MX2011005050A

MX2011005050A - Metodo para tratamiento de agua y sistemas acuosos en tuberias con dioxido de cloro.

Info

Publication number: MX2011005050A
Application number: MX2011005050A
Authority: MX
Inventors: Johannes Duve
Original assignee: Infracor Gmbh
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2009-10-19
Publication date: 2011-06-17
Also published as: CA2740337C; AU2009328453A1; US20100155341A1; CA2740337A1; AU2009328453B2; CN102256905B; DE102008055016A1; EP2367765A1; IL212006A0; CN102256905A; JP2012512732A; WO2010069632A1; US8486276B2; JP5611225B2; KR20110103963A; BRPI0922640A2; ZA201102477B; EP2367765B1; RU2011129441A

Abstract

Se describe un método para el tratamiento de agua y sistemas acuosos en tubos con dióxido de cloro, en donde el espacio de reacción en el cual el C102 es generado está rodeado completamente por el agua (9) a ser tratada, y el espacio de reacción es parte de un dispositivo móvil (14) que puede ser introducido y removido otra vez independientemente del estado de presión en la tubería (11).

Description

MÉTODO PARA TRATAMIENTO DE AGUA Y SISTEMAS ACUOSOS EN TUBERÍAS CON DIÓXIDO DE CLORO DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención es concerniente con un método de tratamiento de agua y sistemas acuosos - de aquí en adelante en la presente llamados los sistemas a ser tratados - en tubos con dióxido de cloro (C102) .

El dióxido de cloro es usado en el tratamiento de agua y para el tratamiento de sistemas acuosos debido a su alta actividad bactericida, virucida y algicida. Los sistemas acuosos son usados en una multiplicidad de procesos industriales tales como por ejemplo en la industria de alimentos, en procesos de cervecería, en . la industria de bebidas y en la fabricación de papel, inter alia, como medio de transporte, como medio de calentamiento y enfriamiento y por propósitos de lavado. El transporte de sistemas acuosos dentro de los procesos industriales procede principalmente en tuberías. En general, el crecimiento biológico en estos sistemas debe ser restringido al utilizar biocidas, tales como por ejemplo dióxido de cloro. Debido a la tendencia explosiva del dióxido de cloro gaseoso (c > 300 g/m3) y soluciones de dióxido de cloro (c > 26 g/1), el dióxido de cloro no puede ser almacenado en forma comprimida o en soluciones de relativamente alta concentración. Debido a estas propiedades químicas, el dióxido de cloro debe ser producido en el punto de uso. Esto es obtenido al mezclar químicos básicos en reactores especiales de sistemas de generación de dióxido de cloro. Los recipientes de almacenamiento químico, los artefactos de medición y también el reactor de los sistemas de dióxido de cloro forman una unidad enlazada localmente de aparatos que es en general erigida en salas que son accedidas por gente.

Hay una pluralidad de métodos, pero principalmente tres métodos fundamentales para sintetizar C102, que son usados comercialmente para el tratamiento de agua. Estos métodos usan clorito de sodio (NaC102) como uno de los materiales de partida. La química fundamental de los tres métodos es explicada posteriormente en la presente. Las sustancias usadas en estos métodos son denominadas compuestos químicos de partida o de otra manera reactivos. 1. Método utilizando clorito de sodio y ácido fuerte En el primer método, un ácido fuerte es usado junto con clorito de sodio. El ácido fuerte es usualmente ácido clorhídrico o ácido sulfúrico. Cuando se usa ácido clorhídrico, la estequiometría de la reacción es como sigue: 5 NaClC-2 + 4 HCl - 4 C102 + 5 NaCl + 2 H20 Además, el dióxido de cloro puede ser formado con el uso de ácido sulfúrico de acuerdo con la reacción posteriormente en la presente: 10 NaCl2 + 5 H2S0 " 8 C102 + 5 Na2S04 + 2 HCl + 4 H20 2. Método partiendo con clorito de sodio y cloro Este método usa cloro gaseoso junto con clorito de sodio. La reacción procede en dos etapas, primero con la formación de ácido clorhídrico.

Cl2 + H20 -> HOCÍ + HC1 El intermediario, ácido hipoclórico (H0C1) reacciona luego con clorito de sodio, formando dióxido de cloro (C102) .

H0C1 + HC1 + 2 NaCl02 -> 2 C102 + 2 NaCl + H20 La reacción estequiométrica de las dos ecuaciones es Cl2 + 2 NaCl02 -> 2 C102 + 2 NaCl 3. Método partiendo de clorito de sodio e hipoclorito de sodio En el tercer método, el hipoclorito de sodio (NaOCl) es usado junto con clorito de sodio: NaOCl + HC1 -> NaCl + H0C1 HC1 + H0C1 + 2 NaC102 -> 2 C102 + 2 NaCl + H20 Las reacciones de síntesis para generar dióxido de cloro se llevan a cabo en general en reactores que se ponen en operación ya sea continuamente o mediante el método por lotes.

Dos límites de explosión deben ser tomados en cuenta en la generación de dióxido de cloro: más de 6 g de C102/1 de solución [contacto con aire] y más de 26 g de C102/1 de solución [autodescomposición de la solución acuosa] . En el caso de la síntesis de dióxido de cloro llevadas a cabo por los métodos 1 a 3 , cuando se hace uso de químicos de partida que conducirían en el espacio de reacción a una concentración mayor de aproximadamente 26 g de CIO2/I de solución, se agrega agua de dilución al espacio de reacción con el fin de traer esta concentración por debajo de aquella de la auto-descomposición espontánea. La solución de dióxido de cloro que sale del espacio de reacción que contiene en general 20 g de CIO2/I o menos es diluida con una corriente de agua adicional a concentraciones de aproximadamente menos de 3 g de C102 de solución.

