CZ31778U1

CZ31778U1 - A mobile absorber for capturing desorbed combat poisonous substances

Info

Publication number: CZ31778U1
Application number: CZ2018-34856U
Authority: CZ
Inventors: Robert Raschman; Marek Šváb; Jan Maštalka; Luboš Zápotocký
Original assignee: DEKONTA, a.s.
Priority date: 2018-04-10
Filing date: 2018-04-10
Publication date: 2018-05-15

Description

Technické řešení se týká oblasti dekontaminace materiálů obsahujících bojové otravné látky, konkrétně mobilního absorbéru pro záchyt termicky desorbovaných bojových otravných látek.The technical solution relates to the field of decontamination of materials containing combat poisoning substances, namely a mobile absorber for the capture of thermally desorbed combat poisoning substances.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Bojová otravná látka neboli bojová chemická látka je zbraň, která objekt útoku zasáhne anorganickými či organickými sloučeninami, jež působí na organismus dráždivě nebo toxicky. Mechanismus působení je různý - od cíleného poškozování určitých částí těla, jako je např. blokace enzymu cholinesterázy v synapsích neuronů u nervově paralytických látek až po působení systémové, kdy látka je toxická pro celé tělo, např. yperit. Chemické zbraně jsou velice účinné při použití proti nechráněné živé síle vojsk nebo při zneužití proti civilnímu obyvatelstvu. Výroba je relativně levná, některé potenciální bojové chemické látky se používají v průmyslu jako suroviny ve velkém, kupř. chlor, kyanovodík, fosgen. Z toho vyplývá vysoká nebezpečnost těchto látek při havárii výrobního zařízení či cíleném útoku na ně. Bojové otravné látky se mohou vyskytovat ve skupenství pevném - obvykle ve formě aerosolu, kapalném i plynném.A combat poisoning agent, or chemical warfare agent, is a weapon that strikes an object of attack with inorganic or organic compounds that are irritating or toxic to the body. The mechanism of action varies - from targeted damage to certain parts of the body, such as blocking the cholinesterase enzyme in neuronal synapses of nerve agents, to systemic action where the substance is toxic to the whole body, such as mustard. Chemical weapons are very effective when used against the unprotected living force of troops or when abused against the civilian population. Production is relatively inexpensive, some potential chemical warfare chemicals are used in industry as bulk raw materials, for example. chlorine, hydrogen cyanide, phosgene. This implies a high hazard of these substances in the event of a production facility accident or a targeted attack on them. Fighting poisoning substances can be in a solid state - usually in the form of aerosol, liquid or gaseous.

Při dekontaminaci materiálů znečištěných bojovými otravnými látkami je snaha odstranit tyto látky z povrchu těla osob, výzbroje, objektů, terénu či obecně z materiálů takto zasažených. Jednou z možností odstraňování bojových otravných látek je odmořování neboli detoxikace, kdy dochází k rozkladu bojových otravných látek použitím různých odmořovacích směsí nebo k jejich mechanickému odstraňování z kontaminovaných povrchů, a tím snížení kontaminace na fyziologicky únosnou míru.In the decontamination of materials contaminated with combat poisoning agents, an effort is made to remove these substances from the body surface of persons, armaments, objects, terrain or generally from materials so affected. One possibility of removing combat poisoning agents is decontamination, or detoxification, in which the combat poisoning agents are decomposed using various decontamination mixtures or mechanically removed from contaminated surfaces, thereby reducing contamination to a physiologically acceptable level.

