BRPI0918096B1 - Processo de produção de cloro, hidróxido de metal alcalino e hidrogênio e dispositivo controlado por computador para conduzir um processo - Google Patents
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Abstract
a presente invenção fornece um processo de produção de cloro, hidróxido de metal alcalino e hidrogênio, que compreende as etapas a seguir: a. preparação de salmoura por meio da dissolução de uma fonte de cloreto de metal alcalino em água; b. remoção de precipitados alcalinos da salmoura preparada na etapa (a) na presença de peróxido de hidrogênio por meio de um filtro de carvão ativado e recuperação da salmoura resultante; c. submissão de pelo menos parte da salmoura resultante obtida na etapa (b) a uma etapa de troca de íons; d. submissão de pelo menos parte da ª--ªlm_qura o}?_!:_:i..d.~ na ej::.a~a de membrana; (c) a uma etapa de el~tró~ise -------------e. -r-ecupera.ção_de_pelo_menos_par_t_e_d_o ____ _ cloro, hidróxido de metal alcalino, hidrogênio e salmoura obtidos na etapa {d) ; f. submissão de pelo menos uma parte da salmoura recuperada na etapa descloração; e (e) a uma etapa de g. reciclagem de pelo menos uma parte da salmoura desclorada obtida na etapa (f) para a etapa (a) .
Description
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE CLORO, HIDRÓXIDO DE METAL ALCALINO E HIDROGÊNIO E DISPOSITIVO CONTROLADO POR COMPUTADOR PARA CONDUZIR UM PROCESSO
A presente invenção refere-se a um processo de ¢6 5 produção de cloro, hidróxido de metal alcalino e hidrogênio e a um dispositivo de condução desse processo.
A produção de cloro como tal é bem conhecida. Cloro pode ser produzido por meio de eletrólise de uma solução de cloreto de sódio (salmoura), em que hidróxido de sódio e 10 hidrogênio são gerados como subprodutos. Em um outro processo conhecido, cloro é produzido por meio da eletrólise de uma solução de cloreto de potássio, em que potassa cáustica (hidróxido de potássio) e hidrogênio são gerados como coprodutos. Esses processos de produção de cloro são 15 normalmente conduzidos em‘instalações-de produção., de cloro _em larga escala e possuem as desvantagens de envolverem uma grande quantidade de etapas de processo, uso de muitas peças de equipamento, muita ~ atenção ~gerencial- -e- -manutenção freqüente. Neste particular, observa-se que uma instalação
0 produtora de cloro em larga escarã~fíp±ca~eon^i&te—de—b-locosseparados de armazenagem e manipulação de sal; produção e tratamento de salmoura; diversas etapas de remoção de precipitados alcalinos da salmoura; diversas operações de células de eletrólise; etapas de resfriamento e secagem de 25 cloro; etapas de compressão e liquefação de cloro; armazenagem, carregamento e distribuição de cloro líquido; manipulação, evaporação, armazenagem, carregamento e distribuição de hidróxido de metal alcalino; e tratamento, manipulação, compressão, armazenagem e distribuição de hidrogênio.
US 4.190.505, por exemplo, refere-se a um processo de eletrólise de cloreto de sódio que contém um complexo de cianeto de ferro em uma célula eletrolítica dividida em uma
2/17 câmara de ânodos e uma câmara de cãtodos por uma membrana de substituição de cátions utilizando cloreto de sódio que contém um complexo de cianeto dé ferro como material inicial. O complexo de cianeto de ferro é removido por meio de uma 5 etapa de decomposição oxidativa em que qualquer agente oxidativo geralmente conhecido na técnica pode ser utilizado, incluindo, por exemplo, cloro, hipoclorito de sódio, peróxido de hidrogênio, clorato de sódio, cromato de potássio e permanganato de potássio. São de preferência superiores, por 10 exemplo, cloro e/ou hipoclorito de sódio. A patente descreve um fluxograma de um aparelho típico que compreende uma célula eletrolítica com uma câmara de cãtodos e um tanque de católitos, em que uma solução aquosa de soda cáustica circula entre a mencionada câmara de cátodos e o tanque de católitos.
No mencionado tanque de católitos, o católito é separado em solução cáustica aquosa e hidrogênio. Anólito circula entre a câmara de ânodos e o tanque de anólitos. Gás cloro separado do anólito é retirado e a solução” aquósar de cloreto-de sódiocom concentração reduzida é passada para uma torre de
0 descloração. Adiciona-se água s up 1 eme ritãr a SO-lução—aquosadiluída de cloreto de sódio retirada da torre de descloração.
