Аппаратурно-технологический комплекс для обезвреживания и утилизации боевых отравляющих веществ
Предлагаемая полезная модель относится к области технологии органических веществ, промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности и предназначена для переработки, обезвреживания и утилизации боевых отравляющих веществ (БОВ) из класса диалкил фторфосфатов общей формулы (R02)POF. Разработанное техническое решение может быть реализовано, в частности, на специализированных предприятиях для обезвреживания отравляющих веществ - на основе органических фосфор-фтор-содержащих соединений, в частности, таких как зарин, заман, диизопропилфосфаты и др. Задачей предлагаемой полезной модели является создание экологическо-безопасного комплекса, обеспечивающего высокопроизводительное обезвреживание боевых отравляющих веществ на основе фосфор-фтор-содержащих соединений, переработку и утилизацию образующихся отходов и промпродуков производства, предотвращение загрязнение окружающей среды токсичными и ядовитыми веществами, наносящими ущерб - при обезвреживании БОВ -окружающей природной среде, здоровью населения и обслуживающего персонала. Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемой полезной модели заключается в повышении производительности «Комплекса», сокращении материальных затрат на изготовление и монтаж «Комплекса» и снижении трудовых затрат на его эксплуатацию. Поставленная задача решается с достижением вышеуказанного технического результата предлагаемой полезной моделью - «Аппаратурно-технологическим комплексом для обезвреживания боевых отравляющих веществ», включающим сборную накопительную емкость для исходных БОВ выход из которой направлен в реактор-смеситель с мешалкой, соединенный с емкостью для моноэтаноламина, бак для приготовления и
дозировки раствора гидроксида натрия. Новым в предлагаемом техническом решении является то, что реактор-смеситель снабжен обогреваемой рубашкой, сборная накопительная емкость для исходных БОВ соединена с реактором-смесителем через запорно-регулирующую арматуру, установленную на нижнем сливе сборной накопительной емкости, и верхней крышке реактора-смесителя, внутри реактора-смесителя установлена труба для подачи исходных БОВ под слой жидкости, реактор-смеситель имеет соединение с емкостью для бутилового спирта и баком для приготовления раствора гидроксида натрия, патрубок нижнего слива из реактора-смесителя, соединен с разделительной колонной, имеющей боковой патрубок для отвода из колонны органической фазы и подачи ее в обогреваемый куб ректификационной колонны, выход из которой соединен через запорные устройства с емкостью для бутилового спирта и печью для сжигания органической фазы и котлом - утилизатором тепла, патрубок нижнего слива водной фазы - (раствора фторида и фосфата натрия) из разделительной колонны имеет соединения через запорную с реактором-осадителем на верхней крышке которого имеется входной патрубок, соединенный с выходным патрубком нижнего слива бака с раствором и/или пульпой, содержащей хлорид и/или оксид кальция (т.е. с кальций-содержащими реагентами), патрубок нижнего слива реактора-осадителя соединен через насос с фильтр-прессом, корыто которого имеет разгрузочный клапан, соединенный со сборником осадка (CaF2 , Са2(РО4) 3) и затарочной машиной.
Предлагаемая полезная модель относится к области технологии органических веществ, промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности и предназначена для переработки, обезвреживания и утилизации боевых отравляющих веществ (БОВ) из класса диалкил фторфосфатов общей формулы (RО2)POF. Разработанное техническое решение может быть реализовано, в частности, на специализированных предприятиях для обезвреживания отравляющих веществ - на основе органических фосфор-фтор-содержащих соединений, в частности, таких как зарин, заман, диизопропилфосфаты и др. Вышеперечисленные боевые отравляющие вещества по физиологической классификации относятся, как известно (см. например: Б.Сондерс. Органических соединений фосфора и фтора. Перевод с англ. М., 1961) к нервно-паралитическим БОВ.
Известны (см. «Опасные органические отходы», Новосибирск, ГПНТБ СО РАН, 1995, 122 с.) аппаратурно-технологические комплексы для переработки, обезвреживания и утилизации ядовитых и высокотоксичных органических соединений. Известные «Комплексы» основанны на сжигании органических веществ, жидкофазном окислении, гетерофазном окислении, гетерофазном катализе, гидролизе, плазнохимии и т.п.
