BR0113722B1 - processo de oxidação dos corpos orgánicos presente em um efluente aquoso. - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO DE OXIDAÇÃO DOS CORPOS ORGÂNICOS PRESENTES EM UM EFLU- ENTE AQUOSO".

A presente invenção refere-se a um processo de oxidação hidro- termal dos dejetos, notadamente, mas não exclusivamente, dos corpos or- gânicos contidos em um efluente aquoso, e uma instalação destinada à apli- cação desse processo.

Aplicações da invenção são notadamente, mas não exclusiva- mente, a transformação dos corpos orgânicos contidos em pequenas quanti- dades em efluentes aquosos provenientes notadamente das indústrias agro- alimentícias. Esses efluentes aquosos são igualmente capazes de conter sais dissolvidos. Os corpos orgânicos são transformados em gases aptos a serem queimados para fornecerem a energia ou em gases capazes de se- rem liberados na atmosfera, mas sem perigo.

Processos de transformação de dejetos orgânicos contidos em uma fase aquosa são conhecidos. Em particular, é conhecido levar a mistura água/dejetos orgânicos a temperaturas e pressões tais que a água ultrapas- se seu ponto crítico, provocando assim, quando um corpo oxidante está pre- sente na mistura, a decomposição dos dejetos em elementos químicos sim- pies do tipo CO2 e H2O.

Todavia, quando a mistura água/dejetos orgânicos à qual se a- crescentaram quantidades de oxidante aptas a oxidarem a totalidade dos dejetos é comprimida e aquecida de forma que a água ultrapasse seu ponto crítico, a reação de oxidação que ocorre produz quantidades de energia tér- mica importantes que podem afetar a integridade das paredes do reator no qual se desenrola a reação. Observam-se as mesmas conseqüências sobre as paredes do reator, quando a mistura água/dejetos orgânicos é previamen- te comprimida e aquecida na introdução do oxidante na mistura.

Ao contrário, quando se introduz o oxidante, antes de ter come- çado a comprimir e a aquecer a mistura, pontos quentes podem aparecer no meio do reator. Estes são devido essencialmente ao fato de a solubilidade do oxidante e sua capacidade calorífica não serem constantes em função das condições de temperaturas e de pressões da mistura. Assim, a concen- tração de oxidante dissolvido na mistura não é homogênea no meio reacio- nal e a reação de oxidação produz maior quantidade de energia térmica nas zonas de maior concentração em oxidante.

Além do fato de o aparecimento desses pontos quentes ser ca- paz de afetar as paredes do reator, a má repartição do oxidante no meio re- acional leva a um rendimento medíocre da reação de degradação dos deje- tos orgânicos.

Para prevenir o aquecimento localizado do reator, foi imaginado injetar oxigênio e água simultaneamente por frações ao longo do reator, de forma que o oxigênio oxida a matéria orgânica e que simultaneamente a á- gua baixe a temperatura do meio reacional. Todavia, essa solução não per- mite uma degradação ótima da matéria orgânica, pois a velocidade de oxi- dação é reduzida pela diminuição simultânea da temperatura. Além disso, o perfil térmico do reator apresenta uma curva alternadamente crescente, de- pois decrescente a cada injeção, o que diminui o rendimento global do rea- tor.

Uma primeira finalidade da presente invenção é de propor um processo de oxidação dos compostos orgânicos contidos em efluentes a- quosos que permitem prevenir os inconvenientes pré-citados.

Essa finalidade é atingida, de acordo com a invenção, pelo fato de o processo compreender as seguintes etapas:

- injeta-se em um corpo tubular que apresenta uma entrada e uma saída esse efluente aquoso contendo uma quantidade determinada de corpos orgânicos, considerados em condições de pressão e de temperatura inicial;

- leva-se esse efluente aquoso a uma pressão P1, correspon- dente pelo menos à pressão crítica desse efluente aquoso, essa pressão P1 sendo superior à pressão inicial;

- leva-se esse efluente aquoso a uma temperatura T1 superior à temperatura inicial por meio de aquecimento aplicados em uma zona desse corpo tubular; e pelo fato de se injetar nesse corpo tubular, em η pontos distan- tes uns dos outros, η frações de pelo menos uma composição oxidante cuja soma corresponde à quantidade de composição oxidante necessária à oxi- dação dessa quantidade determinada de corpos orgânicos, de forma que uma parte da energia térmica produzida pela reação de oxidação eleva a temperatura da mistura reacional dessa temperatura T1 à temperatura T2 > T1, segundo uma curva crescente entre essa zona desse corpo tubular e o enésimo ponto de injeção, porque esses corpos orgânicos são oxidados, essa mistura reacional evoluindo continuamente de um estado subcrítico líquido para o domínio supercrítico.

