PT1251926E - Dispositivo para o tratamento de flúidos num leito pouco profundo - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO

"DISPOSITIVO PARA O TRATAMENTO DE FLUIDOS NUM LEITO POUCO PROFUNDO"

CAMPO TÉCNICO

Muitos processos que envolvem fluidos funcionam passando fluidos através de leitos de material. Estes processos incluem cromatografia, troca de iões, adsorção, reacção catalítica, etc. Esta invenção dirige-se a estes processos em geral.

TÉCNICA ANTECENDENTE

Os processos que envolvem fluidos exibem, de uma forma caracteristica, limites rígidos quando estão em funcionamento devido às baixas de pressão do leito, à cinética e à uniformidade do fluxo. Estes limites têm repercussões, por exemplo, na produtividade, eficiência do processo, uso de energia, tamanho do sistema, compatibilidade ambiental e no capital/custos de funcionamento.

Um exemplo de como ocorrem estes limites é a situação em que a taxa de fluxo através de um leito poderá ficar 2 constrangida, pois, à medida que a taxa de fluxo aumenta, aumenta a baixa de pressão no leito. A baixa de pressão poderá atingir um ponto em que a classificação da pressão de uma coluna contendo o leito poderá ser excedida, o leito poderá começar a apresentar uma compressão inaceitável, poderá ocorrer a destruição de partículas do leito e poderá ser necessária uma energia excessiva para o funcionamento. É claro que este efeito impõe limites à produtividade (limites na taxa de fluxo), à concepção de células e aos custos (uma pressão mais elevada requer uma resistência estrutural adicional).

Como outro exemplo, velocidades lineares mais elevadas podem resultar numa fraca interacção ou reacção inaceitável de um fluido com o material do leito. Isto é, os requisitos cinéticos do sistema são auto-limitativos. Uma velocidade linear excessivamente elevada de um fluido através de um leito irá levar a um tempo insuficiente de contacto do fluido com as partículas do leito. Obviamente, tal impõe limites na produtividade. (Uma vez mais, a taxa de fluxo é limitada) 0 alargar de um leito numa geometria ampla (secção transversal larga) e pouco profunda (pouca profundidade ou percurso curto) em vez de numa geometria alta (percurso longo) e estreita (secção transversal relativamente pequena e na transversal do sentido do fluxo) irá reduzir tanto a baixa de pressão no leito, como a velocidade linear de um fluido a passar pelo leito. Embora ambos estes efeitos 3 pudessem ser bastante benéficos, uma construção em coluna deste tipo não prevalece dada a dificuldade de distribuir e recolher fluidos a partir de um leito largo e pouco profundo (uma secção transversal larga). Qualquer heterogeneidade ou turbulência no fluido introduzido na coluna não poderá, regra geral, ser atenuada ao longo de um leito largo e pouco profundo, de modo a que estas heterogeneidades sejam reflectidas como ineficiências e processamento inaceitável. Na cromatografia, por exemplo, estes problemas resultam num alargamento de banda e numa fraca separação dos componentes de uma mistura de alimentação.

Um dispositivo representativo encontra-se apresentado na patente U.S. Patent No. 4.673.507 to Brown. A patente 507 divulga um aparelho de tratamento de fluidos que poderá ser utilizado para funcionamento em leito pouco profundo. No entanto, este dispositivo não possui sistemas de alimentação e de recolha de fluido, distribuídos de forma expressiva, para além de estar dependente da manutenção do leito numa condição sobrecarregada. Obtém-se uma distribuição do fluxo do fluido essencialmente uniforme através do leito utilizando resinas com partículas de tamanho fino (substancialmente uniformes) que são mantidas numa condição sobrecarregada. Aqui o termo "demasiado cheio" é utilizado no sentido de as partículas estarem confinadas no leito de resina, ficando sujeitas permanentemente à compressão. Este dispositivo restringe, de forma inerente, o fluxo do fluido do processo ao longo do leito. 4 A patente U.S. Patent No 5.626.750 to Chinn divulga um aparelho para o tratamento de fluidos. Neste aparelho, a primeira e a segunda "cavidades isentas de partículas" estão facultadas por cima e por baixo do leito de partículas retidas. 0 próprio fluxo de fluido através do leito é providenciado simplesmente pela baixa de pressão ao longo do leito. A baixa de pressão ao longo do leito é uma função das pressões na primeira e segunda cavidades. Não existem quaisquer provisões para um controlo substancial das características do fluxo de fluido (turbilhões ou zonas de turbulência) nas correntes de fluido do processo perto da superfície do leito.

Divulgações anteriores de estruturas do tipo fractal podem ser encontradas em Kearney, M. "Control of Fluid Dynamicas with engeneered Fractals-adsorption Process Applications", Chemical Engineering Communications, London, GB, Vol. 173, June 1999 (1999-06) páginas 43-52, XP000900461 ISSN: 0098-66445; DE 41 18 501A; Patent Abstracts of Japan, vol. 012, no. 451 (p-791) [JP 63 173960 A; US-A-4025438; e US-A-4059528. Outras divulgações de estruturas fractais encontram-se ainda na WO 98/14268A1 (Amalgamated Research Inc (US) 9 April 1998) e WO 99/485 99 AI (Amalgamated Researched Inc(US) 30 September 1999.

Seria um avanço o facultar um aparelho para o processamento de fluidos, que apresente uma baixa de pressão reduzida através de um leito de meio, e que também 5 apresente uma taxa de fluxo de fluido (velocidade) a uma elevada taxa de fluxo volumétrico através do leito. Um aparelho preferencial iria facultar controlo sobre o fluxo do fluido do processo, para reduzir misturas e turbulências perto do leito para resistir a heterogeneidades na corrente do processamento.

