Технологический передел для переработки и обезвреживания отравляющих веществ

Предлагаемая полезная модель относится к области технологии органических веществ и может быть использована для обезвреживания высокотоксичных и ядовитых органических соединений и различных отходов производства. Полезная модель может быть реализована в частности, на специализированных предприятиях для переработки и обезвреживания боевых отравляющих веществ (БОВ) нервно-паралитического действия из класса диалкилфторфосфатов общей формулы (RO ₂)POF. Задачей предлагаемой полезной модели является упрощение аппаратурного оформления «Технологического передела» и повышение производительности процесса переработки и обезвреживания отравляющих веществ. Поставленная задача решается с достижением вышеуказанного технического результата предлагаемой полезной моделью - «Технологическим переделом для переработки и обезвреживания отравляющих веществ» включающим накопительную емкость для исходных отравляющих веществ (1), емкость для моноэтаноламина (2), соединенные с реактором-смесителем (3) снабженным мешалкой, бак с раствором гидроксида натрия (5). Новым в предлагаемом техническом решении является то, что накопительная емкость соединена с реактором-смесителем через запорно-регулирующую арматуру и распределительную трубу, опущенную в нижнюю зону реактора-смесителя, ниже уровня мешалки, под слой жидкости, реактор смеситель (3) снабжен обогреваемой рубашкой для нагрева композиционной смеси и имеет соединения через запорно-регулирующую арматуру (4), расположенную на крышке реактора-смесителя (3) с баком для раствора гидроксида натрия (5) и емкостью для бутилового спирта (6), выход из реактора-смесителя через нижний слив и запорную арматуру направлен в разделительную колонну (7), имеющую боковые

отводящие патрубки (8), через которые разделительная колонна (7) соединена со сборником органической фары (9), нижний слив из которого имеет соединения с реактором-смесителем (3) и емкостью для бутилового спирта (6), патрубок нижнего слива водной фазы из разделительной колонны (7) через запорную арматуру и трубопровод имеет соединения с обогреваемым реактором-кристаллизатором фторида и фосфата натрия (10), выход твердой фазы из которого через шнековый питатель (11) направлен в сборник (12) кристаллов фторида и фосфата натрия, на крышке реактора-кристаллизатора имеется патрубок для отвода парогазовой смеси в теплообменник (14), имеющий соединения с баком для приготовления щелочи - раствора гидроксида натрия (5) и емкостью для бутилового спирта. Совокупность вышеперечисленного оборудования, входящего в состав «Технологического передела» обеспечивает при реализации предлагаемой полезной модели практически полное обезвреживание высокотоксичных отравляющих веществ (зорина, замана и др.). Новым в технологическом переделе для переработки и обезвреживания отравляющих веществ является то, что накопительная емкость соединена с реактором смесителем через запорно-регулирующую арматуру и распределительную трубу, опущенную в нижнюю зону реактора-смесителя, ниже уровня мешалки, под слой жидкости, реактор-смеситель снабжен обогреваемой рубашкой и имеет соединения через запорно-регулирующую арматуру и патрубок, расположенный на крышке реактора смесителя с баком для раствора гидроксида натрия и емкостью для бутилового спирта, выход из реактора-смесителя через нижний слив и запорную арматуру направлен в распределительную колонну, имеющую боковые отводящие патрубки, через которые распределительная колонна соединена со сборником органической фазы, нижний слив из которого имеет соединения с реактором-смесителем и емкостью для бутилового спирта, патрубок нижнего слива водной фазы из разделительной колонны через запорную арматуру и трубопровод имеет соединения с обогреваемым реактором-кристаллизатором, выход твердой

фазы из которого через шнековый питатель (11) направлен в сборник, на крышке реактора-кристаллизатора имеется патрубок для отвода парогазовой смеси в теплообменник, имеющий соединение с баком для приготовления раствора гидроксида натрия и емкостью для бутилового спирта.