Assim, uma característica do processo de oxidação dos corpos orgânicos reside na injeção progressiva da composição exclusivamente oxi- dante pelos η pontos de injeção, no meio reacional que escoa no corpo tubu- lar. Desse modo, a oxidação dos corpos orgânicos contidos no efluente a- quoso que é realizada progressivamente durante o escoamento da mistura reacional no corpo tubular e a energia térmica produzida pela reação de oxi- dação a cada injeção de composição oxidante é parcialmente dissipada en- tre as injeções, o que evita uma produção muito intensa de energia que dani- ficaria as paredes internas do corpo tubular. E não há nenhuma necessidade de injetar um corpo capaz de resfriar simultaneamente o meio reacional du- rante a reação.

Evidentemente, a composição oxidante é capaz de conter outros compostos, mas que não têm nenhuma ação específica sobre o meio rea- cional.

Uma parte da energia térmica total gerada pela oxidação de to- dos os corpos orgânicos é cedida ao meio reacional cuja pressão P1 é supe- rior à pressão crítica do efluente aquoso, o que lhe permite evoluir progressi- vamente de um estado subcrítico em fase líquida até domínio supercrítico, sem passar pela fase gasosa. Quando a mistura reacional está no domínio supercrítico, a noção de fase desaparece e os corpos orgânicos, que não foram oxidados entre as injeções de composição oxidante, o são nesse do- mínio. Vantajosamente, a pressão P1 desse efluente aquoso é superior a 23 MPa e a temperatura T1 desse efluente está compreendida entre 96 e 247°C (370 e 520K). Nesse domínio de temperatura e de pressão, o efluente aquoso contendo os corpos orgânicos está em uma fase líquida subcrítica onde uma parte desses corpos é oxidada.

De acordo com um modo particular de realização da invenção, essa parte de energia térmica produzida pela reação de oxidação eleva a temperatura dessa mistura reacional a uma temperatura T2 inferior a 526,85°C (800K). Assim, embora a temperatura da mistura reacional seja capaz de ser superior a 526,85°C (800K), após o enésimo ponto de injeção, já que a enésima fração de composição oxidante reage com os corpos orgâ- nicos restantes, essa quantidade de energia não é suficiente para degradar a parede interna do corpo tubular. Assim, uma parte substancial dos corpos orgânicos é oxidada, antes que a mistura reacional atinja a temperatura T2, e a última parte que é oxidada pela última fração de composição oxidante sendo pequena, a temperatura da mistura reacional será muito ligeiramente superior a T2. Além disso, a capacidade calorífica da água é máxima para uma temperatura compreendida entre 376,85°C e 426,85°C (650K e 700K), o que permite uma absorção importante da energia térmica liberada pela reação de oxidação nessa faixa de temperatura que o meio reacional atra- vessa. As paredes do reator serão cada vez menos afetadas.

De acordo com um outro modo particular de realização da in- venção, injetam-se três frações de uma composição oxidante nesse corpo tubular em três pontos espaçados uns dos outros. A primeira fração é injeta- da, quando a temperatura do efluente aquoso tiver atingido a temperatura T1, a segunda fração é injetada de forma que o efluente aquoso atinja a temperatura T2 e, quando a tiver atingido, a terceira fração é injetada.

De maneira vantajosa, injeta-se a primeira fração de composição oxidante, depois que esse efluente aquoso tenha atingido a temperatura T1, de forma que a reação de oxidação dos corpos orgânicos apenas seja acio- nada a jusante dessa zona desse corpo tubular onde são aplicados esses meios de aquecimento. De acordo ainda com um outro modo particular de realização de invenção, esse corpo tubular apresenta uma pluralidade de partes, cujas seções são de tamanhos diferentes. Essa configuração permite dispor alter- nadamente partes de corpos tubulares mais estreitas nas quais se injeta a composição oxidante e partes mais largas nas quais ocorre a reação de oxi- dação. Assim, o tempo de permanência da mistura reacional nas partes mais largas é mais importante, o que permite aumentar o tempo de reação e, por- tanto, seu rendimento entre cada injeção de composição oxidante.

