BR112015008137B1

BR112015008137B1 - método de controlar uma reação química exotérmica

Info

Publication number: BR112015008137B1
Application number: BR112015008137-1A
Authority: BR
Inventors: Thomas E. Mcneel; Richard A. Clark; Richard D. Lusk Jr
Original assignee: Buckman Laboratories International, Inc
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2013-09-24
Publication date: 2020-11-10
Also published as: AU2013330291B2; EP2906339A2; CN104918880A; EP2906339B1; JP2016500556A; ES2728476T3; MX2015004295A; WO2014058607A3; BR112015008137A2; AU2013330291A1; US20140105808A1; CA2886807C; JP6214665B2; ZA201501971B; CA2886807A1; MX370460B; US9630847B2; PT2906339T; SG11201502308QA; CN104918880B

Abstract

MÉTODO DE CONTROLAR UMA REAÇÃO QUÍMICA EXOTÉRMICA E APARELHO PARA CONTROLAR UMA REAÇÃO QUÍMICA EXOTÉRMICA Um método de controle de uma reação química exotérmica ou endotérmica é fornecido. O método envolve a medição de uma temperatura de um primeiro reagente que flui a um caudal em primeiro lugar, o contato do primeiro reagente com um segundo reagente que flui a uma segunda vazão, para formar um produto de reação, a medição da temperatura do produto da reação, e a determinação da diferença de temperatura entre primeiro reagente e a temperatura do produto da reação. O método pode ainda envolver ajustar a vazão de pelo menos um do primeiro reagente e o segundo reagente, ou desligar o fluxo, com base na diferença de temperatura. Um aparelho para realizar o método também é fornecido. O método e aparelho podem ser úteis no controle de muitas reações diferentes, incluindo a reação do hipoclorito de sódio e amoníaco para formar monocloramina.

Description

Campo

[0001] A presente invenção refere-se de modo geral ao campo do monitoramento e controle das reações quimicas.

Histórico

[0002] Reações quimicas endotérmicas e exotérmicas podem se tornar violentas se os reagentes são combinados de maneira descontrolada ou se a razão pela qual os reagentes são combinados não é correta. Mesmo na ausência de uma reação violenta, uma combinação errada de reagentes pode conduzir à formação de subprodutos indesejados e um fraco rendimento de um produto desejado. A operação segura do equipamento para executar tais reações depende de um operador para definir as vazões em uma proporção adequada. Infelizmente, as mesmas bombas de precisão e controles de fluxo que asseguram uma razão molar adequada de reagentes irão igualmente assegurar que a razão incorreta será mantida se as configurações iniciais incorretas forem usadas. Tais sistemas não têm nenhuma proteção interna para impedir que o operador inadvertidamente configure o equipamento para fazer uma combinação de reagentes insegura. Este problema é particularmente exemplificado por meio da reação de água sanitária e amónia para produzir monocloramina.

[0003] A quantidade minima de monocloramina que pode ser produzida pelo equipamento de geração disponivel no mercado atualmente é de mais de 100 libras (45 quilos) de NH2C1 por dia. Embora essa quantidade seja adequada para aplicações industriais em larga escala (fábricas de papel, usina de geração de energia elétrica, e similares) , existem muitas aplicações de menor porte (sistemas de osmose reversa, torres de refrigeração para edifícios comerciais, e similares) que requerem apenas um décimo (ou menos) do valor mínimo que as unidades comerciais existentes produzem. Reduzir o tamanho do equipamento não é simples, porque as características de segurança do equipamento existente dependem do uso de bombas e medidores de vazão que podem entregar, de forma segura, vazões precisas. Bombas e medidores de vazão estão disponíveis, que trabalham com um nível semelhante de precisão com essas taxas de vazão de baixo mL/minuto; no entanto, estes dispositivos seriam caros e tendem a ser muito delicados para aplicações industriais típicas.

[0004] Técnicas existentes para avaliar o produto de reação de água sanitária: amónia envolvem alguns tipos de análise química da mistura, geralmente usando medições colorimétricas on-line ou off-line. Há desvantagens para a utilização destas técnicas colorimétricas. Tais técnicas de medição demoram alguns minutos para ser concluídas, e durante esse intervalo de tempo, uma reação violenta e fora de controle pode ocorrer. O uso de um ou mais reagentes, os quais devem ser reabastecidos periodicamente, é necessário. No equipamento de medição on-line, os reagentes são alimentados por meio de bombas peristálticas, que devem receber manutenção periodicamente. As técnicas colorimétricas são muito sensíveis e têm de ser utilizadas com amostras muito diluídas, em baixos níveis de ppm, o que requer que uma amostra concentrada, contendo 1% de monocloramina ou mais, normalmente têm de ser diluídas em um fator de 100-1000.

Sumário

[0005] De acordo com a presente invenção, as deficiências acima mencionadas são superadas por um método e um aparelho que utilizam diferenças de temperatura para monitorar e controlar uma reação quimica exotérmica ou endotérmica. É um objeto da presente invenção proporcionar um dispositivo robusto, de baixa manutenção e de baixo custo para monitorar e controlar a combinação de duas ou mais substâncias quimicas que serão sujeitas a uma reação exotérmica ou endotérmica. 0 método e o aparelho aqui apresentados são úteis na prevenção de danos e/ou lesões que poderiam resultar de reações descontroladas e violentas, e são também úteis na otimização de uma combinação de reagentes utilizados para gerar um produto desejado.

[0006] Numa realização exemplar da presente invenção, um dispositivo eletrônico é usado para monitorar a combinação da água sanitária com uma solução de amoniaco para garantir que a proporção de hipoclorito de sódio a amónia é correta. Um aumento na temperatura da mistura de reação para além do que é esperado para que a reação desejada pode ser detectado e utilizado para gerar um sinal que pode ser usado para ajustar uma vazão ou desligar uma ou mais bombas de alimentação de substâncias quimicas até que o erro seja corrigido. Em alguns casos, o aparelho pode ser configurado de modo que o ajuste ou desligamento ocorra automaticamente.

[0007] Numa realização ilustrativa, uma reação desejada de água sanitária com amónia para formar monocloramina resulta em uma mudança de temperatura, neste caso, um aumento de temperatura, de cerca de um grau centígrado quando os reagentes são misturados numa proporção apropriada. Se for detectado um aumento de temperatura maior ou aumento de temperatura menor, ajustes à vazão de um ou mais dos reagentes podem ser utilizados para proporcionar uma proporção mais adequada de reagentes, uma reação mais desejada, e um melhor rendimento do produto da reação.

[0008] O método e o aparelho podem ser usados para fornecer sistemas seguros para gerar soluções de monocloramina, por exemplo, em quantidades relativamente pequenas de soluções de monocloramina (5-10 lbs NH2Cl/dia) para tratamento de água ou outras aplicações.

Breve descrição dos desenhos

[0009] Os presentes ensinamentos irão ser descritos com referência aos desenhos anexos. Os desenhos destinam-se a ilustrar, não limitar, a presente invenção.

[00010] A figura 1 é um fluxograma esquemático de um exemplo de um gerador de pequeno volume de monocloramina de acordo com a presente invenção;

[00011] A figura 2 é um gráfico que demonstra que quando se utiliza uma proporção adequada de água sanitária para amónia e, portanto, uma razão molar adequada de cloro para nitrogênio, um aumento de temperatura de cerca de um grau centígrados resulta, então, em razões molares superiores a 1:1 muito mais rápido que o aumento de temperatura resulta; e

[00012] As figuras 3A-3G são diagramas esquemáticos de um exemplo de um esquema de controle para controlar um gerador de pequeno volume útil na produção de monocloramina, de acordo com um exemplo da presente invenção.