Недостатком известных «Аппаратурно-технологических комплексов» является образование и выбросы в атмосферу вторичных отходов производства - продуктов горения токсичных органических веществ.
Этими же недостатками обладают и другие известные технические решения (Родионов А.И., Клушан В.Н., Торочешников Н.С. - Техника защиты окружающей среды, М.: Химия, 1989, с.396-399), в основе которых
положено сжигание вредных, токсичных и ядовитых веществ в камерных, шахтных и/или циклонных плечах.
Из известных аналогов наиболее близким по технической сущности и достигаемому при этом результату к предлагаемой полезной модели является известный «Аппаратурно-технологический комплекс для обезвреживания высокотоксичных галогенсодержащих органических веществ» (Патент РФ на ПМ №45853 по заявке №2004137992/22 с приор. от 24.12.2004; Зарег. и опубл.: 27.05.2005; Бюл. №15; МКИ7 G 21 F 9/00) - принят за прототип.
Аппаратурно-технологический комплекс по прототипу включает в себя сборную накопительную емкость, емкость для моноэтаноламина реактор-смеситель, снабженный мешалкой, систему из трех сорбционных колонн, заполненных анионообменной смолой и оснащенных баковым оборудованием для десорбционных и регенерационных растворов, печи для термообработки и сжигания, вентилятор и дымовую трубу, циклон, соединенный через насос с циркуляционным баком с щелочным раствором хлорита и/или гипохлорита натрия.
Аппаратурно-технологический комплекс 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 NaOH). 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» 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.
Недостатками известного - по прототипу «Аппаратурно-технологического комплекса» являются: неудовлетворительная производительность и невысокая эффективность комплекса; образование в процессе обезвреживания вторичных отходов производства - газовых выбросов, требующих дополнительного обезвреживание.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание экологическо-безопасного комплекса, обеспечивающего высокопроизводительное обезвреживание боевых отравляющих веществ на основе фосфор-фтор-содержащих соединений, переработку и утилизацию образующихся отходов и промпродуков производства, предотвращение загрязнение окружающей среды токсичными и ядовитыми веществами,
наносящими ущерб - при обезвреживании БОВ - окружающей природной среде, здоровью населения и обслуживающего персонала.
Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемой полезной модели заключается в повышении производительности «Комплекса», сокращении материальных затрат на изготовление и монтаж «Комплекса» и снижении трудовых затрат на его эксплуатацию.
Поставленная задача решается с достижением вышеуказанного технического результата предлагаемой полезной моделью - «Аппаратурно-технологическим комплексом для обезвреживания боевых отравляющих веществ», включающим сборную накопительную емкость для исходных БОВ (1) выход из которой направлен в реактор-смеситель с мешалкой (3), соединенный с емкостью для моноэтаноламина (2), бак для приготовления и дозировки раствора гидроксида натрия (5). Новым в предлагаемом техническом решении является то, что реактор-смеситель (3) снабжен обогреваемой рубашкой, сборная накопительная емкость для исходных БОВ (1) соединена с реактором-смесителем (3) через запорно-регулирующую арматуру, установленную на нижнем сливе сборной накопительной емкости (1), и верхней крышке реактора-смесителя (3), внутри реактора-смесителя установлена труба для подачи исходных БОВ под слой жидкости, реактор-смеситель (3) имеет соединение с емкостью для бутилового спирта (6) и баком для приготовления раствора гидроксида натрия (5), патрубок нижнего слива из реактора-смесителя (3), соединен с разделительной колонной (7), имеющей боковой патрубок (8) для отвода из колонны органической фазы и подачи ее в обогреваемый куб (9) ректификационной колонны (10), выход из которой соединен через запорные устройства с емкостью для бутилового спирта (6) и печью для сжигания органической фазы (11) и котлом - утилизатором тепла (12), патрубок нижнего слива водной фазы - (раствора фторида и фосфата натрия) из разделительной колонны (7) имеет соединения через запорную с реактором-осадителем (14) на верхней крышке которого
имеется входной патрубок (13), соединенный с выходным патрубком нижнего слива бака (15) с раствором и/или пульпой, содержащей хлорид и/или оксид кальция (т.е. с кальций-содержащими реагентами), патрубок нижнего слива реактора-осадителя (14) соединен через насос (16) с фильтр-прессом (17), корыто (18) которого имеет разгрузочный клапан, соединенный со сборником (19) осадка (СаF2, Са 2(РO4)3) и затарочной машиной (20).