De acordo com uma disposição vantajosa, uma parte da energia térmica produzida por essa oxidação é cedida a esse efluente aquoso consi- derado nas condições de pressão e de temperatura iniciais, a fim de levá-lo a essa temperatura T1. Desse modo, não é necessário prever meios adicio- nais de aquecimento para levar esse efluente aquoso da temperatura inicial à temperatura T1, o que melhora o balanço energético total do processo, de acordo com a invenção. Só meios aquecedores de acionamento de baixa intensidade são necessários.

Preferencialmente, a composição oxidante injetada no corpo tu- bular é o oxigênio, o que permite transformar os corpos orgânicos a um cus- to vantajoso. Todavia, o peróxido de hidrogênio pode ser utilizado em certas situações particulares nas quais os custos de aprovisionamento são vantajo- sos, quando as condições de aplicação do processo necessitam de uma composição oxidante de uma solubilidade na água mais importante.

De acordo com uma dispositivo particularmente vantajoso, pelo menos uma das frações de composição oxidante é constituída de uma com- posição oxidante de natureza diferente daquela das outras frações. Assim, por exemplo, é possível se beneficiar das vantagens tecnológicas do peróxi- do de hidrogênio em uma primeira parte do reator e das vantagens econômi- cas do oxigênio na segunda parte.

De acordo com um modo de realização particularmente vantajo- so, o processo, de acordo com a invenção, compreende, além disso, as se- guintes etapas: recupera-se esse efluente aquoso e os sais que ele contém nessa saída desse corpo tubular, diminui-se a pressão desse efluente aquo- so dessa pressão P1 a uma pressão PO1 compreendida entre a pressão at- mosférica e essa pressão P1, de forma a espalhar esse efluente aquoso pa- ra transformar todos os sais no estado sólido e esse efluente aquoso no es- tado de vapor; recuperam-se os sais no estado sólido; e recupera-se esse efluente aquoso no estado de vapor, porque se separam fisicamente esse efluente aquoso e os sais que ele contém.

Uma segunda finalidade da presente invenção é de propor uma instalação destinada à aplicação do processo de oxidação dos corpos orgâ- nicos contidos em efluentes aquosos. A instalação compreende:

- meios para injetar em um corpo tubular, apresentando uma en- trada e uma saída, esse efluente aquoso contendo uma quantidade determi- nada de corpos orgânicos, considerados nas condições de pressão e de temperatura iniciais;

- meios para levar esse efluente aquoso a uma pressão P1 su- perior à pressão inicial;

- meios de aquecimento, aplicados em uma zona desse corpo tubular, para levar esse efluente aquoso a uma temperatura T1, superior à temperatura inicial; e

- meios para injetar nesse corpo tubular, no qual esse efluente aquoso está pelo menos à pressão P1, em η pontos distantes uns dos ou- tros, η frações de uma composição oxidante da qual a soma corresponde à quantidade de oxidante necessária à oxidação dessa quantidade determina- da de corpos orgânicos, de forma que uma parte da energia térmica gerada pela reação de oxidação eleva a temperatura da mistura reacional dessa temperatura T1 à temperatura T2 > T1, segundo uma curva crescente entre essa zona desse corpo tubular e o enésimo ponto de injeção, porque esses corpos orgânicos são oxidados, essa mistura reacional evoluindo continua- mente de um estado em fase subcrítica a uma estado em fase supercrítica.

De forma vantajosa, o corpo tubular é constituído de um tubo que apresenta um orifício de entrada no qual é injetado esse efluente aquo- so e um orifício de saída pelo qual escapam esses corpos orgânicos oxida- dos. Esse tubo pode ser retilíneo, quando o processo pode ser aplicado em um corpo tubular de pequeno comprimento, mas pode igualmente ser dis- posto em hélice, de forma a reduzir as dimensões totais do reator.

Preferencialmente, os meios para injetar esse efluente aquoso compreendem uma bomba apta a comprimir esse efluente aquoso a uma pressão superior a 23 MPa, essa bomba sendo ligada a esse orifício de en- trada. Assim, a bomba que compreende igualmente um orifício de admissão do efluente aquoso e um orifício de injeção sob pressão injeta esse efluente aquoso no corpo tubular. A pressão do efluente no corpo tubular é relativa- mente constante e superior a 23 MPa pelo menos na parte em que as rea- ções de oxidação ocorreram.

De forma vantajosa, esses meios de aquecimento, aplicados nessa zona desse corpo tubular comportam um gerador termoelétrico solidá- rio a esse corpo tubular. Assim, o gerador termoelétrico fixado sobre o corpo tubular permite pré-aquecer o efluente aquoso que é injetado.

