Реакционная камера для химической переработки токсичных органических отходов
Предлагается реакционная камера для химической переработки токсичных органических отходов, включающая: корпус камеры (1); вводы (9-14) для подачи в верхнюю часть корпуса камеры (1) смешиваемых веществ в виде перерабатываемых жидких токсичных органических отходов, реагентов, включающего основной реагент в виде моноэтаноламина (МЭА), и полезных добавок, через соответствующие трубопроводы; ввод (15) для подачи технической воды; шнековый транспортер (17) для подачи порошкообразных и пастообразных отходов и полезных добавок, расположенный в верхней части корпуса камеры (1); отводы для удаления продуктов реакции реакционной смеси через соответствующие трубопроводы и газопроводы (18, 24, 26); смешивающее устройство, включающее тангенциальные сопла (23); средство нагрева реакционной смеси. Реакционная камера дополнительно оборудована: накопительным ресивером (21) для сбора газообразных продуктов реакции; дефлегматором (19) для разделения газообразных продуктов реакции и паров МЭА, соединенного одним газопроводом (18) с верхней частью корпуса камеры (1), соединенного другим газопроводом (20) с накопительным ресивером (21) и соединенного трубопроводом (22) с корпусом камеры (1) для отвода в него паров МЭА; трубопроводом (16) для подачи в корпус камеры (1) перегретого пара; трубопроводом (25) для отвода основного реагента из верхней части корпуса камеры (1) в его нижнюю часть и трубопроводом (26) для отвода жидких и сгущенных продуктов реакции в накопительную емкость (27) через отвод в днище корпуса камеры (1). Средство нагрева реакционной смеси выполнено в виде подающей системы перегретого пара и совмещено со смешивающим устройством, при этом трубопровод (16) подведен к тангенциальным соплам (23), расположенным в нижней части корпуса камеры (1), а тангенциальные сопла (23) выполнены в виде тангенциальных паровых эжекторов, оборудованных барботажными устройствами и соединенных с трубопроводами (16, 22, 25). 16 з.п. ф-лы, 5 ил.
Полезная модель относится к устройствам, используемым в технологии обезвреживания или уменьшения токсичности особо опасных органических веществ путем химического изменения их состава и свойств на начальной стадии уничтожения.
Известна установка активации процессов УАП, используемая в технологическом процессе уничтожения отравляющих веществ и ядохимикатов промышленного назначения, содержащих соединения хлора, фосфора, серы и других токсичных материалов [патент RU 2163345, опубл. 20.02.2001]. Установка предназначена для химической переработки токсичных органических веществ на начальной стадии их уничтожения при помощи жидко-газовой химической реакции разложения, проходящей при повышенной температуре. Установка содержит рабочий блок, выполненный в виде трубы переменного сечения, в которой расположены шнек для подачи порошкообразных и/или пастообразных перерабатываемых токсичных веществ в рабочую зону. Снаружи рабочую зону трубы охватывают две индукционные катушки, предназначенные для создания внешнего вращающегося электромагнитного поля, а за рабочей зоной расположен шнек для отвода полученной реакционной смеси и ловушка для улавливания проскальзывающих из рабочей зоны иголок. Часть внутренней полости рабочей зоны заполнена намагничиваемыми иголками, и в ней на оси установлены пропеллерные лопасти, предназначенные для перемешивания компонентов реакционной смеси и перемещения иголок. К рабочей зоне установки подведены перерабатываемые токсичные вещества, топливо-разбавитель, газообразный окислитель и полезные добавки. Порошкообразные или пастообразные перерабатываемые токсичные вещества подают в рабочую зону установки при помощи шнекового питателя, а жидкие перерабатываемые вещества подают в рабочую зону по трубопроводу при помощи насоса. Одновременно вводят топливо-разбавитель в виде керосина любой марки, полезные добавки в виде водной суспензии гидроокиси кальция Са(ОН)2, которые нагревают и перемешивают в присутствии газообразного окислителя в виде кислорода воздуха. Нагрев исходных компонентов для ускорения процесса химической реакции производят непосредственно в рабочей зоне за счет кинетической энергии движения намагниченных иголок, которая преобразуется в тепловую энергию. Иголки в рабочей зоне перемещаются под воздействием внешнего вращающегося электромагнитного поля, создаваемого индукционными катушками, преимущественно по круговой орбите. В рабочей зоне установки производят перемешивание компонентов химической реакции с частичным окислением и образованием солей. Полученную в результате реакции смесь подают в камеру сжигания, расположенную на выходном участке рабочей зоны установки, в которой осуществляют ее беспламенное сжигание, после чего поток газообразных продуктов сжигания направляют для мокрого улавливания, а твердые продукты осаждают на охлаждаемых поверхностях. Недостатками известной установки являются ее сложная конструкция и ненадежная работа из-за периодического выхода из строя ее многочисленных движущихся элементов, к тому же химическая реакция проходит в установке с большим выделением тепловой энергии, что может привести к термическому повреждению изоляционных слоев индукционных катушек и короткому замыканию. Также, установка обладает низкой производительностью, поэтому на технологической линии приходится использовать несколько установок, что ведет к неоправданному перерасходу энергетических ресурсов, топлива-разбавителя, газообразного окислителя и полезных добавок, которые не восстанавливаются для многократного использования в химической реакции, при этом установка не предусматривает полного разрушения структур перерабатываемых веществ и уничтожения газообразных, жидких и твердых компонентов продуктов переработки, что снижает эффективность ее работы.
