Способ утилизации отравляющих хлорсодержащих продуктов

 

Изобретение относится к способам обезвреживания химических отравляющих веществ раздражающего действия. Способ заключается в обработке некондиционной учебно-имитационной рецептуры, содержащей четыреххлористый углерод, смесь углеводородов, хлорпикрин и хлорацетофенон, путем дистилляции при атмосферном давлении для выделения четыреххлористого углерода. Остаток обрабатывают раствором едкого натра или кали в метаноле при температуре 55-60^oС до полной деструкции хлорпикрина и хлорацетофенона. Из реакционной массы затем отгоняют спирт, полученную массу охлаждают, разбавляют дизельным топливом, фильтруют и получают фильтрат, используемый в качестве углеводородного топлива, и осадок, пригодный для захоронения. Технический результат - переработка хлорорганических отравляющих вещества с регенерацией четыреххлористого углерода и с получением компонента углеводородного топлива и нетоксичного твердого остатка. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к способам обезвреживания химических отравляющих веществ, а именно к разработке способа утилизации отравляющих хлорсодержащих продуктов, обладающих раздражающим действием в составе рецептуры, содержащей четыреххлористый углерод, смесь углеводородов, хлорацетофенон и хлорпикрин.

В настоящее время на складах Министерства Обороны Российской Федерации хранится значительное количество рецептуры, представляющей по своему составу смесь: четыреххлористый углерод - 79,5%, хлорпикрин - 4%, хлорацетофенон - 5%, нефтяной битум - 5%, и сульфатный скипидар - 6,5%. Гарантийный срок хранения рецептуры вышел (Инструкция по применению средств имитации радиоактивного и химического заражения. М.: Воениздат, 1996, 64 с.).

Задачей изобретения являлась разработка способа утилизации отравляющих хлорсодержащих продуктов хлорпикрина и хлорацетофенона в составе рецептуры, с использованием процесса их щелочной деструкции.

Сущность предлагаемого способа утилизации заключается в первоначальном выделении из рецептуры методом дистилляции четыреххлористого углерода и последующей деструкции хлорацетофенона и хлорпикрина, находящихся в кубовом остатке, метанольным раствором едкого натра или едкого кали при температуре 55-60^oС до нетоксичных продуктов. Из реакционной массы производится отгонка метанола, который используется повторно. Основную массу образующихся твердых нетоксичных хлорсодержащих продуктов из реакционной массы отделяют фильтрованием. Твердые продукты подлежат захоронению и отвечают требованиям, предъявляемым к таким продуктам. Фильтрат пригоден для использования в качестве углеводородного топлива.

В основу предлагаемого способа утилизации положена реакция хлорацетофенона и хлорпикрина, входящих в состав рецептуры, со щелочами. При обработке ирритантов метанольными растворами щелочей происходит их количественное разложение. С наибольшей скоростью реакция проходит при температуре 55-60^oС. В ходе реакции образуется малотоксичное соединение (LD₅₀>2500 мг/кг для белых мышей) 1,4-дифенил-2-хлорбутан-1,4-дион, представляющее собой бесцветное кристаллическое вещество с температурой плавления 141...143^oС, не обладающее раздражающим действием и неорганические соли: преимущественно хлорид натрия и карбонат натрия.

В ходе отработки условий процесса утилизации рецептуры был выделен четыреххлористый углерод. Выход продукта - 92% от его содержания в рецептуре. Степень конверсии хлорацетофенона и хлорпикрина в кубовом остатке удалось довести свыше 99,9%. Остаточное содержание ирритантов в реакционных массах составляет не более 10^-3 мг/мл. Установлено, что углеводородный состав рецептуры не оказывает существенного влияния на конечный результат.