Preferencialmente, esses meios de aquecimento, aplicados nes- sa zona desse corpo tubular, comportam um trocador térmico solidário a es- se corpo tubular, cuja fonte quente é fornecida por uma parte da energia térmica produzida por essa reação de oxidação. Com efeito, a reação de oxidação gera energia térmica da qual pelo menos uma parte pode elevar a temperatura do meio reacional e da qual uma parte pode ser recuperada e utilizada para levar o efluente aquoso à temperatura T1.

De acordo com um modo particular de realização da invenção, os meios para injetar uma fração de oxidante nesse corpo tubular compre- endem um injetor de vazão variável que desemboca nesse corpo tubular, a pressão oxidando nesse injetor sendo superior a P1. O injetor pode ser ali- mentado com composição oxidante por uma bomba apta a comprimir a composição oxidante a uma pressão superior a P1, ou por um reservatório contendo a composição sob uma pressão igualmente superior a P1.

De acordo com um modo particular de aplicação da invenção, os meios para injetar o oxidante nesse corpo tubular comportam três injetores que desembocam nesse corpo tubular, espaçados uns dos outros.

Vantajosamente, o primeiro ponto de injeção da composição o- xidante fica situado entre esse orifício de saída desse corpo tubular e essa zona desse corpo tubular onde são aplicados esses meios de aquecimento, nas proximidades dessa zona.

De acordo com um modo particular de aplicação, a instalação de oxidação compreende, além disso: meios para recuperar esse efluente a- quoso e os sais que o contém nessa saída desse corpo tubular, meios para diminuir a pressão desse efluente aquoso dessa pressão P1 a uma pressão PO, compreendida entre a pressão atmosférica e essa pressão P1, de forma a espalhar esse efluente aquoso no estado de vapor; meios para recuperar os sais no estado sólido; e meios para recuperar esse efluente aquoso no estado de vapor, porque se separa fisicamente esse efluente aquoso e os sais que ele contém.

Outras particularidades e vantagens da invenção sobressairão com a leitura da descrição feita a seguir de modos de realização particulares da invenção, dados a título indicativo, mas não limitativos, com referência aos desenhos anexados, nos quais:

- a figura 1 representa uma vista esquemática da instalação des- tinada à aplicação do processo, de acordo com a invenção, comportando η pontos de injeção da composição oxidante;

- a figura 2 representa uma vista do perfil térmico do meio rea- cional em função dos pontos de injeção em composição oxidante correspon- dente à vista esquemática da figura 1;

- a figura 3 representa uma vista esquemática da instalação des- tinada à aplicação do processo, de acordo com a invenção, segundo um modo particular de realização no qual o corpo tubular comporta três pontos de injeção; e

- a figura 4 representa uma vista do perfil térmico do meio rea- cional em função dos pontos de injeção correspondentes à vista esquemáti- ca da instalação representada na figura 3.

Far-se-á referência à figura 1 para descrever a instalação de a- plicação do processo de oxidação dos corpos orgânicos contidos no efluente aquoso. O efluente aquoso contendo os corpos orgânicos a transformar é estocado a montante da instalação de aplicação do processo em um reser- vatório 10. Os efluentes aquosos são geralmente constituídos por lamas in- dustriais ou urbanas, ou por águas oriundas de processos industriais.

Uma bomba 12, cujo orifício de admissão 14 é ligado por uma canalização 16 à extremidade inferior do reservatório 10, está apta a bom- bear o efluente aquoso e a injetá-lo sob pressão em um corpo tubular 18 ao nível de seu orifício de entrada 20. A bomba 12 é capaz de injetar o efluente aquoso no corpo tubular 18 sob uma pressão superior a 22 MPa que corres- ponde sensivelmente á pressão crítica da água.

O corpo tubular 18 é munido de um gerador termoelétrico 22 que envolve pelo menos parcialmente a parede externa do corpo tubular nas proximidades do orifício de entrada 20 no qual é injetado o efluente aquoso. O gerador termoelétrico 22 é constituído de uma resistência aquecedora ap- ta a produzir suficientemente energia térmica para elevar a temperatura do efluente aquoso que atravessa o corpo tubular 18.

É evidente que qualquer outro meio apto a gerar energia térmica é capaz de ser utilizado, em particular meios que funcionam à gás ou outros combustíveis.

Esse fornecimento energético ao efluente aquoso é necessário ao acionamento da reação de oxidação dos corpos orgânicos que ocorre desde a injeção de uma primeira fração de composição oxidante no ponto de injeção 24. Esse ponto de injeção 24 fica situado no corpo tubular 18 a ju- sante do gerador termoelétrico 22. Em um modo de realização particular, a injeção da primeira fração de composição oxidante é realizada a montante dos meios de aquecimento após o orifício de entrada do corpo tubular, de forma a solubilizar uma parte de composição oxidante na fase aquosa à temperatura inicial.