Предлагаемая полезная модель относится к области технологии органических веществ и может быть использована для обезвреживания высокотоксичных и ядовитых органических соединений и различных отходов производства. Полезная модель может быть реализована в частности, на специализированных предприятиях для переработки и обезвреживания боевых отравляющих веществ (БОВ) нервно-паралитического действия из класса диалкилфторфосфатов общей формулы (RO ₂)POF.

Известны (B.C.Кобрин, П.И.Кузубова. Опасные органические отходы (технология управления). Новосибирск: ГПНТБ СО РАН, 1995, 122 с.) различные технологические переделы для переработки и обезвреживания высокотоксичных органических веществ. Известные и описанные в данном обзоре «Переделы» включают в себя либо полигоны для захоронения отходов в контейнерах (с.44-47), либо предполагают подземное захоронение жидких опасных отходов (с.53-54), либо «захоронение» опасных отходов в море (с.54-55).

Анализируя данные «Переделы», «Комплексы» и методы применительно к опасным отходам производства, авторы обзора подчеркивают, что, несмотря на предусмотренные правилами и предписаниями меры предосторожности, размещение опасных химических веществ и отходов в земле, контейнерах и захоронение в морских глубинах представляет серьезную угрозу окружающей природной среде и здоровью населения.

Известны также (Опасные органические отходы, Новосибирск, 1995, с.55-71) технологические переделы для переработки и обезвреживания высокотоксичных органических веществ и отходов производства,

основанные на термическом разложении: «огневой» метод, жидкофазное окисление, гетерофазный катализ, пиролиз, плазмохимия. Доминирующим среди перечисленных методов являются технологические переделы, в основу которых положено непосредственное сжигание органических веществ.

Недостатком известных «Переделов» является образование значительных количеств весьма токсичных газовых выбросов - вторичных отходов производства, вопрос об обезвреживании и утилизации которых, как правило, вышеуказанными «Переделами» не решается.

Известен (А.И.Родионов, В.Н.Клушин, Н.С.Торочешников. Техника защиты окружающей среды. М.: Химия, 1989, с.396-399) технологический передел для обезвреживания высокотоксичных органических веществ. Известный технологический передел включает в себя печь (камерную или шахтную или циклонную) для сжигания вредных веществ (например, сточных вод), дымовую трубу, вентилятор, воздуходувку, газоход, воздухонагреватель, испаритель, емкость, насосы.

Недостатком известного технического решения является образование в процессе обезвреживания органических веществ высокотоксичных газообразных отходов производства, содержащих оксиды азота, фосфора, серы, соединения фтора, хлора и т.п. Недостатком известного «Передела» является также отсутствие конструктивных элементов, предусматривающих очистку и обезвреживание отходящих газов от токсических веществ. Другим недостатком известного технологического «Передела» является тот факт, что он не предусматривает возможность обезвреживания и утилизации высокотоксичных галогенсодержащих органических веществ, в частности, пестицидов, ядохимикатов и боевых отравляющих веществ.

Из известных аналогов наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является известный технологический передел (Патент РФ на ПМ №45853 по заявке №2004137992/22 с приор, от 24.12.2004; Зарег. и опубл.: 27.05.2005. Бюл. №15; MKU ⁷ G 21 F 9/00; «Аппаратурно-технологический комплекс для

обезвреживания высокотоксичных галогенсодержащих органических веществ») - принят за прототип.

Технологический передел по прототипу включает в себя накопительную емкость, бак-сборник, печь для термообработки и сжигания органических веществ, вентилятор, дымовую трубу, емкость для моноэтаноамина, соединенную с реактором-смесителем, снабженным мешалкой, систему из трех сорбционно-десорбционных колонн, заполненных анионообменной смолой, оснащенных баковым оборудованием для десорбирующих и регенерирующих растворов, а после печи сжигания установлен циклон, орошаемый циркулирующим раствором хлорита и/или гипохлорита натрия, соединенный через насос с циркуляционным баком.