A mencionada solução diluída é alimentada em seguida a um tanque de dissolução de cloreto de sódio. A solução aquosa saturada de cloreto de sódio é previamente aquecida por meio 25 de passagem através de um trocador de calor e adicionalmente aquecida em um tanque de decomposição oxidativa a 6 0 °C ou mais com vapor. Após o resfriamento, a solução é passada para um recipiente de reação, onde é tratada com aditivos tais como carbonato de sódio, soda cáustica etc. A solução tratada 30 é passada sucessivamente em seguida através de um filtro e uma torre de resina de quelato, na qual íons de cálcio, íons de magnésio, íons de ferro ou outros remanescentes dissolvidos na solução aquosa de cloreto de sódio são
3/17 removidos para reduzir o seu conteúdo para 0,1 ppm. A solução aquosa de cloreto de sódio substancialmente saturada purificada desta forma é alimentada para o tanque de anólitos.
O processo e o dispositivo conforme US 4.190.505 são exemplos de um processo e dispositivo que são complicados e necessitam de muitas peças de equipamento. Desta forma, é necessária muita atenção de administração e manutenção freqüente.
Além da complexidade desses processos de produção em larga escala, observa-se que uma parte substancial do cloro produzido necessita ser transportado por meio de transportes por trem caminhão atualmente encontram-se em de
Existe, -- portanto, .. uma demanda clara por instalações de produção de cloro em pequena escala que possam produzir cloro para uso local. Neste particular, observasse “quedas” instalações de produção de cloro em pequena escala atualmente existentes incluem 20 pequenas instalações de produção de ctorcr—com—base—ernmercúrio, que necessitam ser convertidas ou fechadas no futuro próximo devido a preocupações com a saúde e ambientais relacionadas.
Processos de produção de cloro por eletrólise de membranas convencionais que normalmente são conduzidos em instalações de produção de cloro em larga escala (produção de cerca de 100.000 a 200.00 toneladas de cloro por ano) poderão, teoricamente, ser realizados em pequena escola, de forma a meramente satisfazer a demanda local. Conforme recém explicado, entretanto, esses processos necessitam do uso de muitas peças de equipamento, muita atenção de administração e manutenção frequente. Portanto, se, por exemplo, apenas cerca de 5000 a 20.000 toneladas de cloro necessitarem ser
1/1.Ί produzidas por ano, será difícil tornar esses processos lucrativos.
Um objeto da presente invenção é, portanto, o de fornecer um processo de produção de cloro que seja 5 economicamente viável quando conduzido em uma instalação de produção de cloro em pequena escala, preferencialmente no local. Um objeto adicional da presente invenção é o de fornecer um dispositivo de condução do processo, de acordo com a presente invenção que seja automatizada até o ponto em 10 que possa ser operado por controle remoto, de forma que seja necessário muito pouco suporte e atenção local.
Surpreendentemente, descobriu-se agora que o primeiro objeto é realizado ao fazer-se uso de uma sequência específica de etapas de processo, de tal forma que seja 15 obtido um processo simples que seja apropriado para condução por controle remoto.
Consequentemente, a presente invenção refere-se a um processo de produção de cloro, hidróxido de metal alcalino e hidrogênio, que compreende as etapas a seguir:
a. preparação de salmoura por meio da dissolução de uma fonte de cloreto de metal alcalino em água;
b. remoção de precipitados alcalinos da salmoura preparada na etapa (a) na presença de peróxido de hidrogênio ou na presença de, no máximo, 5 mg/1 de cloro ativo por meio de um filtro de carvão ativado e recuperação da salmoura resultante;
c. submissão de pelo menos parte da salmoura resultante obtida na etapa (b) a uma etapa de troca de íons ;
d. submissão de pelo menos parte da salmoura
0 obtida na etapa (c) a uma etapa de eletrólise de membrana;
e. recuperação de pelo menos parte do cloro, hidróxido de metal alcalino, hidrogênio e salmoura obtidos na etapa (d);
5/17
f. submissão de pelo menos parte da salmoura obtida na etapa (d) a uma etapa de descloração que é conduzida na presença de peróxido de hidrogênio; e
g. reciclagem de pelo menos uma parte da salmoura 5 desclorada obtida na etapa (f) para a etapa (a).
O processo, de acordo com a presente invenção possui as vantagens de que pode lidar adequadamente com preocupações de transporte e não usa mercúrio, enquanto, ao mesmo tempo, requer menos etapas de processo, menos peças de equipamento, pressões mais baixas, menos atenção de administração e menos manutenção em comparação com processos de produção de cloro convencionais. Desta forma, com a presente invenção, é obtido um processo eficiente de produção de cloro que seja economicamente viável, mesmo quando 15 realizado em%equena escala. A presente invenção constlitui, portanto, uma melhoria considerável sobre os processos conhecidos de produção de cloro.
Preferencialmente, o cloreto de metal alcalino é cloreto de sódio ou cloreto de potássio. De maior preferência, o cloreto de metal alcalino é cloreto de sódio.
