Способ переработки токсичных отходов, образующихся при уничтожении фосфорорганического отравляющего вещества типа vx



Способ переработки токсичных отходов, образующихся при уничтожении фосфорорганического отравляющего вещества типа vx
Способ переработки токсичных отходов, образующихся при уничтожении фосфорорганического отравляющего вещества типа vx
Способ переработки токсичных отходов, образующихся при уничтожении фосфорорганического отравляющего вещества типа vx

 


Владельцы патента RU 2540582:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт органической химии и технологии" (ФГУП "ГосНИИОХТ") (RU)

Изобретение относится к способу переработки токсичного отхода, образующегося при уничтожении фосфорорганического отравляющего вещества типа Vx, позволяющему проводить термическое обезвреживание указанного отхода. Токсичный отход смешивают с водным раствором фосфорной кислоты, имеющим концентрацию 20-40% и подаваемым на смешение из расчета содержания 100% кислоты в перерабатываемой смеси 5,0-6,1% от веса перерабатываемого отхода, при температуре 20-40°C. Перемешивают получаемую эмульсию 20-30 мин, а затем расслаивают смесь в течение 1,5-2,5 часа с подачей образовавшегося органического слоя в печь сжигания и с подачей водно-солевого слоя на длительное и безопасное хранение. Технический результат заключается в избежании разрушения футеровки печи сжигания путем удаления из смеси, подаваемой на термообезвреживание, калия, содержащегося в токсичном отходе в виде органических и минеральных соединений. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 10 пр.

 

Изобретение относится к области разработки технологического процесса по ликвидации токсичных отходов (реакционных масс - РМ), образующихся при уничтожении фосфорорганического отравляющего вещества (ФОВ) типа Vx. В патентной и научно-технической литературе описаны различные способы переработки токсичных РМ, реализация которых зависит от способов уничтожения ФОВ, подразделяющихся на химические, биологические и термические.

Химические методы уничтожения ФОВ типа Vx предусматривают проведение процесса гидролиза без каких-либо добавок (патенты РФ №2042368, 2087171), или с рядом добавок, ускоряющих протекание процесса гидролиза (например, добавки бромистого бутила, патент РФ №2463095, добавки перекиси водорода, озона, персульфата натрия - заявка 2002105915, добавки фосфорной кислоты - патент РФ №2352375, гидроксида кальция и сульфата железа - патент РФ 2229913). К химическим методам уничтожения ФОВ типа Vx относится использование полидегазирующей рецептуры (патент РФ №2288016). РМ, полученные при детоксикации ФОВ типа Vx, направляются на термическое обезвреживание (сжигание). Общим недостатком всех методов уничтожения ФОВ (за исключением метода с использованием полидегазирующей рецептуры) является повышенное остаточное содержание ФОВ в РМ (не менее 10-1 масс.% при гидролизе и не более 5·10-4 масс.% при использовании полидегазирующей рецептуры).

Другая группа уничтожения ФОВ типа Vx и переработки образующихся РМ предусматривает использование различных методов биоразложения (патенты РФ №2042368, 2352375, 2408724; патенты США №6080906, 6498281, 7001758), фотохимического окисления (заявки на патенты РФ №2007129223, 2010142807). ультрафиолетового излучения (патент РФ №2355452), ферментативного гидролиза (патент РФ №2296164). Биологические методы основаны на возможности уничтожения ОВ и РМ с помощью микроорганизмов мало изучены, и их использование рационально только на станциях биологической очистки сточных вод. Использование этих методов в крупномасштабных процессах уничтожения токсичных веществ, содержащихся в РМ, нецелесообразно, ввиду необходимости разработок специфичных форм микроорганизмов, образования повышенного количества отходов и низкой производительности процесса биоразложения.

Использование метода прямого сжигания ФОВ типа Vx в Российской Федерации практически не используется из-за высокой опасности процесса и образования большого количества отходов от очистки газов сжигания.

В Российской Федерации в промышленном масштабе реализуется двухстадийная технология уничтожения химического оружия, в которой на первой стадии предусмотрен перевод высокотоксичного отравляющего вещества, с помощью обработки его специальными рецептурами в менее токсичные РМ. На второй стадии предусмотрен перевод РМ в малотоксичные продукты (не выше 3 класса опасности по ГОСТ 12.1.007-76 с острой токсичностью LD50>150 мг/кг). Для уничтожения ФОВ типа Vx применяются метод гидролиза и метод детоксикации полидегазирующей рецептурой.