DIVULGAÇÃO DA INVENÇÃO

Um processo para o tratamento de fluidos inclui o facultar de um leito de resina sob a forma de uma coluna com um diâmetro cujas dimensões são maiores que a respectiva altura; o facultar de um distribuidor sob a forma de uma estrutura fractal, definindo o dito distribuidor um universo de saidas de fluido com uma densidade superior a, aproximadamente, 200 saidas de fluido por 0,0929 metros quadrados; o posicionar o dito distribuidor de um modo espaçado relativamente ao dito leito de resina para definir um espaço vazio entre o dito distribuidor e o dito leito de resina; o facultar de um colector, estando o dito leito de resina posicionado entre o dito distribuidor e o dito colector; e o fazer com que o dito fluido flua a partir do dito distribuidor, através do dito leito de resina, até ao dito colector, em resposta a uma baixa de pressão ao longo do dito leito de resina, de menos de 34,5 kPa (5 psi) e fluidificando ou contralavando o dito leito de resina, utilizando o dito espaço vazio. 6

Para além disso, um aparelho de processamento de fluidos inclui um primeiro leito de resina, com uma extremidade de entrada, uma extremidade de saída e com um diâmetro de, pelo menos, duas vezes a distância entre a dita extremidade de entrada e a dita extremidade de saída; um primeiro distribuidor de fluidos, construído e disposto para introduzir fluidos na dita extremidade de entrada do dito leito de resina, com uma densidade de pelo menos 200 saídas de distribuição por 0,0929 metros quadrados, incluindo o dito distribuidor uma pluralidade de condutas individuais, estando este dito primeiro distribuidor de fluidos posicionado de modo espaçado relativamente ao dito primeiro leito de resina para definir um espaço vazio entre o dito primeiro distribuidor e o dito primeiro leito de resina; assim como um primeiro colector de fluidos, construído e disposto para recolher os fluidos já processados na dita extremidade de saída do dito leito de resina. A presente invenção faculta um aparelho para um sistema de processamento de fluidos que envolve a passagem de um fluido através de um leito de processamento que é configurado para apresentar um diâmetro substancialmente maior que a respectiva altura (a distância entre as respectivas extremidades de entrada e saída). A invenção funciona em sistemas nos quais o rácio entre diâmetro (D) e altura (h) do leito de processamento corresponde a 20:1 ou mais. A invenção poderá ser aplicada, de forma vantajosa, a leitos com rácios D:h de, aproximadamente, 2:1, mas presentemente são considerados como sendo preferenciais os 7 rácios D:h em excesso de cerca de 3:1. 0 termo "leito de processamento" refere-se a qualquer massa confinada de um material de processamento (meio) para fins convencionais ou especiais, contida numa célula ou coluna e através da qual são passados os fluidos. Por norma, este tipo de materiais de processamento inclui materiais de embalamento, meios cromatográficos, meios de troca de iões, meios de absorção ou de adsorção, enzimas e reagentes catalíticos.

Um distribuidor de fluidos está, por norma, preparado para introduzir fluidos do processo na extremidade de entrada do leito, com uma densidade de pelo menos 200 saídas de distribuição por 0,09 metros quadrados. Está a considerar-se o facultar de entradas e/ou saídas com uma densidade de 200 por 6,45 centímetros quadrados ou mais. Actualmente, considera-se como sendo preferencial a construção do distribuidor e do colector a partir de elementos fractais dispostos de forma recursiva. Os sistemas de acordo com os princípios da presente invenção poderão ser construídos para criar condições de fluxo de processamento com uma baixa de pressão, ao longo do leito com o meio, de menos de 34,47 kPa (5psi).

Um sistema de acordo com a presente invenção poderá ainda incluir um segundo leito de processamento com um lado de entrada, um lado de saída e um diâmetro de, pelo menos, o dobro da distância entre os lados de entrada e saída. Um segundo distribuidor de fluidos poderá estar disposto para introduzir os fluidos já processados no lado de entrada do 8 segundo leito. 0 segundo distribuidor, também preferencialmente, apresenta uma densidade de, pelo menos, 200 saídas de distribuição por 0,09 metros quadrados para promover um fluxo unidimensional com mistura e turbulência minimizadas no fluido do processo. Em seguida, regra geral, é colocado um segundo colector de fluidos para a recolha dos fluidos processados duas vezes no lado de saída do segundo leito de resina. Actualmente, considera-se como sendo preferencial que os primeiro e segundo distribuidores de fluidos sejam formados a partir de estrutura fractal. E igualmente considerado como preferencial que os primeiro e segundo colectores de fluidos sejam formados a partir de estrutura fractal e que sejam semelhantes aos distribuidores. Um elemento fractal recursivo preferencial poderá ser caracterizado como apresentando um formato em "H". Outros elementos fractais, incluindo os de formatos tridimensionais, estão igualmente a ser contemplados quanto ao respectivo uso na estrutura de distribuidor ou colector.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

Nas figuras está ilustrado o que actualmente é considerado como o melhor modo de realização da invenção, e em todas as figuras os mesmos números de referência referem-se às mesmas partes nas diferentes vistas ou realizações: 9 a figura 1 é uma vista plana em secção transversal numa realização típica desta invenção, a figura 2 é uma vista aumentada de uma parte de canto indicada pelas setas 2-2 na figura 1, a figura 3 é uma vista plana em secção transversal de uma realização alternativa desta invenção com um espaço vazio entre o leito e o distribuidor do topo, a figura 4 é uma vista plana de uma realização com suportes para os distribuidores finais, a figura 5 é uma vista de cima de uma típica placa terminal de topo, a figura 7 é uma vista de cima de uma realização alternativa, semelhante ao distribuidor fractal da figura 6, mas com uma iteração fractal adicional, ilustrada parcialmente na periferia exterior.

MELHOR MODO PARA A REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO A figura 1 ilustra um típico aparelho de tratamento de fluidos de acordo com a invenção indicado, regra geral, com o número 102. Tipicamente, o aparelho inclui uma placa de topo 106, uma placa de fundo 110 e uma parede lateral 112.

Tal como o ilustrado, a parede lateral 112 forma uma estrutura em anel para delinear um volume entre as placas de topo e de fundo 106 e 110. 0 aparelho será descrito fazendo referência a uma parede lateral 112 substancialmente circular, embora uma limitação estrutural 10 não é necessária para a prática da presente invenção. Uma ou mais paredes laterais 112 poderão ser construídas para formar virtualmente qualquer formato em secção transversal através do aparelho.

Actualmente, é dada preferência à montagem das placas de topo e de fundo 106 e 110 na parede lateral 112, numa junção estanque a fluidos com as respectivas vedações de topo e de fundo 114 e 116. Regra geral, é dada preferência a uma estrutura conjunta que poderá ser desmontada, como é o caso de uma interface de junta aparafusada, indicada, normalmente, com o número 120, no conjunto de um aparelho 102.

Também fazendo referência à figura 1, a placa de topo 106 apresenta, em geral, uma ou várias portas de fluidos 124 para a passagem dos fluidos do processo por estas mesmas portas. A porta de fluidos 124 é, preferencialmente, construída para comunicação de fluidos com uma rede de distribuição de orifícios dispostos num distribuidor fractal 128. Um distribuidor 128 funciona, preferencialmente, para distribuir o fluido do processo numa configuração que se assemelha a uma disposição homogénea de pontos de entrada ou saída no espaço. O principal objectivo de um distribuidor deste tipo é o de produzir um fluxo de fluidos do processo, que seja direccionado, essencialmente, em apenas uma direcção. Actualmente, considera-se como sendo preferencial facultar o distribuidor 128 como um elemento fractal. Um leito 132, 11 formado por um meio adequado para o tratamento, encontra-se, normalmente, disposto entre os distribuidores fractais 128 e 136.