Con el fin de que los métodos del arte previo se puedan poner en operación con resultado satisfactorio con respecto a seguridad de planta, rendimiento de dióxido de cloro y velocidad de producción tiempo-específica, una variedad de variaciones de procesamiento son efectuadas, inter alia: - Instalación y uso de puntos de medición en el tubo que tiene el sistema a ser tratados para la adición de dióxido de cloro generado fuera del tubo.

Uso de químicos de partida diluidos: Las concentraciones respectivas de la solución de dióxido de cloro producido caen a menos de 26 g/1 o 6 g/1.

- Generación de presión reducida en el reactor mediante aplicación de vacío: Reducción de la concentración de dióxido de cloro en la fase gaseosa a < 300 g/m3.

- Generación de sobrepresión del reactor, por ejemplo al utilizar válvulas de retención de presión en la salida del reactor: Prevención de la formación de una fase gaseosa al exceder el límite de solubilidad del dióxido de cloro; incrementando el rendimiento.

- Uso de métodos por lotes que tienen tiempos de reacción largos: Incrementar el rendimiento cuando se usan químicos de partida diluidos.

- Uso de cantidades de ácido sobre-estequiométricas en el método de clorito/ácido y uso de cantidades de cloro sobre-estequiométricas en el método de clorito/cloro : Incrementar el rendimiento.

A pesar del uso de estos procedimientos, en el caso de operación incorrecta de los sistemas de generación de dióxido de cloro, por ejemplo debido a pérdida de agua de dilución o mediante falla de la presión de control, se puede presentar la descomposición espontánea (explosión) del dióxido de cloro o el dióxido de cloro puede, debido a las fugas o rompimiento de la superficie de separación entre la solución que contiene dióxido de cloro y el medio ambiente, conducir a peligros en los alrededores de los sistemas de generación. El uso de químicos de partida diluidos que conducen a soluciones de dióxido de cloro con una concentración de menos de 6 g/1 y por consiguiente el sacrificio de velocidades de generación específicas en el tiempo relativamente altas de los sistemas de dióxido de cloro, tampoco puede excluir el peligro a los alrededores de los sistemas de generación al extender el valor de MAK [Concentración Derivada de Trabajo Máxima] de 0.1 ppm en el caso de operación incorrecta. Con el fin de minimizar estos peligros, varias medidas son implementadas en los sistemas de generación mismo y también en los sitios en donde los sistemas de generación de dióxido de cloro son erigidos, como por ejemplo trabajo de servicio complejo en los sistemas de generación incluyendo reemplazo regular de los reactores, sitios de erección espacialmente aislados para los sistemas de generación, aireación forzada y monitoreo de aire de las muestras del sitio de erección mediante análisis de gases continuos.

Después de la producción de las soluciones que contienen dióxido de cloro, son transportadas a los tubos de acuerdo con el arte previo utilizando artefactos de elevación de presión, en los cuales tubos los sistemas a ser tratados están situados. Esto toma lugar-, por ejemplo vía compuertas de conexión que están situadas en el tubo. La línea de medición para la solución que contiene dióxido de cloro que se extiende al tubo que tiene los sistemas a ser tratados puede solamente ser trabajado después del despeje de este tubo. El despeje en este caso significa despresurización y vaciado del tubo portador del sistema. Los puntos para la adición de dióxido de cloro están frecuentemente en líneas de desviación que son provistas con elementos de cierre corriente arriba y corriente abajo del sitio de adición.

Por consiguiente, el objeto es diseñar el tratamiento de agua y sistema acuosos - de aquí en adelante en la presente llamados los sistemas a ser tratado - que están situados en tubos con dióxido de cloro para estar más seguros y ser más eficientes. Especialmente, el objeto es, a una velocidad de generación especifica del tiempo alta de los métodos de dióxido de cloro, minimizar el potencial de peligro de este tipo de tratamiento y simultáneamente reducir los gastos en las instalaciones de seguridad. Todas las etapas de proceso necesarias deben ser aptas de ser llevadas a cabo independientemente del estado de presión del tubo que contiene el sistema a ser tratado.

Un método seguro para el medio ambiente y la gente debe ser encontrado con evasión de la emisión de C102 al medio ambiente, en particular a los espacios en los cuales la planta se pone en operación acostumbradamente. Al mismo tiempo, las ventajas resultantes del uso de químicos de partida concentrados, tales como por ejemplo transporte de material reducido, velocidad de reacción más alta, rendimientos más altos, volumen de reactor más bajos, se deben hacer utilizables y el montaje necesario y trabajo de mantenimiento para el tratamiento de dióxido de cloro de sistemas a ser tratados en los tubos debe ser apto de ser llevado a cabo independientemente del estado de presión del tubo portador del sistema.

La invención es concerniente con un método de tratamiento de agua y sistemas acuosos en tubos con dióxido de cloro, caracterizado porque por los elementos 1. el espacio de reacción en el cual el C102 es generación está completamente rodeado por el sistema a ser tratado , 2. el sistema que rodea el espacio de reacción es simultáneamente el sistema a ser tratado, 3. el espacio de reacción es un componente de un dispositivo móvil y el dispositivo móvil puede ser introducido al tubo en el cual el sistema a ser tratado está situado y removido otra vez independientemente del estado de presión del tubo que contiene el sistema a ser tratado, 4. el espacio de reacción está situado después del uso del dispositivo móvil en el tubo que contiene el sistema a ser tratado, 5. el C102 generado en el espacio de reacción es alimentado al sistema a ser tratado que está situado en el tubo .

Sorprendentemente, el objeto fue obtenido por las medidas de acuerdo con las reivindicaciones y la descripción.

Los elementos 1 a 5 son esenciales para la invención para el método presente en una combinación de los mismos que permite el trabajo seguro al evitar el escape de C102 a la sala de trabajo o el medio ambiente y elimina consecuencias adversas de descomposiciones explosivas. El espacio de reacción es un componente de un dispositivo móvil que puede ser extraído al tubo y removido otra vez independientemente del estado de presión del mismo. El espacio de reacción en el cual el C102 es generado es un componente de un dispositivo móvil y después de introducción al tubo está completamente rodeado por agua o un sistema acuoso y este es simultáneamente el sistema a ser tratado .

