é um material deplatina.
Igualmente ao cartucho de troca iônica 14, o cartucho catalisador 16 é projetado pa-ra se desconectar seletivamente do equipamento gerador da solução de limpeza 10 parapermitir ao cartucho 16 ser facilmente substituído. Esse cartucho 16 pode ser acoplado aoequipamento gerador da solução de limpeza 10 de muitos modos diferentes, como descritoem mais detalhes acima.
Finalmente, em algumas modalidades, tais como uma ilustrada, um conduto dedescarga 18 se estende desde o cartucho catalisador 16. Uma ou mais partes do conduto18 pode ser feita de materiais substancialmente limpos, transparentes ou translúcidos parapermitir à solução de dióxido de cloro ser visualizada. De modo alternativo, um outro condu-to pode ser derivado a partir do conduto para permitir que a solução seja visualizada. Comoilustrado, uma carta de comparação de cor pode estar posicionada adjacente ao conduto 18.Como tal, a cor da solução de dióxido de cloro pode ser comparada com a carta de compa-ração 20 para determinar a concentração do dióxido de cloro na solução. A parte de fundona área onde a solução é visualizada pode ser feita na cor branca ou outra cor tal que a corvisualizada não seja distorcida ou alterada pelo fundo.
A modalidade descrita acima incluiu diversas características em combinação entresi que geralmente não necessitam ser usadas juntas na prática. Por exemplo, algumas mo-dalidades não necessitam incluir uma carta de comparação 20 em combinação com cartu-chos descartáveis 14, 16. Preferentemente, esses conceitos podem ser usados independen-temente uns dos outros. Além disso, em algumas modalidades, ambos um cartucho de trocaiônica 14 e um cartucho catalisador 16 não necessitam ser usados juntos. Ao contrário, otrocador iônico pode ser utilizado como um cartucho 14 enquanto que o catalisador é apre-sentado numa forma mais convencional (isto é, não em cartucho). Adicionalmente, em al-gumas modalidades, o cartucho de troca iônica 14 e o cartucho catalisador 16 podem sercombinados na forma de um único cartucho. Em uma tal modalidade, os materiais de trocaiônica e os materiais do catalisador podem ser colocados no mesmo reator, ou alternativa-mente, eles podem ser colocados em reatores separados (isto é, uma parede ou outra estru-tura separa os materiais) que formam um cartucho desconectável. Algumas dessas diversasmodalidades estão ilustradas nas Figuras 2-4, com diversos elementos identificados simila-res àqueles na Figura 1.
Diversas alternativas a certas características e elementos da presente invenção sãodescritas com referência às modalidades específicas da presente invenção. Com a exceçãodas características, elementos, e modos de operação que sejam mutuamente exclusivos ouque sejam inconsistentes com cada modalidade descrita acima, deverá ser notado que ascaracterísticas, elementos, e modos alternativos descritos da operação descrita com refe-rência a uma modalidade particular são aplicáveis às outras modalidades.
Os diversos aspectos da invenção são apresentados nas reivindicações seguintes.
Claims (9)
1. Equipamento para produzir uma solução de limpeza, CARACTERIZADO pelo fa-to de que compreende:a) um reservatório para conter um produto químico;b) um cartucho de troca iônica descartável em comunicação fluida com o reservató-rio;o referido cartucho sendo seletivamente desconectável da comunicação fluida como reservatório.
2. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato deque adicionalmente compreende um catalisador em comunicação fluida com o reservatório.
3. Equipamento, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato deque o catalisador está contido no cartucho.
4. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato deque adicionalmente compreende um conduto conectado ao cartucho por meio do que a so-lução de limpeza deixa o cartucho através do conduto.
5. Equipamento, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato deque o conduto inclui pelo menos uma parte que é clara, transparente ou translúcida.
6. Equipamento, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato deque adicionalmente compreende uma carta de comparação posicionada adjacente ao con-duto por meio do que quando uma solução de limpeza é passada através do conduto a corda referida solução pode ser comparada a uma cor da carta para determinar a concentraçãoda solução.
7. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato deque o produto químico é clorito de sódio.
8. Equipamento para a produção de uma solução de limpeza, CARACTERIZADOpelo fato de que compreende:a) um reservatório para conter um produto químico;b) um primeiro cartucho de troca iônica em comunicação fluida com o reservatório,o referido cartucho sendo seletivamente desconectável da comunicação fluida com o reser-vatório;c) um segundo cartucho de troca iônica, em que quando o primeiro cartucho de tro-ca iônica está esgotado o primeiro cartucho de troca iônica pode ser desconectado e substi-tuído com o segundo cartucho de troca iônica.
9. Equipamento, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato deque o produto químico é clorito de sódio.
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