Funcionando sob um fluxo topo-base, o distribuidor 136 funciona como um colector. Um distribuidor 136 assemelha-se, regra geral, à estrutura do distribuidor 128, mas em nenhum caso faculta uma disposição homogénea de pontos de entrada ou de saida no espaço. A porta de fluido 138, para comunicação de fluidos com o distribuidor 136, tem como função passar os fluidos do processo através da placa de fundo 110. É, agora, possível perceber-se que os fluidos do processo introduzidos no aparelho 102 através da porta 124 podem passar pelo leito 132 e serem recolhidos para que saiam através da porta 138. O fluido do processo poderá ser distribuído e recolhido de um modo substancialmente homogéneo pelos distribuidores fractais 128 e 136 em lados opostos do leito 132. Os distribuidores 128 e 136 minimizam turbulências e misturas nos fluidos do processo em zonas junto às superfícies de topo e de fundo do leito 132. 0 fluxo de fluidos do processo poderá, em alternativa, ser direccionado de forma contrária, funcionando a porta 138 como uma porta de entrada e a porta 128 como uma porta de saída. Por razões de conveniência, o aparelho será, regra geral, daqui em adiante ser descrito com uma condição de fluxo de topo-base. Numa condição de fluxo de topo-base, o distribuidor de topo 128 funciona como um distribuidor e o distribuidor de base 136 funciona como um colector. 12 A figura 2 ilustra uma vista aumentada de estruturas tipicamente incluída em realizações preferenciais da invenção. A ilustração da figura 2 mostra uma típica construção de imagem espelhada nos lados de entrada e saída do dispositivo. São indicadas três zonas ao longo da altura do aparelho, representando uma zona de distribuidor fractal 142, uma zona de leito 144 e uma segunda zona de distribuidor fractal 146. A zona de distribuidor 142 aloja o distribuidor fractal 128, e a zona de distribuidor fractal 146 aloja o distribuidor fractal 136. Não é necessário que as zonas de distribuidor ocupem todo o espaço entre o leito 132 e as placas de topo e de fundo 106 e 110, respectivamente. Poderá ser mantido um espaço, por exemplo, por cima do leito 132 para fins de fluidificação do leito 132.

Por norma, as zonas de distribuidor fractal funcionam para minimizar misturas e turbulências junto das superfícies do leito. Um distribuidor 128 ou 136, preferencialmente, faculta um universo de saídas de fluido numa interface fluido/distribuidor para aproximar um fluxo de fluidos distribuído, que apresenta apenas um componente de velocidade, que se encontra direccionado para uma superfície do leito 132 ou para longe desta. A zona de leito 144 aloja o leito 132, apresentando superfícies de topo e de fundo 148 e 150, respectivamente. A zona de leito 144 poderá ser definida por superfícies de topo e de fundo, formadas por uma tela, malha, membrana ou outros elementos de retenção (não ilustrados). 13 A figura 3 ilustra uma realização alternativa 154 desta invenção, com um espaço vazio 156 deixado entre o leito 132 e o distribuidor do topo 128. A invenção funciona de modo eficaz nesta configuração. Esta realização alternativa 154 permite uma fluidificação interna, que é necessária para etapas comuns, tais como a contralavagem do leito ou operação continua do leito fluidificado. 0 espaço vazio 156 permite que o material do leito 132 disponha de espaço suficiente para mover-se numa direcção vertical para fins de contralavagem ou para fluidificar o leito 132. A figura 4 ilustra os suportes internos 160 que podem ser utilizados, caso o diâmetro da célula pouco profunda se torne demasiado largo para suportar de forma apropriada os distribuidores finais. Os suportes 160, preferencialmente, intersectam os distribuidores fractais 128 e 136 em áreas vazias para evitar qualquer interferência com o fluxo de fluidos do processo. A figura 5 ilustra uma placa terminal de topo 106 com uma porta de fluido 124 localizada aproximadamente num eixo central. Uma ou várias destas portas 124 poderão estar localizadas em outras localizações, não axiais. No entanto, actualmente é preferencial que exista apenas uma porta 124 deste tipo, localizada de forma central através da placa final 106. A localização da porta 124 poderá ser determinada tendo em consideração o próprio fabrico e, desta forma, poderá ficar descentrada. Geralmente é considerado como preferencial o facultar a porta 124 numa 14 localização conveniente para a ligação ao distribuidor 128. Uma pluralidade de orifícios 164 de parafuso poderá ser facultada, de modo espaçado, à volta do perímetro da placa 106 ilustrada, para formar a estrutura conjunta 120. Uma placa terminal de fundo 110 apresenta, tipicamente, uma estrutura semelhante, ou simétrica, à placa de topo 106. A figura 6 ilustra uma realização de um distribuidor fractal típico 128, apropriado para este aparelho. A realização ilustrada é apenas um exemplo do distribuidor 128 e representa unicamente uma disposição preferencial da estrutura de distribuição. É possível um número virtualmente infinito de variações de configuração estrutural de um distribuidor 128.

Continuando a referência à figura 6, as condutas individuais que formam o sistema do distribuidor 128 encontram-se colocadas em planos separados e não se intersectam. Os sectores arqueados 164 e 168 são ilustrados em etapas progressivas de montagem. O fluido introduzido na porta 124 é dividido para fluir através de ramais de conduta sucessivamente divididos. Tal como ilustrado, o fluido que flui a partir da porta 124 é dividido em seis condutas 172. Cada uma das condutas 172 poderá ser subsequentemente dividida em três ou seis condutas 174 (podem ser reflectidas em planos por cima e por baixo das condutas 172). As condutas 174 são, então, divididas para o fluxo de fluido em múltiplas condutas 176. O processo de divisão recursivo poderá ser continuado de acordo com o 15 pretendido, para facultar uma densidade suficiente de saídas ou entradas de fluidos.

