Способ уничтожения токсичных органических соединений
Владельцы патента RU 2613989:
Государственное предприятие "Украинский научно-технический центр металлургической промышленности "Энергосталь" (ГП "УкрНТЦ "Энергосталь") (UA)
Изобретение относится к области уничтожения и обезвреживания отравляющих веществ, в том числе боевых отравляющих веществ. Способ включает ввод токсичных органических соединений в реактор и энергетическое воздействие на эти органические соединения. Находящиеся в герметичной упаковке токсичные органические соединения вначале помещают в закрываемый контейнер, который затем вводят в реактор, после чего реактор заполняют расплавом, которым окружают контейнер со всех сторон для формирования отливки из затвердевшего расплава. После затвердевания расплава и окончания его энергетического воздействия на токсичные органические соединения сформированную отливку с контейнером внутри извлекают из реактора и помещают на экологически безопасное длительное хранение. Технический результат заключается в расширении технологических возможностей способа, удешевлении и упрощении технологии уничтожения токсичных органических соединений, а главное, в повышении безопасности персонала при работе с отравляющими веществами за счет того, что не требуется открывать первичные упаковки с отравляющими веществами. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.
Заявляемый способ относится к области уничтожения и обезвреживания токсичных органических соединений, в том числе боевых отравляющих веществ.
Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому способу является выбранный в качестве прототипа способ уничтожения токсичных галогенсодержащих органических соединений (патент Российской Федерации №2209104, МПК A62D 3/00, опубл. 27.07.03).
Известный способ уничтожения токсичных галогенсодержащих органических соединений включает заполнение реактора этими соединениями и реагентами в газообразном состоянии, энергетическое воздействие на молекулы токсичных галогенсодержащих органических соединений, приводящее к их разложению на атомы, молекулы и радикалы, связывание их между собой и с реагентами в нетоксичные газообразные вещества и в нетоксичные и токсичные конденсированные вещества и удаление из реактора газообразных и конденсированных продуктов реакции. Дополнительно к токсичным галогенсодержащим органическим соединениям и реагентам реактор заполняют инертным газом. В качестве реагентов в реактор вводят пары щелочного или щелочноземельного металла, а энергетическое воздействие осуществляют с помощью импульсно-периодического разряда, возбуждаемого в объеме реактора от внешнего источника питания.
У заявляемого способа и прототипа совпадают такие существенные признаки. Оба способа включают ввод токсичных органических соединений в реактор и энергетическое воздействие на эти органические соединения.
Анализ технических свойств прототипа, обусловленных его признаками, показывает, что получению ожидаемого технического результата при использовании прототипа препятствуют такие причины. Для обеспечения технологической реализации прототипа необходимо сложное технологическое оборудование, обеспечивающее в объеме реактора сложной конструкции с помощью импульсно-периодического разряда энергетическое воздействие на молекулы токсичных галогенсодержащих органических соединений, приводящее к их разложению на атомы, молекулы и радикалы, связывание их между собой и с реагентами в нетоксичные газообразные вещества и в нетоксичные и токсичные конденсированные вещества и удаление из реактора газообразных и конденсированных продуктов реакции. Дополнительно к токсичным галогенсодержащим органическим соединениям и реагентам реактор заполняют инертным газом, а в качестве реагентов в реактор вводят пары щелочного или щелочноземельного металла. При этом уничтожению подвергаются только токсичные галогенсодержащие органические соединения.
В основу заявляемого объекта поставлена задача создать такой способ уничтожения токсичных органических соединений, в котором усовершенствования путем введения новых действий позволят при использовании объекта обеспечить достижение технического результата, заключающегося в расширении технологических возможностей способа, удешевлении и упрощении технологии уничтожения токсичных органических соединений, а также в повышении безопасности персонала при работе с отравляющими веществами.