Descrição detalhada da presente invenção

[00013] A presente invenção proporciona um método e um aparelho para a mistura de pelo menos dois reagentes ou componentes para formar um produto da reação. O método e o aparelho podem ser úteis no controle de reações que são inerentemente perigosas, por exemplo, em que a mistura dos componentes tem o potencial para produzir compostos ou componentes perigosos. De acordo com a presente invenção, são tomadas precauções para garantir que a razão molar de cada reagente é medida com precisão, bem como a composição da água de entrada, se utilizados na reação. Como exemplo, o método e o aparelho podem ser utilizados para a mistura de um produto quimico contendo amónia (por exemplo, amónia) e um produto quimico contendo hipoclorito (por exemplo, hipoclorito), dos quais a natureza é inerentemente perigosa. A mistura de produto quimico contendo amónia e produto quimico contendo hipoclorito deve ser controlada cuidadosamente para evitar a produção de compostos perigosos, tais como dicloramina, tricloramina e gás cloro.

[00014] Um método de temperatura diferencial para controlar uma reação quimica exotérmica ou endotérmica é fornecido. A reação quimica pode ser uma reação exotérmica, e a diferença de temperatura pode ser um aumento de temperatura. A reação quimica pode ser uma reação endotérmica, e a diferença de temperatura é uma diminuição da temperatura. O método pode incluir a medição de uma temperatura de um primeiro reagente que flui em uma primeira vazão, o contato do primeiro reagente com um segundo reagente, e, em seguida, medir a temperatura de um produto de reação formado por uma reação entre o primeiro e o segundo reagente. A diferença de temperatura entre a temperatura medida do primeiro reagente e a temperatura medida do produto da reação pode ser usada para monitorar a reação, e podem ser feitos ajustes com base na diferença de temperatura. A vazão do primeiro reagente pode ser ajustada com base na diferença de temperatura. O segundo reagente pode ser colocado para fluir a uma segunda vazão, e a vazão do primeiro reagente e/ou do segundo reagente pode ser ajustada com base na diferença de temperatura. Para os fins da presente invenção, a diferença de temperatura utilizada na invenção pode ser um delta T (ΔT) , em que a diferença de temperatura pode ser uma diferença positiva (+) ou negativa (-) . Para determinar a to (primeira leitura de temperatura) e ti (segunda leitura de temperatura), a primeira leitura da temperatura pode ocorrer imediatamente antes (por exemplo, 1 segundo ou vários segundos antes), do segundo reagente ser colocado em contato (por exemplo, combinado) com o primeiro reagente. A primeira leitura de temperatura pode opcionalmente ser exatamente no instante inicial em que os reagentes são levados em conjunto ou qualquer outro tempo, se desejado. A segunda leitura, utilizada para se obter o diferencial de temperatura, pode ser um tempo em que o aumento ou diminuição máxima de temperatura ocorre a partir da reação (por exemplo, o aumento máximo da reação exotérmica ou diminuição máxima da reação endotérmica, conforme o caso possa ser). A presente invenção utiliza esta diferença de temperatura a partir da reação para determinar e/ou controlar a reação para assegurar que a reação e o produto da reação é o produto de reação desejado e/ou para assegurar que a reação é procedente de uma forma eficiente ou correta. Em vez de a diferença de temperatura máxima, um tempo pode ser selecionado para a segunda leitura de temperatura ocorrer, dependendo da reação. Por exemplo, a segunda leitura da temperatura pode ocorrer a qualquer momento a partir de cerca de 5 segundos a cerca de 30 minutos ou mais, e pode depender da velocidade da reação e dos reagentes envolvidos. No caso em que existe uma alimentação contínua ou semicontínua de reagentes, esta diferença de temperatura pode ser controlada numa base contínua ou quase contínua (por exemplo, o que significa que as leituras delta T estão sendo feitas/determinadas continuamente ou quase continuamente) para assegurar que o produto da reação sendo formado semicontinuamente ou continuamente é o produto desejado com base na determinação/monitoração da diferença de temperatura, tal como aqui descrito.

[00015] O contato do primeiro e do segundo reagente ocorre sob condições que fazem com que o primeiro e o segundo reagente reajam entre si e formem um produto de reação. Um ou mais reagentes ou reagentes adicionais pode também ser uma parte da reação; e a vazão de pelo menos um dos reagentes ou reagentes adicionais pode também, ou em vez disso, ser ajustado com base na diferença de temperatura. A vazão de um reagente pode ser controlada controlando a velocidade de uma ou mais bombas dosadoras. O método pode ainda incluir a combinação do produto da reação com uma fonte aquosa, tal como água industrial, água de processo, água de torre de arrefecimento ou água potável.

[00016] A presente invenção é exemplificada mais detalhadamente aqui com referência à reação entre amónia, como um primeiro reagente e o segundo reagente compreendendo hipoclorito de sódio ou água sanitária, como o segundo reagente; e o produto da reação obtido é monocloramina. Dependendo da concentração dos reagentes, um ou ambos podem ser diluídos, por exemplo, com água de diluição. A diluição pode ocorrer imediatamente antes da reação, ou um ou mais dos reagentes pode ser pré-diluído. Um suprimento de diluente pode ser fornecido e configurado para fluir através do aparelho, mesmo no caso em que um ou ambos os fornecimentos de reagentes é desligado. Na reação para formar monocloramina, o primeiro reagente pode ser preparado por diluição de uma solução de amónia ou com a água de diluição ou água de reposição; e em tal caso, a temperatura do primeiro reagente pode ser medida no ponto em que a solução de amónia é colocada em contato com a água de reposição.

[00017] O aparelho da presente invenção pode incluir um reator, um sistema de reator, um gerador, um gerador de pequeno volume, um recipiente, um misturador em linha, ou semelhantes. O aparelho pode incluir um primeiro canal através do qual flui o primeiro reagente, e um segundo canal através do qual flui o segundo reagente. O primeiro e o segundo canal pode estar cada um em comunicação fluida com um reator, um misturador em linha, ou semelhante, em que o contato entre o primeiro e o segundo reagente pode ocorrer. O primeiro reagente pode ser uma solução de amónia diluida ou outra fonte de nitrogênio, e o segundo reagente pode ser hipoclorito de sódio ou outra fonte de hipoclorito. O aparelho pode ser configurado para produzir qualquer quantidade de monocloramina incluindo, mas não limitado a, 9 quilos (20 libras) ou mais de monocloramina por dia, ou menos do que este valor. A diferença de temperatura monitorada pelo método e aparelho pode ser comparada com valores ou intervalos aceitáveis e inaceitáveis para determinar se devem ser feitos ajustes. A diferença de temperatura alvo, que indicaria uma proporção adequada de reagentes pode ser dependente da reação sendo realizada, mas pode ser de cerca de 10,0 °C ou menos, por exemplo, uma diferença de temperatura de cerca de 2,0 °C ou menos. O aparelho pode ser configurado de tal modo que, se for determinado que a diferença de temperatura está fora de um intervalo aceitável, um alarme pode ser acionado indicando que a diferença de temperatura está fora do intervalo aceitável. 0 aparelho pode ser configurado de tal modo que, se for determinado que a diferença de temperatura está acima de um valor máximo, um primeiro alarme pode ser acionado indicando que a diferença de temperatura está acima do valor máximo. 0 aparelho pode ser configurado de tal modo que, se for determinado que a diferença de temperatura está inferior a um valor minimo, um segundo alarme pode ser acionado, diferente do primeiro alarme, indicando que a diferença de temperatura está inferior ao valor minimo.