Při odstranění kontaminantů z neživých porézních materiálů, zejména ze zeminy, suti a podobných materiálů je známé použití termické desorpce. Termální desorpce je ověřená technologie pro separaci organických polutantů z tuhých odpadů a zemin a představuje progresivní, ex-situ sanační technologii, jejíž hlavní výhodou je krátká doba sanace lokality a vysoká účinnost odstranění kontaminantů z pevné matrice. Tato technologie je založena na ohřevu pevných kontaminovaných materiálů v inertní atmosféře, kdy dochází k přestupu adsorbovaných znečišťujících látek do plynné fáze. Separované organické látky v podobě par v nosném plynu, kterým je nejčastěji vzduch s vodní parou, ale může to být i dusík, se po následném ochlazení zkoncentrují v kapalném kondenzátu. Ten je obvykle odstraněn ve spalovnách nebezpečného odpadu nebo zpracován jinými likvidačními postupy, což vyžaduje další manipulaci, která je v případě odstraňování bojových travných látek nežádoucí.The use of thermal desorption is known to remove contaminants from inanimate porous materials, particularly soil, debris and the like. Thermal desorption is a proven technology for separating organic pollutants from solid wastes and soils and represents a progressive, ex-situ remediation technology, the main advantage of which is short site remediation and high efficiency of removal of contaminants from solid matrix. This technology is based on the heating of solid contaminated materials in an inert atmosphere where the adsorbed pollutants are transferred to the gas phase. The separated organic substances in the form of vapors in the carrier gas, which is most often air with water vapor but can also be nitrogen, are then concentrated in liquid condensate after cooling. This is usually disposed of in hazardous waste incineration plants or treated by other disposal procedures, which requires further handling, which is undesirable in the case of combat grass matter removal.

Úkolem technického řešení je tedy vytvoření mobilního absorbéru pro záchyt desorbovaných bojových otravných látek, který by představoval koncový stupeň při termické desorpci bojových otravných látek z kontaminovaného materiálu, který by účinné odstraňoval tyto bojové otravné látky, resp. zajišťoval jejich rozklad na neškodné produkty.SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide a mobile absorber for the capture of desorbed combat poisoning substances, which would represent the final stage in the thermal desorption of combat poisoning substances from contaminated material, which would effectively remove these combat poisoning substances. ensure their decomposition into harmless products.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Výše uvedené nedostatky odstraňuje mobilní absorbér pro záchyt desorbovaných bojových otravných látek v koncovém stupni termické desorpce podle tohoto technického řešení. Podstata technického řešení spočívá vtom, že mobilní absorbér je vytvořen jako uzavřený kontejner, ve kterém je uspořádána absorpční kolona, která je vytvořena jako skrápěná výplňová kolona pro absorpci bojových otravných látek, do jejíž spodní části je přiveden výstup páry s bojovými otravnými látkami tedy odplynů vzniklých při termické desorpci z kondenzátoru a do její horníThe above drawbacks are overcome by a mobile absorber for trapping desorbed combat poisoning agents in the final thermal desorption stage of the present invention. The essence of the technical solution is that the mobile absorber is formed as a closed container, in which an absorption column is provided, which is formed as a trickle packed column for the absorption of combat poisoning substances, into the bottom part of which thermal desorption from and into the condenser

- 1 CZ 31778 Ul části je přiveden vstup skrápěcí kapaliny z nádrže skrápěcí kapaliny. Tak dochází ke skrápění páry s bojovými otravnými látkami v absorpční koloně od spodu. Doba zdržení páry s bojovými otravnými látkami vprotiproudé absorpční koloně je cca 3 až 6 sekund, což je doba bezpečně dostatečná pro záchyt bojových otravných látek. Absorpční kolona je uspořádána nad nádrží skrápěcí kapaliny, do které je zaústěn výstup kondenzátu z kondenzátoru. Do nádrže skrápěcí kapaliny je dále zaústěno vedení dávkovači jednotky roztoku hydroxidu sodného pro udržování pH 12 uvnitř nádrže skrápěcí kapaliny, kde je uspořádáno první čidlo pH. Hodnota pH roztoku kolem 12 je hodnota nutná pro bezpečný rozklad bojových otravných látek alkalickou hydrolýzou. V horní části absorpční kolony je uspořádán výstup plynu zbaveného bojových otravných látek, který je zaústěn do komínu vystupujícího z uzavřeného kontejneru a připojeného na nádrž skrápěcí kapaliny pro odtok kondenzované vody z plynu zbaveného bojových otravných látek. Mobilní absorbér podle tohoto technického řešeni je navržen tak, že zahrnuje v první fázi kondenzaci přítomné vlhkosti v kondenzátoru (resp. její podstatné části) a následně jsou bojové otravné látky separovány absorpcí z plynné fáze do alkalického roztoku v nádrži, kde dochází kjeho hydro lýze, čili rozkladu na neškodné produkty.The scrubbing liquid inlet from the scrubbing liquid tank is brought into the U1 part. In this way, the steam with the poisoning agents in the absorption column is sprayed from the bottom. The vapor retention time of the combat poisoning agents in the upstream absorption column is about 3 to 6 seconds, a time that is safely sufficient to capture the combat poisoning agents. The absorption column is arranged above the scrubbing liquid tank into which the condensate outlet from the condenser opens. Further, the spray liquid tank is provided with a lead of a sodium hydroxide solution dosing unit to maintain the pH 12 inside the spray liquid tank, where a first pH sensor is provided. The pH of the solution around 12 is a value necessary for the safe decomposition of combat poisoning substances by alkaline hydrolysis. At the top of the absorption column there is an outlet for the deprived of poisoning gas, which is connected to a chimney exiting the closed container and connected to a scrubbing liquid tank to drain condensed water from the depleted of poisoning gas. The mobile absorber according to the present invention is designed to include, in the first phase, condensation of the moisture present in the condenser (or a substantial part thereof) and subsequently the combat poisoning substances are separated by absorption from the gas phase into the alkaline solution in the tank where it is hydrolyzed. or decomposition into harmless products.