Заявляемый способ уничтожения токсичных органических соединений включает ввод токсичных органических соединений в реактор и энергетическое воздействие на эти органические соединения. Отличительной особенностью заявляемого способа является следующее. Находящиеся в герметичной упаковке токсичные органические соединения вначале помещают в закрываемый контейнер, который вводят в реактор. Затем реактор заполняют расплавом, которым окружают контейнер со всех сторон для формирования отливки затвердевшего расплава. После затвердевания расплава и окончания его энергетического воздействия на токсичные органические соединения сформированную отливку с контейнером внутри извлекают из реактора и помещают на экологически безопасное длительное хранение.
В частных случаях использования заявляемый способ отличается тем, что:
- реактор заполняют расплавом, нагретым свыше 1200°C;
- в качестве расплава используют расплав чугуна;
- до ввода в реактор контейнер с герметичной упаковкой с токсичными органическими соединениями заполняют песком;
- до ввода в реактор контейнер с герметичной упаковкой с токсичными органическими соединениями заполняют сырьевой смесью для варки стекла.
При использовании заявляемого способа обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в расширении технологических возможностей способа, удешевлении и упрощении технологии уничтожения токсичных органических соединений, а главное, в повышении безопасности персонала при работе с отравляющими веществами за счет того, что первичные упаковки с отравляющими веществами не требуется открывать и подавать в реактор в газообразном виде, как это требуется в прототипе. Кроме этого, в заявляемом способе заложен принцип преобразования высокотоксичных химических продуктов в необратимое состояние, исключающее их дальнейшее использование для нового производства отравляющих веществ.
Между совокупностью существенных признаков заявляемого способа и достигаемым техническим результатом имеется следующая причинно-следственная связь. Заключение находящихся в герметичной упаковке токсичных органических соединений в закрываемый контейнер, который затем вводят в реактор, заполнение реактора расплавом, которым окружают контейнер со всех сторон для формирования отливки из затвердевшего расплава, извлечение сформированной отливки с контейнером внутри из реактора после затвердевания расплава и окончания его энергетического воздействия на токсичные органические соединения технологически сравнительно просто без использования реактора сложной конструкции позволяет обеспечить безопасность обслуживающего персонала и экологически безопасное длительное хранение отливок с заключенными внутри них контейнерами с токсичными органическими соединениями.
При этом вовнутрь контейнера можно помещать не только галогенсодержащие токсичные органические соединения, а и, например, такие соединения, как люизит, зарин, зоман, вещества типа Vx, органические вещества, содержащие мышьяк, и др.
В качестве реактора может быть использована, например, футерованная огнеупорным кирпичом металлическая емкость. В качестве расплава для заполнения реактора могут быть использованы расплавы таких материалов, как сталь, чугун или другие расплавленные материалы с температурой свыше 1200°C.
Энергетическое воздействие на токсичные органические соединения, находящиеся в контейнере внутри реактора, осуществляется за счет теплоты расплава, которым заполняется реактор. Температуру расплава можно выбрать такой, чтобы обеспечить разложение конкретного токсичного органического соединения, находящегося внутри контейнера.
Известно, что разложение любого из токсичных органических соединений, содержащих галогены, фосфор, мышьяк, а также таких отравляющих веществ, как люизит, зарин, зоман, вещества типа Vx и других осуществляется в диапазоне температур 1200-1400°C. Использование для заполнения реактора, например расплава низкосортного чугуна, нагретого до 1200-1400°C, обеспечивает разложение вышеуказанных токсичных соединений до простых веществ (CO2, H2, HCl, HF, CO, P2O5).
Заполнение до ввода в реактор контейнера с герметичной упаковкой с токсичными органическими соединениями песком в частных случаях использования обеспечивает удаление воздуха из свободного пространства контейнера.
Заполнение контейнера с герметичной упаковкой с токсичными органическими соединениями сырьевой смесью для варки стекла обеспечивает в частных случаях использования образование расплава стекла внутри контейнера вокруг упаковки токсичного органического соединения, например, уже при заливке реактора расплавом с температурой, превышающей 300°C. После извлечения из реактора сформированной отливки упаковка токсичного органического соединения будет заключена в тройную оболочку - стекло, контейнер, отливка.
