BRPI0721390A2 - misturador para reator de fluxo contìnuo - Google Patents

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Abstract

MISTURADOR PARA REATOR DE FLUXO CONTìNUO. Misturador (100) para um reator de fluxo contínuo (330) e métodos para formar o misturador e operação do mesmo misturador permite a segmentação de um fluxo de reagente primário por uma pluralidade de portas (124) em muitos fluxos menores que são injetados na forma de jatos num fluxo de reagente secundário em canais do misturador canal (126) possui uma dimensão de largura constante para aumentar ainda mais a distribuição de fluxo e a turbulência local dos fluxos de reagente primário e secundário. A dimensão de largura constante do canal e o tamanho e número das portas do misturador podem ser configurados para garantir que o fluxo de reagente primário injetado no canal impacte diretamente a superfície (116) do canal oposto ao ponto de injeção em condições normais de operação.

Description

"MISTURADOR PARA REATOR DE FLUXO CONTÍNUO". Campo da invenção
A presente descrição geralmente refere-se a misturadores e, especificamente, a misturadores para reatores de fluxo continuo.
Histórico da invenção
A turbulência promove reações químicas, operações de transferência térmica, processos de misturação e combustão. 0 uso efetivo da turbulência pode aumentar o contato interfacial de reagentes de forma a reduzir os tempos de reação e o custo e o tempo de produção de muitas substâncias químicas.
Muitas unidades de processos químicos existentes utilizam reatores tubulares para misturar e reagir continuamente dois ou mais reagentes sob condições de difusão turbulenta (Re > 2000). Os reagentes podem ser injetados em reatores tubulares de diversas formas diferentes. Um método consiste em introduzir os reagentes de forma que se encontrem num determinado ângulo (ex: 90 graus). Em outro método, os reagentes se encontram coaxialmente. 0 método coaxial, porém, é menos eficiente ao induzir misturação rápida entre dois fluidos, em comparação com método em que os fluidos se encontram em ângulos. Exemplos de tais reatores tubulares incluem os ilustrados na patente americana No. 4.909.997, de Mitchel que provêem uma ilustração de um misturador impactante utilizado num esquema de reação para produzir tetrabromobisfenol-A. Outros exemplos de reatores tubulares podem ser encontrados nas patentes americanas Nos. 3.332.442 de Reed; 5.845.993 de Shirtun e 5.117.048 de Zaby.
Sumário da invenção
As concretizações da presente invenção incluem um misturador para um reator de fluxo contínuo que provê a misturação rápida com retro-misturação mínima e métodos para formar o misturador, bem como a operação do mesmo. Especificamente, as concretizações do misturador da presente invenção permitem que um fluxo de reagente primário seja segmentado através de uma pluralidade de portas em muitos fluxos menores que são injetados na forma de jatos num fluxo de reagente primário em canais do misturador.
Para as diversas concretizações, o canal por onde o fluxo de reagente secundário se desloca e para dentro do qual o fluxo de reagente primário é injetado pode ter uma dimensão de largura constante para aumentar ainda mais a distribuição de fluxo e a turbulência local. Para as diversas concretizações, a dimensão de largura constante do canal e o tamanho e número das portas do misturador são configurados para garantir que o fluxo de reagente primário injetado diretamente no canal impacte a superfície do canal oposto ao ponto de injeção em condições normais de operação.
Para executar isso, as dimensões relativas e as relações proporcionais predeterminadas do misturador permitem que o número e diâmetro das portas sejam dimensionados para prover um Número de Mistura de Jato ("Jet Mixing Number") , por exemplo, de pelo menos 0,9. Com um Número de Mistura de Jato de pelo menos 0,9 combinado com o número de portas e sua posição em relação à parede oposta do canal obtém-se um maior grau de segmentação dos jatos, enquanto ao mesmo tempo se mantém alta velocidade de jato e boa misturação localizada. O misturador da presente descrição pode ser útil na misturação de fluxos sensíveis de reação rápida (seletivos). BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura 1 ilustra uma concretização de um misturador para um reator de fluxo contínuo, de acordo com a presente descrição;
A Figura 2 ilustra uma concretização de um misturador para um reator de fluxo contínuo de acordo com a presente descrição;
A Figura 3 ilustra uma vista transversal de uma concretização de um reator de fluxo contínuo e misturador de acordo com a presente descrição;
A Figura 4 ilustra uma vista transversal de um segmento do reator de fluxo continuo e misturador de acordo com uma concretização da presente descrição; e A Figura 5 ilustra uma concretização de um misturador para um reator de fluxo continuo de acordo com a presente descrição.
Descrição detalhada da invenção
As concretizações da presente descrição incluem um misturador para um reator de fluxo continuo que provêem misturação rápida com retro-misturação minima, ajudando a reduzir a formação indesejável de subprodutos. Para executar a misturação rápida, o misturador inclui canais com uma dimensão de largura constante, e portas que se abrem para dentro dos canais. As concretizações do misturador da presente descrição podem segmentar e injetar um fluxo de reagente primário pelas portas do misturador num segundo fluxo de reagente secundário que se desloca por um canal do misturador. A segmentação e injeção do fluxo de reagente primário no fluxo de reagente secundário pode ajudar a minimizar a extensão de mistura dos reagentes (ou seja, ajuda a misturar os fluxos num espaço muito pequeno).
Para as diversas concretizações, os fluxos relativos dos fluxos de reagente primários e secundários podem depender da concentração dos reagentes e da estequiometria da(s) reação(ões) desejadas. Em tais casos, o número e o tamanho das portas (ou seja, o grau de segmentação) podem ser determinados para garantir que o fluxo de reagente primário injetado no canal impacte diretamente a superfície do canal oposto ao ponto de injeção em condições normais de operação. Injetar o fluxo de reagente primário através do número e tamanho da pluralidade das portas também provê uma distribuição do tempo de residência para os reagentes, havendo muito pouca variação do tempo de residência médio para qualquer parcela de fluido. Em uma concretização, a extensão minimizada de misturação resulta do dimensionamento das portas e do canal, de forma a garantir que o fluxo de reagente primário possa ter um arrasto maximizado com o fluxo de reagente secundário e impacte uma superfície do canal oposto ao ponto de injeção para causar misturação turbulenta dos fluxos de reagente no canal do misturador. Esse tipo de misturação pode ser importante quando existem reações concorrentes rápidas dos reagentes e o processo requer rápida homogeneidade na composição.
Conforme aqui utilizado, o termo "fluxo de reagente primário" inclui pelo menos um reagente que escoa pelas portas para dentro do canal do misturador. Conforme aqui utilizado, o termo "fluxo de reagente secundário" inclui pelo menos um reagente que escoa completamente pelo canal (ou seja, de uma primeira extremidade para uma segunda extremidade) e para dentro do qual o fluxo de reagente primário é jateado.