El desplazamiento del punto de formación del dióxido de cloro fuera de espacios accedidos por la gente y el sitio de almacenamiento de los químicos de partida incrementa significativamente la seguridad. Las fugas hasta explosiones del espacio de reacción son virtualmente neutralizadas por el volumen grande de los sistemas a ser tratados.

El espacio de reacción puede ser introducido a un tubo presurizado a través del cual un sistema a ser tratado fluye y puede ser removido de este tubo otra vez sin interrumpir el transporte y por consiguiente la utilización en el tubo del sistema a ser tratado. Además, el espacio de reacción está preferiblemente en el tubo principal del sistema a ser tratado y no en una línea de desviación a la línea principal que puede estar aislado especialmente por elementos de cierre situados corriente arriba y corriente abajo del sitio en la línea de verificación para alimentar dióxido de cloro al sistema a ser tratado.

Las ventajas del método novedoso serán descritas en más detalle posteriormente en la presente. El dióxido de cloro puede ser. agregado a un sistema a ser tratado que está situado en un tubo en cualquier posición y a cualquier estado de presión en el tubo. Una fuga del espacio de reacción, en particular del reactor, que está situado en el tubo puede ser manipulada simple y seguramente en el sistema a ser tratado que está fluyendo más allá de la pared del mismo. El dióxido de cloro, en particular, que sale en el evento de fuga del espacio de reacción es diluido a una concentración no crítica y transportado. Lo mismo se aplica a cualesquier tiempos de partida que salen del espacio de reacción, en particular del reactor. Puesto que la síntesis de dióxido de cloro a partir de químicos de partida concentrados puede proceder sin dilución por agua, las cantidades en exceso que incrementan el rendimiento sobre-estequiométrica necesarias de ácido y/o cloro pueden ser disminuidas y adicionalmente hay un incremento significativo en la velocidad de reacción, una salida de generación específica alta del espacio de reacción resulta. Al reducir el tiempo- de residencia medio necesario de reactivos en el espacio de reacción hay la posibilidad de minimizar el volumen de espacio de reacción, como resultado de lo cual, por ejemplo la instalación del espacio de reacción, en particular el reactor, a un tubo a través del cual el sistema a ser tratado fluye se hace posible.

Además, del aspecto de seguridad, hay una mejora de la proporción entre la cantidad de dióxido de cloro permanentemente presente durante la síntesis en el espacio de reacción y la cantidad del sistema a ser tratado.

El desplazamiento del punto de producción del dióxido de cloro fuera de los espacios accedidos por la gente y el sitio de almacenamiento de los químicos de partida incrementa significativamente la seguridad. Las fugas del ' espacio de reacción hasta explosiones del espacio de reacción son virtualmente neutralizadas por el volumen grande del sistema a ser tratado en relación con la cantidad de dióxido de cloro que está presente en el espacio de reacción. Preferiblemente, el sitio de adición del dióxido de cloro al sistema a ser tratado no está situado en una línea de desviación a la línea principal del sistema a ser tratado que puede estar aislado espacialmente por elementos de cierre situados corriente arriba y corriente abajo del sitio de adición situado en la línea de desviación, sino directamente en la línea principal. Por este medio la adición incorrecta del dióxido de cloro a un espacio que tiene volumen restringido y sin reemplazo del sistema a ser tratado (espacio aislado por elementos de cierre) y los peligros resultantes son impedidos de manera segura. La alta flexibilidad del método de acuerdo con la invención expande significativamente los campos de aplicación del tratamiento de dióxido de cloro y además del potencial de peligro debido a los químicos de partida y el dióxido de cloro simultáneamente reduce los gastos industriales para el tratamiento de sistemas a ser tratados en tubos .

Los elementos 1 a 5 son esenciales a la invención para el presente método en una combinación de los mismos que, además de la flexibilidad del método de tratamiento de biocida, también permite el trabajo seguro, aún con el uso de químicos de partida concentrados, al limitar el escape de C102 a salas de trabajo o el medio ambiente y elimina las consecuencias adversas de descomposiciones explosivas .

El espacio de reacción en el cual el C102 es generado está rodeado completamente por los sistemas a ser tratados y el sistema a ser tratado que rodea el espacio de reacción es simultáneamente el sistema a ser tratado.

El uso de un reactor como espacio de reacción es preferido.

De acuerdo con las etapas de proceso 3 y 4, el-espacio de reacción es un componente de un dispositivo móvil que consiste preferiblemente de un tubo semejante a pistón en el cual el espacio de- reacción está situado y en donde este dispositivo móvil tiene una salida del espacio de reacción y líneas de alimentación para los reactivos y opcionalmente agua de dilución. El dispositivo móvil, preferiblemente el tubo semejante a pistón, con el espacio de reacción es conducido y movido a un canal de guía, preferiblemente un tubo externo cilindrico, tal tubo que es cerrado por un elemento de cierre del tubo que tiene el sistema a ser tratado, tiene acceso al tubo que tiene el sistema a ser tratado. Después de la introducción del dispositivo móvil, preferiblemente el tubo semejante a pistón que tiene el espacio de reacción al canal de guia, preferiblemente el tubo externo cilindrico, el elemento de cierre puede ser abierto y el dispositivo móvil, preferiblemente el tubo semejante a pistón que tiene el espacio de reacción puede ser introducido al tubo que tiene el sistema a ser tratado. Preferiblemente, las líneas de alimentación para los reactivos y opcionalmente agua de dilución son conducidas de lo alto al dispositivo móvil y el espacio de reacción. Asimismo, por ejemplo, son posibles estructuras en las cuales las líneas de alimentación son conducidas fuera del espacio de reacción, preferiblemente el reactor, a la entrada del espacio de reacción, tal como por ejemplo, desde el lado o desde el fondo .