[00018] O aparelho pode ser configurado para medir as temperaturas do primeiro e do segundo reagente, determinar a primeira e a segunda diferença de temperatura entre as temperaturas medidas do primeiro e do segundo reagente, respectivamente, e a temperatura medida do produto de reação. A vazão do primeiro reagente e/ou do segundo reagente pode então ser ajustada com base em uma ou ambas a primeira e a segunda diferença de temperatura.

[00019] Um aparelho para controlar uma reação quimica pode ser fornecido. O aparelho pode incluir um reator, por exemplo, um canal, um recipiente, um misturador em linha, ou qualquer combinação dos mesmos. Um primeiro canal pode estar em comunicação fluida com o reator e uma primeira bomba pode ser configurada para mover um primeiro reagente através do primeiro canal e para dentro do reator. Um primeiro sensor de temperatura pode ser configurado para medir a temperatura de um primeiro reagente que flui através do primeiro canal. Um segundo canal pode também estar em comunicação fluida com o reator. Uma segunda bomba pode ser configurada para mover um segundo reagente através do segundo canal e no reator. Um segundo sensor de temperatura pode ser configurado para medir a temperatura de um produto de reação dentro, saindo, ou depois de ter saido do reator. Uma unidade de controle pode ser configurada para determinar uma diferença de temperatura entre a temperatura medida pelo primeiro sensor de temperatura e uma temperatura medida pelo segundo sensor de temperatura e pode ser configurada para ajustar a primeira bomba, a segunda bomba, ou ambas, com base na diferença de temperatura.

[00020] O aparelho pode incluir, de forma independente, como cada um entre o primeiro sensor de temperatura e o segundo sensor de temperatura, sensores de termopar, termômetros de resistência de platina, termistores, ou uma combinação dos mesmos.

[00021] Em operação, o aparelho pode estar em comunicação fluida com uma fonte de um primeiro reagente, por exemplo, uma solução de amónia. Um primeiro canal pode proporcionar uma comunicação fluidas entre a fonte e o reator. Uma fonte de um segundo reagente, tal como hipoclorito de sódio, pode ser proporcionado em comunicação fluida com um segundo canal que, por sua vez, está em comunicação fluida com o reator. O aparelho pode ainda incluir uma terceira bomba configurada para bombear diluente, tal como a água de diluição, através de um ou ambos o primeiro canal e o segundo canal. A unidade de controle pode ser configurada ou programada para manter a operação da terceira bomba e parar a operação da primeira bomba, da segunda bomba, ou ambas, em caso de uma condição de alarme.

[00022] O aparelho pode incluir um ou mais alarmes ou sistemas de alarme. O aparelho pode incluir um alarme configurado para ser acionado pela unidade de controle, no caso de a unidade de controle determinar uma diferença de temperatura inaceitável. Cada uma entre a primeira bomba, a segunda bomba, e, opcionalmente, uma terceira bomba pode ser uma bomba peristáltica.

[00023] O aparelho pode incluir uma interface gráfica de usuário configurada para um usuário introduzir um ou mais parâmetros de processamento, por exemplo, uma ou mais vazões, velocidades da bomba, quantidades de medição, temperaturas, diferenciais de temperatura, limiares de temperatura, ou outros. Como exemplo, a interface gráfica de usuário pode ser configurada por um usuário para introduzir (1) uma primeira vazão de um primeiro reagente, (2) uma segunda vazão de um segundo reagente e (3) os limites aceitáveis dos diferenciais de temperatura. Os diferenciais de temperatura podem ser as diferenças entre uma temperatura medida pelo primeiro sensor de temperatura e uma temperatura medida pelo segundo sensor de temperatura. A unidade de controle pode ser configurada para controlar a primeira bomba de acordo com a primeira vazão introduzida e controlar a segunda bomba com base na segunda vazão introduzida. A unidade de controle pode ser configurada para controlar uma terceira bomba para diluente, uma ou mais válvulas, um ou mais reguladores, uma ou mais colunas de calibração, um ou mais sistemas de calibração, uma ou mais válvulas de interrupção, um ou mais limiares, qualquer de suas combinações, entre outros.

[00024] O método e o aparelho da presente invenção podem proporcionar o funcionamento seguro do equipamento para uma reação quimica. Embora a reação entre água sanitária e amónia para formar monocloramina é exemplificada aqui em detalhes, deve ser entendido que o método de medição da temperatura diferencial e o aparelho da presente invenção são igualmente úteis na monitoração e controle de muitas outras reações quimicas exotérmicas ou endotérmicas. Para exemplificar o método e aparelho da presente invenção, o funcionamento do equipamento para a geração in situde monocloramina está habilitado e pode ser conseguido controlando com precisão as velocidades de fluxo da água de diluição, água sanitária e uma solução de amónia de modo que os reagentes são colocados em contato em conjunto com uma proporção adequada. 0 contato pode ser feito fundindo os fluxos dos reagentes em conjunto, num canal, por um misturador estático em linha, dentro de um reator ou num recipiente ou contêiner semelhante. Uma vez que as velocidades de bombas, controles de fluxo, ou ambos, foram definidas, o aparelho pode regular o fluxo de água de diluição, água sanitária e amónia para fornecer uma mistura desejada. Como opção, os controles podem ser ajustados adequadamente quando uma razão molar de 1:1 de hipoclorito de sódio a amónia é obtida, e o sistema de alimentação pode regular precisamente o fluxo para manter a razão molar de 1:1. Se ocorrer um evento que altera estas condições de reação, tais como uma interrupção do fluxo de água de diluição, o aparelho pode ser configurado para desligar automaticamente, de modo a eliminar a possibilidade de combinar a solução de água sanitária e amónia numa proporção que pode levar a uma reação violenta e descontrolada.

[00025] Para a reação de monocloramina, se a razão molar de água sanitária para amónia exceder 1:1, um aumento rápido da temperatura do produto da reação, em relação ao primeiro ou segundo reagente, pode ocorrer, por exemplo, um aumento de mais de um grau centigrado ou de vários graus centígrados. 0 aparelho da presente invenção pode ser configurado de tal modo que, quando for detectado um aumento de temperatura inaceitável, o aparelho toma medidas para controlar a reação, acionar um alarme, ou ambos. Como opção, as bombas de alimentação quimica podem ser ajustadas ou desligadas. Como opção, o fluxo de água sanitária, amónia, água de diluição, ou qualquer combinação dos mesmos, pode, independentemente, ser aumentado, diminuído ou desligado. Como opção, um circuito de alarme pode ser acionado. A combinação destas medidas e alertas podem ser implementada, por exemplo, as bombas de alimentação de substâncias quimicas podem ser desligadas e/ou um alarme pode ser acionado.