Para as diversas concretizações, a taxa de escoamento do fluxo de reagente primário pode ser maior do que a do fluxo de reagente secundário. Por exemplo, o fluxo de reagente primário pode ter uma taxa de escoamento que compreende a maior parte do fluxo volumétrico total que egressa do misturador. Em um exemplo específico, o fluxo de reagente primário pode ter uma taxa de escoamento que é pelo menos duas vezes a taxa de fluxo volumétrico do fluxo de reagente secundário. Numa concretização alternativa, a taxa de escoamento do fluxo de reagente primário pode ser menor do que a do fluxo de reagente secundário. Por exemplo, o fluxo de reagente primário pode ter uma taxa de escoamento que compreende a minoria do fluxo volumétrico total que egressa do misturador. As figuras da presente invenção seguem uma convenção de numeração na qual o primeiro dígito ou dígitos correspondem ao número de figura do desenho e os dígitos restantes identificam um elemento ou componente no desenho. Elementos e componentes similares entre figuras diferentes podem ser identificados através do uso de dígitos similares. Por exemplo, 110 pode se referir ao elemento "10" na Figura 1 e um elemento similar pode ser referido como 210 na Figura 2. Conforme será apreciado, os elementos mostrados nas diversas concretizações da invenção podem ser adicionados, trocados e/ou eliminados para prover várias concretizações adicionais de válvula. Além disso, a discussão de características e/ou atributos para um elemento com respeito a uma Figura pode também aplicar-se ao elemento mostrado em uma ou mais Figuras adicionais. As concretizações ilustradas nas Figuras não estão necessariamente em escala.
Conforme aqui utilizado, os termos "um/uma", "o/a, os/as", "um/uma ou mais" e "pelo menos um/uma" são usados reciprocamente e incluem referentes plurais salvo se o contexto claramente indicar o contrário. Salvo se definido de outra forma, fica entendido que todos os termos científicos e técnicos tem o mesmo significado comumente utilizados no estado da técnica à qual pertencem. Para fins da presente invenção, termos específicos adicionais são definidos em todo o texto. A Figura 1 provê uma ilustração de um misturador 100 de acordo com uma concretização da presente descrição. Para as diversas concretizações, o misturador 100 inclui uma manga interna alongada 102 e uma manga externa alongada 104. Conforme ilustrado, a manga interna alongada 102 e a manga externa alongada 104 estendem-se entre uma primeira extremidade 108 e uma segunda extremidade 110 do misturador 100.
Para as diversas concretizações, a manga interna alongada 102 inclui uma superfície interna 112 que define uma abertura axial 114. A abertura axial 114 é configurada para receber um eixo de montagem de um reator de fluxo contínuo, aqui discutido, que se estende pela primeira extremidade 108 e pela segunda extremidade 110 da manga interna alongada 102. A manga interna alongada 102 também inclui uma superfície exterior 116 oposta à superfície β interior 112. Em uma concretização, as superfícies exterior e interior 112 e 116 são concentricamente dispostas em torno de um eixo geométrico longitudinal 118 do misturador 100.
Para as diversas concretizações, a manga externa alongada 104 é concentricamente disposta com a manga interna alongada 102. A manga externa alongada 104 inclui uma primeira superfície 120 e uma segunda superfície 122 oposta à primeira superfície 120. Δ manga externa alongada 104 também inclui uma pluralidade de portas 124 que se estendem entre e através da primeira e segunda superfícies 120 e 122 da manga externa alongada 104. O misturador 100 inclui ainda um canal 126 que se estende pela primeira extremidade 108 e a segunda extremidade 110 das mangas interna e externa alongadas 102, 104. Conforme ilustrado, o canal 126 pode ser definido pela superfície da superfície externa 116 da manga interna alongada 102 e a primeira superfície 120 da manga externa alongada 104. As portas 124 provêem comunicação fluida entre o canal 126 e uma área externa à segunda superfície 122 da manga externa alongada 104.
Para as diversas concretizações, o canal 126 pode ter um formato transversal de um anel tubular (ou seja, um canal anular) perpendicular ao eixo geométrico longitudinal 118 do misturador 100. Outros formatos transversais são possíveis. Além disso, o canal 126 possui uma dimensão de largura constante tomada entre a superfície exterior 116 e a primeira superfície 120. Conforme será discutido, a dimensão de largura constante pode também ter uma relação proporcional predeterminada em outras dimensões do misturador 100.
Conforme discutido, as portas 124 estendem-se pela manga externa alongada 104 abrindo-se para dentro do canal 126. Em uma concretização, as portas 124 são uniformemente distribuídas por uma área da manga externa alongada 104 o que ajuda a definir o canal 126. Em uma concretização alternativa, as portas 124 podem não ser uniformemente distribuídas pela área da manga externa alongada 104 o que ajuda a definir o canal 126. Por exemplo, as portas 124 podem ter um distribuição tipo gradiente estendendo- se entre a primeira extremidade 108 e a segunda extremidade 110 do misturador 100. Outras configurações são possíveis.
Para as diversas concretizações, as portas 124 segmentam o primeiro fluxo de reagente primário em fluxos muito menores que são injetados na forma de jatos no fluxo de reagente secundário. O fluxo de reagente secundário e os fluxos de reagente combinados são forçados para o canal 126 de dimensão de largura constante para aumentar ainda mais a distribuição de fluxo e a turbulência local. Os jatos do primeiro fluxo de reagente são dimensionados para permear a parede oposta sob condições operacionais nominais de forma a prover boa mistura e volteio dos reagentes no misturador 100.
Para as diversas concretizações, a metodologia utilizada para caracterizar o fluxo de jato pelas portas 124 num fluxo cruzado (ou seja, o fluxo de reagente secundário no canal 126) pode ser definida por um Número de Mistura de Jato (JMN) calculado pela Fórmula I:
Número de Mistura de Jato
Vel. de jato na porta 124
velocidade no canal 126
Diâmetro de porta 124 largura de canal 126
Fórmula I
Conforme aqui utilizado, o valor do JMN provê uma indicação se o fluxo de jato pelas portas 124 penetra ou não pelo fluxo cruzado e sobre a parede oposta (ex: a superfície exterior 116 da manga interna alongada 102) . Por exemplo, para valores JMN de cerca de 0,07 a cerca de 1,0, o fluxo de jato permeia o fluxo cruzado, girando antes de atingir a parede oposta. Para valores JMN inferiores a cerca de 0,07, o fluxo de jato permanece ao longo da parede de origem, não permeando consideravelmente o fluxo cruzado. Para valores JMN de 1,0 ou superior o fluxo de jato permeia o fluxo cruzado para contatar a parede oposta.
