Способ обезвреживания металлических поверхностей, загрязненных компонентами ракетного топлива на основе гидразина

 

Предложен способ обезвреживания металлических поверхностей любой конфигурации, загрязненных компонентами ракетного топлива на основе гидразина. Обезжиривания достигают термической обработкой загрязненной поверхности высокотемпературной газовой струей с температурой 1300-1380^oC при избытке воздуха. Процесс очистки проводят в определенных физико-химических условиях. 3 табл.

Изобретение относится к обезвреживанию металлических поверхностей, загрязненных компонентом ракетного топлива (КРТ).

Из аналогов известен способ, описанный в заявке Японии N 4738711 от 0.09.72 г. Способ по аналогу заключается в промывке металлических поверхностей водными растворами и органическими растворителями или композициями, их содержащими.

Например, обезвреживание металлических поверхностей, загрязненных КРТ, проводят с применением водного раствора азотной кислоты концентрации 5-15% водного раствора метанитробензойной кислоты концентрации 0,5% или органическими растворителями на основе хлорфторуглеводородов.

Растворители должны быть: инертными по отношение к загрязнениям и материалах конструкции; взрывобезопасны; минимально токсичны; летучи для удаления избытков растворителя; экономичны; смешиваться с удаляемыми загрязнениями или эмульгировать их.

Для улучшения растворяющей способности в растворители добавляют пеногенные ПАВ. Для повышения эффективности обезвреживания металлических поверхностей, загрязненных КРТ, применяют сочетание эффекта свободной струи с перемещением и вращением ее внутри прорывкой полости относительно оси изделия. Винтообразный характер движения обеспечивает турбулентное обтекание очищаемого изделия, способствующее захвату частиц загрязнителя и уносу их с поверхности изделия.

Для повышения эффективности обезвреживания изделий в потоке жидкости искусственным путем создают возмущения (пульсации), вызываемые колебаниями давления или скорости потока во времени и в каждой рассматриваемой точке системы. Применение пульсирующей струи приводит к усилению разрушающего действия потока на слой загрязнений. Пульсирующий характер движения позволяет оседать частицам загрязнений в так называемых "мертвых зонах" и предотвращает перенос и оседание их на соседние участки поверхности.

Повышение эффективности очистки можно добиться также применением смешанных газожидкостных струй, которые образуются при введении в поток жидкости струи инертного газа. Это способствует созданию кольцевой (пристеночной) формы течения жидкости. В результате повышаются давление и скорость течения жидкости в пристеночной области.

Указанный способ обезвреживания метаболических поверхностей, загрязненных КРТ, имеет ряд существенных недостатков: способ требует дорогостоящих химических растворов; способ энергоемок ввиду необходимости затрат энергии на уничтожение регенерата, которое производится обычно сжиганием; способ приводит к вторичному загрязнению обезвреживаемой поверхности в результате абсорбции продуктов регенерата, хотя и менее, но токсичными продуктами;
невозможность обеспечения нужных для очистки скоростей потока моющей жидкости приводит к значительному увеличению продолжительности очистки:
способ не позволяет обезвредить поверхности предметов любой конфигурации, загрязненных КРТ;
по данному способу продолжительность процесса обезвреживания от 24 до 48 ч;
большие капитальные затраты, которые вызваны наличием абсорберов, обрязованием большого количества регенерата и необходимостью его дальнейшего обезвреживания.

Известен способ обезвреживания металлических поверхностей, загрязненных КРТ, продуванием их азотом, нагретым до 70-80^oC, при давлении 0,2-0,3 ати.

Способ изложен в заявке Великобритании N 1435484.

Указанный способ обезвреживания имеет следующие недостатки:
не позволяет добиться высокой эффективности очистки металлических поверхностей от КРТ;
не позволяет обезвреживать поверхности предметов любой конфигурации;
процесс энергоемок и трудоемок.

Недостатки данного способа изложены в отчете о НИР "Обобщения и систематизация результатов теоретических исследований экспериментальных работ по нейтрализации баков изделий и обезвреживанию от ходов". С-Петербург, 1992 г. РНЦ "Прикладная химия".

Указанный способ обезвреживания по технической сущности является наиболее близким к заявляемому и принят заявителем за ближайший аналог. Техническая сущность заявляемого способа состоит в том, что металлическую поверхность, загрязненную компонентами ракетного топлива на основе гидразина, обрабатывают газовой струей. Газовая струя представляет собой продукты сгорания углеводородного топлива при 1300-1380^oC. Коэффициент избытка воздуха по отношению к стехиометрическому соотношению для топлива равен 1,10-1,38. Скорость газовой струи равна 40-42 м/с. Скорость обработки металлической поверхности равна 1,80-5,76 м²/ч.