Adequadamente, a etapa (a) é conduzida em um recipiente que contém a fonte de cloreto de metal alcalino ao qual se adiciona água. O recipiente pode ser, por exemplo, um recipiente de concreto sobre o qual tenha sido aplicada uma 25 cobertura plástica. A salmoura obtida no recipiente é retirada em seguida do recipiente e submetida à etapa (b) . Em outras palavras,, de acordo com a presente invenção, a armazenagem de sal é integrada ao solubilizador de sal, enquanto, nos processos conhecidos, a armazenagem de sal e a 30 dissolução do sal normalmente têm lugar em blocos separados.
Observa-se que a expressão fonte de cloreto de metal alcalino, da forma utilizada ao longo de todo o presente documento, destina-se a designar todas as fontes de sal das
6/2.Ί quais mais de 95% em peso são de cloreto de metal alcalino.
Adequadamente, esse sal contém mais de 99% em peso do cloreto de metal alcalino. Preferencialmente, o sal contém mais de 99,5% em peso do cloreto de metal alcalino, enquanto é de 5 maior preferência um sal que contenha mais de 99,9% em peso de cloreto de metal alcalino (em que os percentuais em peso são baseados no teor de cloreto de metal alcalino seco, pois sempre haverá traços de água presentes). De preferência ainda maior, a fonte de cloreto de metal alcalino é um cloreto de 10 metal alcalino de alta pureza e, de preferência superior, cloreto de sódio a vácuo de alta pureza ou outra fonte de cloreto de sódio com pureza similar.
Preferencialmente, como ferrocianeto de ferrocianeto de sódio, apresentar influência a fonte de cloreto complexo de cianeto e potássio, ferricianeto de ferricianeto de sódio, pois negativa sobre o consumo de de metal ferro tal potássio, ele poderá energia do processo de eletrólise. Caso esse complexo de cianeto de ferro estivesse presente na fonte de cloreto de metal alcalino, entretanto, ele não seria oxidado com cloro ativo, pois o cloro ativo já teria sido removido antes que pudesse entrar em contato com o complexo de cianeto de ferro.
A salmoura preparada na etapa (a) contém preferencialmente pelo menos 200 g/1 de cloreto de metal alcalino. De maior preferência, a salmoura contém de 300 a 310 g/1 de cloreto de metal alcalino e, de preferência superior, a salmoura é uma solução de cloreto de metal alcalino saturada. A etapa (a) pode ser adequadamente conduzida sob temperatura de, no máximo, 8 0 °C. Por outro 3 0 lado, a temperatura na etapa (a) pode ser adequadamente pelo menos a temperatura ambiente. Preferencialmente, a etapa (a) é conduzida sob temperatura na faixa de 2 0 a 8 0 °C. Geralmente, a etapa (a) será conduzida sob pressão
7/17 atmosférica, embora possam ser aplicadas pressões mais altas, como ficará claro para os técnicos no assunto. Observa-se que a fonte de cloreto de metal alcalino é preferencialmente selecionada de forma que não seja necessário conduzir uma etapa de purificação de salmoura convencional sobre a salmoura preparada na etapa (a) , tal como conforme descrito em US 4.242.185, antes da sua submissão à etapa (b) . Em outras palavras, é preferencialmente ausente na presente invenção uma etapa de purificação de salmoura na qual a salmoura é misturada com substâncias de purificação de salmoura utilizadas convencionalmente, tais como ácido fosfórico, carbonatos alcalinos, bicarbonatos alcalinos, fosfatos alcalinos, fosfatos de ácido alcalino ou suas misturas.
Na etapa (b), a temperatura/ pode ser adequadamente de, no máximo, 80 °C. Por outro lado, a temperatura pode ser de pelo menos 20 °C. Preferencialmente, a etapa (b) é conduzida sob temperatura na faixa de 20 a 80 °C. A pressão na etapa (b) é adequadamente de pelo menos 2 bar e, preferencialmente, pelo menos 4 bar. Por outro lado, a pressão na etapa (b) é adequadamente de pelo menos 10 bar e,
| preferencialmente, pelo menos | 6 bar | . Na | etapa | (b) | , a pressão |
| encontra-se preferencialmente | na faixa | de 2 | a | 10 bar, de | |
| maior preferência na faixa | de 4 | a 8 | bar. | Na | etapa (b) , |
precipitados alcalinos são removidos da salmoura preparada na etapa (a) na presença de peróxido de hidrogênio ou na presença de, no máximo, 5 mg/1 de cloro ativo por meio de um filtro de carvão ativado e a salmoura resultante é recuperada. Segundo a presente invenção, a quantidade de íons de metais alcalinos pode ser reduzida consideravelmente daquela na salmoura produzida na etapa (a) . Esses precipitados alcalinos incluem, por exemplo, hidróxido de ferro, hidróxido de alumina, hidróxido de magnésio e outros
3/Ί.Ί hidróxidos metálicos. A quantidade de Fe3+ presente na salmoura pode ser reduzida na etapa (b) para uma quantidade na faixa de 10 a 200 microgramas por litro, enquanto a quantidade de Mg2+ presente na salmoura pode ser reduzida na 5 etapa (b) para uma quantidade na faixa de 300 a 1000 microgramas por litro. Na etapa (b) , também é utilizado um filtro de carvão ativado para decompor quimicamente e/ou remover traços de peróxido de hidrogênio e/ou remover traços de cloro que ainda estejam presentes na salmoura após a etapa 10 (f) . Desta forma, o trocador de íons a ser utilizado na etapa (c) pode ser adequadamente protegido. Neste particular, observa-se que, nos processos conhecidos, esses traços são removidos pelo uso de uma sequência de dois filtros convencionais que são feitos, por exemplo, do tipo de 15 revestimento prévio ÓÍT do tipo membrana. Filtros^cle carbono às vezes são utilizados em processos de produção de cloro. Em US 4.242.185, por exemplo, descreve-se que carvão ativado pode ser utilizado para destruir cloro residual em um fluxo de reciclagem de salmoura esgotado. Surpreendentemente, 20 entretanto, descobriu-se que, quando utilizado, de acordo com a presente invenção, o filtro de carbono também reduz consideravelmente a quantidade de íons de metais alcalinos com relação à salmoura produzida na etapa (a).
