Способ утилизации иприта
Авторы патента:
Сущность изобретения: утилизация иприта путем его окисления 30 35%-ным водным раствором перекиси водорода при молярном соотношении, равном соответственно 1 8 9 и 8 100°С, с последующей обработкой реакционной смеси 45 55% -ным водным раствором гидроксида калия и/или натрия при 90 100°С.
Изобретение относится к уничтожению боевых отравляющих веществ (ОВ) кожно-нарывного действия, а именно к разработке способа утилизации иприта.
В настоящее время обсуждаются два подхода к решению проблемы утилизации химических отравляющих веществ и, в частности, иприта): создание на основе ОВ практически полезных продуктов, захоронение ОВ или их количественное превращение в нетоксичные (или малотоксичные) соединения с последующим их складированием или захоронением. Существуют разнообразные способы уничтожения иприта, но большинство из них используется применительно к детоксикации его малых количеств в боевых условиях. Для решения проблемы массовой утилизации иприта разработано несколько методов, основанных на его термическом разложении, т.е. прямом высокотемпературном сжигании иприта (окислении кислородом воздуха в "жестких" условиях) [1] Соловьев. 1993. т.37. 1972. V. 10. Как модификацию методов, основанных на термическом разложении иприта, можно рассматривать разрабатываемый двухступенчатый способ уничтожения иприта, заключающийся в его детоксикации и последующим сжигании реакционной массы [2] Детоксикацию проводят с помощью рецептуры, состоящей из моноэтаноламина и этиленгликоля (соотношение 9:1), расход на 1 кг иприта 1,1 кг этой рецептуры, полученную смесь далее подают в печь сжигания. Преимуществом этого способа является минимальное количество реакционной массы и отсутствие сточных вод. Недостатки всех методом термического разложения иприта связаны с необходимостью дальнейшего захоронения или обезвреживания образующихся газообразных, жидких и твердых остатков. Описан метод утилизации иприта путем его детоксикации до нетоксичных и малоопасных неорганических солей с последующей сушкой образующейся реакционной смеси в специально разработанной распылительной сушилке [3] Рассматриваемый метод не требует захоронения образующихся продуктов: они могут быть использованы в коммерческих целях или складированы. Техническая задача данного изобретения разработка способа утилизации иприта до нетоксичных и не обладающих кожно-нарывным действием продуктов, способных найти практическое применение. Эта задача достигается обработкой технического иприта разбавленным водными растворами перекиси водорода при нагревании с последующей минерализацией реакционной смеси водными растворами гидроксида калия (натрия) при повышенной температуре. В лучших условиях [восьмикратный мольный избыток 30-35%-ного водного раствора перекиси водорода относительно бис(2-хлорэтил)сульфида (I), 45-55%-ный водный равствор гидроксида калия (натрия), 80-100оС на стадии обработки иприта перекисью водорода и 90-98оС на стадии минерализации реакционной смеси] происходит полная конверсия действующего начала и образование водной суспензии, содержащей следующие соединения: хлорид и сульфат калия (натрия), 1,4-оксатиан-4,4-диоксид (II), бис(2-гидроксиэтил) дисульфид (III), 2-гидвроксиэтилсульфокислота (IV), калиевая (натриевая) соль 2-гидроксиэтилсульфокислоты (V), а также небольшое количество непрореагировавшего гидроксида калия (натрия). Обработка иприта перекисью водорода при температуре ниже 80оС снижает степень конверсии исходного продукта. Повышение температуры этой реакции выше 100оС ведет к увеличению энергетических затрат при незначительном уменьшении времени данного процесса. Для количественной детоксикации иприта целесообразно использовать 30-35% -ный водный раствор перекиси водорода. Применение менее концентрированных (25-27%-ных) водных растворов перекиси водорода приводит к понижению степени конверсии иприта, увеличению объема реакционной смеси и продолжительности процесса. Использование более концентрированного водного раствора перекиси водорода (40-45% -ного) не вызывает существенного улучшения характеристик процесса. Минерализацию реакционной смеси, полученной в результате обработки иприта перекисью водорода, целесообразно проводить 45-55%-ным водным раствором гидроксида калия (натрия). Увеличение концентрации гидроксида калия (натрия) вызывает сильный разогрев и вспенивание реакционной смеси. Оптимальная температура стадии минерализации 90-98оС. Понижение температуры нагрева увеличивает долю нерастворимых органических продуктов в водной суспензии. Повышение температуры не улучшает характеристики данного процесса. Предложенный способ утилизации технического иприта обладает следующими достоинствами: количественное превращение иприта в нетоксичные (или малотоксичные) неорганические и органические соединения, не обладающие кожно-нарывным действием; проведение окислительных процессов в более "мягких" условиях по сравнению с сжиганием; простота технологического оформления процесса, реализуемого с использованием стандартного химического оборудования; доступное исходное сырье (разбавленные водные растворы перекиси водорода, гидроксид щелочного металла); конечные продукты утилизации иприта могут быть захоронены, складированы или использованы в коммерческих целях, в частности, для приготовления буровых растворов при нефтедобыче. Предлагаемый способ утилизации иприта отличается от приведенных выше аналогов тем, что детоксикация технического иприта осуществляется 30-35%-ным водным раствором перекиси водорода при нагревании (80-100оС) с последующей минерализацией реакционной смеси 45-55%-ным водным раствором гидроксида калия (натрия) (температура 90-98оС, время 1,5 ч), приводящей в результате к образованию нетоксичных (или малотоксичных) соединений, которые могут быть использованы в коммерческих целях. Таким образом, разработанный технологичный способ утилизации иприта открывает реальные возможности для ликвидации этого отравляющего вещества в промышленном масштабе. П р и м е р 1. Анализ технического иприта. Технический иприт представляет собой вязкую непрозрачную и неоднородную жидкость темного цвета, содержащую твердые смолообразные включения. Его рН около 2, что обусловлено присутствием в нем НСl (качественная реакция с АgNО3 на хлорид-ион положительна). Количественное содержание НСl в продукте 2,7% (данные титрования водной вытяжки из технического иприта 0,083 N раствором КОН, индикатор бромфеноловый синий). Данные элементного анализа свидетельствуют о повышенном [из расчета на бис(2-хлорэтил)сульфид] содержании серы в продукте. Найдено, С 27,79; Н 4,52; Сl 45,81; S 24,47. С4Н8Сl2S. Вычислено, С 30,20; Н 5,07; Сl 44,57; S 20,16. Спектр ПМР (