[00026] O aparelho pode ser configurado de modo que um aumento de temperatura inaceitável pode variar com as condições, ser dependente das condições do reator, e/ou depende da temperatura de partida de um ou mais reagentes, ou dependem de qualquer combinação dos mesmos, ou semelhantes. Um aumento de temperatura inaceitável pode ser um aumento de temperatura de 1, 1 graus centígrados ou mais, um aumento de temperatura de 1,2 graus centígrados ou mais, um aumento de temperatura de 1,3 graus centígrados ou mais, um aumento de temperatura de 1, 4 graus centígrados ou mais, um aumento de temperatura de 1, 5 graus centígrados ou mais, um aumento de temperatura de 1,75 graus centígrados ou mais, um aumento de temperatura de 2,0 graus centígrados ou mais, um aumento de temperatura de 2,5 graus centígrados ou mais, um aumento de temperatura de 3,0 graus centígrados ou mais, ou até mesmo um aumento maior da temperatura. Embora a reação entre água sanitária e amónia para formar monocloramina seja exemplificada, deve ser entendido que o método de medição da temperatura diferencial e o aparelho da presente invenção é igualmente útil na monitoração e controle de muitas outras reações químicas exotérmicas. Outras reações químicas exotérmicas exemplares que podem ser monitoradas e/ou controladas de acordo com a presente invenção incluem uma reação de neutralização entre um ácido e uma base, a adição de ácido concentrado em água, a reação entre a cal e alumínio, uma reação de oxidação de um metal, a reação de monômeros para formar um polímero (uma reação de polimerização), e o processo de Haber-Bosch de produção de amoníaco a partir de gás de azoto e gás de hidrogênio.

[00027] Da mesma forma, se a razão molar de água sanitária para amónia é significativamente menor do que 1:1 na reação de monocloramina aqui descrita, um aumento de temperatura de menos do que um grau centígrado pode ser observado. O aparelho pode ser configurado de tal modo que, quando for detectado um aumento de temperatura de menos do que um grau, o aparelho toma medidas para controlar a reação, ativar um alarme, ou ambos. Por exemplo, as medidas podem incluir o ajuste ou desligamento das bombas de alimentação química. O fluxo de água sanitária, amónia e/ou água de diluição, ou qualquer combinação dos mesmos, pode independentemente ser aumentado, diminuído ou desligado. Como opção, um circuito de alarme pode ser acionado. Como uma opção, uma combinação desses passos e alertas pode ser implementado, por exemplo, as bombas de alimentação química podem ser desligadas e um alarme pode ser acionado. Em caso de um aumento da temperatura muito pequeno, um circuito de alarme pode ser acionado para alertar o operador para o erro que é diferente do circuito de alarme acionado por um aumento muito alto ou rápido da temperatura.

[00028] Como opção, um aumento de temperatura de significativamente menos do que um grau centigrade pode ser designado como inaceitável. Um aumento de temperatura de significativamente menos do que um grau centigrade pode ser um aumento de temperatura de apenas 0,9 graus centígrados ou menos, um aumento de temperatura de apenas 0,8 graus centígrados ou menos, um aumento de temperatura de apenas 0,7 graus centígrados ou menos, um aumento de temperatura de apenas 0,6 graus centígrados ou menos, um aumento de temperatura de apenas 0,5 graus centígrados ou menos, um aumento de temperatura de apenas 0,25 graus centígrados ou menos, nenhum aumento de temperatura, ou uma diminuição da temperatura.

[00029] Deve ser entendido que o método de medição da temperatura diferencial e o aparelho da presente invenção são igualmente úteis na monitoração e controle de muitas reações quimicas endotérmicas. Reações endotérmicas quimicas exemplificativas que podem ser monitoradas e/ou controladas de acordo com a presente invenção incluem as reações de decomposição, as reações de formação, tais como a formação de um cátion de um átomo na fase gasosa, a dissolução de cloreto de amónio em água, e semelhantes. Para monitorar e controlar reações endotérmicas, as diminuições de temperatura que são muito rápidas ou grande, ou não rápida ou grande o suficiente, pode gerar ajustes e alarmes.

[00030] O método e o aparelho de medição da temperatura diferencial podem oferecer diversas vantagens em relação às técnicas alternativas. O diferencial de temperatura fornece uma indicação instantânea de uma relação incorreta de reagentes, permitindo ações corretivas a serem tomadas antes que um perigo grave possa se desenvolver. O procedimento de medição não necessita de quaisquer aditivos quimicos, como titulantes ou reagentes de desenvolvimento de cor que são exigidos por muitos métodos existentes. Como resultado destas vantagens, a manutenção de rotina é significativamente reduzida. Sem as partes móveis de titulação em linha ou equipamento colorimétrico, o aparelho da presente invenção tem menos modos de falha e, consequentemente, é mais confiável do que os sistemas existentes.

[00031] Para as reações exotérmicas, o processo e o aparelho podem monitorar o aumento da temperatura e utilizar o aumento da temperatura como um parâmetro de desencadeamento, em vez de usar a temperatura absoluta do produto da reação. Assim, a presente invenção envolve a aquisição de uma medição de temperatura diferencial. Na reação exemplificativa entre água sanitária e amónia para formar monocloramina, uma primeira temperatura pode ser medida no ponto em que uma solução de amónia é combinada com água de diluição. Uma segunda medição da temperatura pode ser feita quando a água sanitária subsequentemente entra em contato com a solução de amónia diluida, ou a jusante da mesma. O contato entre estes reagentes e a segunda medição, pode ocorrer em, ou a jusante de, um misturador estático em linha, ou, por exemplo, num reator. A diferença entre a primeira temperatura e a segunda temperatura pode ser determinada por via eletrônica e pode ser utilizada para monitorar e controlar as bombas de alimentação de reagente/substâncias quimicas.

[00032] A temperatura do segundo reagente, por exemplo, a água sanitária na reação exemplificativa descrita acima, pode ser monitorada e levada em consideração para determinar se ocorreu um aumento ou diminuição de temperatura inaceitável. Se um reagente é mais quente do que o outro reagente, o produto da reação entre os dois reagentes pode estar a uma temperatura que se situa entre os dois. A temperatura do produto de reação pode, assim, ser mais frio do que a temperatura do reagente mais quente. Esse pode ser o resultado apesar do fato de uma reação exotérmica ter ocorrido. Assim, em alguns casos, as temperaturas de dois ou mais reagentes são consideradas e monitoradas para determinar os limites aceitáveis de aumento ou diminuição de temperatura para formar o produto da reação.

[00033] Como um exemplo de quando pode ser benéfico controlar a temperatura de mais do que um reagente, deve se considerar uma reação entre uma solução de amónia a 30 °C e água sanitária a 26 °C. A temperatura resultante de uma mistura dos dois pode ser esperada que seja de cerca de 27 °C ou 28 °C, na ausência de uma reação exotérmica. A natureza exotérmica da reação entre estes reagentes, no entanto, faria com que a temperatura da mistura dos dois reagentes, ou seja, o produto de reação, se eleve e seja um pouco mais elevada, por exemplo, cerca de 2 9 °C. Como tal, o produto da reação (monocloramina) está a uma temperatura que é mais baixa do que a temperatura de um dos reagentes (a solução de amónia). Assim, dependendo das temperaturas de mais de um reagente, é possivel que a temperatura do produto da reação seja menor do que a temperatura de um dos reagentes, apesar de uma reação exotérmica ter ocorrido.