Para as diversas concretizações da presente invenção, as dimensões relativas e relações proporcionais predeterminadas, conforme aqui discutidas, permitem que o diâmetro das portas 124 seja dimensionado para prover um JMN de pelo menos 0,07. Numa concretização adicional, o diâmetro das portas 124 pode ser dimensionado para prover um JMN numa faixa de 0,07 a 2,0. Numa concretização específica, o diâmetro das portas 124 pode ser dimensionado para prover um JMN numa faixa de pelo menos 1,0 a 2,0. Outros valores para JMN são possíveis. Tais valores JMN incluem 0,9 e 1,0, entre outros. Esses valores JMN de pelo menos 9,0 também provêem um tempo até homogeneidade inferior a cerca de 0,5 segundos. Conforme aqui utilizado, o "tempo até homogeneidade" é considerado o tempo de residência necessário antes que o fluxo de reagente dos fluxos de reagente primários e secundários atinja menos que cinco por cento (5%) da variação de concentração da concentração média no canal. Em uma concretização, um tempo até homogeneidade inferior a cerca de 0,5 segundos pode ser benéfico para misturar componentes de reação rápida tendo reações sensíveis à misturação e outros sistemas em que a alta turbulência e a misturação rápida são benéficas. Como o exemplo da Figura 1 ilustra, as portas 124 podem ser ordenadas em fileiras e/ou colunas entre a primeira e segunda extremidades 108, 110 do canal 126. Conforme ilustrada, a concretização do misturador 100 ilustrada na Figura 1 possui cento e quarenta e quatro (144) portas 124 distribuídas em seções com seis (6) fileiras de quatro (4) portas cada. Conforme é apreciado, o número, tamanho, espaçamento e/ou distribuição das portas 124 podem ser configurados para garantir integridade mecânica da manga externa alongada 104 e para garantir que o fluxo de reagente primário impacte a superfície exterior 116 da manga interna alongada 102 (ou seja, o JMN é de 0,9 ou maior). Misturadores com números e configurações de portas diferentes 124 são possíveis.
Além disso, o número e a área transversal total das portas 124 podem ser selecionados para prover segmentação e fluxo volumétrico suficientes do fluxo de reagente primário no fluxo de reagente secundário conforme aqui discutido. Para as diversas concretizações, o número, tamanho e formato das portas 124 utilizadas com o misturador 100 são configurados com o canal 126 para garantir que os jatos de fluido das portas 124 permeiem o fluxo de reagente secundário para impactar a parede oposta sob condições normais de fluxo.
Para as diversas concretizações, o formato transversal e tamanho de cada uma das portas 124 podem ser selecionados para permitir que um jato do fluxo de reagente primário seja liberado de cada uma das portas 124, onde o fluxo de reagente primário não só é arrastado pelo fluxo de reagente secundário como impacta a superfície exterior 116 da manga interna alongada 102. Para as diversas concretizações, a superfície exterior 116 é configurada como uma superfície arqueada contínua contra a qual o fluxo de reagente primário pode colidir com a superfície 116 para prover misturação turbulenta dos dois fluxos de reagente.
Conforme mencionado, tanto o tamanho como o formato transversal das portas 124 podem ser selecionados para melhor conduzir a misturação rápida no canal 126 do misturador 100. Por exemplo, as portas da presente descrição podem ter diversos formatos transversais diferentes. Esses incluem, porém não se restringem a circular, elíptico (ou seja, não circular), e poligonal, entre outros. Além disso, as paredes que definem as aberturas podem ou não ser afuniladas (ou seja, a área transversal pode ou não mudar da primeira superfície 120 para a segunda superfície 122). Numa concretização adicional, os formatos transversais e/ou tamanhos não precisam ser constantes para as portas 124.Por exemplo, as portas 124 podem ter uma variedade de formatos transversais, tamanhos e perfis para um dado misturador 100.
Para as diversas concretizações, as características do misturador 100 podem ter relações proporcionais predeterminadas que permitem que as dimensões das características sejam determinadas ao se especificar a dimensão de uma das características. Ter a relação proporcional predeterminada para o misturador 100, por sua vez, pode acomodar o aumento ou redução proporcional do misturador 100, enquanto se mantém uma queda de pressão quase constante pelas portas.
Assim, por exemplo, o diâmetro interno da manga externa alongada 104 (medido entre a primeira superfície 120 através do eixo geométrico longitudinal 118) pode ser considerado como a dimensão relativa com a qual os outros valores podem ser determinados. Considerando que o diâmetro interno da manga externa alongada 104 possui um valor nominal de 1,00, o diâmetro da manga interna alongada 102 medido na superfície exterior 116 pode ter um valor relativo de 0,81 (ou seja, oitenta e um por cento do valor do diâmetro interno da manga externa alongada 104) .
De forma similar, a dimensão de largura constante do canal 126 pode ter um valor relativo numa faixa de 0,01 a 1,0 em relação ao diâmetro interno da manga externa alongada 104. Em uma concretização específica, a dimensão de largura constante do canal possui um valor relativo de 0,09 em relação ao diâmetro interno da manga externa alongada 104. Em uma concretização adicional, o diâmetro da porta 124 pode ter um valor relativo de 0,04 (ou seja, quatro por cento do valor do diâmetro interno da manga externa alongada 104). Numa concretização adicional, cada de uma pluralidade de portas 124 pode ter uma relação de 0,4 para o diâmetro de cada porta em relação à dimensão de largura constante do canal anular 126.
O uso desses valores relativos permite então que a dimensão das diferentes características do misturador 100 seja determinada, especificando-se um valor dimensional para as características relacionadas. Por exemplo, quando o canal possui uma largura constante de cerca de 3,2 cm (ou seja, a distância entre a superfície externa da manga interna alongada e a primeira superfície da manga externa alongada) o diâmetro da primeira superfície 120 teria um valor de cerca de 13,9 cm, cada porta 124 teria um diâmetro de cerca de 1,4 cm, e o diâmetro da manga interna alongada 102 seria de cerca de 11,3 cm. Esses valores relativos podem então ser usados para reduzir ou aumentar proporcionalmente as características do misturador 100 dependendo das necessidades do usuário. Em uma concretização alternativa, a dimensão de largura constante do canal anular 136 pode ter um valor constante independentemente das relações proporcionais
predeterminadas com respeito a outras características do misturador 100. Por exemplo, o canal anular 136 pode ter um valor constante de cerca de 3,2 cm independentemente de outras dimensões das características no reator de fluxo contínuo 130.
Conforme aqui discutido, o misturador 100 pode ser formado da manga interna alongada 102 e da manga externa alongada 104. Em uma concretização, tanto a manga interna 102 como a manga externa são formadas com material resistente à corrosão. Conforme aqui utilizado, os materiais resistentes à corrosão incluem aqueles materiais que resistem à reação ou que não reagem com reagentes com os quais entram em contato (ex: fluxos de reagente primários e/ou secundários) e/ou produto(s) de reação formado(s) dos reagentes. Tais reagentes podem incluir, porém não se restringem a ácidos, bases, halogênios, sais de halogênio, tais como bromo, iodo, cloreto de zinco, e hipoclorito de sódio, haletos orgânicos e haletos de ácido orgânico e anidridos ácidos entre outros.
Exemplos de materiais resistentes à corrosão apropriados utilizados para formar o misturador 100 podem incluir polímeros selecionados de polioximetileno,
fluoropolimeros, tais como politetrafluoroetileno (ex: Teflon® e fluoreto de polivinilideno (ex: Kinard®), polietileno, cloreto de polivinila, poliéster poliuretano, polipropileno, sulfeto de polifenileno, polissulfona, polieteretecetonas, polieterimida, cloreto de polivinila clorado, e clorotrifluoroetileno de etileno.