Вычислено, C 35,29; Н 5,38; S 23,52. ИК-спектр, см-1: 1130 ( SО2); ПМР (




а) Экстрагируют хлороформом (20 мл х 2). Хлороформный экстракт фильтруют (остаток А), маточник промывают водой, сушат СаСl2, растворитель отгоняют, получают 0,3 г остатка (Б). Дальнейшая обработка аналогична примеру 2. П р и м е р 12. К 6,2 мл (6,7 г) иприта [(0,642 моль), считая на бис (2-хлорэтил)-сульфид] при перемешивании по каплям добавляют 34 мл (5,1 моль) 33% -ный водный раствор перекиси водорода. Смесь перемешивают при нагревании (80-90оС), еще 2 ч, охлаждают (рН реакционной смеси около 0). Контроль (ГЖХ, ТСХ) показывает отсутствие в реакционной смеси действующего начала бис(2-хлорэтил)сульфида. К охлажденному раствору добавляют 55%-ный водный раствор гидроксида калия до рН смеси

а) Экстрагируют хлороформом (20 млх2). Хлороформный экстракт фильтруют (остаток А), маточник промывают водой, сушат СаСl2, растворитель отгоняют, получают 0,3 г остатка (Б). Дальнейшая обработка аналогична примеру 2. П р и м е р 13. К 6,2 мл (6,7 г) иприта [(0,642 моль), считая на бис(2-хлорэтил)-сульфид] при перемешивании по каплям добавляют 34 мл (5,1 моль) 33% -ный водный раствор перекиси водорода. Смесь перемешивают при нагревании (80-90оС) еще 2 ч, охлаждают (рН реакционной смеси около 0). Контроль (ГЖЭХ, ТСХ) показывает отсутствие в реакционной смеси действующего начала бис(2-хлорэтил)сульфида. К охлажденному раствору добавляют 65%-ный водный раствор гидроксида калия (раствор получается очень вязкий, плохо растворяется гидроксид калия в воде, при добавлении реакционная смесь начинает сильно разогреваться, вспениваться) до рН смеси

