PT1832554E - Utilização de um adsorvente para a remoção de constituintes líquidos, gasosos e/ou dissolvidos de uma corrente de processo - Google Patents

Utilização de um adsorvente para a remoção de constituintes líquidos, gasosos e/ou dissolvidos de uma corrente de processo Download PDF

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Description

ΕΡ 1 832 554/ΡΤ DESCRIÇÃO "Utilização de vim adsorvente para a remoção de constituintes líquidos, gasosos e/ou dissolvidos de uma corrente de processo" 0 invento refere-se a um processo para a remoção de constituintes líquidos, gasosos e/ou dissolvidos de uma corrente de processo.
Um tal processo é conhecido do pedido de patente WO 94/03249, que descreve a utilização de polímeros porosos, cujos poros estão cheios com um líquido de extracção aí imobilizado, para remover constituintes hidrofóbicos a partir de uma solução aquosa. O polímero poroso contém poros que possuem um diâmetro médio de 0,1 pm ou mais. Os materiais porosos aqui descritos são muito eficazes na remoção de constituintes orgânicos, tais como benzeno, tolueno, etilbenzeno, xileno e hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, tais como naftaleno e antraceno, que são fracamente solúveis ou insolúveis na solução aquosa. Estes materiais, contudo, são muito menos eficazes na remoção de constituintes orgânicos mais solúveis, tais como fenol, diclorometano e éter metílico e terc-butílico. A quantidade de material poroso necessária para reduzir consideravelmente a concentração destes constituintes na corrente de processo aquosa - por exemplo uma redução de um factor de 1000 da concentração no efluente - é muito elevada e as dimensões da unidade de limpeza contendo o material poroso tornar-se-ão muito grandes.
Em US 5578213 descreve-se um processo para tratar águas residuais através de dois passos de filtração e um passo de adsorção subsequente opcional. O objecto do presente invento é proporcionar um processo melhorado para a remoção de constituintes de uma corrente de processo, que permita a remoção dos constituintes mais solúveis, nomeadamente diclorometano, éter metílico e terc-but í lico e fenol, de modo mais eficaz e sendo economicamente mais atractivo.
Este objecto é conseguido através do processo do presente invento, de acordo com a reivindicação 1. O processo 2 ΕΡ 1 832 554/ΡΤ do invento permite uma remoção eficaz de constituintes hidrofóbicos escolhidos do grupo constituído por benzeno, tolueno, etilbenzeno, xileno e hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, assim como fenol, diclorometano e éter metílico e butílico. Uma outra vantagem é que as dimensões da unidade de limpeza que compreende o material poroso e o adsorvente podem ser consideravelmente reduzidas, o que é mais atractivo economicamente. 0 material poroso extrairá os constituintes hidrofóbicos que de outro modo estariam adsorvidos irreversivelmente no adsorvente, assegurando assim que a vida útil do adsorvente no processo seja aumentada. Uma outra vantagem do processo do invento é que os constituintes extraídos podem ser removidos do líquido de extracção no material poroso através de regeneração com vapor.
Numa concretização preferida do presente invento, a dimensão do leito de material poroso é escolhido de modo a que os constituintes hidrofóbicos sejam reduzidos por um factor de mais de 100, preferivelmente por um factor de mais de 1000, e muito preferivelmente por um factor de mais de 10000 . Deste modo, o adsorvente, que é também capaz de adsorver os constituintes hidrofóbicos, pode ser utilizado quase exclusivamente para a remoção dos constituintes que não são eficazmente removidos pelo material poroso. Isto permite ainda que o adsorvente seja utilizado por um período de tempo ainda maior, tornando o processo economicamente mas atractivo. Note-se que a determinação da dimensão do leito de material poroso está dentro dos conhecimentos dos especialistas na matéria.
Alternativamente, este feito pode ser alcançado utilizando um leito de material poroso do invento que possui uma dimensão de modo a reduzir a concentração dos constituintes hidrofóbicos na corrente de processo até menos do que 5% da solubilidade do constituinte que possui a maior solubilidade, preferivelmente até menos do que 1%, mais preferivelmente até menos do que 0,5% e muito preferivelmente até menos do que 0,05%. Para determinar a solubilidade do constituinte que possui a maior solubilidade na corrente de processo, o constituinte é preferivelmente escolhido de benzeno, tolueno, etilbenzeno, xileno e hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, tais como naftaleno e antraceno. 3 ΕΡ 1 832 554/ΡΤ Ο material poroso do invento pode ser um polímero poroso. Exemplos de polímeros adequados são polietileno de baixa pressão, polietileno de alta pressão, polipropileno, poliestireno, terpolímeros de acrilonitrilo-butadieno-estireno, copolímeros de estireno-acrilonitrilo, copolímeros de estireno-butadieno, poli(4-metil-l-penteno) e polibuteno. Têm sido atingidos resultados óptimos utilizando polímeros à base de poliolefina. Nesse caso, é dada preferência à utilização de um material poroso com base em propileno. 