Способ уничтожения боеприпасов с истекшим сроком хранения и деградировавшими зарядами отравляющих веществ кожно- нарывного действия

 

Изобретение относится к уничтожению химического оружия, в частности боеприпасов с истекшим сроком хранения и деградировавшими зарядами - люизита, иприта, адамсита и их смесей. Способ уничтожения отравляющих веществ в боеприпасах осуществляют путем нагрева в среде аммиака вскрытых боеприпасов до 500-600°С с получением малотоксичных продуктов. Изобретение позволит упростить процесс уничтожения отравляющих веществ в боеприпасах. 1 ил.

Изобретение относится к уничтожению химического оружия, в частности боеприпасов с истекшим сроком хранения и деградировавшими зарядами отравляющих веществ кожно-нарывного действия - люизита, иприта, адамсита и рецептур на их основе.

Определенная часть отравляющих веществ кожно-нарывного действия находится на складах в форме зарядов различных боеприпасов: артиллерийских снарядов, противопехотных мин и т.д. За многие десятилетия хранения эти боеприпасы подверглись глубоким деструктивным изменениям: их корпуса изъедены внешней атмосферной и внутренней химической коррозией, а заряды отравляющих веществ подверглись деградации за счет реакций внутримолекулярных перегруппировок, полимеризации и других. В результате этих процессов вместо первоначально загруженного отравляющего вещества образовалась целая гамма продуктов, выпали твердые осадки, изменился цвет, увеличилась вязкость и утратилась текучесть. Деградация зарядов существенно усложняет процесс уничтожения, поскольку их извлечение из корпуса боеприпаса становится практически невозможным, а известные методы детоксикации ОВ неприменимы.

Известен способ уничтожения люизита методом аммонолиза [1]. Он заключается в распылении жидкого отравляющего вещества в среде аммиака при температуре 500-750^oC. Основными продуктами взаимодействия люизита с аммиаком являются малотоксичные вещества - элементарный мышьяк, хлористый аммоний и углеводороды. Этот метод может быть использован для уничтожения и других отравляющих веществ кожно-нарывного действия - иприта и адамсита. При аммонолизе этих веществ также образуются простые и малотоксичные продукты. Однако известный способ может быть использован для уничтожения только жидких (текучих) отравляющих веществ и непригоден для детоксикации зарядов, которые не могут быть эвакуированы из корпуса боеприпаса.

Известен способ уничтожения боеприпасов, снаряженных ипритом [2]. Этот способ включает вскрытие боеприпаса путем просверливания или надреза его корпуса и эвакуации из него основного количества ОВ. Далее корпус снаряда с остатками ОВ направляют в печь обжига. В печи из снаряда по мере его нагрева до 800^oC происходит испарение остатков ОВ. Пары ОВ на выходе из печи обжига окисляются в атмосфере кислорода при температуре 1000-1200^oC. Способ применим для уничтожения боеприпасов с остатками ОВ кожно-нарывного действия.

Этот известный способ, включающий вскрытие боеприпаса и детоксикацию содержащихся в нем отравляющих веществ, выбран в качестве прототипа предлагаемого изобретения как наиболее близкий к нему по назначению и технической сущности. Основным недостатком прототипа является высокая токсичность и химическая агрессивность продуктов, образующихся при сгорании отравляющих веществ, и сложность их последующей утилизации. Так, при сгорании люизита и адамсита образуется оксид мышьяка, хлор и хлористый водород, а при сгорании иприта - диоксид серы, хлор и хлористый водород. Перечисленные продукты являются весьма токсичными, а также вызывают сильную коррозию аппаратуры, особенно учитывая высокую температуру процесса - 1000-1200^oC.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является упрощение процесса уничтожения боеприпасов с истекшим сроком хранения и деградировавшими зарядами отравляющих веществ, снижение температуры процесса и уменьшение токсичности получаемых продуктов.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе уничтожения боеприпасов с деградировавшими зарядами отравляющих веществ кожно-нарывного действия (люизита, иприта и адамсита), включающем вскрытие боеприпаса и детоксикацию содержащегося в нем заряда, вскрытие боеприпаса осуществляют в среде аммиака при комнатной температуре, а детоксикацию путем нагрева боеприпаса в среде аммиака при температуре 500-600^oC в течение 1-1,5 ч.