а) Экстрагируют хлороформом (20 мл х 2). Хлороформный экстракт фильтруют (остаток А), маточник промывают водой, сушат СаСl2, растворитель отгоняют, получают 0,3 г остатка (Б). Дальнейшая обработка аналогична примеру 2. П р и м е р 14. К 6,2 мл (6,7 г) иприта [(0,642 моль), считая на бис(2-хлорэтил)-сульфид] при перемешивании по каплям добавляют 34 мл (5,1 моль) 33% -ный водный раствор перекиси водорода. Смесь перемешивают при нагревании (80-90оС) еще 2 ч, охлаждают (рН реакционной смеси около 0). Контроль (ГЖХ, ТСХ) показывает отсутствие в реакционной смеси действующего начала бис(2-хлорэтил)сульфида. К охлажденному раствору добавляют 30%-ный водный раствор гидроксида калия до рН смеси

а) Экстрагируют хлороформом (20 мл х 2). Хлороформный экстракт фильтруют (остаток А), маточник промывают водой, сушат СаСl2, растворитель отгоняют, получают 0,3 г остатка (Б). Дальнейшая обработка аналогична примеру 2. П р и м е р 15. К 6,2 мл (6,7 г) иприта [(0,642 моль), считая на бис(2-хлорэтил)-сульфид] при перемешивании по каплям добавляют 34 мл (5,1 моль) 33% -ный водный раствор перекиси водорода. Смесь перемешивают при нагревании (80-90оС) еще 2 ч, охлаждают (рН реакционной смеси около 0). Контроль (ГЖХ, ТСХ) показывает отсутствие в реакционной смеси действующего начала бис(2-хлорэтил)сульфида. К охлажденному раствору добавляют 50%-ный водный раствор гидроксида калия до рН смеси

а) Экстрагируют хлороформом (20 мл х2). Хлороформный экстракт фильтруют (остаток А), маточник промывают водой, сушат СаСl2, растворитель отгоняют, получают 0,38 г остатка (Б). Дальнейшая обработка аналогична примеру 2. П р и м е р 16. К 6,2 мл (6,7 г) иприта [(0,642 моль), считая на бис(2-хлорэтил)-сульфид] при перемешивании по каплям добавляют 34 мл (5,1 моль) 33% -ный водный раствор перекиси водорода. Смесь перемешивают при нагревании (80-90оС) еще 2 ч, охлаждают (рН реакционной смеси около 0). Контроль (ГЖХ, ТСХ) показывает отсутствие в реакционной смеси действующего начала бис)2-хлорэтил)сульфида. К охлажденному раствору добавляют 50%-ный водный раствор гидроксида калия до рН смеси

а) Экстрагируют хлороформом (20 мл х 2). Хлороформный экстракт фильтруют (остаток А), маточник промывают водой, сушат СаCl2, растворитель отгоняют, получают 0,3 г остатка (Б) Дальнейшая обработка аналогична примеру 2. П р и м е р 17. К 6,2 мл (6,7 г) иприта [(0,642 моль), считая на бис(2-хлорэтил)-сульфид] при перемешивании по каплям добавлвяют 34 мл (5,1 моль) 33% -ный водный раствор перекиси водорода. Смесь перемешивают при нагревании (80-90оС) еще 2 ч, охлаждают (рН реакционной смеси около 0). Контроль (ГЖХ, ТСХ) показывает отсутствие в реакционной смеси действующего начала бис(2-хлорэтил)сульфида. К охлажденному раствору добавляют 50%-ный водный раствор гидроксида калия до рН смеси