Es posible, en la etapa de proceso 5, alimentar el C102 que es formado al sistema que va a ser tratado sin desviaciones u otras líneas adicionales directamente del espacio de reacción en el cual el C102 es formado puesto que la salida está situada directamente en el extremo del espacio de reacción, preferiblemente el reactor y por consiguiente asimismo está rodeado por el sistema a ser tratado. Preferiblemente, el espacio de reacción está situado en la tubería principal del sistema a ser tratado y no en una línea de desviación a la línea principal que puede estar aislada especialmente por medio de elementos de cierre situados corriente arriba y corriente abajo del sitio que yace en la línea de desviación para alimentar dióxido de cloro al sistema a ser tratado. Esta medida es la variante preferida del método.

La velocidad de renovación del sistema a ser tratado en la salida del espacio de reacción, preferiblemente la salida del reactor es afectada por la velocidad de flujo másico del sistema a ser tratado y las proporciones geométricas en el tubo. Si la salida del espacio de reacción está situado por ejemplo en el lado efluente del sistema a ser tratado en el espacio de reacción, los vórtices que generan presión reducida se forman, tales vórtices aceleran la distribución del dióxido de cloro generado en el sistema a ser tratado.

El espacio de reacción, preferiblemente el reactor, se pone en operación preferiblemente sin un artefacto de control de presión. Vía una salida libre en el extremo del espacio de reacción, preferiblemente el reactor, se asegura de que la presión en el espacio de reacción se pueda solamente incrementar hasta el valor que es ejercido sobre el espacio de reacción por el sistema de los alrededores a ser tratado.

La concentración del dióxido de cloro formado en el espacio de reacción, preferiblemente en el reactor, puede ser ajustada, en combinación con la presión y temperatura del sistema de los alrededores a ser tratado, de tal manera que el límite de solubilidad del dióxido de cloro en el sistema a ser tratado no es excedido. Como resultado, se puede impedir la formación de un sistema de dos fases debido a la formación de una fase gaseosa de dióxido de cloro.

Las proporciones de presión para un reactor usado en un tubo pueden ser afectadas por ejemplo por los elementos de cierre integrados al tubo. Además, - los accesorios situados en el tubo pueden modificar la turbulencia del flujo del sistema a ser tratado y mediante esto la distribución del dióxido de cloro agregado en el sistema a ser tratado.

Si el sistema a ser tratado en la salida del espacio de reacción, preferiblemente el reactor, es renovado a una velocidad correspondiente, la concentración de la solución de dióxido de cloro que sale del espacio de reacción, preferiblemente el reactor, puede ser desplazada abruptamente a un intervalo de miligramos.

En principio, todos los métodos químicos para producir C102 en el espacio de reacción pueden ser empleados, en particular los métodos 1 a 3 descritos al principio o de otra manera partiendo de clorato.

Se da preferencia en esta invención al método de ácido clorhídrico-clorito (1.). En este método, los químicos de partida (reactivo) de la sal de clorito de metal alcalino, preferiblemente clorito de sodio, pueden estar presente en soluciones acuosas de 3.5% a 40%. El ácido es preferiblemente ácido clorhídrico en una concentración de 3.5% a 42%.

En la modalidad particularmente preferida de la invención, se hace uso de químicos de partida concentrados y se emplea el método de ácido clorhídrico-clorito (1.). La concentración del ácido clorhídrico es luego aproximadamente 33-42% y aquella de la solución de clorito de sodio es de aproximadamente 25-40%. Los químicos de partida no son diluidos antes o en el espacio de reacción, preferiblemente el reactor.

Los químicos de partida (reactivos) en particular ácido y clorito, se hacen pasar al espacio de reacción como solución acuosa, como se describe anteriormente, separadamente mediante la presión inherente de las soluciones o usando bombas y traídos a la reacción.

En el procedimiento preferido, los reactivos son usados como soluciones concentradas y se omite el uso de agua de dilución y así la concentración de dióxido de cloro al final del espacio de reacción, preferiblemente en la salida del reactor o la línea de salida, es ajustada a mayor de 80 g/1 de solución. Alternativamente, se puede usar agua de dilución con el fin de ajustar la concentración de dióxido de cloro al final del espacio de reacción, preferiblemente en la salida del reactor o la línea de salida, entre mayor de 3 g/1 de solución, preferiblemente mayor de 26 g/1 de solución y particularmente de preferencia mayor de 80 g/1 de solución.

El dispositivo para llevar a cabo el método de acuerdo con la invención comprende esencialmente dispositivos y aparatos apropiados. El dispositivo incluye comúnmente uno o más tanques para los químicos de partida (reactivos) , en particular un tanque de almacenamiento de ácido y un tanque de almacenamiento de clorito, en donde una solución de ácido acuosa es almacenada en el tanque de almacenamiento de ácido y una solución de una sal de metal alcalino de un ion de clorito es almacenada en el tanque de almacenamiento de clorito. Se proveen aparatos que no solamente pueden alimentar los componentes apropiados a los tanques de almacenamiento sino que pueden también desprender soluciones. Preferiblemente, estos aparatos incluyen bombas y líneas de alimentación que son suficientes para asegurar las velocidades de flujo de los químicos de partida (reactivos) , en particular de soluciones de ácido acuosas y soluciones de sales de metal alcalino de un ion de clorito y también de la velocidad de agua de dilución. Los especialistas en el campo pueden determinar fácilmente los tamaños apropiados para los tanques de almacenamiento relevantes, líneas de alimentación y bombas con el fin de obtener las velocidades de alimentación requeridas de las soluciones' de reactivo (esto es, por ejemplo soluciones de ácido acuoso, soluciones de una sal de metal alcalino de un ion de clorito) .