Наиболее известным и рациональным способом переработки смесей токсичных органических продуктов, образующихся при уничтожении фосфорорганических ОВ типа Vx, является способ термического обезвреживания (сжигания). Однако, при сжигании РМ, полученной при детоксикации ФОВ типа Vx полидегазирующей рецептурой, главным препятствием, затрудняющим использование способа сжигания, является присутствие в РМ соединений калия. Присутствие калия в печи сжигания интенсивно разрушает термозащитную внутреннюю футеровку печи.

При проведении процесса детоксикации ФОВ типа Vx происходит химическое взаимодействие ФОВ с изобутилатом калия (ИБК), основным дегазирующим агентом рецептуры, с образованием (химические реакции) диэтиламиноэтилмаркаптида калия (МК), диизобутилового эфира метилфосфоновой кислоты (ДЭ), калиевой соли изобутилметилфосфоновой кислоты (К-соль КЭ) и диэтиламиноэтилизобутил сульфида (C). Кроме того, в РМ присутствуют небольшие количества изобутилата калия, гидроксида калия и карбоната калия (примеси рецептуры).

Технический результат изобретения состоит в избежании разрушения термозащитной футеровки печи сжигания путем удаления калия из смеси, подаваемой на термообезвреживание. При переработке осуществляют перевод соединений калия в водную смесь, не смешивающуюся с органическими продуктами РМ. Опыт эксплуатации печей сжигания жидких смесей, содержащих различные соединения калия, показывает, что при содержании калия более 0,5% в смеси, подаваемой в печь сжигания, возможно разрушение термоизоляционной футеровки внутренней поверхности печи.

Технический результат достигается путем добавления к РМ фосфорной кислоты определенной концентрации и количества. При определенной температуре и времени перемешивания происходит перевод не растворимых в воде органических калийсодержащих продуктов в водорастворимые соли фосфорной кислоты, которые вместе с примесями гидроксида и карбоната калия переходят в водный слой. Образовавшуюся эмульсию расслаивают и органическую фазу направляют в печь сжигания. Выполнение подобной процедуры позволяет избежать отложения солей в форсунках печей и избежать разрушения термозащитной футеровки. Образовавшийся водно-солевой слой направляется на хранение.

Концентрация используемой фосфорной кислоты не должна превышать 50%, при этом количество кислоты (в пересчете на 100% содержание), подаваемой в РМ, должно быть от 5 до 6,1%. Верхний предел концентрации кислоты приводит к образованию третьего слоя и образованию осадка. Указанные последствия усложняют эксплуатацию процесса. Нижний предел концентрации определяется экономической нецелесообразностью получения повышенного количества водных отходов. Пониженное количество кислоты приводит к недостаточной полноте удаления калия из РМ; повышенное количество кислоты приводит к образованию осадка и к затруднениям расслаивания и транспортировки слоев.

Температура проведения процесса составляет 20-40°C. Использование более низких и более высоких температур приводит к снижению степени извлечения калия из РМ. Время перемешивания и расслаивания не являются независимыми переменными (параметрами) и корреспондируются с температурой, концентрацией и количеством фосфорной кислоты.

Пример 1. В стеклянный реактор объемом 500 см3 загружают 100 г РМ, полученной при детоксикации ФОВ типа Vx полидегазирующей рецептурой, и 15,3 г 15% раствора фосфорной кислоты. При температуре процесса 75°C и времени перемешивания 10 мин наблюдают медленное расслаивание смеси с образованием трех слоев. Добавляют 18,6 г воды, смесь перемешивают еще 10 мин и расслаивают эмульсию с образованием двух слоев в течение 60 мин. После окончания расслаивания взвешивают водный слой (15,53 г) и органический слой (118,38 г) и определяют содержание калия в обоих слоях (0,31% в органическом слое и 3,02% в водном слое). Степень извлечения калия из РМ составляет 37,9%.

Пример 2. В условиях примера 1 загружают 40,1 г раствора фосфорной кислоты и проводят процесс при температуре 60°C и времени расслаивания 75 мин. Дополнительное количество воды не добавляют и не наблюдают образование трех слоев. Получают 16,97 г водного слоя с содержанием калия 5.60% и 123,04 г органического слоя с содержанием калия 0,45%. Степень извлечения калия из РМ составляет 63,1%.