Exemplos adicionais de materiais resistentes à corrosão apropriados para o misturador 100 podem incluir cerâmicas, tais como cerâmicas técnicas selecionadas de óxidos, alumina, zircônia; não-óxidos tais como carbetos, boretos, nitretos, silicietos; e compósitos de óxidos e não-óxidos. Além disso, esses polímeros e/ou cerâmicas podem ser usados com ou sem reforço de fibra de vidro e/ou fibra de carbono de até 30 por cento ou mais. A Figura 2 provê uma ilustração de um misturador 200 de acordo com uma concretização da presente invenção. Para as diversas concretizações, o misturador 200 possui uma estrutura em peça única, em comparação com uma estrutura de duas peças ilustrada na Figura 1. Conforme aqui utilizado, "estrutura em peça única" inclui estruturas formadas de uma única peça de material sem juntas ou emendas (ou seja, um local ao longo do qual duas peças se unem) que possam prover áreas que levam à fadiga ou corrosão.
Para as diversas concretizações, o misturador 200 inclui a manga interna alongada 202, a manga externa alongada 204, e uma parede de apoio 206, que conecta as mangas interna e externa alongadas 202 e 204. Conforme ilustrado, a manga interna alongada 202, a manga externa alongada 204, e a parede de apoio 206 estendem-se entre a primeira extremidade 208 e a segunda extremidade 210 do misturador 200.
Conforme ilustrado, a manga interna alongada 202 inclui a superfície interior 212 que define a abertura axial 214 configurada para receber um eixo de montagem de um reator de fluxo contínuo, aqui discutido. A manga interna alongada 202 também inclui a superfície exterior 216 oposta à superfície interior 212. Em uma concretização, as superfícies exterior e interior 212 e 216 são concentricamente dispostas em torno do eixo geométrico longitudinal 218 do misturador 200.
Para as diversas concretizações, a manga externa alongada 204 é concentricamente disposta com a manga interna alongada 202. A manga externa alongada 204 inclui a primeira superfície 220 e a segunda superfície 222 oposta à primeira superfície 220, com uma pluralidade de portas 224 estendendo-se entre e através da primeira e segunda superfícies 220 e 222 da manga externa alongada 204. 0 misturador 200 inclui ainda o canal 226 que se estende pela primeira extremidade 208 e a segunda extremidade 210 das mangas interna e externa alongadas 202, 204 e as paredes de apoio 206. Conforme ilustrado, cada canal 226 pode ser definido pela superfície das paredes de apoio 206, da superfície exterior 216 da manga interna alongada 202 e da primeira superfície 220 da manga externa alongada 204. As portas 224 provêem comunicação fluida entre o canal 226 e uma área externa à segunda superfície 222 da manga externa alongada 204.
Para as diversas concretizações, o canal 226 pode ter um formato transversal de um setor de um anel tubular perpendicular ao eixo geométrico longitudinal 218 do misturador 200. Outros formatos transversais são possíveis. Além disso, o canal 226 possui uma dimensão de largura constante considerada entre a superfície exterior 216 e a primeira superfície 220. Conforme será apreciado, a dimensão de largura constante pode ser determinada pelo comprimento da parede de apoio 206 que se estende entre a superfície exterior 216 e a primeira superfície 220. Conforme aqui discutido, a dimensão de largura constante pode também ter uma relação proporcional predeterminada com outras dimensões do misturador 200.
Conforme discutido, as portas 224 estendem-se pela manga externa alongada 204 e abre-se para o interior do canal 226. Em uma concretização, as portas 224 podem ser uniformemente e/ou não uniformemente distribuídas pela área da manga externa alongada 204 o que ajuda a definir o canal 226, conforme aqui discutido. Por exemplo, as portas 224 possuem uma distribuição tipo gradiente que se estende entre a primeira extremidade 208 e a segunda extremidade 210 do misturador 200. Outras configurações são possíveis.
Para as diversas concretizações, as portas 224 segmentam o fluxo de reagente primário em fluxos muito menores que são injetados na forma de jatos no fluxo de reagente secundário que percorrem o canal 22 6. 0 fluxo de reagente secundário e os fluxos de reagente combinados são forçados contra o canal 226 de dimensão de largura constante para aumentar ainda mais a distribuição de fluxo e a turbulência local. Os jatos do primeiro fluxo de reagente são dimensionados para permear a parede oposta sob condições operacionais nominais para prover boa misturação e volteio dos reagentes no misturador 200. Para as diversas concretizações, a metodologia utilizada para caracterizar o fluxo de jato pelas portas 224 num fluxo cruzado (ou seja, o fluxo de reagente secundário no canal 226) pode ser definida pelo Número de Mistura de Jato (JMN) calculado através da Fórmula I, aqui discutida.
Em uma concretização, as dimensões relativas e relações proporcionais predeterminadas, conforme aqui discutido, permitem que o diâmetro das portas 224 seja dimensionado para prover um JMN de pelo menos 0,07. Em uma concretização adicional, o diâmetro das portas 124 pode ser dimensionado para prover um JMN numa faixa de 0,07 a 2,0. Numa concretização específica, o diâmetro das portas 124 pode ser dimensionado para prover um JMN numa faixa de pelo menos 1,0 a 2,0. Esses valores JMN de pelo menos 0,9 também provêem um tempo até homogeneidade inferior a cerca de 0,5 segundo, conforme aqui discutido. Conforme ilustra a Figura 2, as portas 224 podem ser ordenadas em fileiras e/ou colunas entre a primeira e segunda extremidades 208, 210 e as paredes de apoio 206 de cada canal 226. Cada área pode incluir um número predeterminado de portas 224 tendo uma área transversal total suficiente para permitir gue o volume do fluxo de reagente primário seja introduzido no fluxo de reagente secundário, conforme agui discutido.
Por exemplo, conforme ilustra a Figura 2, o misturador 200 inclui vinte e guatro (24) portas 224 em cada área da manga externa alongada 204 gue ajuda a definir o canal 226. Conforme ilustrado, há um total de seis (6) canais 226 para o misturador 200, gue dá um número total de cento e guarenta e guatro (144) portas para o misturador 200. Conforme será apreciado, o número total de portas 224, seu formato, distribuição e área transversal total podem ser adaptados para atender às exigências de fluxo do fluxo de reagente primário para o misturador 200, conforme agui discutido. Para as diversas concretizações, o formato transversal e o tamanho de cada uma das portas 224 podem ser selecionados para permitir gue um jato do fluxo de reagente primário seja liberado de cada uma das portas 224, onde o fluxo de reagente primário não só é arrastado pelo fluxo de reagente secundário como impacta a superfície exterior 216 da manga interna alongada 202. Para as diversas concretizações, a superfície exterior 216 é configurada na forma de uma superfície argueada contínua contra a gual o fluxo de reagente primário pode colidir com a superfície 116 para prover misturação turbulenta dos dois fluxos de reagente.