Preferiblemente, el dispositivo tiene modalidades que tienen por lo menos dos bombas para dos químicos de partida (reactivo) , pero en particular una para la solución de la sal de metal alcalino de un ion de clorito y el otro para la solución de ácido acuosa.

El dispositivo comprende además un aparato para mostrar la solución de los químicos de partida (reactivo) en particular la solución que contiene la sal de metal alcalino de un ion de clorito y la solución de ácido acuosa, con el fin de proveer una solución de reacción acuosa de los químicos de partida (reactivo) . Cualesquier aparatos que mezclen las soluciones mencionadas anteriormente de manera apropiada pueden ser usados, incluyendo piezas de T convencionales u otros elementos de conexión, que combinan dos corrientes o tres corrientes para formar una corriente combinada, líneas de regulación y/o un tanque agitado. La solución de reacción acuosa puede luego ser alimentada después de la mezcla al espacio de reacción. Preferiblemente, los dos reactivos y el agua de dilución usada opcionalmente son mezclados en el espacio de reacción. La operación de mezcla puede ser introducida mediante cualquier artefacto, tales como placas deflectoras, inyectores o empaques, por ejemplo que asegura la mezcla óptima.

Como espacio de reacción, se puede hacer uso de cualquier reactor que es apto de iniciar la reacción entre los químicos de partida (reactivo) , en particular la solución de ácido acuosa y la sal de metal alcalino de un ion de clorito, tanque simple, reactores de flujo másico o de tapón de flujo y reactores tubulares. Un reactor tubular es particularmente preferido. Usualmente, una unidad de generación de dióxido de cloro consiste de solamente un reactor tubular, pero la solución de generación de una unidad puede, ser incrementada por arreglo en paralelo de una pluralidad de reactores, por ejemplo para formar un haz de tubos . El reactor puede ser no solamente controlado en temperatura, sino que también puede consistir de un material buen conductor térmico con el fin de proporcionar el calor de reacción liberado al sistema de los alrededores a ser tratado. El material del cual el reactor es fabricado consiste de materiales que exhiben buena estabilidad a las soluciones de reacción respectivas. En la generación de solución de dióxido de cloro que tienen concentraciones mayores de 28 g/1, el material de reacción es por ejemplo titanio, aleación 31, vidrio o materiales de química como por ejemplo polímeros, tales como por ejemplo PVDF o PTFE. Cuando se usa titanio como material de reactor, las soluciones de reacción son alimentadas de tal manera que cuando se usa ácido clorhídrico, este no se pone en contacto con la superficie de titanio sin el socio de reacción que en este caso es un agente oxidante (por ejemplo clorito de sodio) que está presente simultáneamente. Este procedimiento impide la corrosión del titanio puesto que la propiedad activadora de la corrosión del ácido clorhídrico es abolida bajo condiciones de oxidación.

Este estado puede ser obtenido por ejemplo al alimentar el ácido clorhídrico vía una línea de plástico al centro del reactor - a la mayor distancia posible de la superficie de titanio y el socio de reacción oxidante estando situado cercano al punto de alimentación de ácido clorhídrico. El C102 es conducido a lo lejos del reactor mediante cualquier mecanismo deseado que es apto de remover una solución acuosa de un reactor. Preferiblemente, la reacción se lleva a cabo continuamente y el C102 es continuamente removido del reactor. A medida que sale del reactor, el C102 es dosificado directamente al sistema a ser tratado.

Un reactor tubular es usado preferiblemente de acuerdo con la presente invención. En general, el tubo del reactor tubular es construido de tal manera que tiene una longitud suficiente para asegurar un tiempo de residencia suficiente en el reactor con el fin de que" los componentes reaccionen suficientemente en vista de la velocidad de flujo de la solución de reacción, su concentración de reactivos y la temperatura de la solución de reacción. Un reactor particularmente preferido que puede ser usado para producir una generación apropiada de dióxido de cloro acuoso en el sitio es un reactor tubular que contiene uno o más serpentines de tubo. Los especialistas en el campo son aptos de hacer variar el tamaño y forma del reactor como función de la cantidad de dióxido de cloro acuoso a ser producido, la velocidad de flujo y concentración de reactivo, el pH de. la solución de reacción acuosa, . el pH del C102 y la temperatura del reactor. Los especialistas en el campo son asimismo aptos de modificar la temperatura del reactor apropiadamente.

El tiempo de reacción en el espacio de reacción puede variar. Con la concentración incrementada de reactivos en el espacio de reacción, el tiempo de residencia óptimo disminuye. Si una solución que tiene una concentración de dióxido de cloro de 20 g/1 es producida, el tiempo de residencia promedio del reactor es de aproximadamente 60 minutos a 4 minutos, preferiblemente aproximadamente 4 a 6 minutos, con el fin de obtener un rendimiento de aproximadamente 85%. Si la concentración de dióxido de cloro de acuerdo con la modalidad particularmente preferida se incrementa a mayor de 80 g/1, el tiempo de residencia promedio del reactor es de aproximadamente 0.1 minutos a 1.5 minutos, preferiblemente 0.3 a 0.6 minutos, particularmente de preferencia aproximadamente 0.4 minutos para un rendimiento del 95%. El mínimo del tiempo de residencia promedio puede ser obtenido cuando los reactivos son usados como soluciones concentradas, el agua de dilución no es usada y se minimiza el exceso estequiométrico necesario de ácido o cloro. Si, en el método de acuerdo con la invención, el reactor está diseñado para una cierta velocidad de generación, por ejemplo 10 kg/hora, sorprendentemente esto da la posibilidad de incrementar la cantidad de dióxido de cloro generado por más de tres veces. Aunque esta alta flexibilidad de velocidad de generación es acompañada en el caso de velocidades de generación relativamente grandes con una disminución en la velocidad de conversión (10 kg/h = rendimiento de 95%; 30 kg/h = rendimiento de 80%) , especialmente para tales aplicaciones ventajas considerables resultan en las cuales incrementos considerables de las velocidades requeridas estándar de dióxido de cloro resultan temporalmente y a una baja frecuencia. La solución de dióxido de cloro que sale de la salida del espacio de reacción es diluida de tal manera que la velocidad de renovación del sistema a ser tratado en la salida del espacio dé reacción es de aproximadamente 0.1 m3/hora a 20 m3/hora por gramo y hora de uso de cloro generado, preferiblemente 1 m3/hora a 4 m3/hora por gramo y hora de dióxido de cloro generado.