Пример 3. В условиях примера 1 загружают 37,47 г 20% фосфорной кислоты и проводят процесс при температуре 25°C, времени перемешивания 15 мин и времени расслаивания 95 мин. Добавляют дополнительно 12,52 г воды. Не наблюдают образование третьего слоя и осадка. Получают 20,20 г водного слоя с содержанием калия 5.97% и 129,28 г органического слоя с содержанием калия 0,32%. Степень извлечения калия из РМ составляет 74,5%.

Пример 4. В условиях примера 3 загружают 45,0 г 20% фосфорной кислоты и проводят процесс при температуре 50°C, времени перемешивания 15 мин и времени расслаивания 120 мин. Дополнительного количества воды не добавляют и не наблюдают образование осадка и появление третьего слоя. Получают 26,86 г водного слоя с содержанием калия 6,15% и 118,22 г органического слоя с содержанием калия 0,31%. Степень извлечения калия из РМ составляет 81,0%.

Пример 5. В условиях примера 4 загружают 40,0 г 20% фосфорной кислоты и проводят процесс при температуре 40°C. Наблюдают образование небольшого количества осадка, который исчезает при повышении температуры до 50°C. Дополнительного количества воды не добавляют и не наблюдают появление третьего слоя. Перемешивание проводят в течение 10 мин и времени расслаивания 90 мин. Получают 28,53 г водного слоя с содержанием калия 5,85% и 111,48 г органического слоя с содержанием калия 0,22%. Степень извлечения калия из РМ составляет 87,2%.

Пример 6. В реактор загружают 130 г РМ, 21,5 г 40% фосфорной кислоты и проводят процесс при температуре 20°C. Наблюдают образование небольшого количества осадка, который исчезает при добавлении 23,1 г воды. Перемешивание проводят в течение 20 мин и времени расслаивания 120 мин. Получают 61,85 г водного слоя с содержанием калия 7,25% и 131,11 г органического слоя с содержанием калия 0,27%. Степень извлечения калия из РМ составляет 92,7%.

Пример 7. В условиях примера 6 загружают 24,0 г фосфорной кислоты с концентрацией 30%. Дополнительно добавляют 20,3 г воды. Увеличивают продолжительность расслаивания до 150 мин. Получают 58,8 г водного слоя с содержанием калия 6,73% и 115,45 г органического слоя с содержанием калия 0,34%. Степень извлечения калия из РМ составляет 93,1%.

Пример 8. В реактор загружают 304,0 г РМ и 46,0 г 50,0% фосфорной кислоты. Процесс проводят при температуре 18°C. Дополнительного количества воды не добавляют и не наблюдают появление третьего слоя. Перемешивание проводят в течение 30 мин и времени расслаивания 120 мин. Получают 99,70 г водного слоя с содержанием калия 7,90% и 250,10 г органического слоя с содержанием калия 0,51%. Степень извлечения калия из РМ составляет 86,0%.

Пример 9. В реактор загружают 130,0 г РМ и 21,7 г 30,0% фосфорной кислоты. Процесс проводят при температуре 30°C. Дополнительного количества воды не добавляют и не наблюдают появление третьего слоя. Перемешивание проводят в течение 30 мин и времени расслаивания 90 мин. Получают 50,40 г водного слоя с содержанием калия 6,85% и 101,0 г органического слоя с содержанием калия 0,38%. Степень извлечения калия из РМ составляет 94,3%.

Пример 10. В реактор загружают 260,0 г РМ и 66,5 г 20,0% фосфорной кислоты. Процесс проводят при температуре 40°C. Дополнительного количества воды не добавляют и не наблюдают появление третьего слоя. Перемешивание проводят в течение 30 мин и времени расслаивания 120 мин. Получают 100,20 г водного слоя с содержанием калия 7,35% и 225,7 г органического слоя с содержанием калия 0,26%. Степень извлечения калия из РМ составляет 93,8%.

В примерах 6, 7, 9, 10 достигают наилучших показателей с максимальным удалением калия из органического слоя, с отсутствием третьей фазы и осадка, затрудняющих эксплуатацию печи сжигания.