Процесс вскрытия снаряда проводится в камере расснаряжения, продуваемой смесью азота с аммиаком и снабженной двумя шлюзами, через первый из которых снаряд в нее поступает, а через второй - выводится в туннельную печь на детоксикацию. Вскрытие заряда ОВ осуществляется путем высверливания отверстия в корпусе снаряда. Вскрытие боеприпаса с ОВ кожно-нарывного действия в среде аммиака приводит к тому, что при контакте ОВ с аммиаком мгновенно протекает реакция с образованием нелетучих продуктов.

Люизит: ClCH=CH₂AsCl₂ + 3NH₃ ---> ClC₂H₂AsNH(NH₄Cl)₂ (1) Адамсит: NH(C₆H₄)₂AsCl + 2NH₃ ---> NH(C₆H₄)₂AsNH₂NH₄Cl (2) Иприт: (ClC₂H₄)₂S + 2NH₃ ---> 2NH₃(ClC₂H₄)₂S (3) Реакция аммиака с люизитом и адамситом приводит к образованию твердой нелетучей смеси хлористого аммония и арсинамина. Реакция аммиака с ипритом приводит к образованию жидкого, но малолетучего аддукта. Реакция с аммиаком является по существу первой стадией процесса детоксикации ОВ. Кроме того, твердые продукты реакции закупоривают отверстие в корпусе снаряда и препятствуют выходу паров ОВ в камеру расснаряжения. Минимальная концентрация отравляющего вещества, обеспечиваемая в камере расснаряжения за счет создания в ней аммиачной среды существенно упрощает и ускоряет всю процедуру подачи снаряда в камеру расснаряжения, его вскрытия и транспортировки через шлюз в туннельную печь на детоксикацию. На освободившееся место в камеру подается следующий снаряд.

В туннельной печи поступающие боеприпасы нагреваются в среде аммиака до температуры 500-600^oC. При этих температурах аддукты аммиака с люизитом и адамситом неустойчивы и разлагаются с образованием элементарного мышьяка, хлористого аммония и гаммы углеводородов, а аналогичный аддукт аммиака с ипритом разлагается на сероводород, хлористый аммоний и углеводороды. Благодаря этому обеспечивается свободный выход отравляющего вещества из корпуса обезвреживаемого боеприпаса. Одновременно с этим внутри нагретого корпуса происходит термораспад ОВ и продуктов их деградации. При термораспаде люизита и адамсита происходит выделение треххлористого мышьяка и углеводородов, а из иприта образуются углеводороды и сероводород. В результате нагрева снаряда в объем печи поступает смесь паров отравляющего вещества и летучих продуктов его термораспада, где интенсивно реагируют с подаваемым в печь аммиаком: реакция люизита и адамсита с аммиаком завершается образованием легких углеводородов, элементарного мышьяка и хлористого аммония; аммонолиз иприта приводит к образованию легких углеводородов, сероводорода и хлористого аммония. Хлорсодержащим продуктом детоксикации во всех случаях является малотоксичный продукт - хлористый аммоний. При детоксикации люизита и адамсита на выходе из печи из потока отходящих газов осуществляется конденсация паров мышьяка и хлористого аммония, а непрореагировавший аммиак поглощается в абсорбере раствором соляной кислоты с образованием все того же хлорида аммония, а углеводороды направляются на факел и сжигаются [1]. При детоксикации иприта продукты аммонолиза на выходе из печи попадают в скруббер, где избыточный аммиак, хлористый аммоний и сероводород растворяются в воде, а углеводороды направляются на факел и сжигаются. Из водного раствора аммиака, хлористого аммония и сероводорода в конечном итоге выделяются хлористый аммоний и сера в виде сульфида железа.

В процессе детоксикации боеприпас перемещается вдоль туннельной печи с такой скоростью, которая обеспечивает время его пребывания в зоне нагрева 1-1,5 ч. Такого времени достаточно для количественного восстановления отравляющих веществ аммиаком и превращения их в малотоксичные продукты. Одновременно в печи могут находиться на разной стадии детоксикации несколько боеприпасов. На выходе из печи снаряд выталкивается в шлюзовую камеру, и после охлаждения извлекается наружу.