Техническое решение - полезная модель по прототипу работает следующим образом. Исходные высокотоксичные галогенсодержащие органические вещества, подлежащие обезвреживанию (ядохимикаты, пестициды, фторсодержащие боевые отравляющие вещества и т.п.), из транспортируемой емкости (цистерны) закачивают в приемную - накопительную емкость - бак-сборник, откуда определенное количество самотеком и/или с помощью насоса подают в реактор-смеситель. Из емкости с дозатором в реактор-смеситель направляют моноэтаноламин, после смешения получаемую композицию перемешивают, что обеспечивает перевод перерабатываемых галогенсодержащих органических веществ в менее токсичное и менее опасное для обслуживающего персонала состояние, пригодное для дальнейшей переработки и обезвреживания. Полученную композиционную смесь последовательно пропускают через две сорбционные колонны, заполненные анионообменной смолой (анионитом), преимущественно в ОН-форме. При этом происходит поглощение из органической фазы фтор-ионов за счет протекания обменной реакции:

После сорбции аниониты в колоннах регенерируют - десорбируют ионы фтора, например, путем обработки анионитов растворами гидроксида натрия (80-120 г/дм³ NaОН).

Смешанную органическую композицию после пропускания через сорбционные колонны направляют в печь для термообработки, сжигания и обезвреживания. Образующуюся в результате сжигания газовоздушную смесь с помощью вентилятора направляют на очистку от вредных токсичных и ядовитых компонентов в циклон или систему циклонов (в зависимости от производительности «Комплекса», «Передела» в целом и, соответственно, в зависимости от объема образующейся газовой фазы), соединенных с циркуляционным баком с щелочным раствором хлорита и/или гипохлорита натрия. Это при прочих равных условиях обеспечивает очистку и обезвреживание отходящих газов от токсичных компонентов - в результате окислительно-восстановительных реакций, с одной стороны, и поглощение «кислых» компонентов из газовой фазы, с другой стороны. Очищенные газы сбрасываются в атмосферу через дымовую трубу.

Недостатком технического передела по прототипу является сложность конструкции и неудовлетворенная производительность «Передела» в связи с низкой сорбционной емкостью ионнообенных смол по фтору.

Задачей предлагаемой полезной модели является упрощение аппаратурного оформления «Технологического передела» и повышение производительности процесса переработки и обезвреживания отравляющих веществ.

Поставленная задача решается с достижением вышеуказанного технического результата предлагаемой полезной моделью - «Технологическим переделом для переработки и обезвреживания отравляющих веществ» включающим накопительную емкость для исходных отравляющих веществ (1), емкость для моноэтаноламина (2), соединенные с реактором-смесителем (3) снабженным мешалкой, бак с раствором

гидроксида натрия (5). Новым в предлагаемом техническом решении является то, что накопительная емкость соединена с реактором-смесителем через запорно-регулирующую арматуру и распределительную трубу, опущенную в нижнюю зону реактора-смесителя, ниже уровня мешалки, под слой жидкости, реактор смеситель (3) снабжен обогреваемой рубашкой для нагрева композиционной смеси и имеет соединения через запорно-регулирующую арматуру (4), расположенную на крышке реактора-смесителя (3) с баком для раствора гидроксида натрия (5) и емкостью для бутилового спирта (6), выход из реактора-смесителя через нижний слив и запорную арматуру направлен в разделительную колонну (7), имеющую боковые отводящие патрубки (8), через которые разделительная колонна (7) соединена со сборником органической фары (9), нижний слив из которого имеет соединения с реактором-смесителем (3) и емкостью для бутилового спирта (6), патрубок нижнего слива водной фазы из разделительной колонны (7) через запорную арматуру и трубопровод имеет соединения с обогреваемым реактором-кристаллизатором фторида и фосфата натрия (10), выход твердой фазы из которого через шнековый питатель (11) направлен в сборник (12) кристаллов фторида и фосфата натрия, на крышке реактора-кристаллизатора имеется патрубок для отвода парогазовой смеси в теплообменник (14), имеющий соединения с баком для приготовления щелочи - раствора гидроксида натрия (5) и емкостью для бутилового спирта.