Основные результаты, подтверждающие достижение поставленной задачи при рекомендуемых параметров режима работы, представлены в таблице.

Критерием достижения поставленной задачи является максимальная степень извлечения калия из РМ (более 90% в примерах 6, 7, 9, 10) и остаточное содержание калия в органическом слое, направляемом на термообезвреживание - не более 0,5%.

Температура процесса должна находиться в пределах 20-40°C.

Повышение температуры процесса с одновременным снижением времени перемешивания и расслаивания смеси (пример 1) приводит к увеличению содержания калия в органическом слое и к снижению степени извлечения калия из РМ. Аналогичный результат (пример 8) наблюдается при снижение температуры и увеличению времени перемешивания и расслаивания.

Концентрация фосфорной кислоты, подаваемая в виде водного раствора в реактор, должна составлять 20-40%; при этом количество кислоты в пересчете на 100% от веса загруженной РМ 5,0-6,1%. Снижение количества кислоты (пример 1), а также увеличение (примеры 3, 4, 5, 8) приводит к снижению степени извлечения калия из РМ.

Требуемое время перемешивания и расслаивания эмульсии зависит от температуры, концентрации фосфорной кислоты и абсолютного ее количества, подаваемое в реактор.

1. Способ переработки токсичных отходов, образующихся при уничтожении фосфорорганического отравляющего вещества типа Vx, заключающийся в том, что токсичные отходы смешивают с водным раствором фосфорной кислоты, имеющим концентрацию 20-40% и подаваемым на смешение из расчета содержания 100% кислоты в перерабатываемой смеси 5,0-6,1%, при температуре 20-40°C, затем образовавшуюся эмульсию расслаивают на верхний органический слой, направляемый на термическое обезвреживание, и нижний водно-солевой слой, направляемый на хранение.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после окончания подачи водного раствора фосфорной кислоты смесь перемешивают в течение 20-30 мин, а расслаивание осуществляют в течение 1,5-2,5 ч.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам дистанционной доставки жидких дезактивирующих веществ в место поражения вредными химическими веществами. Устройство включает миномет и мину.

Изобретение относится к способам обезвреживания и утилизации нефтесодержащих отходов и может быть использовано на предприятиях нефтегазового комплекса и предприятиях по переработке отходов.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и мелиорации почв. Способ включает внесение органических и/или минеральных удобрений и гербицидов, зяблевую и поверхностную обработки почвы.
Изобретение относится к сорбенту для обеззараживания проливов ракетного топлива, содержащему карбоксильные группы в составе органического катионита. При этом в качестве носителя карбоксильных групп применен гидролизный лигнин степенью влажности 0-30% с размерами частиц 1-2 мм.

Изобретение относится к очистке окружающей среды. Для детоксикации загрязненного нефтепродуктами грунта в него вносят природный сорбент с биопрепаратом до достижения заданной концентрации загрязняющего вещества в грунте.

Изобретение относится к способам обезвреживания беспламенным сжиганием жидких органических отходов и нефти, содержащей серу, в кипящем слое катализатора и может быть использовано в химической, нефтехимической, лесохимической, атомной промышленности и теплоэнергетике.

Изобретение относится к средствам оперативного обнаружения отравляющих веществ и токсинов и моментальной их нейтрализации. Устройство содержит микропроцессорные комплекты первого 16 и второго 22 порядка, блок памяти эталонов 17, блоки для обнаружения отравляющих веществ и токсинов, аудио-видео-систему, при этом блоки обнаружения отравляющих веществ и токсинов выполнены в виде всасывающих устройств 3-7, имеющих на выходе датчики, определяющие уровень заражения воздушной среды, выходы которых подключены к усилителям-преобразователям 11-15, выходами-входами соединенными с микропроцессорным комплектом первого порядка 16, который выходами-входами подсоединен к блоку памяти эталонов 17, блоку ввода вопросов 18 и микропроцессорному комплекту второго порядка 22, блок памяти эталонов 17 входами-выходами подключен к матричному полю 21 в виде диодной кристаллической решетки на базе жидких кристаллов, блок ввода вопросов 18 соединен входами-выходами с блоком анализа ответов 19 и блоком анализа неизвестных химических соединений и комбинаций отравляющих веществ 20, который входами-выходами подключен к блоку анализа ответов и к матричному полю 21, соединенному с входами-выходами блока ввода вопросов 18 и к микропроцессорному комплекту второго порядка 22, соединенному входами-выходами с блоком предупреждения об опасности 23, блоком анализа неизвестных химических соединений и комбинаций отравляющих веществ 20, матричным полем 21 и блоком исполнительного устройства 24 по нейтрализации отравляющих веществ и токсинов, соединенным выходами с исполнительными механизмами 25-27.