Таким образом, за счет использования аммиака и осуществления в среде этого газа операций вскрытия боеприпаса и его детоксикации при температуре 500-600^oC в течение 1-1,5 ч обеспечивается упрощение и ускорение процесса обезвреживания любых боеприпасов, в том числе с деградировавшими зарядами отравляющих веществ кожно-нарывного действия. В результате этого обеспечивается количественное и необратимое уничтожение всех отравляющих веществ и превращение их в малотоксичные, пригодные для практического применения продукты.

Схема процесса детоксикации приведена на чертеже.

Вскрытие боеприпасов, осуществляемое согласно предлагаемому изобретению при комнатной температуре (20-25^oC), обеспечивает промежуточное связывание отравляющего вещества в нелетучий аддукт и снижение концентрации паров ОВ в камере. Проведение этой операции при более высокой или более низкой температуре не имеет смысла, поскольку требует энергозатрат на обогрев или охлаждение этой камеры. Детоксикацию боеприпаса осуществляют в среде аммиака при температуре 500-600^oC в течение 1-1,5 ч.

Температура ниже 500^oC не обеспечивает полного превращения отравляющих веществ в малотоксичные продукты, и поэтому в продуктах детоксикации обнаруживаются следы непрореагировавшего отравляющего вещества. Заявленный интервал температуры обеспечивает количественное (на 100%) уничтожение боевых отравляющих веществ. Использование температуры выше 600^oC не имеет смысла, поскольку приводит к дополнительным энергозатратам, не улучшая других показателей процесса детоксикации.

Нагрев боеприпаса в атмосфере аммиака в течение 1-1,5 ч обеспечивает полную детоксикацию всего заряда отравляющего вещества. Если нагрев осуществляется менее 1 ч, то часть заряда остается в корпусе боеприпаса. Нагрев более 1,5 ч не имеет смысла, поскольку приводит к неоправданным энергозатратам.

Таким образом, использование аммиачной среды при вскрытии боеприпасов с деградировавшими зарядами отравляющих веществ кожно-нарывного действия и нагрев их при температуре 500-600^oC в той же аммиачной среде в течение 1-1,5 ч являются существенными признаками предлагаемого изобретения, обеспечивающими по сравнению с прототипом упрощение процесса, снижающими его температуру с 1000-1200^oC (по прототипу) до 500-600^oC и уменьшающими токсичность получаемых продуктов.

Эти признаки предлагаемого изобретения в заявленной совокупности не известны из открытых источников научно-технической информации и являются новыми.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет уничтожать боеприпас с истекшим сроком хранения и деградировавшими зарядами - люизита, адамсита, иприта и их смесей - и позволяет упростить и ускорить их детоксикацию, снизить температуру процесса, а следовательно, и энергозатраты, и в результате получить малотоксичные продукты, пригодные для практического использования.

Источники информации 1. А.Д. Зорин, Е.Н. Каратаев, К.Н. Климов, А.М. Кутьин, М.Ю. Гатилов, В. Ф. Лазукин, Л. В. Степанова. Газофазная переработка люизита в элементарный мышьяк и его оксид//Вестник Удмуртского университета, 1994, с. 22-41.

2. В.М. Кошелев, В.А. Жданов, А.А. Шувалов, Ф.Е. Кравчук, Ю.П. Кошелев, Р. Л. Евменов. Американские разработки методов уничтожения химического оружия// Журн. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева, 1995, т. 39, N 4, c. 31-36.

Формула изобретения

Способ уничтожения боеприпасов с истекшим сроком хранения и с деградировавшими зарядами отравляющих веществ кожно-нарывного действия, включающий вскрытие боеприпаса и детоксикацию заряда отравляющих веществ, отличающийся тем, что вскрытие боеприпаса осуществляют в среде аммиака при комнатной температуре, а детоксикацию осуществляют путем нагрева боеприпаса в среде аммиака при 500 - 600^oС в течение 1 - 1,5 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1