El método de acuerdo con la invención se puede llevar a cabo por ejemplo utilizando los dispositivos ilustrados en la Figura 1 y Figuras 2a y 2b.

La Figura 1 muestra una estructura de contorno para llevar a cabo un método que tiene un espacio de reacción en el tubo sin el dispositivo móvil y sin estar restringido a ciertos químicos de partida (reactivo) o modalidades. Las unidades que tienen los números afirmados pueden por consiguiente ser usadas correspondientemente en general en su función para todos los métodos que tienen los varios químicos de partida posibles (reactivo) y fácilmente reconocibles para aquellos experimentados en el arte.

En la Figura 1, el dispositivo para tratar agua y sistemas acuosos en tubos con dióxido de cloro consiste de dos tanques para los químicos de partida (reactivos) , en particular un tanque de almacenamiento de cloro 1 que tiene la bomba de alimentación 4 y un tanque de almacenamiento de ácido 2 que tiene la bomba de alimentación 5. La bomba de agua 6 es suministrada vía la conexión de agua 3. Todas las tres bombas de alimentación son conectadas vía líneas individuales al lado inferior del espacio de reacción, preferiblemente el reactor 7. En el espacio de reacción, preferiblemente el reactor, están situados artefactos del arte previo que aseguran la mezcla completa rápida de los componentes alimentados en el espacio de reacción. Al hacer variar el contenido de concentración de las soluciones de reactivo o la cantidad de agua de dilución usada, la concentración de la solución de dióxido de cloro resultante es ajustada a mayor de 3 g/1, preferiblemente mayor de 26 g/1 y particularmente de preferencia a mayor de 80 g/1. La variante preferida, sin embargo, es permitir que los reactivos reaccionen en el espacio de reacción sin dilución por agua (la bomba de alimentación del agua de dilución 6 apagada) .

En el extremo opuesto superior del espacio de reacción, preferiblemente el reactor 7, está situada la salida del espacio de reacción 8.

Un dispositivo preferido para el método de acuerdo con la invención es reproducido en la Figura 2a (estado de mantenimiento) y Figura 2b (estado operativo) . En este caso, es esencial para la invención que el espacio de reacción, preferiblemente el reactor, esté situado en un dispositivo móvil 14, preferiblemente un tubo semejante a pistón 14 y en donde este dispositivo móvil posee una salida del espacio de reacción y líneas de alimentación para los reactivos y opcionalmente agua de dilución y se puede hacer deslizar y mover por el dispositivo de movimiento 16, preferiblemente un vástago roscado, al canal de guía 13, preferiblemente un tubo externo cilindrico 13. En este caso, el elemento de cierre 12 es cerrado y así ningún sistema a ser tratado puede penetrar al interior del canal de guía 13. Después que el dispositivo móvil 14 ha sido introducido al canal de guía 13 utilizando el dispositivo de movimiento 16 (Figura 2a, estado de mantenimiento) el elemento de cierre 12 puede ser abierto sin que el sistema a ser tratado sea apto de salir del canal de guía 13. Utilizando el dispositivo de movimiento 16, el 'dispositivo móvil 14 y con el mismo el espacio de reacción, preferiblemente el reactor situado en el mismo, puede luego ser introducido al tubo portador del sistema 11 (Figura 2b) , estado operativo. La superficie entre el canal de guía 13 y el dispositivo móvil 14 está diseñada de tal manera que no es permeable al sistema a ser tratado 9. Los sistemas de sellado usados , son ya sea un componente u otro del canal de guía 13 , el dispositivo móvil 14 o están presente en ambos componentes . En principio, todas las variantes de. sellado son apropiadas que impidan el escape del sistema a ser tratado 9 del tubo 11 vía el canal de guía 13 al aire libre. Vía la línea de alimentación 15, los reactivos son transportados al espacio de reacción, preferiblemente el reactor. Los pasajes de la línea de alimentación 15 al espacio de reacción, preferiblemente el reactor, son construidos de tal manera que aún a presiones relativamente altas, se provee el sellado de estos pasajes.

Preferiblemente, las líneas de alimentación 15 son conducidas de lo alto al dispositivo móvil 14 y al espacio de reacción. Asimismo, por ejemplo, son posibles estructuras en las cuales las líneas de alimentación para los reactivos son conducidas fuera del espacio de reacción,' preferiblemente el reactor, para la entrada del espacio de reacción tal como, por ejemplo, del lado o desde el fondo. El artefacto móvil 14 que tiene el espacio de reacción, preferiblemente el reactor, puede también ser construido de tal manera que está dispuesto en un tubo externo adicional. Todos los modos de proceso son posibles que impiden el escape del sistema a ser tratado del tubo 11 y simultáneamente permitir la introducción del espacio de reacción a este tubo. Preferiblemente, el espacio de reacción, preferiblemente el reactor, es un espacio cerrado en el cual la salida del espacio de reacción está situada en el extremo opuesto de la línea de alimentación de reactivo 15. Preferiblemente, la salida del espacio de reacción es formada por agujeros de perforación en la pared del espacio de reacción y el dispositivo móvil 14 está colocado en el tubo 11 de tal manera que la salida del espacio de reacción está situada en lo alto.