Также, известна реакционная камера, используемая в двухступенчатом технологическом процессе уничтожения токсичных органических продуктов в виде полихлорированных бифенилов (ПХБ), а также продуктов, содержащих соединения хлора, фосфора, серы и других токсичных веществ [патент СА 1236488, опубл. 10.05.1988]. Реакционная камера предназначена для химической переработки токсичных органических продуктов на первой ступени их уничтожения при помощи химической реакции восстановления, проходящей в инертной среде при отсутствии кислорода и высокой температуре. Стальной корпус камеры с внутренней стороны покрыт огнеупорным материалом из графита и в его рабочей зоне расположены электрические нагреватели, защищенные перегородками от короткого замыкания. Корпус оборудован питателем для подачи предварительно приготовленной смеси, состоящей из перерабатываемых токсичных продуктов, полезных добавок в виде углерода и щелочных или щелочно-земельных металлов карбоната или бикарбоната. В нижней части реакционной камеры выполнено выпускное отверстие для удаления расплавленных твердых соединений, а в верхней части камеры выполнен канал для отвода токсичных газообразных веществ в камеру сжигания. Измельченные токсичные органические продукты предварительно смешивают с углеродом в виде графита, карбонатами или бикарбонатами щелочных металлов или щелочноземельных металлов, в том числе Na2CО 3, МаНСО3, СаСО3, MgCO3 , ВаСО3 или Са(НСО3)2, Mg(HCО3 )2, Ва(НСО3), а затем при помощи питателя смесь подают в очищенную от кислородосодержащих газов реакционную камеру. Реакционную смесь подвергают высокотемпературной химической реакции восстановления при температуре 1000-1600°С, где ее выдерживают в течение 1-40 сек, в результате чего органические продукты восстанавливаются до малотоксичных несгораемых твердых соединений, в виде хлорида натрия NaCl или хлорида кальция CaCl 2, и токсичных газообразных веществ в виде окиси углерода СО. Твердые несгораемые соединения в расплавленном состоянии удаляют из нижней части реакционной камеры в емкости, а токсичные газообразные вещества помещают в камеру сжигания для дальнейшего уничтожения. Недостатками известной реакционной камеры являются ограниченная область применения, т.к. камера предназначена для переработки небольших объемов токсичных органических продуктов, отсутствие оптимального режима регулирования процесса переработки органических продуктов, так как химическую реакцию восстановления смеси проводят в реакционной камере при большом разбросе температурно-временных параметров, где использование минимальных параметров приводит к неполному разложению токсичных органических веществ и образованию промежуточных продуктов сгорания в виде диоксинов и фуранов, а использование максимальных параметров приводит к неоправданному перерасходу энергетических ресурсов и полезных добавок, которые не восстанавливаются для многократного использования в химической реакции, при этом дополнительные затраты на очистку реакционной камеры от кислородоcодержащих газов увеличивают и без того высокие эксплуатационные затраты, что снижает эффективность работы установки.