[00034] Como pode ser visto a partir do exposto, pode ser, assim, desejável deixar as temperaturas dos reagentes em equilibrio, isto é, na mesma temperatura, antes de serem contatadas, de modo que as considerações como descrito acima podem ser evitadas e apenas duas temperaturas são utilizadas para determinar o diferencial de temperatura.

[00035] Os pontos de injeção para a solução de amónia e para a água sanitária podem ser invertidos, de modo que a água sanitária é diluida primeiro; e a medição de temperatura inicial é feita naquele ponto. Do mesmo modo, as soluções de água sanitária e de amónia podem ser diluidas em separado, e o aumento de temperatura que ocorre quando as duas soluções diluidas são combinadas pode ser medido. Em um exemplo, sensores de termopar podem ser usados para medir as temperaturas das soluções. Deve ser entendido que outros sensores de temperatura eletrônicos podem ser usados também. Termômetros de resistência (RTDs) de platina ou termistores podem ser usados, por exemplo, se a resolução ou precisão adicional for desejada ou necessária.

[00036] O método e o aparelho podem ser usados para fornecer sistemas seguros e confiáveis de geração de volumes relativamente pequenos de soluções de monocloramina (5-10 lbs de NH2Cl/dia) para tratamento de água ou outras aplicações. O método e o aparelho podem ser utilizados para produzir produtos para tratamento de águas industriais, tratamento de água de arrefecimento, tratamento de afluente/efluente, em sistemas de osmose reversa, no tratamento de águas de processo, no tratamento de materiais de celulose e de papel, na desinfecção para água potável, na desinfecção para aplicações de processamento de alimentos, e, de modo geral, em qualquer processo industrial que envolve uma reação quimica endotérmica ou exotérmica.

[00037] Com referência aos desenhos anexos, a figura 1 é um fluxograma esquemático de um exemplo de um gerador de pequeno volume de monocloramina. Embora um gerador de pequeno volume seja exemplificado abaixo, geradores de grande volume ou de volume ainda maior podem implementar os métodos e sistemas da presente invenção. O mesmo gerador, ou um gerador e instalação semelhante, pode ser utilizado para monitorar e controlar outras reações, de acordo com a presente invenção. Como mostrado na figura 1, água de diluição ou água de reposição de uma água na fonte pode ser colocada para fluir através de um regulador de pressão 18, uma válvula de retenção 20, uma válvula de agulha 26, e um medidor de fluxo em linha 28, em um caminho para um interruptor de fluxo 24. Estes componentes podem ser usados para controlar com precisão o fluxo de água de diluição para uma conexão T 60. Uma fonte de uma solução de amónia pode ser armazenada em um tanque de armazenamento de produtos quimicos 44 que está posicionado dentro de um tanque de contenção de substâncias quimicas secundário 42. A solução de amónia do tanque de armazenamento 44 pode escoar do tanque através da válvula do tanque de substâncias quimicas 46 e passar através da conexão T 30 a caminho da bomba dosadora 38. A bomba dosadora 38 pode ser contida dentro de um contêiner de bomba secundário 50. Um exaustor de bomba 48 pode ser fornecido em comunicação fluida com bomba dosadora 38 e tanque de armazenamento de produtos quimicos 44 para completar o circuito de escoamento entre o tanque de armazenamento de substâncias químicas 44 e bomba dosadora 38. A conexão T 30 também pode estar em comunicação fluida com uma coluna de calibração 36 através de uma válvula de esfera 40. A calibração da coluna 36 pode ser utilizada para calibrar a bomba dosadora 38.

[00038] Solução de amónia pode ser bombeada pela bomba dosadora 38 através de uma válvula de retenção 22 e na conexão T 60, onde a solução de amónia pode ser contatada com e diluída pela água de reposição. A temperatura da solução de amónia diluída a jusante da conexão T 60 pode ser medida por um termopar de saída dupla 62 (revestido em perfluoroalcoxi) posicionado imediatamente a jusante da conexão T 60. Termopar 62 pode ser usado para atingir a primeira temperatura aqui descrita. A jusante do termopar 62 e da conexão T 60 é um misturador estático em linha 64, que é configurado para homogeneizar a solução de amónia com a água de diluição.

[00039] Como também é mostrado na figura 1, uma fonte de água sanitária armazenada num tanque de armazenamento de substâncias químicas 45 pode ser direcionada para se fundir com a solução de amónia diluída em uma conexão T 61. O tanque de armazenamento de substâncias químicas 45 está contido dentro de um tanque de substâncias químicas de contenção secundário 43. Água sanitária de dentro do tanque de armazenamento de substâncias químicas 45 pode fluir através de uma válvula do tanque de substâncias químicas 47 para uma conexão T 31 e a partir da conexão T 31 a uma bomba dosadora 39. A bomba dosadora 39 está contida dentro de um contêiner de bomba secundário 51. Um exaustor de bomba 49 é fornecido em comunicação fluida com a bomba dosadora 39 e tanque de armazenamento de produtos químicos 45 para completar um circuito impulsionador da bomba dosadora 39. Uma coluna de calibração 37 é proporcionada em comunicação fluida com a Conexão T 31 através de uma válvula de esfera 41, e pode ser utilizada para calibrar a bomba dosadora 39 ou outros aspectos do gerador. A partir da bomba dosadora 39, água sanitária pode ser direcionada para e através da válvula de retenção 23 para a conexão T 61, onde entra em contato com a solução de amónia diluida.

[00040] Como pode ser visto a partir da figura 1, a solução de amoniaco diluida e a água sanitária pode ser colocada em contato entre si na conexão T 61 e junto com o fluxo a jusante em direção e através de um misturador estático em linha 65. Um misturador estático em linha 65 pode garantir que a solução de amónia diluida e a água sanitária estão totalmente misturadas. Embora a reação entre a solução de amónia diluida e a água sanitária possa começar assim que estes reagentes entrem em contato entre si na conexão T 61, a mistura completa pelo misturador estático em linha 65 facilita uma mistura homogênea dos reagentes, maximiza o rendimento do produto da reação e garante uma medição mais precisa da temperatura a jusante. A jusante do misturador estático em linha 65, mas antes de o produto da reação sair do gerador, a temperatura do produto da reação é medida por um termopar de saida dupla 63.

[00041] O gerador ilustrado na figura 1 também é fornecido com uma unidade de controle ou controlador 52, que é operativamente ligada a diversos componentes do gerador. A unidade de controle 52 está configurada para controlar a velocidade das bombas dosadoras 38 e 39, e as várias válvulas e reguladores usados para controlar o fluxo de água de diluição. 0 controlador 52 pode estar em comunicação elétrica com os termopares 62 e 63 e pode ser configurado para receber sinais de temperatura dos termopares 62 e 63. 0 controlador 52 pode incluir um processador que pode determinar a diferença entre uma temperatura detectada pelo termopar 63 e uma temperatura detectada pelo termopar 62, e pode usar a diferença de temperatura para manter, ajustar ou desligar a velocidade da bomba dosadora 38, bomba dosadora 39, ou ambas. As temperaturas detectadas pelo termopar 62 e pelo termopar 63 podem ser utilizadas pelo controlador 52 para determinar uma diferença de temperatura e controlar uma ou mais válvulas de tanque de substâncias quimicas 46 e 47, as válvulas de retenção 20, 22 e 23, a válvula de agulha 26, medidor de fluxo em linha 28, o interruptor de fluxo 24, válvulas de esfera 40 e 41, e misturadores estáticos em linha 64 e 65. Ligações operáveis podem ser feitas entre o controlador 52 e qualquer ou todos estes componentes. Medidor de fluxo em linha 28 pode estar em comunicação elétrica com o controlador 52 e um sinal gerado pelo medidor de fluxo em linha 28 pode ser utilizado pelo controlador 52 para controlar um ou mais dos componentes do gerador. O gerador de pequeno volume representado na figura 1 tem grande flexibilidade e pode ser utilizado para a realização de muitas reações quimicas, além da reação de monocloramina exemplificada aqui em detalhes.