Сущность заявляемого способа поясняется чертежами, на которых изображено:
- на фиг. 1 - разрез реактора с контейнером;
- на фиг. 2 - разрез отливки с контейнером и упаковкой токсичного органического соединения, окруженной слоем стекла.
На представленных чертежах использованы следующие обозначения:
1 - контейнер;
2 - реактор;
3 - металлический короб;
4 - форма для литья;
5 - песчаная подушка;
6 - упаковка с токсичным органическим соединением;
7 - отливка;
8 - сырьевая смесь для варки стекла (после остывания отливки - стекло);
9 - закладная петля для закрепления контейнера в форме для литья.
Заявляемый способ уничтожения токсичных органических соединений может быть реализован с помощью устройства, которое содержит закрываемый контейнер 1 и реактор 2, состоящий из металлического короба 3, внутри которого из огнеупорного кирпича образована форма для литья 4, установленная на песчаной подушке 5.
В конкретном примере заявляемый способ реализуется следующим образом. В контейнер 1 из жаропрочного материала помещают герметичную упаковку 6 с токсичным органическим соединением, например с зарином (изопропиловый эфир метилфторфосфоновой кислоты). Контейнер 1 закрывают и вводят в реактор 2, подвешивая контейнер на закладных петлях 9 для закрепления контейнера внутри формы для литья 4. Верхняя часть закладных петель служит для извлечения застывшей отливки 7. Реактор 2 заполняют нагретым до 1300°C расплавом низкосортного чугуна, которым окружают контейнер 1 со всех сторон для энергетического воздействия на токсичное органическое соединение и формирования отливки 7 из затвердевшего расплава вокруг контейнера 1. При нагреве токсичного органического соединения, например зарина, до 1300°C он разлагается на составляющие nCO2+mH2+pHCl+qHF+rCO+sP2O5, где n, m, р, q, r, s - количественные эмпирические коэффициенты.
Реактор находится в зоне действия газоочистной системы для очистки неорганизованных выбросов, выделяющихся при разливке расплава.
После затвердевания расплава чугуна и окончания его энергетического воздействия на токсичное органическое соединение сформированную отливку 7 с контейнером 1 внутри извлекают из реактора 2 с использованием закладных петель 9 и помещают в заранее отведенное место на экологически безопасное длительное хранение.
Если в частном случае использования до ввода в реактор 2 контейнер 1 с герметичной упаковкой с токсичным органическим соединением 6 заполнить сырьевой смесью для варки стекла 8, то после заполнения реактора 2 нагретым до 1300°C расплавом низкосортного чугуна шихта для варки стекла расплавится и упаковка с токсичным органическим соединением будет окружена расплавом стекла, который при охлаждении отливки превратится в стекло. После извлечения из реактора сформированной охлажденной отливки упаковка с токсичным органическим соединением будет защищена тройной оболочкой - стекло 8, контейнер 1, отливка 7.
1. Способ уничтожения токсичных органических соединений, включающий ввод токсичных органических соединений в реактор и энергетическое воздействие на эти органические соединения, отличающийся тем, что находящиеся в герметичной упаковке токсичные органические соединения вначале помещают в закрываемый контейнер, который затем вводят в реактор, после чего реактор заполняют расплавом, которым окружают контейнер со всех сторон для формирования отливки из затвердевшего расплава, а после затвердевания расплава и окончания его энергетического воздействия на токсичные органические соединения сформированную отливку с контейнером внутри извлекают из реактора и помещают на экологически безопасное длительное хранение.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что реактор заполняют расплавом, нагретым свыше 1200°С.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве расплава используют расплав чугуна.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что до ввода в реактор контейнер с герметичной упаковкой с токсичными органическими соединениями заполняют песком.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что до ввода в реактор контейнер с герметичной упаковкой с токсичными органическими соединениями заполняют сырьевой смесью для варки стекла.