Adequadamente, pode ser utilizado qualquer filtro 25 de carvão ativado, de acordo com a presente invenção.
Preferencialmente, o carvão ativado a ser utilizado pode ser um carvão ativado granular com base em carvão lavado com ácido ou um carvão ativado que possui atividade catalítica aprimorada para garantir que o peróxido de hidrogênio e, 30 opcionalmente, qualquer cloro ativo sejam completamente decompostos e não possam afetar a resina de troca de íons utilizada na etapa (c). Adequadamente, a quantidade de salmoura que pode passar através do filtro por hora encontra
9/17 se na faixa de 1 a 3 0 volumes de filtro por hora, preferencialmente na faixa de 8 a 15 volumes de filtro por hora.
Observa-se que uma etapa de descloração física 5 (utilizando, por exemplo, uma torre de descloração) tende a não ser utilizada no processo, de acordo com a presente invenção.
Na etapa (c) , é conduzida uma etapa de troca de íons para reduzir a quantidade de metais alcalino-terrosos presentes na salmoura ao nível de ppb. A quantidade de íons de M2+ (M = metal) , tais como íons de Ca2+ e Mg2+, pode ser reduzida até um nível na faixa de 0 a 2 0 ppb, enquanto a quantidade de íons de estrôncio pode ser reduzida até um nível de menos de 50 ppb. Adequadamente, na etapa de troca de íons, são utilizadas,, duas ou mais colunas de troca de íons, que podem ser empregadas de forma alternada. Nas mencionadas colunas, pode-se fazer uso de resinas de troca de íons conhec idas ,- preferenc ialmente res inas que1antes. de_troca. de íons, tais como Lewatit® TP208 ou Amberlite® IRC748.
0--Adequadamente,--a—quantidade—de—salmoura—que—pode—passar através de cada uma das colunas de troca de íons encontra-se na faixa de 10 a 4 0 volumes de coluna por hora, preferencialmente na faixa de 15 a 30 volumes de coluna por hora. A temperatura na etapa (c) pode ser adequadamente de,
5 no máximo, 8 0 °C. Por outro lado, a etapa (c) pode ser adequadamente conduzida sob temperatura de pelo menos 20 °C. Preferencialmente, a etapa (c) é conduzida sob temperatura na faixa de 20 a 80 °C. Adequadamente, a etapa (c) pode ser conduzida sob pressão de, no máximo, 8 bar, preferencialmente
0 no máximo 5 bar e, de maior preferência, no máximo 3,5 bar.
Por outro lado, a etapa (c) pode ser adequadamente conduzida sob pressão de pelo menos 1 bar, preferencialmente pelo menos 2,5 bar. Preferencialmente, a etapa (c) é conduzida sob
10/17 pressão na faixa de 1 a 5 bar, de maior preferência na faixa de 2,5 a 3,5 bar.
Na etapa (d) , pelo menos parte da salmoura obtida na etapa (c) é submetida a uma etapa de eletrólise de 5 membranas na qual são formados cloro, hidróxido de metal alcalino e hidrogênio. O transporte da salmoura da etapa (a) até a etapa (d) pode ser convenientemente realizado com apenas uma bomba. Entre a etapa (c) e a etapa (d) , adicionase preferencialmente ácido clorídrico ã salmoura obtida na 10 etapa (c) . A etapa de eletrólise de membrana, de acordo com a presente invenção é adequadamente conduzida utilizando apenas um aparelho de eletrólise no lugar de dois ou mais aparelhos de eletrólise, como é o caso em processos de produção de cloro convencionais. O aparelho de eletrólise a ser utilizado 15' na etapa (d)' pode ser qualquer tipo de aparelho de eletrólise que seja normalmente utilizado em uma etapa de eletrólise de membranas. Um aparelho de eletrólise apropriado foi descrito, por exemploT em EP—176 6104' (Al) ~A etapa (d) é adequadamente conduzida sob temperatura de, no máximo, 95 °C, ^20 preferencialmente, no máximo, 9Ό °C7 Por-outro—lado-;—a—e-tapa(d) é adequadamente conduzida sob temperatura de pelo menos 50 °C, preferencialmente pelo menos 85 °C. Preferencialmente, a etapa (d) é conduzida sob temperatura na faixa de 50 a 95 °C, preferencialmente sob temperatura na faixa de 80 a 90 °C.