[00042] A figura 2 é um gráfico que demonstra que quando se utiliza uma proporção adequada de água sanitária para amónia e, portanto, uma razão molar adequada de cloro para nitrogênio, o resultado é um aumento de temperatura de cerca de um grau centígrado. A figura 2 também mostra que em razões molares maiores que 1:1, o resultado é aumentos da temperatura muito mais rápidos. 0 controle preciso sobre a razão molar dos reagentes pode ser importante no controle de uma reação desejada. 0 controle preciso é fornecido usando o método e o aparelho da presente invenção.

[00043] As figuras 3A-3G são diagramas esquemáticos de um esquema de controle para controlar um gerador de pequeno volume útil na produção de monocloramina, de acordo com um exemplo da presente invenção. Um esquema de controle de três partes pode ser construído nos controles do aparelho. Tal esquema de controle pode evitar que uma situação potencialmente perigosa ocorra. O esquema de controle de três partes pode incluir: controle 1 - monitoramento de temperatura redundante de saida dupla; Controle 2 - interruptor de fluxo de água de reposição; e controle 3 - indicadores de baixa temperatura. Um exemplo de tal esquema de controle é mostrado em todos os circuitos elétricos representados nas figuras 3A-3G. O circuito mostrado pode ser usado para controlar o aparelho mostrado na figura 1.

[00044] As figuras 3A-3G são diagramas esquemáticos de um esquema de controle que é útil, por exemplo, em um gerador de pequeno volume para a produção de monocloramina de água sanitária, uma solução de amónia e uma água de diluição (reposição). O primeiro recurso de controle do esquema de controle mostrado nas figuras 3A-3G envolve a monitoração da temperatura de saida dupla redundante. A figura 3A mostra uma parte do sistema de controle, incluindo um circuito que tem uma linha de bloco de controle 66 e uma linha de bloco de terminais 68 exemplares das respectivas linhas que estão ligadas às linhas de bloco de controle (CBL) e linhas de bloco de terminais (TBL) representadas nas figuras 3B-3G. O sistema de controle inclui dois conjuntos (70 mostrado na Figura 3C e 72 mostrado na figura 3D) de termopares tipo K de detecção dupla revestidos em perfluoroalcoxi (PFA) 74, 76, 7 8, 80. Cada termopar é ligado em série a um controlador de processo Omega 82, 84 (também mostrados nas figuras 3C e 3D) a partir da Omega Engineering, Inc., de Stamford, Connecticut. Cada controlador 82, 84 tem o controle independente sobre as bombas de alimentação de substâncias quimicas, portanto, se ambos os controladores 82, 84 determinam uma condição de risco, as bombas de alimentação quimica podem ser desligadas. Como visto na figura 3B, os controladores 82, 84 são ligados a relés de travamento 82, 84 a partir do qual a saida de energia para o relé de travamento 86 é com fio. O relé de travamento 86 é controlado pelo interruptor de fluxo 90, que vai detectar uma condição de fluxo baixo para a água de diluição. Assim, a saida de energia 88 para alimentar as bombas de alimentação de substâncias quimicas (mostrada na figura 3B) é ligada através do relé de travamento 82 (controlado pelo controlador do processo Omega 82 mostrado na figura 3C), através do relé de travamento 84 (controlado pelo controlador de processo Omega 84 mostrado na Fig. 3D) , e através do relé de travamento 86 (controlado pelo interruptor de fluxo de água de diluição 90) .

[00045] O esquema de controle pode indicar o estado de funcionamento das bombas de substâncias quimicas. Se as bombas de substâncias quimicas estão ligadas ou desligadas, podem ser indicadas por uma luz ON (ligada) 92 nas bombas de substâncias quimicas e luz OFF (desligado) 94 nas bombas de substâncias quimicas, que estão ligadas às bombas de substâncias químicas e a um relé sem travamento 96 como mostrado na figura 3E.

[00046] As tomadas e circuitos elétricos são, portanto, mostrados nas Figuras 3F e 3G, assim como as linhas e interruptores com fio para as tomadas. Como mostrado na figura 3F, a Tomada da Bomba 97 para alimentar a bomba de solução de amónia, retratada como Tomada da Bomba 1215, é ligada a um interruptor 98 que por sua vez está ligado a uma tira terminal de linha A4 100. A tomada da bomba 99 para alimentar a bomba de água sanitária, retratada como Tomada da Água Sanitária, é ligada a um interruptor 102, que por sua vez, está ligado a uma tira terminal de linha A4 104. Como mostrado na figura 3G, a tomada da bomba 105 para alimentar a bomba de água, retratada como Tomada da Bomba de Água, não está ligada a um interruptor. A figura 3G mostra que a tomada da bomba 105, que é também para alimentar a bomba de água sanitária, é ligada a um interruptor 106 que, por sua vez, é ligado a uma linha de bloco terminal 108.

[00047] Os termopares monitoram o aumento da temperatura ou diferencial entre dois pontos de alimentação de substâncias químicas, e para o esquema de reação de monocloramina mostrado, os pontos de alimentação são onde uma solução de amónia é diluída com água de diluição e onde a água sanitária entra em contato com a solução de amónia diluída. Se o aumento de temperatura ultrapassa um ponto programado por usuário, os controladores 82, 84 irão desligar as duas bombas de alimentação química, mantendo a bomba de água de reposição ligada. Isso permite que a água de reposição continue a fluir e remova qualquer substância química perigosa presente nos canais de reatores ou de reação, e nos misturadores estáticos em linha. Um operador pode reiniciar manualmente as bombas quimicas, uma vez que seja seguro para o funcionamento adequado. Usando esta configuração, se um controlador 82, 84 ou um termopar 74, 76, 78, 80 estiverem para falhar, o outro controlador 82, 84 ainda proporcionaria segurança adequada se o aumento de temperatura for indicativo de condições do processo inseguras.

[00048] O segundo recurso de controle do esquema de controle mostrado nas figuras 3A-3G envolve o uso de um interruptor de fluxo de água de reposição 90, como mostrado na figura 3B. O interruptor de fluxo 90 pode ser montado na entrada de água de reposição e ligado com o relé de travamento 86. Se o fluxo de água de reposição caisse para menos que o ponto minimo programado por um usuário, ou parasse de fluir completamente, o interruptor de fluxo 90 ativaria o relé de trancamento 86, assim, desligando a energia das bombas de alimentação de substâncias quimicas. Um operador pode reiniciar o aparelho manualmente uma vez que ele é seguro para a operação adequada.