No ponto de injeção 24, um injetor (não-representado) atravessa a parede do corpo tubular 18 e desemboca na abertura deste. O injetor é ligado a uma bomba 26 ou a um reservatório (não-representado) por meio de um conduto 28. A bomba 26 ou o reservatório está apta(o) a liberar uma fração de composição oxidante sob uma pressão superior à pressão do eflu- ente que circula do corpo tubular 18. Com efeito, essa condição é necessária para que o oxidante seja injetado no corpo tubular 18.

A composição oxidante pode ser constituída de qualquer subs- tância apta a arrancar elétrons nos corpos orgânicos. O oxidante menos o- neroso é o oxigênio, e é fácil injetá-lo por meio de um injetor. Outros oxidan- tes são capazes de serem utilizados como o peróxido de hidrogênio ou como o ácido nítrico que apresenta o interesse de degradar os óxidos de anidrido e de obter água e nitrogênio.

Um segundo ponto de injeção 30 da composição oxidante situa- do nas proximidades do primeiro ponto de injeção 24, a jusante, permite a injeção de uma segunda fração da composição oxidante. Os meios utilizados para injetar a composição oxidante são idênticos aos meios utilizados para realizar a injeção no primeiro ponto 24.

O número de frações de composição oxidante a injetar no corpo tubular 18 é variável, em função da concentração em corpos orgânicos pre- sentes no efluente gasoso, da quantidade de oxidante necessário à oxidação de todos os corpos orgânicos e em função da geometria do corpo tubular. Será descrito mais detalhadamente na seqüência da descrição um modo de realização particular da invenção no qual a instalação compreende três pon- tos de injeção em composição oxidante.

De acordo com uma disposição vantajosa, quando se aumenta a temperatura do meio reacional, após a injeção da primeira fração de oxidan- te, utilizam-se pelo menos dois tipos de composição oxidante. O peróxido de hidrogênio é injetado em primeiro lugar, considerando-se seu forte poder oxidante, depois frações de oxigênio são injetadas nos outros pontos de in- jeção. A reação tendo sido acionada, o oxigênio pode reagir de forma ótima. Segundo esse modo de utilização, o balanço econômico do reator é melho- rado, pois o oxigênio é menos oneroso que o peróxido de hidrogênio.

De acordo com a figura 1, a instalação comporta um último pon- to de injeção 32 da composição oxidante denominado enésimo ponto de injeção. A fim de que a reação de oxidação seja sensivelmente completa, isto é, que o conjunto dos corpos orgânicos seja oxidado, é necessário que a quantidade de oxidante injetada no efluente aquoso seja pelo menos igual às quantidades de oxidante correspondente à estequiometria da reação de oxi- dação dos corpos orgânicos. Assim, a soma das frações de composição oxi- dante injetadas no corpo tubular 18 é pelo menos igual à quantidade deter- minada de efluente aquoso. Evidentemente, o processo de oxidação ocorre em contínuo e o raciocínio que é mantido por quantidades determinadas po- de ser transposto no funcionamento contínuo, utilizando medidas de vazões.

Quando a reação está completa e os corpos orgânicos compor- tam apenas compostos à base de carbono e de oxigênio, os produtos de oxidação são constituídos de dióxido de carbono e de água. Esses produtos de oxidação são liberados na extremidade do corpo tubular 18 ao nível de um orifício de saída 34.

O processo, de acordo com a invenção, permite mineralizar uma carga orgânica contida em um efluente aquoso para se obter água e dióxido de carbono, por exemplo. Nesse caso, os produtos de reação poderão per- feitamente ser liberados na atmosfera sem dano para o meio ambiente, ou recuperados para serem utilizados como reagente, caso o teor em dióxido de carbono seja suficiente.

Os produtos da reação de oxidação dos corpos orgânicos pode- rão igualmente ser liberados na atmosfera, caso, por exemplo, contenham nitrogênio oriundo da degradação dos óxidos de nitrogênio pelo ácido nítrico. Ao contrário, caso os corpos orgânicos contenham cloro, o cloreto de hidro- gênio proveniente da reação deverá ser recuperado por transformação quí- mica.