Actualmente, a preferência é dada à propagação de divisões sucessivas da estrutura de condutas numa progressão recursiva de elementos fractais. Cada divisão sucessiva de condutas duplica, pelo menos, o número de saídas para o interior da célula, e espalha as saídas para uma distribuição mais uniforme ao longo de um volume ocupado por um distribuidor 128. As saídas não são necessariamente orientadas para terem uma abertura direccionada no sentido do fluxo geral a partir de um distribuidor para um leito. Simplesmente, o facto de se espalharem, de forma uniforme, as saídas num volume ocupado por um distribuidor 128 promove um fluxo unidimensional para um leito 132 e minimiza as turbulências no fluido do processo. A adição recursiva de condutas cada vez mais estreitas permite que o aparelho seja construído com células progressivamente menos profundas e com leitos interiores progressivamente menos profundos. Por exemplo, utilizando a introdução de fluidos numa célula, à medida que aumenta o número de saídas de fluido, a distribuição destes pontos de saída torna-se cada vez mais homogénea num volume. Sendo assim, o fluido introduzido apresenta turbulências e misturas internas reduzidas. 0 efeito resultante aplica-se essencialmente a todo o vector de velocidade que descreve o movimento do fluido do processo a ser direccionado na 16 perpendicular para com o leito. De um modo ideal, uma secção plana ao longo do fluido do processo introduzido e transversal à direcção do fluxo, irá permanecer plana à medida que o fluido do processo se aproxima e passa através do leito. À medida que o fluxo de fluido se torna mais uniforme, menos atenuação dos componentes do vector de velocidade do fluido se torna necessária a partir do próprio leito ou de uma camada limiar imediatamente adjacente à superfície do leito. Desta forma, a espessura do leito e da célula de processamento poderá ser reduzida de modo correspondente, resultando numa estrutura de célula "menos profunda". 0 termo "fractal", tal como o utilizado nesta divulgação, refere-se a um dispositivo construído como um distribuidor ou colector (128 ou 136) com saídas ou entradas ligadas através de condutas construídas e dispostas substancialmente de acordo com os princípios da geometria fractal. Estruturas fractais são construções matemáticas que apresentam uma invariância de escala. Em estruturas deste tipo, uma geometria auto-semelhante ocorre em muitas escalas. Os distribuidores e colectores 128 ou 136 típicos são, preferencialmente, configurados como conduta disposta em padrões fractais utilizando uma técnica de fabrico bem conhecida, como é o caso de matrizes de tubos, azulejos moldados ou maquinados ou placas estampadas. A densidade dos orifícios de saída ou entrada poderá ser aumentada mediante a duplicação recursiva de um padrão básico (fractal) numa escala cada vez mais reduzida. 17

Um elemento fractal bastante simples é uma simples intersecção em "T", formada pela intersecção de uma primeira conduta num ângulo recto com uma segunda conduta, regra geral, de diâmetro menor. Este caso mais simples duplica o número de entradas ou saídas num sistema de distribuição com cada geração sucessiva de estrutura fractal. As saídas de cada geração de estruturas fractais estão, por norma, ligadas a entradas da geração fractal subsequente. As saídas da geração final de estrutura fractal correspondem às saídas do distribuidor 128. É óbvio que também outros padrões fractais, mais complicados, podem funcionar no dispositivo imediato. Por exemplo, um padrão fractal que se baseia na propagação recursiva de um elemento fractal, que apresenta, aproximadamente, um formato "H", está ilustrado nas figuras 6 e 7. Os elementos fractais poderão também ser tridimensionais. Um elemento fractal tridimensional poderá ser caracterizado por quatro raios que partem de um ponto central, estando cada raio em comunicação fluida com saídas emparelhadas. Um elemento fractal deste tipo poderá apresentar saídas localizadas nos oito cantos de um cubo imaginário. Um segundo elemento fractal tridimensional poderá apresentar três raios que partem de um ponto central. Cada raio poderá terminar numa saída, ou comunicar com uma estrutura de condutas adicional para formar um maior número de saídas. Para além disso, um distribuidor 128 ou colector 136 poderá conter mais de uma configuração fractal. Por exemplo, uma geração de estruturas fractais com formato em "H" poderá alimentar uma geração subsequente 18 de estruturas fractais com formato em "T", e assim sucessivamente.

Regra geral, considera-se como sendo preferencial que a secção transversal total de gerações sucessivas de estruturas fractais seja, essencialmente, igual à toda a secção transversal da geração inicial ou mais larga que esta. Uma disposição de secções transversais deste tipo ajuda minimizar a velocidade de fluidos nos orifícios de entrada e saída. Em todo o caso, é desejável que todas as estruturas de condutas de uma determinada geração sejam hidraulicamente semelhantes para promover um fluxo homogeneamente distribuído por toda a geração. A figura 7 ilustra a mesma propagação fractal que a da figura 6, mas com uma iteração fractal adicional aplicada à área exterior. Iterações deste tipo são a chave para a diminuição progressiva da altura do aparelho desta invenção. A figura 7 apenas mostra a área periférica iterada adicionalmente por motivos ilustrativos. É óbvio que o procedimento iterativo se aplica a todo o volume da zona do distribuidor fractal para distribuir pontos de saída ou recolha por todo o volume ocupado por um distribuidor 128 ou 136. 0 número de iterações adicionais é somente limitado por técnicas de fabrico. 0 termo "pouco profundo", tal como é utilizado nesta divulgação, tem a intenção de distinguir os leitos contidos 19 numa coluna convencional. De acordo com esta invenção, um leito 132 de um dado volume é configurado com uma altura de coluna 144 significativamente reduzida (medida ao longo do percurso do fluxo do fluido em movimento, sem se ter em consideração a orientação) e uma área de secção transversal aumentada em conformidade (medida na transversal do percurso do fluxo de fluido ao longo do leito), quando comparado com uma configuração de leito convencional. A utilização de uma configuração de leito pouco profundo permite o processamento de um fluido ao longo de um leito 132, cuja altura está reduzida em, pelo menos, 70% em comparação com um dado processamento de fluidos convencional. Na realidade não existem, praticamente, limites na redução da altura do leito, o que poderá ser obtido quando se põe em prática a presente invenção. Ao contrário do que acontece com a maioria dos leitos de resina convencionais, os que dizem respeito a esta invenção são caracterizados por diâmetros significativamente maiores, por norma com, pelo menos, o dobro da respectiva altura. Os rácios de diâmetro/altura excessivos de 10:1 são praticáveis, e os rácios muito excessivos de 100:1 são, actualmente, também considerados como sendo praticáveis. Por exemplo, a realização ilustrada na figura 1 tem um rácio de aproximadamente 50:1.

Embora outras configurações de secção transversal sejam funcionais, uma configuração de leito com secção transversal circular é actualmente considerada como sendo preferencial. 0 termo "diâmetro", como é aplicado às configurações não circulares, deverá ser entendido como 20 sendo o "diâmetro efectivo", isto é, uma dimensão intermédia entre o eixo maior e o menor de qualquer uma das configurações deste tipo.