В качестве прототипа принята реакционная камера, используемая в двухстадийном технологическом процессе уничтожения токсичных органических отходов в виде ПХБ, а также отходов, содержащих соединения хлора и других токсичных веществ [патент US 5050511, опубл. 24. 09.1991]. Реакционная камера предназначена для химической переработки токсичных органических отходов на первой стадии их уничтожения при помощи химической реакции восстановления, проходящей в отсутствии кислорода при повышенной температуре. Стальной герметичный корпус камеры изнутри покрыт химически и термически устойчивым материалом. В верхней части корпуса камеры выполнены вводы для подачи перерабатываемых жидких токсичных отходов и реагентного газообразного восстановителя, изготовленные в виде совмещенных тангенциальных сопел, объединенных общими смешивающими устройствами в виде смесителей, в которых токсичные отходы смешиваются с газообразным восстановителем перед их подачей в реакционную камеру. Также, корпус камеры оборудован вводами для подачи полезных добавок в виде металлических катализаторов, добавляемых в реакционную смесь. В корпусе камеры выполнены средства нагрева реакционной смеси в виде электронагревательных лучевых трубок. В центральной части корпуса камеры установлена вертикальная керамическая труба, в нижней части которой выполнены отверстия для прохода в трубу образовавшихся в процессе реакции токсичных газообразных веществ, смешанных с газообразным восстановителем, а верхняя часть трубы замыкается на канал, отводящий восходящие по трубе токсичные газообразные вещества на линию дальнейшего высокотемпературного уничтожения. В нижней части реакционной камеры выполнено выпускное отверстие для удаления смешанных с газообразным восстановителем малотоксичных несгораемых соединений, которые улавливаются водяной струей и оседают в емкости для дальнейшего уничтожения. Предварительно подогретые жидкие токсичные отходы и реагентный газообразный восстановитель в виде водорода H2, подают на совмещенные сопла, оборудованные смесителями, где их смешивают и подают в очищенную при помощи азота от кислородосодержащих газов реакционную камеру. Реакционную смесь подвергают химической реакции восстановления при температуре нагрева 600-1100°С и выдерживают в камере от 0,1 сек до 45 сек в присутствии металлических катализаторов, состоящих из железных опилок Fe, и/или порошкообразного состава никеля Ni, и/или цинка Zn и/или олова Sn, до полного восстановления малотоксичных сгораемых и несгораемых соединений с выделением токсичных газообразных веществ. Несгораемые соединения удаляют через выпускное отверстие в нижней части реакционной камеры, а нагретые в реакционной камере токсичные газообразные вещества отводят по вертикальной керамической трубе в окислительную камеру для дальнейшего высокотемпературного уничтожения. Недостатками известной реакционной камеры являются ограниченная область применения, т.к. камера предназначена для использования в одном виде технологического процесса уничтожения токсичных органических отходов, низкий уровень смешивания используемых в химической реакции веществ, что отрицательно сказывается на результатах химической реакции, отсутствие оптимального режима регулирования процесса переработки органических отходов, так как химическую реакцию восстановления смеси проводят в реакционной камере при большом разбросе временных и температурных параметров, где использование минимальных параметров приводит к неполному разложению токсичных органических продуктов и образованию побочных и промежуточных продуктов сгорания в виде диоксинов и фуранов, а использование максимальных параметров приводит к неоправданному перерасходу энергетических ресурсов, химических восстановителей, катализаторов и полезных добавок; при этом дополнительные затраты на очистку реакционной камеры от кислородосодержащих газов увеличивают и без того высокие эксплуатационные затраты, что снижает эффективность работы установки.
Задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель, заключается в разработке реакционной камеры с широкой областью применения в технологических процессах уничтожения и обезвреживания особо опасных органических отходов производства, обладающей эффективными экологическими, техническими и экономическими показателями.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в разработке унифицированной конструкции реакционной камеры, позволяющей осуществлять в ней различные виды жидкофазных химических реакций, направленных на снижение токсичности опасных органических отходов, в получении возможности регулирования температурно-временных параметров каждого вида химической реакции и степени смешивания участвующих в реакции веществ, в предотвращении образования промежуточных токсичных продуктов переработки и обеспечении безопасных и удобных условий эксплуатации реакционной камеры, в повышении КПД и производительности камеры при одновременном снижении эксплуатационных затрат, уменьшении расхода энергетических ресурсов, дорогостоящих химических реагентов и полезных добавок за счет их вторичного использования в замкнутом цикле.