Conforme será descrito mais em detalhes na seqüência da des- crição, o corpo tubular está a priori à sua temperatura máxima na zona situ- ada após o enésimo ponto de injeção. Assim, é possível recuperar essa e- nergia térmica por meio de um primeiro permutador 36 situado nessa zona na qual a temperatura é máxima para transferí-la a montante do corpo tubu- lar 18 por meio de um segundo permutador 38. Essa energia térmica transfe- rida nas proximidades do orifício de entrada 20 do corpo tubular 18 permite suprir ou substituir o gerador termoelétrico necessário ao pré-aquecimento do efluente gasoso. Essa configuração apresenta um interesse econômico, diminuindo a quantidade de energia necessária à aplicação do processo.

Após ter descrito os elementos constitutivos da instalação ne- cessária à aplicação do processo, de acordo com a invenção, referindo-se à figura 1, descrever-se-á então, com referência à figura 2, o processo de oxi- dação dos corpos orgânicos presentes no efluente e o perfil térmico do meio reacional. Esta fica situada na vertical do dispositivo da figura 1, a fim de que o perfil térmico do meio reacional corresponde às diferentes partes do reator tubular 18.

O efluente gasoso é inicialmente comprimido por meio da bomba 12, antes de ser injetado sob uma pressão superior a 22 MPa no orifício de entrada 20 do corpo tubular 18. A compressão, que permite elevar a tempe- ratura do efluente aquoso, é suprida pelo segundo permutador térmico 38, caso a instalação seja em regime de funcionamento normal ou pelo gerador termoelétrico 22, caso a instalação seja em regime transitório. O meio rea- cional inicialmente à temperatura Ti é assim levado à temperatura T1, se- gundo uma inclinação 40, de acordo com o perfil térmico da figura 2.

A temperatura T1 está compreendida entre 96,85 e 246,85°C (370 e 520K), enquanto que a pressão do meio reacional é mantida constan- te, o que permite conservar o meio reacional em fase líquida. Este conserva uma temperatura constante T1, durante um período transitório correspon- dente ao patamar 42.

Em seguida, injeta-se uma primeira fração da composição oxi- dante no primeiro ponto de injeção 24 e a temperatura do meio reacional aumenta segundo a inclinação 44 para atingir a temperatura T11. Com efei- to, a oxidação dos corpos orgânicos pela composição oxidante é exotérmica e, por conseguinte, cede energia ao meio reacional.

Uma segunda fração da composição oxidante é injetada no se- gundo ponto de injeção 30, produzindo a energia apta a aumentar a tempe- ratura a um valor T12, segundo a inclinação 46. A mesma operação é repetida tantas vezes quanto necessário, tomando-se cuidado de controlar a temperatura do meio reacional pela inje- ção controlada das frações de composição oxidante.

Antes da injeção da enésima fração de oxidante no corpo tubular 18 no ponto de injeção 32, a temperatura do meio reacional não deve ser superior à temperatura T2 que é inferior a 526,85°C (800K). Com efeito, em caso contrário, os riscos de degradação da parede interna do corpo tubular 18 são importantes, já que a enésima e última injeção elevam ainda a tem- peratura do meio reacional, segundo uma inclinação 48.

A última injeção de composição oxidante permite a degradação dos corpos orgânicos do efluente aquoso que não foram degradados durante as etapas precedentes. A fim de assegurar um rendimento máximo da rea- ção de oxidação, a soma de η frações de composição oxidante é sensivel- mente superior à quantidade estequiométrica necessária. Evidentemente, o processo sendo contínuo, é a soma das vazões das frações de composição oxidante em relação à vazão do efluente aquoso no corpo tubular 18 que corresponde a uma relação sobreestequiométrica.

Por outro lado, a capacidade calorífica da água sendo máxima para uma temperatura sensivelmente igualmente a 396,85°C (670K), de for- ma vantajosa, uma fração importante de composição oxidante é injetada dentro de um intervalo de temperatura do meio reacional compreendendo esse valor de 396,85°C (670K). Com efeito, já que a capacidade calorífica da água é máxima a esse valor da temperatura, a energia térmica produzida pela reação de oxidação é tanto mais absorvida, o que limita a elevação da temperatura do meio reacional e, portanto, a degradação da parede interna do corpo tubular 18.

Além disso, quando a composição oxidante é o oxigênio, ela é solúvel na fase líquida do efluente aquoso para todas as injeções. Essa par- ticularidade interessante permite evitar os pontos quentes no corpo tubular. Com efeito, a total solubilidade do oxigênio no meio reacional permite uma repartição homogênea e instantânea do oxidante, o que produz uma eleva- ção térmica do conjunto do meio reacional, já que as reações são acionadas sensivelmente no mesmo instante. Ao contrário, uma má solubilidade do o- xidante induz reações localizadas nos meios reacionais e, portanto, dos pon- tos quentes.