Embora da utilização de células pouco profundas de acordo com esta invenção resultem outros benefícios significativos, de acordo com esta invenção, um benefício particularmente significativo é a redução de determinadas características limitativas do processo. Um benefício útil desta invenção é a redução do alargamento da banda e a sobreposição de fluidos. A presente invenção não requer condições de leito sobrecarregadas ou comprimidas. Na realidade, dado que a invenção não requer condições sobrecarregadas, os processos que requerem uma fluidificação periódica ou constante poderão ser realizados no âmbito da célula e continuar a manter as vantagens do funcionamento em leito pouco profundo. Esta realidade expande largamente as possibilidades da utilização do conceito de leito pouco profundo. Esta invenção não requer as cavidades livres de partículas da patente U.S. Pat. No. 5.626. 750 e, desta forma, não irá exibir o efeito de mistura que irá ocorrer neste tipo de câmaras. Para além disso, um dos avanços facultados por esta invenção é o de evitar as limitações do processamento, tais como a baixa de pressão ao longo do leito, tal como consta da patente 5.626.750 acima indicada. 21 VANTAGENS DESTA INVENÇÃO: 1. E possível obter colunas com uma profundidade de leito muito reduzida ou com um rácio largura/altura muito alto. 2. Não é necessário um leito demasiado cheio para obter uma distribuição de fluxo homogénea através do aparelho. 3. Não é necessária uma baixa substancial de pressão no leito para se obter uma distribuição de fluxo homogénea através do aparelho. 4. A taxa de fluxo para estes dispositivos pode ser aumentada de modo significativo quando comparada com uma concepção de célula convencional, devido a uma grande diminuição da baixa de pressão ao longo do leito. 5. A taxa de fluxo para estes aparelhos pode ser significativamente aumentada, devido a uma grande diminuição na velocidade linear ao longo do leito, quando comparada com um volume de leito equivalente numa configuração convencional de elevada profundidade de leito. 6. Os custos do equipamento são reduzidos porque a mesma taxa de fluxo a ser tratada poderá ser passada através de uma coluna muito mais pequena e, desta forma, muito menos dispendiosa. 7. Dado que o equipamento é menor, existe uma poupança simples no espaço necessário para a configuração do equipamento. 22 8. Os materiais de construção para o equipamento podem ser menos robustos e, deste modo, menos dispendiosos, devido aos requisitos estruturais reduzidos desta invenção. 9. A invenção cria possibilidades para a construção de células utilizando uma grande variedade de materiais normalmente inaceitáveis. 10. Os custos para os materiais do leito são reduzidos, visto que é preciso muito menos para uma determinada taxa de fluxo. 11. Os reduzidos requisitos quanto aos materiais do leito permitem que sejam utilizados materiais de leito que por norma são extremamente dispendiosos criando, deste modo, novas oportunidades que previamente eram impossíveis devido aos custos dos materiais do leito. 12. Devido às características da reduzida baixa de pressão, é possível a utilização de materiais altamente compressíveis para o carregamento do leito, continuando a manter uma elevada produtividade. 13. Devido às características da reduzida baixa de pressão, é possível a utilização de partículas de leito com dimensões muito reduzidas e, desta forma, uma taxa de reacção mais rápida (elevada área de superfície por unidade de volume). 14. Quando utilizada para equipamentos de ciclagem, esta invenção permite que o ciclo destes processos seja muito rápido. Um dos resultados é que o equipamento periférico pode ser bastante mais reduzido do que o habitual, pois os equipamentos 23 como, por exemplo, os tanques de armazenamento, não necessitam armazenar tanto material. 15. A energia necessária para o funcionamento do processo é reduzida para um dado material de leito, devido à redução da baixa de pressão no leito. Por exemplo, as bombas para o processo podem ser accionadas com menos potência. 16. A sobreposição frontal de fluidos é reduzida. Exemplos típicos deste tipo de benefícios que podem ser obtidos mediante esta invenção incluem uma redução do alargamento de banda, que ocorre na cromatografia, e a redução da sobreposição de fluidos em outras aplicações. 17. A utilização de células pouco profundas faculta os benefícios acima indicados quando ocorre em configurações de célula única ou de múltiplas células. Exemplos de configurações de múltiplas células, para as quais esta invenção poderá mostrar-se benéfica, é o processamento de séries primária/secundária/ etc., simulações de processamentos de leito em movimento e processamentos de fluidos do tipo carrossel.

Esta invenção permite a construção e a operacionalidade do processamento de fluidos, praticamente, sem limites no que diz respeito à "delgadeza" do leito de coluna. As vantagens de uma baixa de pressão no leito muito reduzida e de uma velocidade linear reduzida ao longo do leito tornam-se, desta forma, óbvias. Como já foi destacado anteriormente, não existe praticamente qualquer limite na 24 redução da altura da coluna, dado que a distribuição uniforme de fluidos poderá ser melhorada recursivamente.

Embora as aplicações menos exigentes possam funcionar suficientemente bem com uma densidade fractal de, pelo menos, 200 saldas de fluido (ou pontos de recolha) por 0,09 metros quadrados na interface de distribuidor/fluido, para uma distribuição muito fina recomenda-se uma densidade de pelo menos 200 saídas de fluido (ou pontos de recolha) por 6,45 centímetros quadrados. Estão a ser contempladas densidades bastante mais elevadas, e é reconhecido que uma densidade progressivamente mais elevada irá permitir uma correspondente geometria de leito progressivamente menos profunda e uma eficiência de funcionamento mais elevada.

EXEMPLO 1 - TESTE PILOTO

Este exemplo descreve um teste específico, no entanto, este exemplo não visa limitar o escopo da invenção. Na realidade, esta aplicação específica foi seleccionada porque poder demonstrar claramente, num único teste, muitos dos benefícios gerais que foram reivindicados mais acima para o processamento de fluidos em célula pouco profunda com esta invenção. Deve ficar óbvio, que benefícios semelhantes serão válidos para diferentes aplicações de fluidos. 25

Para este teste, foi avaliada uma aplicação de troca de iões. Os processos de troca de iões exibem, normalmente, uma grande parte dos problemas e limitações já mencionados.

Um sistema piloto de célula pouco profunda foi concebido para suavizar o "sumo fino" de uma fábrica de beterraba sacarina. Este tipo de material é, por norma, suavizado para o tornar mais adequado para o processamento posterior. Neste processo de troca de iões, o teor do sumo (cálcio e magnésio) é substituído por constituintes monovalentes, incluindo H+ e/ou Na+ e/ou K+.