[00049] O terceiro recurso de controle do esquema de controle mostrado nas figuras 3A-3G envolve o uso de luzes indicadoras de temperatura 92, 94, mostradas nos circuitos das figuras 3C e 3D. Quando os dois reagentes quimicos são misturados na razão molar adequada, espera-se que aumento de temperatura entre os dois pontos de alimentação esteja dentro de certos parâmetros. Se a temperatura diferencial cai para menos que esses parâmetros, uma ou ambas as luzes indicadoras de temperatura baixa 92, 94 acendem, alertando assim o operador que a unidade não está operando de forma otimizada. O aparelho pode ser configurado de tal forma que as luzes indicadoras de temperatura baixa 92, 94 acendem quando uma das bombas de alimentação quimica não está funcionando corretamente, quando a vazão de água de reposição é muito forte, ou sob alguma destas condições. Em geral, a unidade de controle pode incluir uma ou mais luzes indicadoras de temperatura baixa configuradas para ligar quando qualquer bomba quimica não está funcionando corretamente ou quando um fluxo de água de reposição ultrapassa um determinado limiar. 0 nivel de limiar pode ser definido por um operador através de uma interface gráfica de usuário que pode ser uma parte da unidade de controle.

[00050] O aparelho pode ainda ser configurado de tal modo que, quando uma ou ambas as luzes indicadoras de temperatura baixa 92, 94 se acendem, a energia não é desativada para as bombas de alimentação quimica se um diferencial de temperatura baixa não é inerentemente perigoso tendo em vista a reação a ser realizada. Se uma das bombas quimicas estiver para falhar ou o fluxo de água de reposição se tornar muito forte, pode ser melhor alimentar um dos reagentes como um biocida ou como uma mistura de produto mais diluida. O operador poderia ainda ser alertado que o aparelho não está funcionando corretamente, mas o resultado pode ser mais desejável do que a desativação completa das bombas.

[00051] A presente invenção inclui os seguintes aspectos/caracteristicas de realizações/em qualquer ordem e/ou em qualquer combinação: 1. Método de controle de uma reação quimica exotérmica ou endotérmica, compreendendo: - medir uma temperatura de um primeiro reagente que flui a uma primeira vazão; - subsequentemente contatar o primeiro reagente com um segundo reagente que flui a uma segunda vazão, o contato ocorrendo sob condições que fazem com que o primeiro e o segundo reagente reajam um com o outro e forme um produto de reação; - medir a temperatura do produto da reação; - determinar a diferença de temperatura entre a temperatura medida do primeiro reagente e a temperatura medida do produto da reação; e - ajustar a vazão de pelo menos um entre o primeiro reagente e o segundo reagente, se a diferença de temperatura atingir uma diferença de temperatura predeterminada. 2. Método, de acordo com qualquer uma das realizações/recursos/aspectos anteriores ou posteriores, onde a reação quimica é uma reação exotérmica e a diferença de temperatura é um aumento da temperatura. 3. Método, de acordo com qualquer uma das realizações/recursos/aspectos anteriores ou posteriores, onde a reação quimica é uma reação endotérmica e a diferença de temperatura é uma diminuição da temperatura. 4. Método, de acordo com qualquer uma das realizações/recursos/aspectos anteriores ou posteriores, onde o primeiro reagente compreende amónia, o segundo reagente compreende hipoclorito de sódio, e o produto da reação compreende monocloramina. 5. Método, de acordo com qualquer uma das realizações/recursos/aspectos anteriores ou posteriores, compreendendo ainda a preparação do primeiro reagente por diluição de uma solução de amónia com água de diluição, onde a temperatura do primeiro reagente é medida no ponto em que a solução de amónia é colocada em contato com a água de diluição. 6. Método, de acordo com qualquer uma das realizações/recursos/aspectos anteriores ou posteriores, onde o primeiro reagente flui através de um primeiro canal, o segundo reagente flui através de um segundo canal, o primeiro e o segundo canais são, cada um em comunicação fluida com um reator, e o contato ocorre no reator. 7. Método, de acordo com qualquer uma das realizações/recursos/aspectos anteriores ou posteriores, onde o primeiro reagente é uma solução de amónia diluida, o segundo reagente é hipoclorito de sódio, e o reator é configurado para a produção de não mais de dez libras de monocloramina por dia. 8. Método, de acordo com qualquer uma das realizações/recursos/aspectos anteriores ou posteriores, onde a diferença de temperatura é de cerca de 10,0 °C ou menos. 9. Método, de acordo com qualquer uma das realizações/recursos/aspectos anteriores ou posteriores, onde a diferença de temperatura é de cerca de 2,0 °C ou menos. 10. Método, de acordo com qualquer uma das realizações/recursos/aspectos anteriores ou posteriores, compreendendo ainda a determinação de que a diferença de temperatura está fora da faixa aceitável e a ativação de um alarme que indica que a diferença de temperatura está fora do intervalo aceitável. 11. Método, de acordo com qualquer uma das realizações/recursos/aspectos anteriores ou posteriores, que compreende ainda a determinação de que a diferença de temperatura está acima de um valor máximo e a ativação de um primeiro alarme indicando que a diferença de temperatura está acima do valor máximo. 12. Método, de acordo com qualquer uma das realizações/recursos/aspectos anteriores ou posteriores, compreendendo ainda a determinação de que a diferença de temperatura é inferior a um valor minimo e a ativação de um segundo alarme, que difere do primeiro alarme, indicando que a diferença de temperatura é inferior ao valor minimo. 13. Método, de acordo com qualquer uma das realizações/recursos/aspectos anteriores ou posteriores, compreendendo ainda a medição da temperatura do segundo reagente, determinando uma segunda diferença de temperatura entre a temperatura medida do segundo reagente e a temperatura medida do produto da reação, e ajustando a vazão de pelo menos um entre o primeiro reagente e o segundo reagente, se a segunda diferença de temperatura atingir uma diferença de temperatura predeterminada. 14. Método, de acordo com qualquer uma das realizações/recursos/aspectos anteriores ou posteriores, compreendendo ainda a combinação do produto da reação com uma fonte de água industrial, água de processo, torre de água de arrefecimento, ou água potável. 15. Aparelho para controlar uma reação, compreendendo: - um reator; - um primeiro canal em comunicação fluida com o reator; - uma primeira bomba configurada para mover um primeiro reagente através do primeiro canal e para dentro do reator; - um primeiro sensor de temperatura configurado para medição da temperatura de um primeiro reagente que flui através do primeiro canal; - um segundo canal em comunicação fluida com o reator; - uma segunda bomba configurada para mover um segundo reagente através do segundo canal e no reator; - um segundo sensor de temperatura configurado para medir a temperatura de um produto de reação no reator; e - uma unidade de controle configurada para determinar uma diferença de temperatura entre a temperatura medida pelo primeiro sensor de temperatura e uma temperatura medida pelo segundo sensor de temperatura e configurado para ajustar a primeira bomba, a segunda bomba, ou ambas, com base na diferença de temperatura. 16. Aparelho, de acordo com qualquer uma das realizações/recursos/aspectos anteriores ou posteriores, onde o reator compreende um canal, um recipiente, uma misturadora em linha, ou uma combinação dos mesmos. 17. Aparelho, de acordo com qualquer uma das realizações/recursos/aspectos anteriores ou posteriores, onde cada um entre o primeiro sensor de temperatura e o segundo sensor de temperatura compreende, independentemente, um sensor de termopar, um termômetro de resistência de platina, um termistor, ou uma combinação dos mesmos. 18. Aparelho, de acordo com qualquer uma das realizações/recursos/aspectos anteriores ou posteriores, compreendendo ainda uma fonte de uma solução de amónia em comunicação fluida com o primeiro canal, e uma fonte de hipoclorito de sódio em comunicação fluida com o segundo canal. 19. Aparelho, de acordo com qualquer uma das realizações/recursos/aspectos anteriores ou posteriores, que compreende ainda um alarme configurado para ser acionado pela unidade de controle, no caso de a unidade de controle determinar uma diferença de temperatura inaceitável. 20. Aparelho, de acordo com qualquer uma das realizações/recursos/aspectos anteriores ou posteriores, compreendendo ainda uma terceira bomba configurada para bombear a água de diluição por meio de um ou ambos entre o primeiro canal e o segundo canal, onde a unidade de controle é configurada para manter o funcionamento da terceira bomba e parar o funcionamento da primeira bomba, da segunda bomba, ou ambas, no caso de uma condição de alarme. 21. Aparelho, de acordo com qualquer uma das realizações/recursos/aspectos anteriores ou posteriores, onde cada uma entre a primeira bomba e a segunda bomba compreende uma bomba dosadora peristáltica. 22. Aparelho, de acordo com qualquer uma das realizações/recursos/aspectos anteriores ou posteriores, onde a unidade de controle compreende ainda um circuito de monitoração da temperatura de saida dupla redundante. 23. Aparelho, de acordo com qualquer uma das realizações/recursos/aspectos anteriores ou posteriores, onde a unidade de controle compreende ainda um interruptor de fluxo de água de reposição configurado para ser ativado se um fluxo de água de reposição cair para menos do que um ponto minimo programado por um usuário, e desligue a energia da primeira e da segunda bomba. 24. Aparelho, de acordo com qualquer uma das realizações/recursos/aspectos anteriores ou posteriores, onde o interruptor de fluxo está ligado a um relê de travamento e a unidade de controle é configurada de tal modo que a ativação do interruptor de fluxo compreende a ativação do relê de travamento para desligar a alimentação da primeira e da segundo bomba. 25. Aparelho, de acordo com qualquer uma das realizações/recursos/aspectos anteriores ou posteriores, onde a unidade de controle compreende ainda uma ou mais luzes indicadoras de temperatura baixa configuradas para acender quando a primeira ou a segunda bomba não estiver funcionando corretamente ou quando uma vazão de água de reposição exceder um nivel limite. 26. Aparelho, de acordo com qualquer uma das realizações/recursos/aspectos anteriores ou posteriores, compreendendo ainda uma interface gráfica de usuário configurada para um usuário inserir (1) uma primeira vazão de um primeiro reagente, (2) uma segunda vazão de um segundo reagente, e (3) um intervalo aceitável de diferenças de temperatura entre uma temperatura medida pelo primeiro sensor de temperatura e uma temperatura medida pelo segundo sensor de temperatura, onde a unidade de controle é configurada para controlar a primeira bomba de acordo com a primeira vazão introduzida e para controlar a segunda bomba com base na segunda vazão introduzida.