а) Экстрагируют хлороформом (20 мл х 2). Хлороформный экстракт фильтруют (остаток А), маточник промывают водой, сушат СаСl2, растворитель отгоняют, получают 0,33 г остатка (Б). Дальнейшая обработка аналогична примеру 2. П р и м е р 18. К 6,2 мл (6,7 г) иприта [(0,642 моль), считая на бис(2-хлорэтил)-сульфид] при перемешивании по каплям добавляют 34 мл (5,1 моль) 33% -ный водный раствор перекиси водорода. Смесь перемешивают при нагревании (80-90оС) еще 2 ч, охлаждают (рН реакционной смеси около 0). Контроль (ГЖХ, ТСХ) показывает отсутствие в реакционной смеси действующего начала бис(2-хлорэтил)сульфида. К охлажденному раствору добавляют 50%-ный водный раствор гидроксида калия до рН смеси

а) Экстрагируют хлороформом (20 мл х 2). Хлороформный экстракт фильтруют (остаток А), маточник промывают водой, сушат СаСl2, растворитель отгоняют, получают 0,3 г остатка (Б). Дальнейшая обработка аналогична примеру 2. Хроматомасс-спектры снимали на хроматомасс-спектрометре МS-25F фирмы КRAТОS (Англия) с хроматографом FТV-5300 фирмы САRLO ЕRBA с кварцево-капиллярной колонкой ВИ-5 с неподвижной жидкой фазой SЕ-54. Размеры колонки: 60 м х 0,32 мм х 0,1 мкм. Газ-носитель гелий. Режим хроматографирования: температура инжектора 280оС, детектора 270оС, интерфейса 230оС, источника ионов 240оС. Режим программный: температура начальная 50оС, время выдержки 8 мин, скорость подъемам температуры 8оС/мин. Конечная температура 290оС, время выдержки 20 мин. Режим масс-спектрального анализа: Vi=70 еV, Iе=100 мка. Растворители для образцов гексан, хлороформ. Аналитический хроматографический анализ осуществлен на хроматографе ЛХМ-8МД, колонка 3000х3 мм, твердая фаза Сhromaton N-АW-НМDS, жидкая фаза DC-550 или ХЕ-60, газ-носитель гелий). ЯМР (1Н и 13С) спектры записаны на спектрометре JЕОL FХ-900 (22,49 Гц). SK

Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5
Похожие патенты:
Способ получения диметилсульфида // 2032664
Изобретение относится к химии ациклических сульфидов, конкретно к усовершенствованному способу получения диметилсульфида, который может быть использован в качестве одоранта и исходного сырья для синтеза диметилсульфоксида
Изобретение относится к получению активных ингредиентов общей формулы I: (1) где R - C1-C4-алкильные группы; М - атом водорода или ион натрия, калия или кальция; A - -S-, -,-SO- или -SO2-группа
Способ получения тиаоксаэфиров фенола // 857125
Изобретение относится к способу получения метионина, который применяют в качестве кормовой добавки, в частности, в виде водного раствора
Способ получения 4,4'-дихлородифенилсульфида // 2122538
Изобретение относится к области получения хлорированных ароматических тиоэфиров , в частности к способу получения 4,4'-дихлородифенилсульфида (ДХДФС), используемого в производстве серосодержащих полимеров и тонком органическом синтезе
Способ получения 2-гидрокси-4-метилтиомасляной кислоты (гидроксианалогаметионина, гам), гам // 2130925
Изобретение относится к способу получения 2-гидрокси-4-метилтиомасляной кислоты согласно ограничительной части пункта 1 формулы, к получаемому согласно изобретению ГАМ и к применению полученного по этому способу ГАМ
Бета-аминовинилкетоны, способ их получения // 2131413
Изобретение относится к новым -аминовинилкетонам, имеющим ароматический заместитель на атоме углерода, соединенном с аминогруппой, к способу их получения из нитрилов и метилорганокетона и их использованию для получения ароматических -дикетонов
Способ утилизации иприта // 2139855
Изобретение относится к химии сероорганических соединений, а именно к разработке способа утилизации бис (2-хлорэтил)сульфида-иприта
Способ утилизации иприта // 2139856
Изобретение относится к химии сероорганических соединений, а именно к разработке способа утилизации бис (2-хлор-этил) сульфида - иприта
Способ утилизации иприта // 2141945
Изобретение относится к химии сероорганических соединений, а именно к разработке способа утилизации бис(2-хлорэтил)сульфида - иприта
Изобретение относится к области органической химии