Adequadamente, a etapa (d) é conduzida sob pressão de, no máximo, 2 bar, preferencialmente no máximo 1,5 bar. Por outro lado, a etapa (b) é adequadamente conduzida sob pressão de pelo menos 1 bar. Preferencialmente, a etapa (d) é conduzida sob pressão na faixa de 1 a 2 bar, preferencialmente sob pressão na faixa de 1,0 a 1,5 bar.
Na etapa (e) do processo, de acordo com a presente invenção, pelo menos parte do cloro, hidróxido de metal alcalino, hidrogênio e salmoura conforme obtido na etapa (d)
11/17 é recuperada. Preferencialmente, a maior parte do cloro, hidróxido de metal alcalino e hidrogênio obtido na etapa (d) é recuperada na etapa (e) . Com este propósito, a unidade de eletrólise a ser utilizada na etapa (d) compreenderá uma 5 saída para cloro, uma saída para hidróxido de metal alcalino, uma saída para hidrogênio e uma saída para salmoura.
Pelo menos uma parte da salmoura recuperada na etapa (e) é submetida a uma etapa de descloração. Preferencialmente, a maior parte da salmoura e, de maior 10 preferência, toda a salmoura recuperada na etapa (e) é submetida a uma etapa de descloração (f). Preferencialmente, a etapa de descloração é uma etapa de descloração química que é conduzida por meio de peróxido de hidrogênio. Preferencialmente, além do peróxido de hidrogênio, também é 15 adicionada umã “solução ~de_ cloreto- de -metal alcalino (salmoura) , à salmoura que é recuperada na etapa (e) . A etapa (f) , de acordo com a presente invenção possui a vantagem de que a descloração pode sér condüzída_utilizando-apenas- uma etapa de descloração química, enquanto nos processos de
0 produção de cloro conhecidos saõ ne c e ssârias uma—etapa—de- descloração física e química. Nos processos conhecidos, a remoção de cloro da salmoura normalmente é realizada em duas etapas, tal como na primeira etapa por meio de uma etapa de descloração a vácuo ou extração de ar e, em seguida, por uma 25 etapa de descloração química, na qual normalmente é aplicado sulfito de sódio ou bissulfito de sódio. O sulfito ou bissulfito de sódio possui, entretanto, a desvantagem de reagir com cloro em cloreto de sódio e sulfato de sódio, em que sulfato de sódio necessita ser removido fisicamente da
0 salmoura em seguida, tal como por meio de processos de nano filtragem seguidos por purga e/ou precipitação do sulfato de sódio. A salmoura a ser desclorada na etapa (f) contém adequadamente 200 g/1 de cloreto de sódio, preferencialmente
12/17 no máximo 220 g/1 de cloreto de sódio. Por outro lado, a salmoura a ser desclorada na etapa (f) contém adequadamente pelo menos 160 g/1 de cloreto de sódio, preferencialmente pelo menos 200 g/1 de cloreto de sódio. Na etapa (f) , a salmoura a ser desclorada contém preferencialmente 160 a 240 g/1 de cloreto de sódio e, de maior preferência, 200 a 220 g/1 de cloreto de sódio.
A etapa (f) é adequadamente conduzida sob temperatura de, no máximo, 95 °C, preferencialmente, no máximo, 90 °C. Por outro lado, a etapa (f) é adequadamente conduzida sob temperatura de pelo menos 50 °C, preferencialmente pelo menos 85 °C. Preferencialmente, a etapa (f) é conduzida sob temperatura na faixa de 50 a 95 °C, preferencialmente sob temperatura na faixa de 85 a 90 °C.
Adequadamente, a etapa (f)= é conduzida - sob -pressão de, no máximo, 3 a 6 bar, preferencialmente no máximo 2,5 bar. Por outro lado, a etapa (f) é adequadamente conduzida sob pressão de pelo menos 1 bar, prefèrêncTalménte “pelo“ menos -1,2 bar., Preferencialmente, a etapa (d) é conduzida sob pressão na faixa de 1 a 3 bar, de maior preferênciã~sOb~pressão— na—faixa de 1,5 a 2,5 bar.
No processo, de acordo com a presente invenção, pelo menos parte da salmoura desclorada obtida na etapa (f) é reciclada na etapa (g) para a etapa (a) . Preferencialmente, mais de 5 0% da salmoura desclorada obtida na etapa (f) são reciclados na etapa (g) para a etapa (a) . De maior preferência, toda a salmoura desclorada obtida na etapa (f) é reciclada na etapa (g) para a etapa (a).