Conforme mencionado, tanto o tamanho como o formato transversal das portas 224 podem ser selecionados para melhor realizar a rápida misturação no canal 226 do misturador 200. Por exemplo, as portas 224 da presente invenção podem ter diferentes formatos transversais diferentes, conforme agui discutido. Além disso, as paredes que definem as aberturas podem ou não ser afuniladas (ou seja, a área transversal pode ou não mudar da primeira superfície 220 para a segunda superfície 222). Numa concretização adicional, os formatos transversais e/ou tamanhos não precisam ser constantes para as portas 224.Por exemplo, as portas 224 podem ter uma variedade de formatos transversais, tamanhos e perfis para um dado misturador 200.
Para as diversas concretizações, as características do misturador 200 podem ter relações proporcionais predeterminadas que permitem que as dimensões das características sejam determinadas ao se especificar a dimensão de uma das características. Ter a relação proporcional predeterminada para o misturador 200, por sua vez, pode acomodar o aumento ou redução proporcional do misturador 100, enquanto se mantém uma queda de pressão quase constante pelas portas.
Assim, por exemplo, o diâmetro interno da manga externa alongada 204 (medido entre a primeira superfície 220 através do eixo geométrico longitudinal 218) pode ser considerado como a dimensão relativa com a qual os outros valores podem ser determinados. Considerando que o diâmetro interno da manga externa alongada 204 possui um valor nominal de 1,00, o diâmetro da manga interna alongada 202 medido na superfície exterior 216 possui um valor relativo de 0,81 (ou seja, oitenta e um por cento do valor do diâmetro interno da manga externa alongada 204) .
De forma similar, a dimensão de largura constante do canal 126 pode ter um valor relativo numa faixa de 0,01 a 1,0 em relação ao diâmetro interno da manga externa alongada 204. Em uma concretização específica, a dimensão de largura constante do canal possui um valor relativo de 0,09 em relação ao diâmetro interno da manga externa alongada 204. Em uma concretização adicional, o diâmetro da porta 224 pode ter um valor relativo de 0,04 (ou seja, quatro por cento do valor do diâmetro interno da manga externa alongada 204). Numa concretização adicional, cada de uma pluralidade de portas 224 pode ter uma relação de 0,4 para o diâmetro de cada porta em relação ã dimensão de largura constante do canal anular 226.
0 uso desses valores relativos permite então que a dimensão das diferentes características do misturador 200 seja determinada, especificando-se um valor dimensional para as características relacionadas, conforme aqui discutido.
Em uma concretização alternativa, a dimensão de largura constante do canal anular 236 pode ter um valor constante independentemente das relações proporcionais
predeterminadas com respeito a outras características do misturador 200. Por exemplo, o canal anular 236 pode ter um valor constante de cerca de 3,2 cm independentemente de outras dimensões das características no reator de fluxo contínuo 230.
Conforme aqui discutido, o misturador 200 pode ser formado num processo de construção em peça única. Em outras palavras, o misturador 200 pode ser formado de uma peça única de material. A construção em peça única permite construção sem emendas do misturador, permitindo que o misturador seja usado em ambiente corrosivo onde juntas e emendas podem não ser duráveis. Além disso, o misturador 200 pode também ser formado de diversos materiais diferentes resistentes à corrosão, com ou sem reforços, conforme aqui discutido.
A Figura 3 ilustra uma vista transversal de um reator de fluxo contínuo 330 tendo o misturador 300 de acordo com a presente invenção. Para as diversas concretizações, o reator de fluxo contínuo 330 inclui uma extremidade de entrada de fluido 332 e uma extremidade de saída de fluido 334 espaçada e conectada por um canal anular 336. 0 reator de fluxo contínuo 330 também inclui um primeiro suporte de montagem 338 e um segundo suporte de montagem 340 que podem ser usados para acoplar o reator de fluxo contínuo 330 num local desejado. Para as diversas concretizações, o reator de fluxo continuo 330 inclui ainda um núcleo alongado 342 tendo uma primeira superfície exterior 344 e um eixo de montagem 346. Conforme ilustrado, o misturador 300 pode ser posicionado em torno do eixo de montagem 346, onde o eixo de montagem 346 passa pela abertura axial 314 do misturador 300. Além disso, os canais 326 do misturador 300 podem definir um primeiro segmento 348 do canal anular 336 que se estende pelo reator de fluxo contínuo 330.
Em uma concretização, a primeira superfície exterior 344 do núcleo alongado 342 pode definir uma primeira extremidade cônica 350 e uma segunda extremidade cônica 352 oposta à primeira extremidade cônica 350. Essas extremidades em formato cônico 350, 352 podem ajudar na transição do fluxo de reagente que ingressa no reator de fluxo contínuo 330 na extremidade de entrada de fluido 332 para dentro do canal anular 336 e para fora do canal anular 336 na extremidade de saída de fluido 334. Conforme será apreciado, outros formatos além do cônico podem ser usados para as extremidades 350 e 352, tal como, porém não restritos a formatos não-cônicos, tais como os formatos hemisféricos.
Para as diversas concretizações, a primeira e a segunda extremidades cônicas 350, 352 e o núcleo alongado 342 pode ser acoplado aos suportes de montagem 338, 340 com membros de suportes radiais 354 que se estendem entre as extremidades cônicas 350, 352 e seus respectivos suportes de montagem 338, 340. Em uma concretização, os membros de suportes radiais 354 podem ter, cada um, um passo ("pitch") helicoidal relativo ao eixo geométrico longitudinal 356 do núcleo alongado 342. Em uma concretização, isso pode transmitir um giro helicoidal ao fluxo de reagente secundário antes do ingresso no misturador 300.
O reator de fluxo contínuo 330 inclui ainda um alojamento alongado 360 concentricamente disposto em torno do misturador 300 e pelo menos uma porção do núcleo alongado 342. Conforme ilustrado, o alojamento alongado 360 inclui uma primeira superfície interna 362 que juntamente com a primeira superfície externa 344 do núcleo alongado 342 definem um segundo segmento 364 do canal anular 336. Em uma concretização, o segundo segmento 364 do canal anular 336 pode estar localizado em qualquer um dos lados do primeiro segmento 348 definido pelo misturador 300. Para as diversas concretizações, tanto o primeiro como o segundo segmentos 348, 364 do canal anular 336 podem ter a dimensão de largura constante, conforme aqui discutido. 0 alojamento alongado 360 inclui ainda um conduto anular 366 definido por uma primeira superfície interna 368 do alojamento alongado 360 e a segunda superfície externa 322 da manga externa alongada 304. O conduto anular 366 pode estender-se completamente em torno da segunda superfície 322 da manga externa alongada 304. O conduto anular 366 inclui ainda uma entrada 370 através da qual um fluido sob pressão (ex: o fluxo de reagente primário) pode escoar para o interior do conduto anular 366. Em uma concretização, a entrada 370 é espaçada longitudinalmente para além das portas 124 por uma distância predeterminada mínima, para garantir a distribuição apropriada de fluido para as portas 124. O conduto anular 366 está em comunicação fluida com as portas 324 para permitir que o fluido que escoa no conduto 366 seja injetado através das portas 324 do misturador 300 para o interior do canal anular 336. Conforme apreciado, um ou mais condutos ou entradas adicionais de suprimento de fluido podem ser operativamente conectados ao conduto anular 366. Para as diversas concretizações, a taxa de escoamento do fluido que se desloca pelas portas 324 do conduto anular 366 não é necessariamente uniforme. Por exemplo, para uma pressão de fluido de entrada constante e para as portas 324 com as mesmas dimensões, as taxas de fluxo volumétrico podem aumentar para as portas 324 que estão mais distantes da entrada 370 em comparação com as portas 324 mais próximas da entrada 370. Em outras palavras, a porta 324 ainda mais a jusante da entrada 370 pode ter uma taxa de fluxo volumétrico mais alta se comparada com as portas 324 que estão posicionadas mais perto da entrada 370.