Serão feitas referências às figuras 3 e 4 para descrever um mo- do particular de realização, compreendendo três pontos de injeção de três frações de composição oxidante.

Encontram-se nas figuras 3 e 4, a instalação, de acordo com a invenção, e o perfil térmico que lhe é associado. O efluente aquoso é injeta- do sob pressão através do orifício de entrada 20. Os meios de pré- aquecimento, assim como a injeção da primeira fração de composição oxi- dante no ponto de injeção 24, permitindo ao meio reacional atingir a tempe- ratura T1 durante um período transitório correspondente ao patamar 50. A injeção da segunda fração de composição oxidante no ponto de injeção 30 produz um aumento da temperatura a um valor T2 correspondente ao pata- mar 52. Em seguida, a última injeção, que permite a oxidação dos corpos orgânicos que ainda não reagiram, eleva a temperatura do meio reacional a uma temperatura sensivelmente superior a T2. Evidentemente, os valores de T1 e de T2 são, no caso, os mesmos que os valores T1 e T2 mencionados nas figuras 1 e 2.

De acordo com um outro modo de realização particular, não- representado, conservando o princípio descrito acima segundo o qual se injetam três frações de oxidante, a injeção da primeira fração é realizada em um ponto de injeção situado no corpo tubular a montante dos meios de pré- aquecimento nas proximidades do orifício de entrada do corpo tubular. As- sim, a composição oxidante constitui com o efluente aquoso contendo os corpos orgânicos um meio reacional cuja temperatura é sensivelmente igual à temperatura inicial do efluente aquoso. Os meios de pré-aquecimento permitem à reação de oxidação acionar desde a primeira elevação em tem- peratura do meio reacional que é ela própria produzida pela reação.

De acordo ainda com um modo de realização não-representado, injetam-se unicamente duas frações de composição oxidante. Essa configu- ração é vantajosa, quando a concentração em corpos orgânicos no efluente aquoso é pequena.

Um exemplo particular de realização da invenção é dado a título indicativo na descrição que se segue.

O corpo tubular ou reator comporta quatro pontos de injeção e um pré-aquecedor que permite levar a temperatura do efluente aquoso a uma temperatura de 151,85°C (425K).

O efluente a tratar é constituído de uma mistura de glicose e de metanol contendo 3,9 % em peso de glicose e 4,9 % de metanol em uma fase aquosa. Para oxidar totalmente essa mistura, quantidade de oxigênio necessária é de 88,9 g/L. Essa quantidade é denominada "demanda química em oxigênio" seja, mais usualmente, DCO. A quantidade no caso, injetada, corresponde a uma estequiometria de 1,1.

A vazão do efluente no reator é de 1 kg/hora a uma pressão de MPa.

A tabela abaixo representada comporta a medida do comprimen- to do reator em metro, o ponto 0 sendo sensivelmente o ponto de injeção do efluente aquoso, após injeções das frações de oxigênio e a temperatura cor- respondente do reator.

<table>table see original document page 16</column></row><table> O exemplo acima não é de modo nenhum limitativo, e não se sairia do âmbito da invenção, tratando qualquer outra composição de efluen- te por meio de um oxidante diferente e de uma instalação que compreende um número diferentes de pontos de injeção.

De acordo com um outro aspecto, a instalação de oxidação compreende meios, não-representados, para recuperar os sais contidos em efluentes aquosos.

Assim, o corpo tubular é prolongado em sua saída por um se- gundo corpo tubular no qual o efluente aquoso e os sais que ele contém der- ramam-se a uma temperatura compreendida entre 476,85 e 626,85°C (750 e 900K), por exemplo 546,85°C (820K). O segundo corpo tubular comporta um bocal de entrada no qual a água é capaz de ser injetada para resfriar o eflu- ente aquoso a unidade de enchimento compreendida entre 426,85°C e 526,85°C (700 e 800K), por exemplo 476,85°C (750K).

O segundo corpo tubular desemboca em um receptáculo que forma moega por intermédio de um bocal de expansão. A pressão interna do receptáculo estando compreendida entre a pressão atmosférica e essa pres- são P1, por exemplo 1MPa. Dessa forma, o efluente aquoso que contém os sais se espalha, todos os sais são transformados em um estado sólido, e o efluente aquoso no estado de vapor. Pode-se ainda recuperar os sais na extremidade inferior da moega e o vapor em uma outra saída aberta para isso a uma temperatura compreendida entre 226,85°C e 326,85°C (500 e 600K), por exemplo 276,85°C (550K).