Совокупность вышеперечисленного оборудования, входящего в состав «Технологического передела» обеспечивает при реализации предлагаемой полезной модели практически полное обезвреживание высокотоксичных отравляющих веществ (зорина, замана и др.).

Реализация полезной модели

Разработанный и предлагаемый в настоящей заявке «технологический передел для переработки и обезвреживания отравляющих веществ» работает следующим образом.

В реактор смеситель (3) перед началом проведения процесса обезвреживания БОВ предварительно заливают и/или подают с помощью насосов определенное - расчетное количество моноэтаноламина - из емкости (2), раствора гидроксида натрия - из бака (5), и бутилового спирта - из емкости (6), затем включают мешалку и при включенной мешалке в реактор-смеситель (3) через погружную распределительную трубу из накопительной (расходной) емкости (1) подают исходные отравляющие вещества, подлежащие переработке и обезвреживанию, после чего включают обогреватель-рубашки реактора-смесителя, например, путем подачи в рубашку острого пара.

Образующуюся в результате такой обработки композиционную водно-органическую смесь направляют в разделительную колонну (7), в которой происходит разделение-расслоения органической фазы и водного раствора (Н ₂О-NaF, Na₃PO₄ ). После отстаивания и расслоения, органическую фазу через боковые отводящие патрубки (8) подают в сборник (9), а водную фазу - раствор NaF и/или Na₃PO ₄ через патрубок нижнего слива разделительной колонны направляют в обогреваемый реактор-кристаллизатор (10). Органическую фазу из сборника (9) подают в реактор-смеситель (4) и/или направляют в емкость для бутилового спирта (6). Водную фазу - раствор фторида и фосфата натрия, содержащих небольшое количество растворенных органических веществ (моноэтанол, бутиловый спирт) в реакторе-кристаллизаторе нагревают, при этом органическая фаза испаряется, пороговая смесь поступает в теплообменник (14), после которого сконденсировавшуюся органическую фазу направляют в емкость с бутиловым спиртом (6). После удаления из реактора-кристаллизатора органической фазы, нагревание продолжают, испаряют воду, водяной пар охлаждают в теплообменнике (14), после которого конденсат собирают в баке (5) и используют для приготовления очередного объема раствора гидроксида натрия. Выделяющиеся при испарении воды кристаллы NaF,

Na₃PO₄ выгружают из реактора-кристаллизатора (10) и шнековым питателем (11) направляют в сборник (12), откуда их отгружают потребителям.

Технологический передел для переработки и обезвреживания отравляющих веществ, включающий накопительную емкость для исходных отравляющих веществ, емкость для моноэтаноламина, бак с раствором гидроксида натрия, отличающийся тем, что накопительная емкость соединена с реактором-смесителем через запорно-регулирующую арматуру и распределительную трубу, опущенную в нижнюю зону реактора-смесителя, ниже уровня мешалки, под слой жидкости, реактор-смеситель снабжен обогреваемой рубашкой и имеет соединения через запорно-регулирующую арматуру и патрубок, расположенный на крышке реактора смесителя с баком для раствора гидроксида натрия и емкостью для бутилового спирта, выход из реактора-смесителя через нижний слив и запорную арматуру направлен в разделительную колонну, имеющую боковые отводящие патрубки, через которые разделительная колонна соединена со сборником органической фазы, нижний слив из которого имеет соединения с реактором-смесителем и емкостью для бутилового спирта, патрубок нижнего слива водной фазы из разделительной колонны через запорную арматуру и трубопровод имеет соединения с обогреваемым реактором-кристаллизатором, выход твердой фазы из которого через шнековый питатель (11) направлен в сборник, на крышке реактора-кристаллизатора имеется патрубок для отвода парогазовой смеси в теплообменник, имеющий соединение с баком для приготовления раствора гидроксида натрия и емкостью для бутилового спирта.