El dióxido de cloro formado puede ser alimentación al sistema a ser tratado 11 vía la salida del espacio de reacción. Preferiblemente, el sistema tratado por dióxido de cloro 10 sale de la sección de tubo en la cual la solución de dióxido de cloro es agregada al sistema a ser tratado 9. Al hacer variar la salida del espacio de reacción (tamaño, tipo y número de orificios) , la posición de las guías del espacio de reacción a la dirección de flujo del sistema a ser tratado y también por las varias colocaciones de la salida del espacio de reacción con respecto al diámetro abierto del tubo 11, varios patrones de distribución del dióxido de cloro generado en el sistema a ser tratado 9 pueden ser ajustados en el tubo 11.

En todos los casos, la variante preferida es la reducción máxima del volumen en el espacio de reacción, preferiblemente el reactor. Al usar reactivos concentrados, en esta variante preferida, la concentración de la solución de dióxido de cloro en la salida del espacio de reacción 8 es ajustada a mayor de 80 g/1.

El canal de guía 13 es preferiblemente montado sobre el tubo portador del sistema 11 en una posición de reloj de las 12 o las 6. Independientemente del sitio de instalación del canal de guia 13, el espacio de reacción, preferiblemente el reactor, debe preferiblemente ser dispuesto de tal manera que está situado debajo en relación con la salida del espacio de reacción. La ventaja es que los componentes gaseosos pueden salir del espacio de reacción.

La variante preferida comprende permitir que los reactivos reaccionen en el espacio de reacción sin dilución por agua (la bomba de alimentación de agua de dilución 6 apagada) . En este caso, la concentración de la dilución resultante en la salida del espacio de reacción 8 se puede incrementar mayor de 9 g/l, preferiblemente mayor de 26 g/l y particularmente de preferencia a mayor de 80 g/l de dióxido de cloro por litro. En esta variante preferida, es ventajoso reducir el volumen del reactor máximamente. En general, ningún artefacto adicional es necesario para obtener la proporción de renovación del sistema a ser tratado 9 en la salida del espacio de reacción 8 con el fin de desplazar la concentración de la solución de dióxido de cloro después de la entrada al sistema a ser tratado 9 rápidamente de preferencia mayor de 80 g/l a la versión de miligramos. Asimismo, en general no es difícil ajustar la presión del sistema a ser tratado 9 en el tubo 11, de tal manera que el límite de solubilidad del dióxido de cloro en la solución acuosa en el espacio de reacción, preferiblemente el reactor 7, como es muestra en la Figura 3, no es excedida.

Las Figuras 2a y 2b muestran una estructura de contorno para llevar a cabo el método de acuerdo con la invención sin estar restringido a las modalidades definidas o químicos de partida (reactivos) . Las unidades que tienen el número especificado por consiguiente van a ser empleadas en su función correspondientemente en general para todos los métodos que tienen los varios químicos de partida posibles (reactivos) pueden ser reconocidos fácilmente por aquellos experimentados en el arte.

Leyendas de las Figuras 1, Figura 2a y Figura 2 b: 1 Tanque de almacenamiento de clorito 2 Tanque de almacenamiento de ácido 3 Conexión de agua 4 Bomba de alimentación de clorito 5 Bomba de alimentación de ácido 6 Bomba de alimentación de agua de dilución 7 Espacio de reacción (reactor) 8 ' Salida del espacio de reacción (salida del reactor) 9 Sistema a ser tratado 10 Sistema tratado 11 Tubo 12 Elemento de cierre 13 Canal de guía 14 Dispositivo móvil 15 Línea de alimentación del reactivo 16 Dispositivo de movimiento La Figura 3 muestra los límites de solubilidad de dióxido de cloro en una solución acuosa como función de la presente y temperatura, a manera de ejemplo para las concentraciones de dióxido de cloro de 70 g/1 y 80 g/1.

El método de acuerdo con la invención es descrito por el ejemplo posteriormente en la presente sin estar restringido al mismo.

Ejemplo 1 Se usa el dispositivo descrito en las Figuras 2a y 2b. El dispositivo móvil 14 que tiene el reactor 7 contenido en el mismo está situado con el elemento de cierre 12 abierto en el tubo 11 a través del cual el sistema fluye y mediante esto está en el estado operativo. El tubo 11 tiene un diámetro de 600 mm y el sistema a ser tratado 9 en el tubo 11 es agua superficial que es alimentada a una velocidad de flujo másico de 1,000 m3/h.ora vía el tubo 11 a una unidad de tratamiento. La presión en el tubo 11 es de 6.2 bar. Vía las líneas de alimentación 15, 5.9 litros de una solución de clorito de sodio de 25% de fuerza y 5.3 litros de una solución de ácido clorhídrico de 32% de fuerza son alimentados por hora al reactor. El reactor tiene un volumen libre de 0.075 litros y el tiempo de residencia de la mezcla de reacción en el espacio de reacción es de 0.4 minutos. 11.1 litros de solución de dióxido de cloro que tiene un contenido de 92 g/1 son administrados por hora vía la salida del espacio de reacción 8 al sistemas a ser tratado 9 (agua superficial) que fluye alrededor del reactor 7. Esto corresponde a una concentración de dióxido de cloro calculada de 1 mg/litro. A un exceso de ácido de 300%, el dióxido de cloro es generado a un rendimiento de 95%. El contenido de dióxido de cloro en el sistema a ser tratado 9 (agua de superficie) se ha reducido a una concentración de 0.2 mg/1 en la entrada de la planta de tratamiento de agua que está aproximadamente un kilómetro alejada del sitio de medición de dióxido de cloro.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método de tratamiento de agua- y sistemas acuosos en tubos con dióxido de cloro (C102) , caracterizado porgue comprende: a. el espacio de reacción en el cual el C102 es generado está rodeado completamente con el sistema a ser tratado, b. el sistema que rodea el espacio de reacción es simultáneamente el sistema a ser tratado, c. el espacio de reacción es un componente de un dispositivo móvil y el dispositivo móvil puede ser introducido al tubo en el cual el sistema a ser tratado está situado y removido otra vez independientemente del estado de reacción del tubo que contiene el sistema a ser tratado, d. el espacio de reacción está situado después del uso del dispositivo móvil en el tubo que contiene el sistema a ser tratado, e. el C102 generado en el espacio de reacción es alimentado al sistema a ser tratado que está situado en el tubo .