Процесс проводят следующим образом. Первоначально при атмосферном давлении из рецептуры отгоняют четыреххлористый углерод. Оставшийся кубовый остаток нейтрализуется насыщенным метанольным раствором щелочи. В реактор загружают метиловый спирт и небольшими порциями при перемешивании добавляют едкий натр. Для того чтобы сократить расход метанола целесообразно использовать насыщенные растворы. После полного растворения едкого натра температуру в реакционной колбе поднимают до 60^oС и загружают навеску кубового остатка (в соответствии с экспериментальными данными весовое соотношение щелочь: кубовый остаток должно составлять не менее 1:10). Смесь перемешивают 2,5 ч при температуре 55-60^oС и затем упаривают метанол, который в последующем повторно используется для приготовления щелочного раствора. Оставшуюся массу охлаждают, разбавляют дизельным топливом и фильтруют от твердых продуктов, которые подлежат захоронению. Полученный фильтрат собирается в емкости и используется в качестве углеводородного топлива. Использование едкого кали вместо едкого натра принципиальных изменений в ход процесса не вносит.

Предложенный способ утилизации обладает следующими достоинствами: - простотой технологического оформления процесса; - использованием типового технологического оборудования; - использованием недорогих и доступных реагентов; - практическим применением конечных продуктов утилизации в народном хозяйстве.

Внедрение предложенного способа позволит в короткий срок ликвидировать запасы, находящихся на хранении рецептур данного типа.

Пример 1. В круглодонную колбу, объемом 250 мл, снабженную насадкой Вюрца, дефлегматором, термометром, холодильником Либиха, пауком и приемниками загружают 100 г рецептуры (состав: четыреххлористый углерод - 79,5%, хлорпикрин - 4%, хлорацетофенон - 5%, нефтяной битум - 5% и сульфатный скипидар - 6,5%) и отгоняют фракцию в интервале температур 76...78^oС, соответствующую четыреххлористому углероду. Получено 53,9 г четыреххлористого углерода. Данные элементного анализа выделенного четыреххлористого углерода: Найдено, %: С 7,14; Н 0,37; N не обн.; Сl 90,11.

Вычислено, %: С 7,79; Н 0; N 0; Cl 92,2.

Анализ кубового остатка (43,8 г) показал наличие в нем хлорацетофенона и хлорпикрина, а также смесь углеводородов.

Данные элементного анализа кубового остатка: Найдено, %: С 86,71; Н 8,43; N 0,77; Cl 0,54.

Нейтрализацию кубового остатка проводят в реакторе объемом 250 мл, снабженном перемешивающим устройством, обратным холодильником и термометром. В реактор помещают 39,4 г метанола и затем при перемешивании добавляют 4,4 г едкого натра. После растворения едкого натра температуру в реакторе поднимают до 60^oС и загружают 43,8 г кубового остатка. Реакционную смесь перемешивают 2,5 часа при температуре 55-60^oС, после этого из нее отгоняют метанольную фракцию. Выход метанола - 38,2 г. Реакционную массу охлаждают, разбавляют дизельным топливом (10 г), перемешивают и фильтруют. Получают жидкую смесь углеводородов - 35,3 г и 21,7 г твердых продуктов.

Контроль реакционной массы выделенных твердых продуктов с использованием ТСХ (пластины DC-Alufolien Kieselgel 60F₂₅₄, элюент - гексан : хлороформ : метанол - 7:2:1) и газовой хроматографии показывает отсутствие исходных продуктов (хлорпикрин и хлорацетофенон).

Элементный анализ жидких углеводородов: Найдено: С 89,8; Н 9,43; N 2,77; Сl не обн.

Элементный анализ твердого продукта: Найдено: С 12,49; Н 0,63; N 0,74; Cl 37,17.

Формула изобретения

1. Способ утилизации отравляющих хлорсодержащих продуктов с использованием щелочей, отличающийся тем, что из рецептуры, содержащей четыреххлористый углерод, смесь углеводородов, хлорпикрин и хлорацетофенон, дистилляцией при атмосферном давлении выделяют четыреххлористый углерод, остаток обрабатывают раствором едкого натра или кали в метаноле при температуре 55-60^oС в течение 2,5 ч до полной деструкции хлорпикрина и хлорацетофенона, затем из реакционной массы отгоняют спирт, полученную массу охлаждают, разбавляют дизельным топливом, фильтруют и получают фильтрат, пригодный для использования в качестве углеводородного топлива, и осадок, пригодный для захоронения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что остаток после выделения четыреххлористого углерода обрабатывают насыщенным метанольным раствором едкого кали или натра.