Для достижения технического результата предлагается реакционная камера для химической переработки токсичных органических отходов при повышенной температуре, включающая: корпус камеры, формирующий реакционную камеру, выполненный герметичным и цилиндрическим; вводы, выполненные в корпусе камеры для подачи в корпус камеры смешиваемых веществ в виде перерабатываемых жидких токсичных органических отходов, реагентов и полезных добавок; смешивающее устройство, размещенное в корпусе камеры и включающее тангенциальные сопла для подачи, по крайней мере, части смешиваемых веществ в корпус камеры через тангенциальные сопла и смешивания смешиваемых веществ; средство нагрева реакционной смеси из смешиваемых веществ; и отводы, выполненные в корпусе камеры для удаления из него продуктов реакции реакционной смеси. Данная реакционная камера дополнительно оборудована следующими элементами: трубопроводами для подачи жидких перерабатываемых токсичных органических отходов, основного реагента в виде гидроксида натрия, полезных добавок в виде водного раствора моноэтаноламина, жидких углеводородов, солей металлов переменной валентности, алифатических спиртов, где указанные трубопроводы соединены с соответствующими им вводами, расположенными в верхней части корпуса камеры; трубопроводом для подачи технической воды в корпус камеры через соответствующий ввод; трубопроводом для подачи в корпус камеры перегретого пара; шнековым транспортером для подачи порошкообразных и пастообразных токсичных органических отходов и полезных добавок в виде оксидов щелочноземельных металлов, выполненным с возможностью соединения с соответствующими вводом, расположенным в верхней части корпуса камеры; накопительным ресивером для сбора газообразных продуктов реакции, соединенным газопроводом, оборудованным предохранительным клапаном, с корпусом камеры через отвод, расположенный в верхней части корпуса камеры; дефлегматором для разделения газообразных продуктов реакции и паров моноэтаноламина, соединенного одним газопроводом с отводом, расположенным в верхней части корпуса камеры, соединенного другим газопроводом с накопительным ресивером для отвода в него газообразных продуктов реакции, отделенных от паров моноэтаноламина, а также соединенного трубопроводом с корпусом камеры для отвода в него паров моноэтаноламина, отделенных от газообразных продуктов реакции; трубопроводом для отвода основного реагента из верхней части корпуса камеры в его нижнюю часть; и трубопроводом для отвода жидких и сгущенных продуктов реакции в накопительную емкость или на линию дальнейшего обезвреживания и уничтожения через отвод, выполненный в днище корпуса камеры. В данном случае, средство нагрева реакционной смеси выполнено в виде подающей системы перегретого пара, совмещенной со смешивающим устройством, при этом тангенциальные сопла расположены в нижней части корпуса камеры, выполнены в виде тангенциальных паровых эжекторов, оборудованных барботажными устройствами, и соединены с трубопроводом для подачи в корпус камеры перегретого пара, трубопроводом для отвода основного реагента из верхней части корпуса камеры в его нижнюю часть и трубопроводом для подачи паров моноэтаноламина, отведенных из дефлегматора, в корпус камеры.
Камера может быть дополнительно оборудована механической мешалкой с электродвигателем. Лучше, когда такая мешалка выполнена с возможностью вращения в направлении, противоположном направлению действия тангенциальных паровых эжекторов.
Сверху корпус камеры лучше оборудовать крышкой, выполненной съемной и герметично закрывающейся.
В крышке корпуса можно выполнить герметично закрывающийся технологический люк.
Отводы газопроводов, соединяющих накопительный ресивер и дефлегматор с верхней частью корпуса камеры, лучше выполнить в крышке корпуса.
Вводы, которые расположены в верхней части корпуса камеры, лучше выполнить в крышке корпуса.
Шнековый транспортер лучше располагать на крышке корпуса.
Ввод трубопровода для подачи технической воды лучше располагать в средней части корпуса камеры по его высоте.
Камера может содержать три или более трубопроводов для отвода основного реагента из верхней части корпуса камеры в его нижнюю часть, при этом верхняя часть трубопроводов соединена с отводами, выполненными в верхней части корпуса камеры и равномерно размещенными по периметру окружности верхней части корпуса камеры, а нижняя часть этих трубопроводов соединена с тангенциальными паровыми эжекторами, количество которых соответствует количеству трубопроводов для отвода основного реагента из верхней части корпуса камеры в его нижнюю часть и которые равномерно размещены по периметру окружности нижней части корпуса камеры.