Реализация полезной модели
Исходные боевые отравляющие вещества (БОВ) из класса диалкилфторфосфатов (RО2)РОF - зарин, заман и др. собирают в сборную накопительную емкость (1). Для их обезвреживания в реактор-смеситель (3) предварительно подают (закачивают, заливают самотеком) моноэтаноламин (МЭА) - из емкости (2), раствор гидроксида натрия из бака (5) и бутиловый спирт (бутанол) из емкости (6), после чего включают мешалку, обогрев в «рубашку» и затем при включенной мешалке через запорно-регулирующую арматуру и трубу, установленную внутри реактора-смесителя, под слой жидкости подают исходные БОВ. В процессе перемешивания и нагрева реакционной массы происходит разрушение и обезвреживание БОВ с переходов фтор-ионов и фосфат-ионов в водную фазу - в форме NaF и Nа 3РO4. Композиционную жидкую смесь затем через патрубок нижнего слива реактора-смесителя подают в разделительную колонну для разделения и расслоения водной и органической фаз, для чего смесь жидкостей в колонне выдерживают, органическую фазу через боковой патрубок (8), направляют в обогреваемый куб (9) реакционной колонны (10), в которой происходит разделение моноэтаноламинной фракции, остающейся в кубе (9) и спиртовой фракции, которую разделяют на два потока, причем первый поток, по объему равный объему используемого бутилового спирта направляют в емкость с бутиловым спиртом (6) и второй поток направляют в печь (11) для сжигания с последующей утилизацией выделяющегося тепла в котле-утилизаторе (12); выделяющееся тепло используют непосредственно в
«технологическом комплексе» - для обогрева реактора-смесителя (3) и нагрева куба (9) ректификационной колонны (10). Водную фазу-раствор NaF и Nа3РО 4 сливают через патрубок нижнего слива разделительной колонны (7) в реактор-осадитель (14) для обезвреживания растворов от ионов фтор-фосфат-ионов. Для этого в реактор-смеситель (14) через входной патрубок (13) подают из бака (15) водные кальций-содержащие реагенты, в качестве которых используют раствор и/или пульпу CaCl2 и/или известковое молоко (50-150 г/дм3 (СаО)). Суспензию перемешивают и по окончании реакции закачивают насосом (16) на фильтр-пресс (17); осадок фторида и фосфата кальция отделяют от маточного раствора, сбрасывают с рам фильтр-пресса в корыто (18), откуда через разгрузочный клапан осадок собирают в сборнике (19), направляют в затарочную машину (20) и отгружают потребителям, например, для производства различных строительных изделий, материалов и конструкций.
Аппаратурно-технологический комплекс для обезвреживания и утилизации боевых отравляющих веществ, включающий сборную накопительную емкость для исходных боевых отравляющих веществ, выход из которой направлен в реактор-смеситель с мешалкой, соединенный с емкостью для моноэтаноламина, бак для приготовления и дозировки раствора гидроксида натрия, отличающийся тем, что реактор-смеситель снабжен обогреваемой рубашкой, сборная накопительная емкость для исходных БОВ соединена с реактором-смесителем через запорно-регулирующую арматуру, установленную на нижнем сливе сборной накопительной емкости и верхней крышке реактора-смесителя, внутри реактора-смесителя установлена труба для подачи исходных БОВ под слой жидкости, реактор-смеситель имеет соединение с емкостью для бутилового спирта и баком для приготовления и дозировки раствора гидроксида натрия, патрубок нижнего слива из реактора-смесителя соединен с разделительной колонной, имеющей боковой патрубок для отвода из колонны органической фазы и подачи ее в обогреваемый куб ректификационной колонны, выход из которой соединен через запорные устройства с емкостью для бутилового спирта и печью для сжигания органической фазы и котлом-утилизатором тепла, патрубок нижнего слива водной фазы разделительной колонны имеет соединение через запорную арматуру с реактором-осадителем, на верхней крышке которого имеется входной патрубок, соединенный с выходным патрубком нижнего слива бака с кальций-содержащими реагентами, патрубок нижнего слива реактора-осадителя соединен через насос с фильтр-прессом, корыто которого имеет разгрузочный клапан, соединенный со сборником осадка и затарочной машиной.