Além disso, de forma particularmente vantajosa, a saída do cor- po tubular e/ou o segundo corpo tubular comporta um descolmatador de ul- tra-sons, aplicado sobre as paredes externa, permitindo descolmatar os sais que se sedimentam sobre a parede interna dos corpos tubulares e que cor- rem o risco de obstruí-los no decorrer do processo de oxidação.

Claims (10)

1. Processo de oxidação dos corpos orgânicos presentes em um efluente aquoso, esse efluente aquoso sendo capaz de compreender sais, o referido processo compreendendo as seguintes etapas: injetar o referido efluente aquoso tendo uma pressão e tempera- tura iniciais, e compreendendo uma quantidade pré-determinada dos corpos orgânicos, em um corpo tubular que apresenta uma entrada e uma saída; levar o referido efluente aquoso a uma pressão P1, correspon- dendo pelo menos à pressão crítica do referido efluente aquoso, a referida pressão P1 sendo superior à pressão inicial; levar o referido efluente aquoso a uma temperatura T1 superior à temperatura inicial por meios de aquecimento aplicados em uma zona do referido corpo tubular; injetar no referido corpo tubular em η pontos distantes uns dos outros, η frações de pelo menos uma composição oxidante cuja soma cor- responde à quantidade de composição oxidante necessária à oxidação da referida quantidade pré-determinada dos corpos orgânicos, caracterizado pelo fato de que uma parte da energia térmica produzida pela reação de oxi- dação eleva a temperatura da mistura reacional da referida temperatura T1 a uma temperatura T2 que é superior à temperatura T1, segundo uma curva crescente entre a referida zona do referido corpo tubular e o enésimo ponto de injeção, pelo qual os referidos corpos orgânicos são oxidados, a referida mistura reacional evoluindo continuamente de um estado líquido subcrítico para o domínio supercrítico; em que o referido processo é realizado sem a injeção de uma substância capaz de resfriar simultaneamente o meio reacional durante a reação de oxidação.

2. Processo de oxidação de acordo com a reivindicação 1, ca- racterizado pelo fato de que a referida pressão P1 do referido efluente aquo- so é superior a 23 MPa e em que temperatura T1 do referido efluente esta compreendida entre 96,85 e 246,85°C (370 e 520K).

3. Processo de oxidação de acordo com a reivindicação 1, Ca- racterizado pelo fato de que a parte de energia térmica gerada pela reação de oxidação eleva a temperatura da referida mistura reacional a uma tempe- ratura T2 inferior a 526,85°C (800K).

4. Processo de oxidação de acordo com a reivindicação 1, ca- racterizado pelo fato de que injeta-se três frações de uma composição oxi- dante no corpo tubular em três pontos espaçados uns dos outros.

5. Processo de oxidação de acordo com a reivindicação 1, ca- racterizado pelo fato de que injeta-se a primeira fração da composição oxi- dante após o referido efluente aquoso ter atingido a temperatura T1.

6. Processo de oxidação de acordo com a reivindicação 1, ca- racterizado pelo fato de que compreende ainda ceder uma parte de energia térmica gerada pela referida oxidação ao referido efluente aquoso de forma a levar o referido efluente aquoso à referida temperatura T1.

7. Processo de oxidação de acordo com a reivindicação 1, ca- racterizado pelo fato de que a composição oxidante é o oxigênio.

8. Processo de oxidação de acordo com a reivindicação 1, carac- terizado pelo fato de que a composição oxidante é o peróxido de hidrogênio.

9. Processo de oxidação de acordo com a reivindicação 1, ca- racterizado pelo fato de que pelo menos uma das frações de composição oxidante é composta de uma composição oxidante de natureza diferente das outras frações.

10. Processo de oxidação de acordo com a reivindicação 1, ca- racterizado pelo fato de que compreende ainda as seguintes etapas: recuperar o referido efluente aquoso e os sais ali presentes na saída do corpo tubular; diminuir a pressão do referido efluente aquoso da pressão P1 a uma pressão P0, compreendida entre a pressão atmosférica e a referida pressão P1, de forma a transformar todos os sais no estado sólido e o eflu- ente aquoso no estado de vapor; recuperar os sais no estado sólido; e recuperar o referido efluente aquoso no estado de vapor, pelo qual separa-se fisicamente o referido efluente aquoso e os sais ali presentes.