Корпус камеры может быть оборудован вертикальной смотровой щелью, защищенной термостойким стеклом, которая может быть оборудована шкалой измерения уровня реакционной смеси.
Корпус камеры может быть покрыт снаружи теплоизоляционным слоем.
Камеру и ее элементы лучше выполнять так, чтобы они выдерживали проведение химической реакции реакционной смеси при температуре 150-190°С и давлении 1,0-1,6 МПа.
Трубопроводы, шнековый транспортер и газопроводы могут быть оборудованы соответствующей запорно-регулирующей арматурой.
Полезная модель поясняется более подробно с использованием чертежей, на которых представлено:
фиг.1 - принципиальная схема реакционной камеры с вводами используемых в химической реакции веществ и отводами продуктов реакции;
фиг.2 - вид сверху крышки корпуса с местами расположения патрубков для подсоединения подающих трубопроводов, шнекового транспортера, отводящих трубопроводов и газопроводов;
фиг.3 - общий вид реакционной камеры;
фиг.4 - горизонтальный разрез реакционной камеры на уровне вводов перегретого пара с эжекторами; и
фиг.5 - вертикальный разрез реакционной камеры.
Полезная модель поясняется на примере конкретного выполнения реакционной камеры, используемой для снижения токсичности полихлорированных бифенилов (ПХБ) или непригодных, содержащих хлор Сl2 , фосфор P4 и серу S8, пестицидов (НП) на первой стадии двухстадийного технологического процесса их обезвреживания и уничтожения, осуществляемого на инсинераторном комплексе.
Реакционная камера, показанная на фиг.1-5, предназначена для проведения реагентной жидкофазной химической реакции восстановления при температуре, превышающей температуру кипения жидкости.
Реакционная камера содержит корпус камеры 1, выполненный герметичным из стали, и объем которого зависит от необходимого количества перерабатываемых отходов. Днище корпуса камеры имеет выпукло-коническую форму и по его высоте выполнена вертикальная смотровая щель 2, защищенная термостойким стеклом, а по сторонам щели 2 расположена шкала измерения уровня реакционной смеси в камере. Сверху корпус камеры 1 герметично закрывается крышкой корпуса 3, выполненной из стали и имеющей выпукло-округлую форму. Корпус камеры 1 опирается на четыре опоры 4, которые крепятся анкерными болтами к основанию, и оснащен технологическими площадками (не показаны), расположенными на уровне крышки корпуса 3. В центральной части крышки корпуса 3 установлена механическая мешалка 5 якорного типа, которая приводится в действие электродвигателем 6. На периферийной части крышки 3 выполнен герметично закрывающийся технологический люк 7.
Герметичность камеры позволяет проводить в ней химическую реакцию при давлении около Р=1,3 МПа. Наружная поверхность корпуса камеры 1, крышки корпуса 3 и люка 7 покрыта теплоизолирующим материалом 8 толщиной около 
=100 мм, что позволяет сохранять тепловую энергию и проводить химическую реакцию при температуре около t=170°С.
В крышку корпуса 3 вварены патрубки с фланцами для присоединения трубопроводов: патрубок 9 для подачи жидких перерабатываемых отходов, патрубок 10 для подачи основного реагента в виде гидроксида натрия (NaOH), патрубок 11 для подачи полезных добавок в виде водного раствора моноэтаноламина (МЭА), патрубок 12 для подачи жидких углеводородов, например, в виде мазута марки М40, патрубок 13 для подачи солей металлов переменной валентности (MetX n* mH2O) и патрубок 14 для подачи алифатических спиртов (ROH).
Также, на крышке корпуса 3 установлен шнековый транспортер 17 для подачи порошкообразных и пастообразных перерабатываемых отходов и полезных добавок в виде оксидов щелочноземельных металлов MetO.
Патрубок 15 для присоединения трубопровода, предназначенного для подачи технической воды (ТВ), вварен в средней части корпуса камеры 1 по его высоте на равноудаленном расстоянии от его верхней и нижней частей, а патрубки паропроводов 16, предназначенных для ввода перегретого пара (ПП), вварены в трех местах по окружности периметра нижней части корпуса камеры 1 с равным угловым шагом.