0 material poroso pode ser utilizado sob a forma de uma fibra, filme, granulado ou pó, sendo dada preferência à utilização sob a forma de um granulado ou pó possuindo um diâmetro de partícula médio de 0,1 a 10 mm. 0 material poroso do invento é pelo menos parcialmente cheio com um líquido de extracção que é imobilizado nos poros do material poroso. Esta “imobilização" pode ser conseguida utilizando um material poroso possuindo um diâmetro de poro médio entre 0,01 e 50 pm, preferivelmente um diâmetro de poro médio entre 0,1 e 30 pm, e muito preferivelmente um diâmetro de poro médio de 0,2-15 pm. Adicionalmente, o líquido de extracção é geralmente um líquido com uma solubilidade mínima no meio a ser extraído, de modo a minimizar a perda de líquido de extracção durante o processo do invento, e isto também ajuda a manter o líquido imobilizado nos poros do material poroso. Como regra, a solubilidade destes líquidos no meio a ser extraído é não superior a 100 mg por 1000 ml. 0 líquido de extracção adequado para o processo do invento é um líquido que possui a maior afinidade possível em relação aos constituintes orgânicos a serem extraídos. Exemplos adequados de tais líquidos de extracção são líquidos sob a forma de um éster de glicerol de um ou mais, preferivelmente, ácidos gordos insaturados e óleos, tais como óleo de palma, azeite, óleo de amendoim, óleo de parafina, óleo de peixe, tal como óleo de arenque, óleo de linhaça, óleo de soja e óleo de rícino. Também está contemplada uma combinação de dois ou mais destes líquidos de extracção. 4 ΕΡ 1 832 554/ΡΤ
Preferivelmente, pelo menos 30% em volume dos poros do material poroso está cheio com liquido de extracção. Numa concretização mais preferida do processo do invento, pelo menos 50% em volume dos poros do material poroso está cheio com líquido de extracção. É muito preferido utilizar um material poroso com pelo menos 90% em volume de poros cheio com liquido de extracção. O adsorvente de acordo com o invento é seleccionado de zeólitos, poliestireno reticulado sulfonado carbonizado e poliestireno reticulado. O material poroso e o adsorvente são proporcionados em leitos separados dentro de uma unidade de limpeza. A razão em volume do material poroso em relação ao adsorvente depende dos tipos de constituintes (constituintes fracamante solúveis/insolúveis versus mais solúveis) e a concentração destes constituintes na corrente de processo. Geralmente, a razão em volume do material poroso cheio com liquido de extracção em relação ao adsorvente é entre 20:1 e 1:20, preferivelmente entre 10:1 e 1:10, e muito preferivelmente entre 5:1 e 1:5.
No processo do invento, o material poroso que está saturado com constituintes extraídos da corrente de processo é regenerado, preferivelmente ao ser contactado com vapor ou ar quente, ou uma solução de ácido ou base, dependendo da natureza dos constituintes extraídos. Se os constituintes extraídos são predominantemente orgânicos, o material poroso é preferivelmente regenerado utilizando vapor ou ar quente. A regeneração é realizada de modo a que os constituintes que emergem do material poroso não entrem em contacto com o adsorvente, dado que estes serão irreversivelmente adsorvidos no adsorvente, reduzindo desse modo a vida útil do adsorvente. O processo é realizado numa unidade de limpeza para a remoção de constituintes líquidos, gasosos e/ou dissolvidos de uma corrente de processo, que compreende: - um primeiro leito de material poroso que possui poros com um diâmetro médio de 0,01-50 mm, em que está imobilizado um líquido de extracção, e 5 ΕΡ 1 832 554/ΡΤ - um segundo leito de um adsorvente. A corrente de processo contendo os constituintes a serem removidos é feita contactar com o primeiro leito de material poroso cheio com liquido de extracção, em que a concentração de constituintes hidrofóbicos é reduzida por um factor de pelo menos 100, preferivelmente de pelo menos 1000, e muito preferivelmente de pelo menos 10000. Também serão removidos diclorometano, éter metilico e terc-butilico e fenol, mas em muito menor quantidade. A corrente de processo assim tratada é, subsequentemente, feita contactar com o segundo leito de adsorvente, em que a concentração de diclorometano, éter metilico e terc-butilico e fenol é reduzido por um factor de pelo menos 100, preferivelmente de pelo menos 1000 e muito preferivelmente de pelo menos 10000. O primeiro e segundo leitos são posicionados adjacentes entre si numa coluna, o que permite uma redução das dimensões da unidade de limpeza, tornando a unidade de limpeza mais simples e economicamente mais atractiva.
Duas colunas de vidro possuindo ambas um diâmetro de 5 cm foram colocadas em série uma após a outra. Na primeira coluna foi colocado um leito de MPP-10 (um polipropileno poroso cheio com óleo de rícino como líquido de extracção, ex. Akzo Nobel); a altura do leito era de 5 cm. A segunda coluna foi cheia com um leito com 10 cm de altura do adsorvente XAD-4 (uma resina porosa de poliestireno- vinilbenzeno, ex. Rohm & Haas). A primeira e segunda colunas foram ligadas de forma a que uma corrente de água pudesse passar através das respectivas colunas. A corrente de água continha 575 ppm de fenol e 285 ppm de tolueno. O caudal da corrente de água era de 3,7 1/h.
As concentrações à saída de fenol e tolueno foram medidas após a primeira coluna (compreendendo MPP-10) e após a segunda coluna (compreendendo XAD-4).
Os resultados são mostrados em função do tempo na Tabela seguinte. 6 ΕΡ 1 832 554/ΡΤ
Tabela 1
Concentração à saída após a Ia coluna Concentração à saída após a 2a coluna Tempo(min) Fenol(ppm) Tolueno(ppm) Fenol(ppm) Tolueno(ppm) 1 5 0 0 0 10 3 0 0 0 20 365 0 4 0 40 445 0 21 0 60 480 0 68 0 80 515 0 180 0 100 519 0 304 0 120 536 0 435 0 A Tabela demonstra que o tolueno é extraído completamente pelo material poroso na primeira coluna e que o fenol passa através do primeiro leito de MPP-10 no período de 20 minutos. A concentração de fenol após a segunda coluna é consideravelmente inferior à concentração de fenol após a primeira coluna. Esta experiência ilustra que o tolueno pode ser completamente removido pelo material poroso do invento, enquanto o segundo leito prolonga significativamente o tempo de passagem de fenol sem ser contaminado pelo tolueno.
Lisboa, 2010-05-10