Conforme aqui discutido para o misturador 300, características diferentes do reator de fluxo contínuo 330 podem ter relações proporcionais predeterminadas que permitem que as dimensões de características específicas sejam determinadas com base na especificação da dimensão de uma das características. Assim, por exemplo, considerando que o diâmetro da primeira superfície 320 possui um valor nominal de 1,00, o diâmetro da manqa interna alongada 302 medido na superfície exterior 316 possui um valor relativo de 0,81 (ou seja, oitenta e um por cento do valor do diâmetro interno da manga externa alongada 304) . A superfície externa 372 do alojamento alongado 360 possui um valor relativo de 1,8. De forma similar, a dimensão de largura constante do canal anular 336 pode ter um valor relativo numa faixa de 0,01 a 1,0 em relação ao diâmetro interno da manga externa alongada 304. Em uma concretização específica, a dimensão de largura constante do canal possui um valor relativo de 0,09 em relação ao diâmetro interno da manga externa alongada 304. Numa concretização adicional, o diâmetro da porta 324 pode ter um valor relativo de 0,04 (ou seja, quatro por cento do valor do diâmetro interno da manga externa alongada 304). Em uma concretização adicional, cada de uma pluralidade de portas 324 pode ter uma relação de 0,4 para o diâmetro de cada porta em relação à dimensão de largura constante do canal anular 326. O uso desses valores relativos permite então que a dimensão das diferentes características do reator de fluxo contínuo 330 seja determinada, especificando-se um valor dimensional para as características relacionadas. Por exemplo, quando o canal anular 336 possui uma largura constante de cerca de 3,2 cm (ou seja, a distância entre a superfície externa 316 da manga interna alongada 302 e a primeira superfície 320 da manga externa alongada 304) o diâmetro medido entre a primeira superfície 320 teria um valor de cerca de 35,3 cm, cada porta 324 teria um diâmetro de cerca de 1,4 cm, e o diâmetro da manga interna alongada 302 medido na superfície externa 316 seria de cerca de 28,6 cm. Além disso, o diâmetro medido entre a superfície externa 372 do alojamento alongado 360 seria de cerca de 63,5 cm. Exemplos de outras dimensões do reator de fluxo contínuo 330 inclui um comprimento de cerca de 1,5 a cerca de 1,8 metros, e um diâmetro da entrada 370 de cerca de 25,4 a cerca de 28,0 cm. Em uma concretização alternativa, a dimensão de largura constante do canal anular 336 pode ter um valor constante independentemente das relações proporcionais
predeterminadas com respeito a outras características do misturador 300 e/ou o reator de fluxo contínuo 330. Por exemplo, o canal anular 336 pode ter um valor constante de cerca de 3,2 cm independentemente de outras dimensões das características no reator de fluxo contínuo 330. Para as diversas concretizações, o canal anular 336 do reator de fluxo contínuo 330 possui uma área transversal que pode acomodar taxas de fluxo volumétrico de líquido de 10 a 19 metros cúbicos por minuto pela segunda extremidade 310 da manga interna alongada 302. Numa concretização adicional, o canal anular 336 do reator de fluxo contínuo 330 pode acomodar taxas de fluxo de líquido de menos de 10 metros cúbicos por minuto ou de mais de 19 metros cúbicos por minuto pela segunda extremidade 310 da manga interna alongada 302. Em uma concretização, as portas 324 podem ter uma área transversal total que é suficiente para acomodar um volume de fluxo de reagente primário de dois terços (2/3) do volume total escoando pela segunda extremidade 310 da manga interna alongada 302. Esse volume do fluxo de reagente primário pode ser injetado pelas portas 324 na forma de jatos no segundo fluxo de reagente secundário, que completa o um terço (1/3) restante do volume total que se desloca pelos canais 326 do misturador 300. Em outras palavras, o volume de fluxo principal que se desloca através de jatos para dentro do misturador tem um volume de fluxo que pode ser pelo menos duas vezes o volume de fluxo secundário que se desloca pelo canal. Outras relações de fluxo são possíveis, conforme aqui discutido.
As concretizações do reator de fluxo contínuo 330 e do misturador 300 são úteis numa variedade de aplicações. Usos ilustrativos e não restritivos incluem melhorar a misturação de fluxos sensíveis (seletivos) de reação rápida. Por exemplo, um uso comercialmente significativo do reator de fluxo contínuo e do misturador da presente invenção poderia estar presente na reação de uma cloroidrina olefínica (ex: cloroidrina de propileno) com uma base, tal . como hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, ou hidróxido de cálcio para produzir um epóxido. Um exemplo específico para o uso de reator de fluxo contínuo e do misturador da presente invenção inclui produzir óxido de propileno cloridrina e hidróxido de sódio. Concretizações do reator de fluxo contínuo e do misturador da presente invenção podem também ser úteis na misturação de reagentes líquido-líquido miscíveis, reagentes que produzem precipitantes, para dissolver sólidos, sistemas gás-líquido, polimerização, e sistemas líquido-líquido imiscíveis.
Muitos dos produtos e/ou reagentes utilizados no reator de fluxo contínuo e no misturador da presente invenção podem ser altamente corrosivos, ou devido ao seu pH, temperaturas de reação e/ou taxas de escoamento que estiverem sendo usados, entre outros fatores. Como tal, é reconhecido que o misturador e/ou os outros componentes do reator de fluxo contínuo (ex: o núcleo alongado e o alojamento alongado) precisam ser formados de materiais resistentes à corrosão. Além disso, descobriu-se que o misturador é preferivelmente formado de um material diferente do restante do reator de fluxo continuo. Por exemplo, o misturador pode ser formado de um primeiro material, ao passo que o núcleo alongado e o alojamento alongado podem ser formados de um segundo material diferente do primeiro material. Conforme aqui discutido, o primeiro material adequado para formar o misturador pode incluir polímeros e cerâmicas resistentes à corrosão. Materiais apropriados para o segundo material utilizado para formar o núcleo alongado e o alojamento alongado incluem metal resistente à corrosão selecionado do grupo de titânio, ligas de titânio (ex: titânio grau 7), aços inoxidáveis austeníticos, aços inoxidáveis ferríticos, aço inoxidável endurecido por precipitação, entre outros. Em uma concretização específica, o misturador pode ser formado de um f luoropolímero e o restante do reator de fluxo contínuo pode ser formado de titânio grau 7) . Outras combinações também são possíveis. A Figura 4 ilustra uma vista em corte transversal de um segmento do reator de fluxo contínuo 430 e do misturador 400 de acordo com uma concretização adicional da presente invenção.