От крышки корпуса 3 отведен газопровод 18 для отвода смеси газообразных продуктов (ГП) реакции и паров МЭА, образовавшихся в процессе реакции, в дефлегматор 19 для их разделения, для чего от дефлегматора 19 отведены газопровод 20 для отвода газообразных продуктов реакции в накопительный ресивер 21 или на линию дальнейшего обезвреживания и уничтожения, и трубопровод 22 для возврата конденсата паров МЭА через паровые эжекторы 23, расположенные в нижней части корпуса камеры 1, обратно в реакционную камеру для повторного использования в химической реакции.
Также, от крышки корпуса 3 отведен газопровод 24, оборудованный предохранительным клапаном (ПК), для аварийного сброса газообразных продуктов реакции в накопительный ресивер 21.
От верхней части корпуса камеры 1 отведены три трубопровода 25, расположенные по окружности его периметра с равным угловым шагом и предназначенные для отвода основного реагента NaOH через паровые эжекторы 23 в нижнюю часть корпуса камеры 1.
Трубопровод 26, предназначенный для отвода жидких и сгущенных продуктов (ЖСП) реакции в накопительную емкость 27 или на линию дальнейшего обезвреживания и уничтожения, расположен в центральной части днища корпуса камеры 1, являющейся наиболее низким местом реакционной камеры.
Смешивающее устройство и средство нагрева реакционной смеси выполнены в виде совмещенной паровой системы, работающей на основе перегретого пара, температура которого при подаче составляет около t пп=170°С, а его давление при подаче составляет Р пп=0,3-0,4 кгс/см2. Вводы паропроводов 16 в корпус камеры 1 снабжены тангенциальными паровыми эжекторами 23, оборудованными барботажными устройствами 28, в отверстия которых вставлены сопла, которые преобразуют кинетическую энергию смешиваемых с перегретым паром веществ на выходе из эжекторов 23 в энергию вращения реакционной смеси в камере. К эжекторам 23 подведены трубопроводы 25 и 22 смешиваемых с перегретым паром веществ в виде основного реагента NaOH, отведенного из верхней части корпуса камеры 1, и конденсата паров МЭА, отведенного из дефлегматора 19 и используемого в замкнутом цикле химической реакции многократно. Струи паровых эжекторов 23 внутри корпуса камеры 1 направлены противоположно вращению механической мешалки 5, что позволяет повысить степень смешивания и ускорить нагревание реакционной смеси.
Корпус камеры 1 оборудован соответствующими контролирующими, регулирующими и защитными устройствами, например, датчиком давления, температурным датчиком и т.п. (не показаны).
Трубопроводы и газопроводы оборудованы запорными клапанами 29, подающий шнековый транспортер 17 оборудован запорной заслонкой 30 и обратным клапаном 31, а паропроводы 16 оборудованы регулирующими клапанами 32.
Реакционную камеру используют следующим образом.
В заранее подготовленную реакционную камеру, технологически соединенную с инсинераторным комплексом, последовательно загружают жидкие перерабатываемые органические отходы, основной реагент и полезные добавки.
После загрузки клапаны 29, 31, 32 на подводящих и отводящих трубопроводах и газопроводах запирают, одновременно закрывают заслонку 30 на шнековом транспортере 17 и технологический люк 7, после чего реакционную камеру проверяют на герметичность по специальным сигналам от датчика давления, контролирующего положение «Закрытое для запорных устройств трубопроводов и газопроводов.
При получении отрицательного результата проверки герметичности, происходит автоматическая блокировка системы подающих трубопроводов, перегретого пара и отключение электрической энергии на электродвигателе 6 механической мешалки 5.
После получения положительного результата проверки герметичности, запускают на небольшой скорости вращения механическую мешалку 5, в результате чего перерабатываемые органические отходы, основной реагент и полезные добавки превращаются в однородную реакционную смесь.
При переработке порошкообразных или пастообразных органических отходов, в реакционную камеру добавляют техническую воду, которая является дополнительным реагентом, участвующим в химической реакции.
Затем подключают совмещенную паровую систему смешивания и нагрева реакционной смеси перегретым паром, выдержанным до температуры 170°С, которая работает одновременно с механической мешалкой 5 в течение 3 часов. Оборудованные барботажными устройствами 28 паровые эжекторы 23 направлены в противоположную сторону вращения механической мешалки 5, что способствует интенсификации процесса нагрева и гомогенизации реакционной смеси.