Foi utilizada uma resina suavizante, referida como resina de permuta catiónica fraca (Bayer CNP LF). 0 regenerante de resina foi o ácido sulfúrico (regeneração por hidrogenação) e o material de exaustão para a suavização foi aproximadamente 15% de "sumo fino" DS obtido no processamento de beterrabas. 0 material de alimentação e o regenerante são inteiramente convencionais para a suavização de sumo fino, fraco em catiões.

Uma célula pouco profunda foi construída com um diâmetro de 0,61 metros. Os distribuidores fractais foram utilizados como imagem espelhada para a distribuição na entrada 128 e para a recolha na saída 132. O fluxo foi permitido para ambas as direcções, isto é, para o fluxo descendente e fluxo ascendente. A profundidade do leito da resina de permuta catiónica/iónica fraca foi de 15,24 26 centímetros. 0 rácio D:h do leito foi de 4:1. Para demonstrar que um leito pouco profundo poderia funcionar sem o requisito da técnica anterior de um leito demasiado cheio, foram introduzidos, na concepção da célula, 15,24 centímetros de espaço vazio 156 por cima do leito 132 (ver figura 3). A exaustão foi efectuada em fluxo descendente a 500 volumes de leito por hora. Isto significa, que foi tratado numa hora um volume de sumo equivalente a 500 volumes do leito de resina de troca de iões. A temperatura da operação foi de 82°C. A regeneração ocorreu em fluxo descendente, com aproximadamente 0,07 de NH2S04, a 150 volumes de leito por hora. A suavização resultou completamente satisfatória com a célula pouco profunda, quando comparada com um sistema industrial convencional. O produto suavizado composto foi, tipicamente, de 0 a 0,02 gramas de CaO/100 gramas de substância seca, o que cumpre os requisitos industriais para sumo fino suavizado. Regra geral, seria de esperar que uma coluna pouco profunda de resina perdesse consistência devido a turbulências e fracas cinéticas, nomeadamente se a taxa de fluxo/unidade de resina for aumentada num factor de 10. No entanto, a concepção pouco profunda desta invenção permitiu excelentes resultados de 10 vezes a taxa de fluxo de alimentação convencional. A razão para tal é o facto de o aparelho ter mantido um fluxo de fluido não turbulento e bastante homogéneo. Além disso, a baixa profundidade do 27 leito também reduziu a taxa de fluxo linear, levando a que as cinéticas se mantivessem aceitáveis.

Se o mesmo volume de leito tivesse sido configurado da forma vertical convencional, e se a taxa de fluxo tivesse sido aumentada como o foi no teste, a velocidade linear teria sido demasiado elevada para as cinéticas de troca de iões adequadas. 0 fluido teria passado bastante rapidamente pelos leitos de resina e, desta forma, teria interferido com a transferência de massas. Também é de notar que um leito alto convencional, perante as elevadas taxas de fluxo deste teste, teria levado a uma baixa de pressão extremamente acentuada ao longo do leito.

Segue-se uma comparação da suavização do sumo fraco em catiões da técnica actual com o funcionamento em célula pouco profunda desta invenção. Os dois sistemas estiveram em funcionamento lado a lado numa instalação industrial, para que a comparação pudesse incluir a utilização de materiais de alimentação exactamente comparáveis.

TESTE EM LEITO POUCO PROFUNDO COM EQUIPAMENTO CONVENCIONAL

Profundidade leito de resina

Centímetros 101,6(40) 15,24 (6)

Taxa fluxo exaustão VL/Hr 50 500 28

Baixa de pressão exaustão através do leito kPa (psi) 344,74-551,58 10,34 (50-80) (1,5)

Duraçao ciclo exaustão (horas) 12-24 3-4 Diminuição açúcar VL/Hr 15 150 Regeneração VL/Hr 30 150 Regeneração enxaguar VL/Hr 30 150 Contralavagem VL/Hr 30 200 Teor aliment.gr.CaO/100 DS ,07 ,07 Produto composto Teor meq/100 DS <, 02 <, 02 É de salientar que a célula pouco profunda reduziu a altura do leito de resina necessária em 85%. Isto corresponde à nossa observação de que a utilização desta invenção reduz, em geral, uma determinada profundidade de leito de processamento em, pelo menos, 70 %.

Foram observados uma série de benefícios neste teste piloto. Primeiro, a taxa de fluxo através da célula pouco profunda foi lOx maior quando em comparação com um equipamento convencional. É de salientar que a literatura se refere a sistemas de produtividade de resina muito alta, 29 exactamente nesta aplicação, facultando um máximo de 50 volumes de leito/hora de taxa de fluxo de exaustão.

No entanto, com o aparelho de célula pouco profunda, o fluxo de alimentação é incrementado numa ordem de grandeza.

Dado que a produtividade é incrementada em lOx, a quantidade de resina necessária é reduzida em lOx. Isto significa que a quantidade de resina é muito reduzida e os custos correspondentes serão reduzidos. Neste teste, é de notar a redução de 85% em resina necessária. A quantidade bastante reduzida de resina também significa que o tamanho do equipamento é diminuído em, aproximadamente, lOx e, sendo assim, resulta num custo de equipamento menor e faculta uma redução significativa nos requisitos de espaço do equipamento.

Dado que a baixa de pressão ao longo do leito foi reduzida em cerca de 95% a 98%, foi possível utilizar um vaso de pressão muito baixa. Isto significa que é possível utilizar construções de parede fina de baixo custo ou existir ainda a opção de utilizar materiais de baixo custo que não são tipicamente apropriados para vasos de pressão, por exemplo, materiais plásticos de baixo custo. A reduzida baixa de pressão do leito também se traduz no facto de ser 30 necessária a utilização de menos energia para bombear os fluidos. O ciclo rápido, mas eficiente, do teste sugere que é possível utilizar um equipamento periférico muito mais pequeno, dado que os tanques de armazenamento de materiais, como, por exemplo, regenerantes e resíduos de regenerantes, necessitam apenas de armazenar 1/10 do volume de material convencional. É importante perceber-se que, se o volume do leito no exemplo do teste piloto é incrementado no respectivo tamanho para permitir o tratamento de uma quantidade maior de material de alimentação, uma profundidade do leito muito reduzida irá manter-se ou ainda será diminuída. O volume de leito adicional é incrementado aumentado a largura da coluna. Isto é contrário aos habituais métodos de aumento de escala, que contam com um aumento do volume do leito através do acréscimo de altura ao leito. É igualmente de notar que ficou demonstrado, pelo exemplo, que não é necessário um leito demasiado cheio para o funcionamento desta invenção. Isto é indicado pelo facto de ter sido possível uma fluidificação ascendente da resina (expansão em 100%), sem quaisquer efeitos prejudiciais sobre as etapas subsequentes de regeneração ou exaustão.