Em uma realização preferida da presente invenção, utiliza-se peróxido de hidrogênio em uma quantidade tal na etapa de descloração que a salmoura que é reciclada na etapa (g) compreende no máximo 5 mg de peróxido de hidrogênio por litro da mencionada salmoura, de maior preferência no máximo
13/17 mg de peróxido de hidrogênio por litro da mencionada salmoura e, de preferência superior, no máximo 1 mg de peróxido de hidrogênio por litro da mencionada salmoura. Em uma outra realização preferida da presente invenção, peróxido de hidrogênio é utilizado na etapa de descloração em uma quantidade tal que a salmoura que é reciclada na etapa (g) compreende no máximo 5 mg de cloro ativo por litro da mencionada salmoura, de maior preferência no máximo 3 mg de cloro ativo por litro da mencionada salmoura e, de preferência superior, no máximo 1 mg de cloro ativo por litro da mencionada salmoura (em que cloro ativo expressa a concentração total de oxidantes com ba.se em cloro presentes na solução).
O processo, de acordo com a presente invenção possui a principal.vantagem de .poder ser conduzido utilizando controle remoto, o que permite redução considerável do tempo de administração e atenção. Desta forma, o presente processo é preferene ialmente conduz ido —uti1i zando controle_ remoto.
Além disso, o presente processo é apropriado para condução em pequena--esca-l-a-v-—Desta--forma-,--o--processo--é--tipicamente realizado em uma instalação de cloro em pequena escala que possui capacidade máxima de 3000 a 20.000 toneladas de cloro por ano, preferencialmente de
10.000 a 17.000 toneladas de cloro por ano.
Surpreendentemente, segundo objeto é realizado descobriu-se agora que o quando se faz uso de um dispositivo específico com controle remoto.
A presente invenção também se refere, portanto, a um dispositivo controlado por computador para conduzir o processo, de acordo com a presente invenção que compreende um recipiente para reter uma fonte de cloreto de metal alcalino (2) ; uma unidade de filtro que se comunica com o recipiente (7) ; uma unidade de troca de íons que se comunica com a
14/17 unidade de filtro (9); uma unidade de eletrólise que se comunica com a unidade de troca de íons (11) , em que a unidade de eletrólise é equipada com uma saída para cloro (12) , uma saída para hidróxido de metal alcalino (14) , uma 5 saída para hidrogênio (13) e uma saída para salmoura (15);
uma primeira bomba para transportar a salmoura do recipiente para a unidade de hidrólise (5); opcionalmente, uma segunda bomba para transporte da salmoura desclorada da unidade de eletrólise para o recipiente (18) ; em que uma ou mais das 10 mencionadas unidades é equipada com um ou mais sensores para monitorar um ou mais parâmetros de processo tais como temperatura, pressão, voltagem ou corrente, em que os mencionados sensores são interconectados com um ou mais primeiros computadores, em que os mencionados primeiros 15 computadores sãõ ligados a um ou mais-segundos computadores em uma sala de controle por meio de uma rede de comunicação, em que a mencionada sala de controle é remota da unidade de eletrólise. O(s) mencionado(s) primeiro (s)~'computador (es)- é (são) um ou mais computadores que cuida (m) do controle e 2 0 salvaguarda do dispôs itivcU Pref erencraimente-;----o-(-s-)mencionado(s) primeiro(s) computador (es) é (são) colocado(s) em boa proximidade do aparelho de eletrólise, ou seja, no mesmo local do dispositivo. O(s) mencionado(s) segundo(s) computador (es), por meio do(s) qual (is) os parâmetros de 25 processo podem ser analisados e monitorados e o processo, de acordo com a presente invenção é controlado, preferencialmente por um ou mais operadores de cloro qualificados, é (são) colocado(s) em uma sala de controle que é remota do dispositivo. A sala de controle pode ser remota 30 do dispositivo (ou seja, a instalação de eletrólise), mas ainda estar no mesmo local de produção do dispositivo. Em uma realização preferida, entretanto, a sala de controle encontra-se em um local diferente que pode estar localizado
15/17 no mesmo país, mas também em outro país ou mesmo em outro continente. Preferencialmente, a sala de controle encontra-se localizada em uma grande instalação de eletrólise convencional. Desta forma, a planta pode ser controlada e 5 monitorada por operadores de cloro qualificados, de forma a garantir fornecimento suave e confiável de cloro no local em que o cloro é necessário.
A rede de comunicação através da qual o(s) primeiro e segundo computador (es) é (são) ligado(s) pode ser, por 10 exemplo, a Internet. Alternativamente, a rede de comunicação pode ser uma extranet ou uma internet.