Давление Р и температура t смеси в реакционной камере автоматически регулируется согласно пропорционально-интегрально-дифференциального закона (ПИД-закона) путем изменения расхода и давления Рпп перегретого пара.
В случае превышения давления Р в реакционной камере срабатывает предохранительный клапан на газопроводе 24 и происходит аварийный сброс газообразных продуктов реакции в накопительный ресивер 21, откуда газообразные продукты реакции отводят на линию дальнейшего обезвреживания и уничтожения.
В случае превышения температуры t реакционной смеси происходит автоматическое отключение подачи перегретого пара.
Выделившуюся в процессе реакции смесь газообразных продуктов реакции и паров МЭА отводят из реакционной камеры по газопроводу 18 в дефлегматор 19, где их разделяют, после чего газообразные продукты реакции отводят по газопроводу 20 в накопительный ресивер 21 или на линию дальнейшего обезвреживания и уничтожения, а конденсат паров МЭА возвращают по трубопроводу 22 на паровые эжекторы 23, расположенные в нижней части корпуса камеры 1 для вторичного использования в химической реакции.
В зависимости от состава перерабатываемых токсичных органических отходов, в процессе химической реакции из них выделяются хлор Сl2, фосфор P4 и сера S8, которые реагирует с основным реагентом NaOH с образованием жидких или сгущенных малотоксичных несгораемых соединений в виде хлорида натрия NaCl, фосфата натрия Nа3РO4 и сульфата натрия Na2SO, а также сгораемых соединений с выделением токсичных газообразных веществ. Степень восстановления хлорида натрия NaCl, фосфата натрия Nа3РО4 сульфата натрия Na2SO в реакционной камере составляет не менее 99,99%.
Перед разгрузкой реакционной камеры производят ее проверку на отключение механической мешалки 5.
Разгрузку реакционной камеры выполняют после полного окончания химической реакции и прекращения процесса смешивания. Первоначально отводят газообразные продукты реакции по газопроводу 18 в дефлегматор 19, а затем отводят жидкие и сгущенные продукты реакции через трубопровод 26 в накопительную емкость 27 или на линию дальнейшего обезвреживания и уничтожения.
После удаления из реакционной камеры продуктов реакции и ее охлаждения, производят чистку, осмотр и ремонт камеры. В процессе чистки выполняют дезинфекцию и промывку камеры при помощи шлангов специальными нейтрализующими растворами. После чистки специально обученный персонал в защитной экипировке выполняет осмотр реакционной камеры на предмет обнаружения неисправностей и поломок, для чего реакционную камеру переводят в режим осмотра, при котором механическая мешалка автоматически отключается. Через открытый технологический люк 7 персонал выполняет текущий или капитальный ремонт камеры. При выполнении капитального ремонта предварительно отсоединяют все трубопроводы, газопроводы и демонтируют шнековый транспортер 17, после чего демонтируют крышку корпуса 3 и механическую мешалку 5.
1. Реакционная камера для химической переработки токсичных органических отходов, включающая:
корпус камеры, формирующий реакционную камеру, выполненный герметичным и цилиндрическим;
вводы, выполненные в корпусе камеры для подачи в корпус камеры смешиваемых веществ в виде перерабатываемых жидких токсичных органических отходов, реагентов и полезных добавок;
смешивающее устройство, размещенное в корпусе камеры и включающее тангенциальные сопла для подачи, по крайней мере, части смешиваемых веществ в корпус камеры через тангенциальные сопла и смешивания смешиваемых веществ;
средство нагрева реакционной смеси из смешиваемых веществ; и
отводы, выполненные в корпусе камеры для удаления из него продуктов реакции реакционной смеси,
отличающаяся тем, что дополнительно оборудована следующими элементами:
трубопроводами для подачи жидких перерабатываемых токсичных органических отходов, основного реагента в виде гидроксида натрия, полезных добавок в виде водного раствора моноэтаноламина, жидких углеводородов, солей металлов переменной валентности, алифатических спиртов, где указанные трубопроводы соединены с соответствующими им вводами, расположенными в верхней части корпуса камеры;
трубопроводом для подачи технической воды в корпус камеры через соответствующий ввод;
трубопроводом для подачи в корпус камеры перегретого пара;