Também é de salientar que ficou demonstrado, por este exemplo, que não é necessário uma baixa de pressão do leito 31 para que seja originada a necessária distribuição equilibra de fluidos. Na realidade, a baixa de pressão no leito foi reduzida para apenas 10,34 kPa (1,5 psi) em comparação com os convencionais 344-552 Kpa (50-80 psi) . Sendo assim, o aparelho imediato funciona com uma baixa de pressão no leito reduzida em, pelo menos, um factor de 30, quando comparado com os dispositivos convencionais. Mesmo com uma baixa de pressão de 34,47 kPa (5 psi) ao longo do leito, o dispositivo imediato reduz a baixa de pressão do processamento em, pelo menos, uma ordem de grandeza igual à que é necessária para um aparelho convencional.

EXEMPLO 2 - FLEXIBILIDADE DE CONSTRUÇÃO PARA ESCALAS

PROGRESSIVAMENTE MAIS FINAS

Esta invenção pode ser aplicada por todo um intervalo de escalas de processamento de fluidos, desde aplicações numa escala muito reduzida até à utilização industrial numa escala muito elevada. A razão para tal é o facto de as estruturas fractais utilizadas em combinação com a concepção de célula pouco profunda/leito pouco profundo facultarem uma função de escalamento continuo à medida que a escala de aplicações se altera. A maquinagem assistida por computador, a moldagem e as técnicas de construção de condutas são apropriadas para construir os elementos fractais. No entanto, e dado que esta invenção permite uma redução progressiva e quase 32 ilimitada da profundidade de leito de processamento, poderá ocorrer o problema prático de como fabricar estruturas de escalas progressivamente mais finas.

Para demonstrar a aplicação prática desta invenção foi construído um tipo fractal, como consta da figura 6, com elementos de dimensão muito reduzida utilizando estereolitografia. 0 elemento fractal foi concebido com um diâmetro de saída final de 0,04 cm. Para esta aplicação de célula pouco profunda, o elemento fractal foi concebido como 10 placas. As placas foram, então, fabricadas como uma parte monolítica. A estereolitografia é uma técnica que permite elementos de dimensão muito reduzida.

Para demonstrar ainda que esta invenção é, praticamente, fabricada em escalas muito reduzidas e que facultam uma profundidade de leito funcional progressivamente mais larga e menos profunda, foi fabricado um elemento fractal idêntico utilizando a técnica de decapagem fotoquímica. Este método introduz opções de material adicionais, tais como, por exemplo, aço inoxidável e outros metais. E de salientar que não se torna necessário utilizar uma técnica de fabrico específica para realizar esta invenção, sendo que estes exemplos apenas sugerem a flexibilidade e praticabilidade imediata da construção. As técnicas de fabrico a laser, a micromaquinagem, os métodos 33 de construção nanotecnológica, o depósito de iões, etc., são apropriadas, sendo reconhecido que as técnicas de fabrico do futuro, no que diz respeito a estruturas à escala reduzida serão, provavelmente, as adequadas para obter a profundidade reduzida pretendida do aparelho.

APLICABILIDADE DESTA INVENÇÃO A PROCESSOS MULTICELULARES

Embora o aparelho de célula pouco profunda desta invenção possa ser utilizado em aplicações de célula única, é um dos objectivos chave desta invenção utilizar este tipo de células em configurações multicelulares. A redução da profundidade no processamento multicelular irá resultar nos mesmos benefícios de elevada produtividade, redução de custos, etc.

Os exemplos de configurações multicelulares que irão beneficiar da substituição de células convencionais pelas células pouco profundas desta invenção incluem: 1. 0 processamento de fluidos do tipo de séries primária/secundária/etc. Neste tipo de operações, o fluido sai de uma determinada célula e é depois tratado numa segunda e/ou terceira, etc. 2. A tecnologia simulada de leito em movimento. Neste tipo, o fluido do processo passa por 2 ou mais leitos ou secções especificadas de material estacionário. 0 34 movimento do leito é, regra geral, simulado utilizando comutação de válvula. 3. Os sistemas do tipo carrossel. Neste tipo de sistemas são montadas colunas numa plataforma giratória ou num carrossel, rodando à volta de um eixo de guiamento central e de uma válvula de distribuição central.

Deve ser tido em consideração que estas sugestões de utilização multicelular não têm a intenção de limitar a aplicabilidade da invenção. Esta invenção é, em geral, útil como um substituto dos processos de fluidos em leitos de profundidade convencional. 35

REFERÊNCIAS CITADAS NA DESCRIÇÃO

Esta lista de referências citadas pelo requerente é apenas para a conveniência do leitor. A mesma não faz parte do documento de Patente Europeia. Embora tenha sido tomado muito cuidado na compilação das referências, não se poderão excluir erros e omissões e o EPO nega qualquer responsabilidade neste sentido.

Documentos de Patente citados na descrição • US 4673507 A, Brown [0006] • US 5626750 A, Chinn [0007] [0008] • DE 4118501 A [0008] [0008] • JP 63173960 A [0008] • US 4025438 A [0008]

[0036] · US 4059528 A • WO 9814268 Al • WO 9948599 Al [0008]

Non-patent literature cited in the description • Kearney, M. Control of Fluid Dynamics with Engineered Fractals- Adsorption Process Applications.

Chemical Engineering Communications, June 1999, vol. 173, ISSN 0098-6445, 43-52 [0008] • Patent Abstracts of Japan, vol. 012 (451), 791 [0008

Claims (9)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Um processo para tratar um fluido, englobando o dito processo: o facultar de um leito de resina (132) sob a forma de uma coluna, com um diâmetro cujas dimensões são maiores que a altura da coluna; o facultar de um distribuidor (128) com condutas e saidas de distribuição que são configuradas sob a forma de uma estrutura fractal; o posicionar do dito distribuidor (128) de uma forma espaçada, relativamente ao dito leito de resina (132), para definir um espaço vazio intermediário entre o dito distribuidor (128) e o dito leito de resina (132) ; o facultar de um colector (136) que apresenta condutas e entradas de recolha configuradas sob a forma de uma estrutura fractal, estando o dito colector posicionado, relativamente ao dito distribuidor, de forma a que o dito leito de resina (132) fique posicionado entre o dito distribuidor (128) e o dito colector (136) ; o fazer com que o fluido flua a partir do dito distribuidor (128) para formar um corpo de fluido por cima do dito leito de resina, e passando o dito corpo de fluido através do dito leito de resina (132) ; e em que o dito processamento é caracterizado pelo facto de a dita estrutura fractal englobar uma estrutura fractal de geração original e uma 2 pluralidade de gerações sucessivas de estruturas fractais, e sendo a área transversal total de cada uma das ditas estruturas fractais de gerações sucessivas, essencialmente, igual ou superior à área transversal total da dita estrutura da geração original, definindo o dito distribuidor (128) um universo de saldas de fluido; e passando o dito corpo de fluido através do dito leito de resina, de forma a que uma secção plana através do dito fluido em processamento e orientada na transversal relativamente a uma direcção de fluxo através do dito leito de resina, permaneça plana à medida que o dito corpo de fluido passa ao longo do dito leito de resina. 2. 0 processo da reivindicação 1, em que um rácio do dito diâmetro em relação à dita altura do dito leito de resina (132) corresponde a, pelo menos, 10:1.