Claims (2)

  1. ΕΡ 1 832 554/ΡΤ 1/1 REIVINDICAÇÕES 1. Processo para a remoção de constituintes líquidos, gasosos e/ou dissolvidos de uma corrente de processo, que compreende os passos que consistem em: a) um passo de extracção para extrair constituintes escolhidos do grupo constituído por benzeno, tolueno, etilbenzeno, xileno e hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, consistindo no contacto de uma corrente de processo com um primeiro leito de material poroso possuindo poros com um diâmetro médio de 0,01 a 50 pm em que um líquido de extracção está imobilizado; b) um passo de adsorção para adsorver constituintes escolhidos do grupo constituído por fenol, diclorometano e éter metílico e terc-butílico, consistindo no contacto da corrente de processo do referido passo de extracção com um segundo leito de um adsorvente, sendo o referido adsorvente escolhido do grupo constituído por zeólitos, poliestireno reticulado sulfonado carbonizado e poliestireno reticulado, sendo o referido passo de adsorção reversível; estando o primeiro e o segundo leitos posicionados adjacentes entre si numa coluna; c) um passo de regeneração do material poroso saturado com os constituintes extraídos da corrente de processo, em que a regeneração é realizada de forma a que os constituintes que emergem do material poroso não entrem em contacto com o adsorvente.
  2. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, em que pelo menos 30% em volume, preferivelmente pelo menos 90% em volume, dos poros do material poroso está cheio com o líquido de extracção. Lisboa, 2010-05-10
PT06110720T 2006-03-06 2006-03-06 Utilização de um adsorvente para a remoção de constituintes líquidos, gasosos e/ou dissolvidos de uma corrente de processo PT1832554E (pt)

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