шнековым транспортером для подачи порошкообразных и пастообразных токсичных органических отходов и полезных добавок в виде оксидов щелочноземельных металлов, выполненным с возможностью соединения с соответствующим вводом, расположенным в верхней части корпуса камеры;
накопительным ресивером для сбора газообразных продуктов реакции, соединенным газопроводом, оборудованным предохранительным клапаном, с корпусом камеры через отвод, расположенный в верхней части корпуса камеры;
дефлегматором для разделения газообразных продуктов реакции и паров моноэтаноламина, соединенного одним газопроводом с отводом, расположенным в верхней части корпуса камеры, и соединенного другим газопроводом с накопительным ресивером для отвода в него газообразных продуктов реакции, отделенных от паров моноэтаноламина, а также соединенного трубопроводом с корпусом камеры для отвода в него паров моноэтаноламина, отделенных от газообразных продуктов реакции;
трубопроводом для отвода основного реагента из верхней части корпуса камеры в его нижнюю часть;
и трубопроводом для отвода жидких и сгущенных продуктов реакции в накопительную емкость или на линию дальнейшего обезвреживания и уничтожения через отвод, выполненный в днище корпуса камеры;
причем средство нагрева реакционной смеси выполнено в виде подающей системы перегретого пара, совмещенной со смешивающим устройством, при этом тангенциальные сопла расположены в нижней части корпуса камеры, выполнены в виде тангенциальных паровых эжекторов, оборудованных барботажными устройствами, и соединены с трубопроводом для подачи в корпус камеры перегретого пара, трубопроводом для отвода основного реагента из верхней части корпуса камеры в его нижнюю часть и трубопроводом для подачи паров моноэтаноламина, отведенных из дефлегматора, в корпус камеры.
2. Камера по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно оборудована механической мешалкой с электродвигателем.
3. Камера по п.2, отличающаяся тем, что мешалка выполнена с возможностью вращения в направлении, противоположном направлению действия тангенциальных паровых эжекторов.
4. Камера по п.1, отличающаяся тем, что верх корпуса камеры оборудован крышкой, выполненной съемной и герметично закрывающейся.
5. Камера по п.4, отличающаяся тем, что в крышке корпуса выполнен герметично закрывающийся технологический люк.
6. Камера по п.4, отличающаяся тем, что отвод газопровода, соединяющего накопительный ресивер с верхней частью корпуса камеры, выполнен в крышке корпуса.
7. Камера по п.4, отличающаяся тем, что отвод газопровода, соединяющего дефлегматор с верхней частью корпуса камеры, выполнен в крышке корпуса.
8. Камера по п.4, отличающаяся тем, что вводы, которые расположены в верхней части корпуса камеры, выполнены в крышке корпуса.
9. Камера по п.8, отличающаяся тем, что шнековый транспортер расположен на крышке корпуса.
10. Камера по п.1, отличающаяся тем, что ввод трубопровода для подачи технической воды расположен в средней части корпуса камеры по его высоте.
11. Камера по п.1, отличающаяся тем, что содержит три или более трубопроводов для отвода основного реагента из верхней части корпуса камеры в его нижнюю часть, при этом верхняя часть трубопроводов соединена с отводами, выполненными в верхней части корпуса камеры и равномерно размещенными по периметру окружности верхней части корпуса камеры, а нижняя часть этих трубопроводов соединена с тангенциальными паровыми эжекторами, количество которых соответствует количеству трубопроводов для отвода основного реагента из верхней части корпуса камеры в его нижнюю часть и которые равномерно размещены по периметру окружности нижней части корпуса камеры.
12. Камера по п.1, отличающаяся тем, что корпус камеры оборудован вертикальной смотровой щелью, защищенной термостойким стеклом.
13. Камера по п.12, отличающаяся тем, что смотровая щель оборудована шкалой измерения уровня реакционной смеси.
14. Камера по п.1, отличающаяся тем, что корпус камеры покрыт снаружи теплоизоляционным слоем.
15. Камера по п.1, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью проведения химической реакции реакционной смеси при температуре 150-190°С.
16. Камера по п.1, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью проведения химической реакции реакционной смеси при давлении 1,0-1,6 МПа.
17. Камера по п.1, отличающаяся тем, что трубопроводы, шнековый транспортер и газопроводы оборудованы запорно-регулирующей арматурой.