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el espacio de reacción es un reactor.

3. El método de conformidad con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el reactor es un reactor tubular.

4. El método de conformidad con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el tiempo de reacción de los reactivos en el espacio de reacción varía de 4 a 60 minutos, preferiblemente 4 a 6 minutos, particularmente de preferida de 0.1 a 1.5 minutos , muy particularmente de preferida 0.3 minutos a 0.6 minutos.

5. El método de conformidad con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el dióxido de cloro es generado a partir de una sal de clorito de metal alcalino y ácido clorhídrico (reactivos) .

6. El método de conformidad con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el dióxido de cloro es generado a partir de clorito de sodio y ácido clorhídrico (reactivos) .

7. El proceso de conformidad con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el dióxido de cloro es generado a partir de clorito de sodio en una solución acuosa de 3.5% a 40%.

8. El método de conformidad con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el dióxido de cloro es generado a partir de ácido clorhídrico en una concentración de 3.5% a 42%.

9. El método de conformidad con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el dióxido de cloro es generado a partir de clorito de sodio y cloro (reactivos) . . ,

10. El método de conformidad con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se usa agua de dilución.

11. El método de conformidad con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque no se usa agua de dilución.

12. El método de conformidad con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el reactor se pone en operación sin un artefacto de control de presión.

13. El método de conformidad con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el reactor tiene una salida libre en la salida de reactor, de tal manera que la presión en el espacio de reacción se puede solamente incrementar al valor que es ejercido sobre el espacio de reacción por el sistema de los alrededores.

14. El método de conformidad- con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque · la solución de dióxido de cloro que sale de la salida del espacio de reacción es diluida de tal manera que la velocidad de renovación en la salida del espacio de reacción del sistema a ser tratado es de aproximadamente 0.1 m3/hora a 20 m3/hora por gramo y hora de. dióxido de cloro generado, preferiblemente 1 m3/hora a 4 m3/hora por gramo y hora de dióxido de cloro generado .

15. El método de conformidad con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el C102 formado en el espacio de reacción se hace pasar fuera del espacio de reacción directamente al sistema a ser tratado, las concentraciones de los químicos de partida son seleccionadas de tal manera que la concentración en la salida del reactor del dióxido de cloro formado es mayor de 3 g/1 de solución, preferiblemente mayor de 26 g/1 de solución y particularmente de preferencia mayor de 80 g/1 de solución.

16. El método de conformidad con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende : a. el espacio de reacción en el cual el C102 es generado es un reactor sin un artefacto de control de presión y equipado con una salida libre y este reactor está completamente rodeado por el sistema a ser tratado, b. el sistema que rodea el espacio de reacción es simultáneamente el sistema a ser tratado, c . el C102 formado en el espacio de reacción se hace pasar fuera del espacio de reacción directamente al sistema a ser tratado, la combinación de la concentración de químicos de partida y agua en dilución usada opcionalmente fue seleccionado de tal manera que la concentración en la salida de reactor del dióxido de cloro formado es mayor de 3 g/1 de solución, preferiblemente mayor de 26 g/1 de solución y particularmente de preferencia mayor de 80 g/1 de solución.

17. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende: a. el espacio de reacción en el cual el C102 es generado es un reactor sin un artefacto de control de presión y equipado con una salida libre y este reactor está completamente rodeado por el sistema a ser tratado, b. el sistema que rodea el espacio de reacción es simultáneamente el sistema a ser tratado y este ejerce una presión sobre la solución que contiene dióxido de cloro en el espacio de reacción de una magnitud total que el limite de solubilidad de dióxido de cloro en agua a una temperatura dada rio es excedido, c . el C102 formado en el espacio de reacción se hace pasar fuera del espacio de reacción directamente al sistema a ser tratado, la combinación de las concentraciones de los químicos de partida y agua de dilución que opcionalmente es usada son seleccionados de tal manera que la concentración en la salida de reactor de dióxido de cloro formado es mayor de 3 g/1 de solución, preferiblemente mayor de 26 g/1 de solución y particularmente de · referencia mayor de 80 g/1 de solución.

18. El método de conformidad con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se usan los compuestos químicos de partida concentrados y se emplea el método de ácido clorhídrico clorito (a) , la concentración del ácido clorhídrico es de 33-42% y aquella de la solución de clorito de sodio es de 25-40%.

19. El método de conformidad con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el dispositivo móvil consiste de un tubo semejante a pistón.

20. El método de conformidad con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se usa titanio como material de reactor, las soluciones de reacción son administradas de tal manera que cuando se usa ácido clorhídrico no se pone en contacto con la superficie de titanio sin el socio de reacción, que en este caso es un agente oxidante tal como por ejémplo clorito de sodio, que está presente simultáneamente.

21. El método de conformidad con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el espacio de reacción está situado en el tubo principal del sistema a ser tratado y no en una línea de desviación a la línea principal, que puede estar aislada espacialmente por elementos de cierre situados corriente arriba y corriente abajo del sitio en la línea de desviación por la alimentación de dióxido de cloro al sistema a ser tratado.

22. El método de conformidad con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el dispositivo móvil puede ser introducido al tubo vía un canal de alimentación utilizando un dispositivo de movimiento, un elemento de cierre está situado entre el canal de' alimentación y el tubo .

23. El método de conformidad con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el canal de alimentación consiste de un tubo externo cilindrico y el dispositivo móvil consiste de un tubo semejante a pistón.