Os mencionados sensores nas mencionadas unidades (ou seja, a unidade de filtro, a unidade de troca de íons e/ou a mencionada unidade de eletrólise) são partes de um 15 'sistema de' monitoramento -utilizado .convencionalmente na técnica para monitorar o desempenho de uma instalação de eletrólise. Um sistema de monitoramento apropriado foi descrito, por exeWplõ”em US_ 6.591-. 199 --- — —
O recipiente (2) e/ou aparelho de eletrólise (11) 20 sãõ preferenciãlmentê equipados conrpelo—menos—uma—eâme-ra—e equipamento de medição da densidade para monitorar o desempenho da etapa (a). A(s) mencionada (s) câmera(s) e equipamento de medição da densidade também são preferencialmente interconectados ao(s) mencionado(s) 25 primeiro (s) computador (es) e ligados em seguida por meio de uma rede de comunicação ao(s) mencionado(s) segundo(s) computador (es) na sala de controle remoto.
O dispositivo controlado por computador para condução do processo, de acordo com a presente invenção é 30 preferencialmente uma instalação de cloro em pequena escala que possui capacidade máxima de 3000 a 20.000 toneladas de cloro por ano, de maior preferência de 10.000 a 17.000 toneladas de cloro por ano. O mencionado dispositivo é
16/17 preferencialmente o mais compacto possível. Observa-se que o dispositivo, de acordo com a presente invenção, de preferência superior, não compreende uma unidade de descloração física (tal como uma torre de descloração).
„ 5 Na Figura 1, demonstra-se esquematicamente como é conduzido o processo, de acordo com a presente invenção.
Por meio de um condutor (1) , um cloreto de metal alcalino é introduzido e armazenado em um recipiente (2) e o cloreto de metal alcalino é dissolvido por água que ê 10 introduzida no recipiente (2) por meio de um condutor (3) e/ou salmoura esgotada que é introduzida no recipiente (2) por meio de um condutor (19) . O sal é preferencialmente introduzido no recipiente (2) diretamente de um caminhão, vagão ferroviário ou correia transportadora. A salmoura 15 obtida desta forma ~é retirada do recipiente -(2)-por meio de um condutor de descarga (4) e passada para uma bomba (5) para transporte da salmoura por meio de um condutor (6) para um primeiro filtro de carvão- ativaBo (V) T A “salmoura -obtida - doprimeiro filtro de carbono (7) é passada em seguida por meio
0 de um condutor (8) para as colunas de-trodãr“de~rons—(-9-H—após— o quê a salmoura é introduzida em um aparelho de eletrólise (11) por meio de um condutor (10) . À salmoura no condutor (10) , adiciona-se ácido clorídrico por meio de um condutor (22) . No aparelho de eletrólise, a salmoura é convertida em cloro, hidrogênio, uma solução de cloreto de metal alcalino e uma solução de cloreto de metal alcalino esgotada. Pelo menos uma parte do cloro obtido no aparelho de eletrólise (11) é recuperada por meio de um condutor (12) , pelo menos uma parte do hidrogênio obtido é recuperada por meio de um condutor 30 (13) e pelo menos uma parte do hidróxido de metal alcalino é recuperada por meio de um condutor (14) . A solução de cloreto de metal alcalino esgotada obtida é retirada do aparelho de eletrólise (11) por meio de um condutor (15) e
17/17 introduz ida/armazenada em um recipiente (16) . Do recipiente (16) , um fluxo da solução de cloreto de metal alcalino esgotada é passado em seguida por meio de um condutor (17) , opcionalmente por meio de uma bomba (18) para transporte da 5 solução de cloreto de metal alcalino esgotada através de um condutor (19) para o recipiente (2). A bomba (18) não é obrigatória. Também é possível e, na verdade, preferido passar um fluxo de solução de cloreto de metal alcalino esgotada do aparelho de eletrólise (11) por meio de um 10 condutor (17) para o recipiente (2) por meio de gravidade. Ã salmoura no condutor (17), adiciona-se um hidróxido de metal alcalino por meio de um condutor (20) e peróxido de hidrogênio por meio de um condutor (21) , a fim de estabelecer a descloração química da salmoura. O recipiente (2), o filtro 15 de carbono (também indicado -como unidade-de filtro) (7), as colunas de troca de íons (também indicadas como unidade de troca de íons) (9), o aparelho de eletrólise (também indicado como unidade de-eletrólise) _(11) e/ou o—recipiente (16) são equipados com um ou mais sensores para monitorar um ou mais 2 0 parâmetros dê processo tais corno temperatura; pre&sã&rvoltagem ou corrente. Os mencionados sensores são interconectados com um ou mais primeiros computadores e os mencionados primeiros computadores são ligados a um ou mais segundos computadores em uma sala de controle por meio de uma 25 rede de comunicação, em que a mencionada sala de controle é remota da unidade de eletrólise.
O dispositivo controlado por computador para condução do processo, de acordo com a presente invenção possui a vantagem de ser compacto, pois duas etapas de 30 processo que são realizadas em processos de eletrólise convencionais foram eliminadas ou são agora realizadas em um equipamento mais simples.