[00052] É evidente que variações e modificações para os presentes ensinamentos são possíveis sem se afastar do seu âmbito e essência. Deve, portanto, ser entendido que as reivindicações anexas devem ser entendidas como cobrindo todas as características de novidade patenteáveis que residem nos presentes ensinamentos, incluindo todas as características que seriam tratadas como equivalentes da mesma por aqueles técnicos no assunto a que pertencem os presentes ensinamentos. Todas as patentes e publicações norte-americanas, internacionais e estrangeiras, assim como a literatura não patenteada aqui referidas são aqui incorporadas por referência na sua totalidade. Todas as publicações, patentes e pedidos de patente mencionados nesta especificação são aqui incorporados por referência na mesma extensão como se cada publicação, patente ou pedido de patente individual fosse especificamente e individualmente indicado para ser incorporado por referência.

[00053] Embora realizações dos presentes ensinamentos foram aqui apresentadas e descritas, será evidente para os técnicos no assunto que tais realizações são fornecidas apenas a titulo de exemplo. Numerosas variações, alterações e substituições agora ocorrerão aos técnicos no assunto sem se afastar dos ensinamentos presentes. Deve ser entendido que várias alternativas para as realizações da divulgação aqui descritas podem ser usadas na prática dos presentes ensinamentos. Pretende-se que as seguintes reivindicações definam o escopo dos presentes ensinamentos e que os métodos e estruturas no âmbito destas reivindicações e seus equivalentes sejam cobertos por esse meio.

Claims

1. Método de controlar uma reação química exotérmica, caracterizadopelo fato de compreender: - medir uma temperatura de um primeiro reagente fluindo em uma primeira taxa de vazão; - subsequentemente contatar o primeiro reagente com um segundo reagente fluindo em uma segunda vazão, o contato ocorrendo sob as condições que fazem com que o primeiro e o segundo reagente reajam entre si em uma reação química exotérmica e formem um produto de reação em um reator, sendo que o reator é um misturador em linha, o primeiro reagente compreendendo amónia, o segundo reagente compreendendo hipoclorito de sódio, e o produto de reação compreendendo monocloramina, sendo que um ou ambos o primeiro e o segundo reagentes são diluídos com água de diluição; - medir a temperatura do produto de reação; - determinar a diferença de temperatura entre a temperatura medida do primeiro reagente e a temperatura medida do produto de reação; - ajustar a taxa de vazão de pelo menos um entre o primeiro reagente e o segundo reagente, se a diferença de temperatura atingir uma diferença de temperatura predeterminada; e - combinar o produto de reação com uma fonte de água industrial, água de processo, água de torre de resfriamento, ou água potável.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender preparar o primeiro reagente ao diluir uma solução de amónia com água de diluição, onde a temperatura do primeiro reagente é medida no ponto onde a solução de amónia é contatada com a água de diluição.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de o primeiro reagente estar fluindo através de um primeiro canal, o segundo reagente está fluindo através de um segundo canal, os primeiros e segundos canais estarem cada em comunicação de fluido com um reator, e o contato ocorrer no reator.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de o primeiro reagente ser uma solução diluida de amónia, o segundo reagente é o hipoclorito de sódio, e o reator estar configurado para produzir não mais do que 4,5 kg por dia (dez libras de monocloramina por dia).

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a diferença de temperatura ser de 10,0°C ou menos.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a diferença de temperatura ser de 2,0°C ou menos.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender determinar que a diferença de temperatura está fora de uma faixa aceitável e acionar um alarme indicando que a diferença de temperatura está fora da faixa aceitável.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender determinar que a diferença de temperatura está acima de um valor máximo e acionar um primeiro alarme indicando que a diferença de temperatura está acima do valor máximo.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de ainda compreender determinar que a diferença de temperatura está abaixo de um valor minimo e acionar um segundo alarme, que difere do primeiro alarme, indicando que a diferença de temperatura está abaixo do valor minimo.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracteri zado pelo fato de ainda compreender medir a temperatura do segundo reagente, determinar uma segunda diferença de temperatura entre a temperatura medida do segundo reagente e a temperatura medida do produto de reação, e ajustar a taxa de vazão de pelo menos um entre o primeiro reagente e o segundo reagente, se a segunda diferença de temperatura atingir uma diferença de temperatura predeterminada.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o misturador em linha ser um misturador estático em linha.