Conforme aqui discutido, o misturador 400 pode ser formado de um primeiro material que é diferente de um segundo material utilizado para formar a porção restante do reator de fluxo contínuo 430. Como tal, já que as condições operacionais se alteram no reator de fluxo contínuo (ex: alterações na temperatura), o misturador 400 e as porções restantes do reator de fluxo contínuo 430 podem expandir e/ou contrair a taxas e extensões diferentes.
A Figura 4 ilustra uma abordagem para resolver essas questões, incluindo um anel O-ring 480 posicionado entre cada da primeira extremidade 480 e a segunda extremidade 410 da manga externa alongada 404 e do alojamento alongado 460. Em uma concretização, qualquer um ou ambos da manga externa alongada 404 e/ou do alojamento alongado 4 60 pode ainda incluir uma ranhura anular para receber o anel 0-ring 480.
Além disso, o reator de fluxo continuo 430 e o misturador 400 podem incluir um selo tipo de molas ("pusher") 482 posicionado entre o núcleo alongado 442 e o misturador. O selo tipo de molas 482 pode incluir um membro impulsor 484 posicionado entre o núcleo alongado 442 e a manga interna alongada 402 do misturador 400 para prover uma força compressiva entre o misturador 400 e o núcleo alongado 442 e o alojamento alongado 460. Em uma concretização, o membro impulsor 484 pode ser uma arruela Belleville.
A Figura 5 provê uma ilustração de uma concretização alternativa do misturador 500 de acordo com a presente descrição. O misturador 500 pode ter um canal 526 que possui um formato transversal retangular perpendicular ao eixo geométrico longitudinal 518 do misturador 500. Conforme aqui discutido, o canal 526 possui uma dimensão de largura constante. 0 misturador 500 também inclui uma pluralidade de portas 524 que provêem comunicação fluida entre o canal 526 e um conduto 566 formado pela superfície externa 580 do canal 526 e o alojamento 560. Para as diversas concretizações, as portas 524 segmentam o fluxo de reagente primário em fluxos muito menores que são injetados na forma de jatos no fluxo de reagente secundário. O fluxo de reagente secundário e os fluxos de reagente combinados são forçados contra o canal 526 de dimensão de largura constante para aumentar ainda mais a distribuição de fluxo e a turbulência local. Os jatos do primeiro fluxo de reagente são dimensionados para permear a parede oposta sob condições operacionais nominais para prover boa misturação e volteio dos reagentes no misturador 500.
Além disso, a taxa de escoamento do fluxo que se desloca pelas portas 554 desde o conduto 566 não é necessariamente uniforme. Por exemplo, para uma pressão de fluido de entrada constante e para as portas 524 das mesmas dimensões, injetar o fluxo de reagente primário segmentado através das portas 524 pode prover uma taxa de escoamento volumétrico maior do fluxo de reagente primário segmentado por uma primeira porção da pluralidade de portas (ex: aquelas portas 524 mais distantes da entrada 570) em comparação com uma segunda porção da pluralidade de portas (ex: as portas 524 mais próximas da entrada 570). Em outras palavras, a porta 524 mais a jusante da entrada 570 pode ter uma taxa de fluxo volumétrico mais alta se comparada com as portas 524 que estão mais próximas da entrada 570.
Conforme aqui discutido, as concretizações do misturador da presente invenção podem ter uma estrutura em peça única. Uma variedade de métodos pode ser usada para formar o misturador com estrutura em peça única de acordo com a presente invenção. Por exemplo, o misturador pode ser formado de um cilindro circular direito de um primeiro material, conforme aqui discutido. Uma abertura axial pode ser formada através de perfuração e/ou fresagem do cilindro circular direito do primeiro material.
As técnicas de perfuração e/ou fresagem podem também ser usadas para formar os dois ou mais canais com largura constante pelo cilindro circular direito do primeiro material. Conforme aqui discutido, os dois ou mais canais podem ser concentricamente dispostos com a abertura axial formada no primeiro material. As portas podem também ser formadas pelo cilindro circular direito através das técnicas de perfuração e/ou fresagem para conectar os dois ou mais canais a uma superfície exterior do cilindro circular direito. Em uma concretização alternativa, as concretizações do misturador podem ser formadas utilizando-se técnicas de moldagem, fundição e/ou sinterização para prover um processo de construção em peça única.
Fica entendido que a descrição acima foi feita de forma ilustrativa, e não restritiva. Embora as concretizações especificas tenham sido ilustrados e descritas na presente invenção, os habilitados na técnica apreciarão que outras disposições de componentes podem ser substituídas para as concretizações específicas mostradas. As reivindicações pretendem abranger tais adaptações ou variações de diversas concretizações da invenção, exceto na extensão limitada pelo estado da técnica.
Na descrição detalhada anteriormente citada, diversas características são agrupadas nas concretizações representativas com a finalidade de aperfeiçoar a descrição. Esse método de descrição não deve ser interpretado para refletir a intenção de que qualquer
reivindicação requer mais características do que as expressamente citadas na reivindicação. Pelo contrário, conforme refletem as reivindicações a seguir, o objeto da invenção reside numa extensão menor do que todas as características de uma única concretização descrita.
Assim, as reivindicações a seguir são aqui incorporadas na Descrição Detalhada, com cada reivindicação sendo uma concretização separada da invenção.

Claims (31)

1. Misturador para reator de fluxo continuo, caracterizado pelo fato de compreender: uma manga interna alongada tendo uma superfície interior que define uma abertura axial para receber um eixo de montagem que se estende por uma primeira extremidade e uma segunda extremidade da manga alongada, e uma superfície exterior oposta à superfície interior; e uma manga externa alongada concentricamente disposta com a manga interna alongada, a manga externa alongada tendo uma primeira superfície e uma segunda superfície oposta à primeira superfície, e uma pluralidade de portas que se estendem pela primeira e segunda superfície da manga externa alongada, onde a superfície exterior da manga interna alongada e a primeira superfície da manga externa alongada definem um canal anular que se estende pela primeira extremidade e pela segunda extremidade da manga interna alongada.
2. Misturador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o canal ter uma dimensão de largura constante em relação a um diâmetro da primeira superfície da manga externa alongada numa faixa de 0,01 a 1,0.
3. Misturador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o canal ter uma dimensão de largura constante de cerca de 3,2 cm.
4. Misturador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a superfície externa da manga interna alongada ter uma parede contínua com uma superfície arqueada.