Claims (3)
1. PROCESSO DE PRODUÇÃO DE CLORO, HIDRÓXIDO DE METAL ALCALINO E HIDROGÊNIO, caracterizado por compreender as etapas a seguir:
(a) preparação de salmoura por meio da dissolução de uma fonte de cloreto de metal alcalino em água;
(b) remoção de precipitados alcalinos da salmoura preparada na etapa (a) na presença de peróxido de hidrogênio ou na presença de, no máximo, 5 mg/l de cloro ativo que é quimicamente decomposto e/ou removido por meio de um filtro de carvão ativado e recuperação da salmoura resultante;
(c) submissão de pelo menos parte da salmoura resultante obtida na etapa (b) a uma etapa de troca de íons;
(d) submissão de pelo menos parte da salmoura obtida na etapa (c) a uma etapa de eletrólise de membrana;
(e) recuperação de pelo menos parte do cloro, hidróxido de metal alcalino, hidrogênio e salmoura esgotada obtidos na etapa (d);
(f) submissão de pelo menos uma parte da salmoura esgotada recuperada na etapa (e) a uma etapa química de descloração que é realizado por meio de peróxido de hidrogênio; e (g) reciclagem de pelo menos uma parte da salmoura desclorada obtida na etapa (f) para a etapa (a).
2/3
4. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado em que a etapa (a) é conduzida sob uma temperatura na faixa de 20 a 80°C.
5. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado em que a etapa (b) é conduzida sob uma temperatura na faixa de 20 a 80°C e pressão na faixa de 100 a 1000 kPa (1 a 10 bar).
6. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado em que a etapa (c) é conduzida sob uma temperatura na faixa de 20 a 80°C e pressão na faixa de 100 a 1000 kPa (1 a 10 bar).
7. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado em que a etapa (d) é conduzida sob uma temperatura na faixa de 80 a 90°C e pressão na faixa de 100 a 200 kPa (1 a 2 bar).
8. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizado em que a etapa (f) é conduzida sob uma temperatura na faixa de 80 a 90°C e pressão na faixa de 100 a 300 kPa (1 a 3 bar).
9. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizado em que a salmoura na etapa (f) contém de 170 a 240 g/l de cloreto de metal alcalino.
10. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 9, caracterizado em que o cloreto de metal alcalino é cloreto de sódio e o hidróxido de metal alcalino é hidróxido de sódio ou o cloreto de metal alcalino é cloreto de potássio e o hidróxido de metal alcalino é potassa cáustica.
11. DISPOSITIVO CONTROLADO POR COMPUTADOR PARA CONDUZIR UM PROCESSO, tal como definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 10, caracterizado por compreender um recipiente (2) que contém uma fonte de cloreto de metal
Petição 870180160847, de 10/12/2018, pág. 6/8
2. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado em que a etapa (a) é conduzida em um recipiente que contém a fonte de cloreto de metal alcalino ao qual se adiciona água e a salmoura obtida desta forma é retirada em seguida do recipiente.
3. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 ou 2, caracterizado em que a salmoura preparada na etapa (a) é uma solução saturada de cloreto de sódio.
Petição 870180160847, de 10/12/2018, pág. 5/8
3/3 alcalino; uma unidade de filtro (7) que se comunica com o recipiente; uma unidade de troca de íons (9) que se comunica com a unidade de filtro; uma unidade de eletrólise (11) que se comunica com a unidade de troca de íons (9), em que a unidade de eletrólise (11) é equipada com uma saída (12) para cloro, uma saída (14) para hidróxido de metal alcalino, uma saída (13) para hidrogênio e uma saída (15) para introduzir salmoura esgotada em um recipiente (16), um condutor (17) que se comunica com um condutor (20) para adicionar um hidróxido de metal alcalino e um condutor (21) para adicionar peróxido de hidrogênio, a fim de estabelecer a descloração química da salmoura esgotada; uma primeira bomba (5) para transporte da salmoura do recipiente (2) por um condutor (6) para a unidade de filtro (7); opcionalmente, uma segunda bomba (18) para transporte da salmoura desclorada para o recipiente (2) por um condutor (19); em que uma ou mais das mencionadas unidades é equipada com um ou mais sensores para monitoramento de um ou mais parâmetros de processo, tais como temperatura, pressão, voltagem ou corrente, os mencionados sensores são interconectados com um ou mais primeiros computadores, os mencionados primeiros computadores são ligados a um ou mais segundos computadores em uma sala de controle por meio de uma rede de comunicação e a mencionada sala de controle é remota da unidade de eletrólise, em que dita unidade de filtro (7) é um carvão ativado granular com base em carvão lavado com ácido ou um carvão ativado que possui atividade catalítica aprimorada para garantir que o peróxido de hidrogênio e, opcionalmente, qualquer cloro ativo sejam completamente decompostos.
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