3. O processo da reivindicação 1 que engloba ainda: a. a orientação de uma pluralidade de saídas de distribuidor em direcções diferentes da direcção do fluxo de fluido a partir do dito distribuidor (128) até ao dito leito de resina (132) .

4. O processo da reivindicação 1, em que a dita densidade é maior que, aproximadamente, 200 saídas por 6,45 centímetros quadrados. 3 5. 0 processo da reivindicação 1 que engloba, ainda, o facultar de um segundo leito de resina posicionado entre o dito segundo distribuidor e o dito segundo colector, e que faz com que o dito fluido flua a partir do dito colector até ao dito distribuidor, ao longo do dito leito de resina e até ao dito segundo colector, em que o dito segundo distribuidor e o segundo colector incluem condutas e, respectivamente, saldas e entradas configuradas como estruturas fractais. 6. 0 processo da reivindicação 1, em que o dito distribuidor (128) define um universo de saidas de fluidos, apresentando uma densidade maior que, aproximadamente, 200 saidas de fluido por 0,0929 metros quadrados. 7. 0 processo da reivindicação 1, em que o dito fluido é passado através do dito leito de resina que responde a uma baixa de pressão de menos de 34,5 kPA (5 psi).

8. O processo da reivindicação 1, em que a dita estrutura fractal do dito colector engloba uma estrutura fractal da geração original e uma pluralidade de gerações sucessivas de estruturas fractais, sendo a área transversal total de cada uma das ditas estruturas fractais de gerações sucessivas do dito colector, substancialmente, igual ou superior à área transversal total da dita estrutura fractal da geração pai do dito colector.

9. Um aparelho de processamento de fluidos, que engloba: 4 um primeiro leito de resina (132) com uma extremidade de entrada, uma extremidade de saida e com um diâmetro de pelo menos o dobro da distância entre as ditas extremidades de entrada e de saida; um primeiro distribuidor de fluido (128) construído e disposto para introduzir fluido na dita extremidade de entrada do dito leito de resina (132), incluindo o dito distribuidor (128) uma pluralidade de condutas individuais e saídas de distribuição formadas numa estrutura fractal; e um primeiro colector de fluido (136), incluindo uma pluralidade de condutas individuais e entradas de recolha formadas numa estrutura fractal, sendo o dito primeiro colector de fluido construído e disposto para recolher fluido já processado na dita extremidade de saída do dito leito de resina (132) sendo o dito aparelho caracterizado pelo facto de: a dita estrutura fractal englobar uma estrutura fractal da geração pai e uma pluralidade de gerações sucessivas de estruturas fractais, sendo a área transversal total de cada uma das ditas estruturas fractais de gerações sucessivas, substancialmente, igual ou superior à área transversal total da dita estrutura fractal da geração original. 10. 0 aparelho da reivindicação 9, em que o dito primeiro colector de fluido (136) é construído e disposto para recolher fluidos através de entradas de recolha numa 5 densidade de, pelo menos, 200 entradas por 0,0929 metros quadrados.

11. O aparelho da reivindicação 9, em que o rácio de diâmetro para altura do dito leito de resina (132) é de, pelo menos, 10:1.

12. O aparelho da reivindicação 9, em que o dito aparelho é construído e disposto para produzir condições do fluxo de processamento com uma baixa de pressão ao longo do dito leito de menos de 34,474 kPa (5 psi). 13. 0 aparelho da reivindicação 9, que engloba ainda: um segundo leito de resina com um lado de entrada, um lado de saída e um diâmetro de pelo menos duas vezes a distância entre o dito lado de entrada e o dito lado de saída; um segundo distribuidor de fluidos, construído e disposto para introduzir o dito fluido já processado no dito lado de entrada do dito segundo leito, apresentando o dito segundo distribuidor uma densidade de pelo menos 200 saídas de distribuição por 0,0929 metros quadrados; e um segundo colector de fluidos, construído e disposto para recolher os fluidos depois de processados duas vezes no dito lado de saída do dito segundo leito de resina.

14. O aparelho da reivindicação 13, em que o dito segundo distribuidor de fluidos engloba uma pluralidade de condutas 6 e de saídas de distribuição, configuradas sob a forma de um elemento fractal. 15. 0 aparelho da reivindicação 14, em que o dito segundo colector de fluidos engloba uma pluralidade de condutas e entradas de recolha, configuradas sob a forma de um elemento fractal. 16. 0 aparelho da reivindicação 9, em que as ditas condutas poderão estar formadas numa pluralidade de elementos com um formato em "H". 17. 0 aparelho da reivindicação 9, em que as ditas condutas individuais do dito primeiro distribuidor estão posicionadas em planos separados, para que não se intersectem. 18. 0 aparelho da reivindicação 9, em que o dito primeiro distribuidor de fluidos (128) está posicionado de forma espaçada relativamente ao dito primeiro leito de resina (132), para definir um espaço vazio, entre o dito primeiro distribuidor de fluidos (128) e o dito primeiro leito de resina (132) . 19. 0 aparelho da reivindicação 9, em que o dito primeiro colector engloba uma estrutura fractal da geração original e uma pluralidade de gerações sucessivas de estruturas fractais, sendo a área transversal total de cada uma das ditas estruturas fractais de gerações sucessivas, substancialmente, igual ou superior à área transversal 7 total da dita estrutura fractal da geração original do dito colector.

20. O aparelho da reivindicação 18, em que as ditas condutas individuais do dito primeiro colector estão posicionadas em planos separados, para que não se intersectem. 21. 0 aparelho da reivindicação 9, em que o dito primeiro leito de resina inclui superfícies superior e inferior, sendo estas superfícies superior e inferior formadas por uma tela, malha, membrana ou outros elementos de retenção. 22. 0 aparelho da reivindicação 9, em que uma pluralidade das ditas saídas de distribuidor são orientadas em direcções diferentes da direcção do fluxo de fluidos a partir do dito distribuidor (128) do dito leito de resina (132) .