Как видно из результатов, представленных в табл. 1, заявляемое техническое решение гарантирует высокую степень обезвреживания металлических поверхностей любой конфигурации, загрязненных КРТ, с образованием нетоксичных продуктов CO₂, N₂, H₂O.

Заявитель утверждает, что заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "Изобретательский уровень", так как на основе ознакомления и с научно-технической, и патентной информациями заявителем не было обнаружено заявляемой совокупности признаков технического решения и так как оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники.

Статья N 4. 1. Раздел 2. Патентный закон РФ 1992 г. Москва.

Вариант промышленного применения.

1. Металлический лом (нержавеющая сталь марки 12х18Н10Т, сталь-3, сталь-6, алюминиевые сплавы марок АД-1, АМГ-З, АМГ-6, медь М-3), общей поверхностью 1 м², включающий детали и конструкции различной конфигурации, загрязненный несимметричным диметилгидразином (НДМГ) в количестве 2000 г/м², обрабатывают газовой струей, состоящей из продуктов сгорания автомобильного бензина марки А-75:
при 1300^oC;
при коэффициенте избытка воздуха по отношению к стехиометрическому соотношению для топлива 1,10;
при скорости газовой струи 40 м/с;
при скорости обработки металлической поверхности 180 м²/ч.

2. После обработки металлической поверхности определяют остаточное содержание НДМГ. Содержание НДМГ после обработки по п.1 равно 0,020 мг/м², при этом в воздухе рабочей зоны НДМГ отсутствует.

Определение НДМГ на металлической поверхности проводят путем смыва его водой с последующим колориметрированием окрашенного в желтый цвет раствора соединения, образующегося при взаимодействии НДМГ с пара-нитробензальдегидом в водном растворе зтиленгликоля, подкисленного уксусной кислотой.

Определение НДМГ в воздухе рабочей зоны проводят с применением штатного войскового прибора химической разведки (ВПХР) и индикаторных трубок ИТ-1Т, изготовленным Черкасским заводом химических реактивов.

Методы определения НДМГ описаны в следующих источниках информации:
Перегуд Е.А. Быховская М.С. Герют Е.В. Быстрые методы определения вредных веществ в воздухе. М. Химия, 1970;
Перегуд Е.А. Герют Е.В. Химический анализ воздуха промышленных предприятий. Л. Химия, 1973;
Перегуд Е.А. Химический анализ воздуха. Л. Химия, 1976.

Ниже приведена табл. 2, подтверждающая возможность очистки металлических поверхностей, представляющих собой различное технологическое оборудование, и металлические предметы любой конфигурации, загрязненные различным количеством НДМГ.

Как видно из табл.2, заявляемый способ гарантирует высокую степень обезвреживания НДМГ на металлической поверхности любой конфигурации.

Указанную газовую струю получают следующим образом.

В зону подачи углеводородного топлива (d_вн 64 мм, 1 250 мм), снабженной искровой свечой, подают распылением автомобильный или авиационный бензин любого типа расходом 1,1 г/с и воздух расходом 18-22 г/с. При этом происходит сгорание бензина. Время пребывания продуктов сгорания в зоне горения бензина 10 м/с.

Далее продукты сгорания бензина со скоростью 42 м/с поступают в следующую зону. На срезе зоны при помощи измерительного прибора, состоящего из милливольтметра и термопары, замеряется температура продуктов сгорания бензина (генерируемой струи). Температура генерируемой струи должна быть 1300-1380^oC, если температура ниже 1300^oС, то необходимо увеличить расход бензина и отрегулировать расход воздуха, чтобы коэффициент избытка воздуха по отношению к стехиометрическому соотношению для топлива был равен 1,10-1,38. При достижении температуры 1300-1380^oC генерируемая струя направляется на обезвреживаемую поверхностью.

Остальные варианты промышленного применения заявляемого способа аналогичны варианту N 1, а их переменные параметры и показатели приведены в табл. 3, включая вариант N 1.

Представленные варианты промышленного выполнения заявляемого способа гарантируют выполнение всех вариантов в полном соответствии с заявляемым техническом решением.

Формула изобретения

Способ очистки металлической поверхности, загрязненной компонентами ракетного топлива на основе гидразина, включающий обработку поверхности нагретой газовой струей, отличающийся тем, что газовая струя представляет собой продукты сгорания углеводородного топлива, а обработку проводят при температуре газовой струи 1300 1380^oС при коэффициенте избытка воздуха по отношению к стехиометрическому соотношению для топлива 1,10 1,38, при скорости газовой струи 40 42 м/с и скорости обработки 1,80 5,76 м²/ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2