Изобретение относится к оборудованию для защиты населения от пролива жидких опасных химических веществ, перевозимых железнодорожным (ж/д) транспортом, и может быть использовано для дегазации участков пролива на тормозном пути железнодорожного состава при разгерметизации емкости (резервуара).

Изобретение относится к области исследований или анализа защитных свойств сорбентов, поглощающих пары органических веществ по принципу физической адсорбции, весовым способом.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано в химической, металлургической и оборонной отраслях промышленности при очистке от компонентов ракетного топлива.

Изобретение относится к способам очистки о-хлорбензальмалононитрила от продуктов разложения, образовавшихся в результате его длительного хранения. Предлагаемый способ очистки о-хлорбензальмалононитрила включает удаление примесей и дальнейшую переработку образующихся отходов до соединений, не являющихся экологическими загрязнителями.

Изобретение относится к способам обезвреживания и утилизации нефтесодержащих отходов и может быть использовано на предприятиях нефтегазового комплекса и предприятиях по переработке отходов.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано в химической, металлургической и оборонной отраслях промышленности при очистке от компонентов ракетного топлива.

Изобретение относится к способам уничтожения отравляющих веществ, а именно к утилизации отравляющего хлорсодержащего вещества 2-(2-хлорбензилиден)малонодинитрила (CS) с получением 2-хлорбензойной кислоты, являющейся товарным продуктом для синтеза различных органических соединений: пестицидов, красителе, лекарственных препаратов.

Изобретение относится к утилизации отравляющих веществ раздражающего действия (ирритантов) до нетоксичных продуктов, способных найти практическое применение в тонком органическом синтезе, химии физиологически активных веществ и лекарственных препаратов.
Изобретение относится к уничтожению отравляющих веществ кожно-нарывного действия - сернистых ипритов. Способ включает обработку в водной среде композиционной смесью из водного раствора гидроокиси щелочного металла, хлорида четвертичных триалкиламмониевых соединений в качестве катализатора межфазного переноса и дихлорамина в качестве сокатализатора.

Изобретение относится к технологии нейтрализации широкого спектра токсичных промышленных химикатов и материалов, включающих раздражающие вещества, тяжелые и радиоактивные металлы, кислоты и кислые раздражающие вещества, пестициды, и различные сельскохозяйственные химикаты, а также деконтаминации поверхностей, контактирующих с этими агентами.

Изобретение относится к технологии утилизации опасных токсичных органических отходов, содержащих полихлорированные бифенилы, или непригодных пестицидов. .

Изобретение относится к технологии утилизации опасных токсичных органических отходов, содержащих полихлорированные бифенилы, или непригодных пестицидов. .

Изобретение относится к технологии утилизации опасных токсичных органических отходов, содержащих полихлорированные бифенилы, или непригодных пестицидов. .

Изобретение относится к обезвреживанию химических веществ. Жидкий бром обезвреживают путем воздействия на него водным раствором реагента. В воде с температурой 40-50°С сначала растворяют 1-4 мас. % хозяйственного мыла, затем в раствор добавляют 5-15 мас. % щелочи, охлаждают полученный раствор до комнатной температуры, переводят раствор воздушно-механическим способом в пенообразное состояние, сразу же наносят пену на пораженные бромом поверхности или в объемы, выдерживают пену над бромом без внешнего воздействия не менее времени полураспада пены или до превращения пены в сгусток, утилизируют полученные продукты обезвреживания. Изобретение позволяет эффективно изолировать пораженную поверхность или объем путем укрытия пораженной поверхности слоем устойчивой пены и защитить окружающее пространство от паров брома и, одновременно, превращать элементарный бром в водорастворимые соединения, понижая класс его опасности. Устойчивость пены обеспечивает достаточную продолжительность времени, что позволяет более рационально убрать продукты обезвреживания. 3 ил., 3 пр.
Наверх