5. Misturador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de cada da pluralidade de portas ter um diâmetro, em relação a uma largura do canal anular, de 0,4.
6. Misturador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a manga interna alongada, a manga externa alongada e a parte de apoio serem formadas de um fluoropolímero.
7. Misturador para reator de fluxo continuo, caracterizado pelo fato de compreender: uma manga interna alongada tendo uma superfície interior que define uma abertura axial para receber um eixo de montagem que se estende por uma primeira extremidade e uma segunda extremidade da manga alongada, e uma superfície exterior oposta à superfície interior; e uma manga externa alongada concentricamente disposta com a manga interna alongada, a manga externa alongada tendo uma primeira superfície e uma segunda superfície oposta à primeira superfície, e uma pluralidade de portas que se estendem pela primeira e segunda superfícies da manga externa alongada; e uma parede de apoio conectando a manga interna alongada e a manga externa alongada, onde a parede de apoio, a superfície exterior da manga interna alongada e a primeira superfície da manga externa alongada definem um canal que se estende pela primeira extremidade e pela segunda extremidade da manga interna alongada.
8. Misturador, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de o canal ter uma dimensão de largura constante em relação a um diâmetro da primeira superfície da manga externa alongada numa faixa de 0,01 a 1,0.
9. Misturador, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de a superfície externa da manga interna alongada ter uma parede contínua com uma superfície arqueada.
10. Misturador, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de o canal ter um formato transversal de um setor de um anel tubular perpendicular a um eixo geométrico longitudinal do misturador.
11. Misturador, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de cada da pluralidade de portas ter um diâmetro, em relação a uma largura do canal anular, de 0,4.
12. Misturador, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de a manga interna alongada, a manga externa alongada e a parede de apoio serem formadas de um fluoropolimero.
13. Reator de fluxo continuo, caracterizado pelo fato de compreender: um núcleo alongado tendo uma primeira superfície exterior e um eixo de montagem; um misturador posicionado em torno do eixo de montagem, o misturador tendo: uma manga interna alongada com uma superfície interna definindo uma abertura axial pela qual passa o eixo de montagem, e uma superfície exterior oposta à superfície interior; uma manga externa alongada concentricamente disposta com a manga interna alongada, a manga externa alongada tendo uma primeira superfície e uma segunda superfície oposta à primeira superfície, e uma pluralidade de portas estendendo-se pela primeira e segunda superfícies da manga externa alongada; e uma parede de apoio conectando a manga interna alongada e a manga externa alongada, onde a parede de apoio, a superfície exterior da manga interna alongada e a primeira superfície da manga externa alongada definem um primeiro segmento de um canal anular que se estende pelo reator de fluxo contínuo; e um alojamento alongado concentricamente disposto em torno do misturador e pelo menos uma porção do núcleo alongado, onde a primeira superfície exterior do núcleo alongado e a primeira superfície interior do alojamento alongado definem um segundo segmento do canal anular, e onde a superfície interior do alojamento alongado e a segunda superfície da manga externa alongada definem um conduto anular tendo uma entrada pela qual um fluido pode passar para o interior do conduto anular e pela pluralidade de portas para dentro do canal anular.
14. Reator, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de o segundo segmento do canal anular estar localizado em qualquer um dos lados do primeiro segmento definido pelo misturador.
15. Reator, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de o canal ter uma área transversal para acomodar um Número de Mistura de Jato superior a 0,07.
16. Reator, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de as portas terem uma área transversal total para acomodar um fluxo principal de pelo menos duas vezes o volume de fluxo secundário que se desloca pelo canal.
17. Reator, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de o canal ter uma dimensão de largura constante em relação a um diâmetro da primeira superfície da manga externa alongada de 0,09, e cada da pluralidade de portas ter um diâmetro em relação a uma largura do canal anular de 0,4.
18. Reator, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de a primeira superfície exterior do núcleo alongado definir uma primeira extremidade cônica e uma segunda extremidade cônica oposta à primeira extremidade cônica, a primeira extremidade cônica acoplada a um primeiro suporte de montagem para prover uma extremidade de entrada para o canal anular e a segunda extremidade cônica acoplada a um segundo suporte de montagem para prover uma extremidade de saída para o canal anular.
19. Reator, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de o primeiro e segundo suportes de montagem incluírem membros de suporte radial, cada qual tendo um passo helicoidal em relação ao eixo geométrico longitudinal do núcleo alongado.
20. Reator, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de o misturador ser formado de um primeiro material, e o núcleo alongado e o alojamento alongado serem formados de um segundo material diferente do primeiro material.
21. Reator, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de o primeiro material ser um fluoropolimero e o segundo material ser titânio.
22. Reator, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de incluir um anel O-ring posicionado entre cada de uma primeira extremidade e uma segunda extremidade da manga externa alongada e do alojamento alongado.
23. Reator, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de incluir o selo de molas ("pusher") posicionado entre o núcleo alongado e o misturador para prover uma força compressiva entre o misturador e o núcleo alongado e o alojamento alongado.
24. Método para formar um misturador para um reator de fluxo continuo, caracterizado pelo fato de compreender: formar uma abertura axial pelo cilindro circular direito de um material de fluoropolimero; formar dois ou mais canais com uma largura constante pelo cilindro circular direito do material de fluoropolimero, os dois ou mais canais concentricamente dispostos com a abertura axial; e formar portas pelo cilindro circular direito para conectar os dois ou mais canais a uma superfície exterior do cilindro circular direito.
25. Método, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de formar portas incluir formar cada da pluralidade de portas para ter um diâmetro em relação à largura constante dos canais de 0,4.
26. Método, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de incluir determinar a largura constante dos dois ou mais canais em relação ao diâmetro do misturador, onde as portas se abrem para o interior de dois ou mais canais com uma relação de largura constante para diâmetro na faixa de 0,01 para 1,0.
27. Método, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de formar as portas incluir prover uma área transversal para as portas suficiente para acomodar a liberação de um volume de fluxo principal para o interior de dois ou mais canais do misturador.
28. Método para operar um reator de fluxo continuo, caracterizado pelo fato de compreender: segmentar um fluxo de reagente primário com uma pluralidade de portas em jatos; e injetar o fluxo de reagente primário segmentado num fluxo de reagente secundário num canal do reator de fluxo continuo para prover um Número de Mistura de Jato de pelo menos 0,9 e um tempo para homogeneidade inferior a 0,5 segundo para os fluxos de reagente primário e secundário.
29. Método, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de injetar o fluxo de reagente primário segmentado no fluxo de reagente secundário incluir prover o Número de Mistura de Jato de 1,0 a 2,0.
30. Método, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de incluir suprir o fluxo de reagente primário a uma taxa de escoamento que é de pelo menos duas vezes a do fluxo de reagente secundário.
31. Método, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de injetar o fluxo de reagente primário segmentado incluir prover uma taxa de fluxo volumétrico maior do fluxo de reagente primário segmentado por uma primeira porção da pluralidade de portas, em comparação com uma segunda porção da pluralidade de portas.
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