Ve výhodném provedení je mezi nádrží skrápěcí kapaliny a absorpční kolonou uspořádán chladič pro úpravu teploty skrápěcí kapaliny před vstupem do absorpční kolony. Chladič je nutný z důvodu nutnosti odvodu tepla z okruhu sestávajícího z nádrže skrápěcí kapaliny, vstupu skrápěcí kapaliny do absorpční kolony a z absorpční kolony. Chladič a kondenzátor mají s výhodou každý svoji přípojku na připojení vnější vody do kontejneru, která se nezapojuje do cirkulačního okruhu skrápěcí kapaliny.In a preferred embodiment, a cooler is provided between the scrubbing liquid tank and the absorption column to adjust the temperature of the scrubbing liquid prior to entering the absorption column. The condenser is necessary because of the need to remove heat from the circuit consisting of the scrubbing liquid tank, the scrubbing liquid inlet to the absorption column and the absorption column. Preferably, the condenser and condenser each have their own connection for connecting external water to a container that is not connected to the scrubbing liquid circuit.

Na výstupu kondenzátu z kondenzátoru je ve výhodném provedení dále uspořádáno první teplotní čidlo, druhé teplotní čidlo je uspořádáno na vstupu skrápěcí kapaliny do absorpční kolony a druhé čidlo pH je uspořádáno na vstupu skrápěcí kapaliny do absorpční kolony.Preferably, a first temperature sensor is provided at the condensate outlet of the condenser, a second temperature sensor is provided at the scrubbing liquid inlet to the absorption column, and a second pH sensor is arranged at the scrubbing liquid inlet to the absorption column.

Dávkovači jednotka roztoku hydroxidu sodného je s výhodou tvořena zásobníkem roztoku hydroxidu sodného a dávkovacím čerpadlem roztoku hydroxidu sodného. Dávkovači jednotka je řízena pH čidlem umístěným v nádrži skrápěcí kapaliny přes frekvenční měnič.The sodium hydroxide solution dosing unit preferably comprises a sodium hydroxide solution reservoir and a sodium hydroxide solution dosing pump. The dosing unit is controlled by a pH sensor placed in the spray liquid tank via a frequency converter.

Výhody mobilního absorbéru pro záchyt desorbovaných bojových otravných látek podle tohoto technického řešení spočívají zejména v tom, že slouží jako koncový stupeň při termické desorpci bojových otravných látek z kontaminovaného materiálu, kdy účinné odstraňuje tyto kontaminanty z odplynů, resp. zajišťuje jejich rozklad na neškodné produkty, a to efektivně, rychle, ekonomicky výhodně a přímo na místě dekontaminace zasažených materiálů.The advantages of the mobile absorber for capturing desorbed combat poisoning substances according to the present invention are, in particular, that they serve as an output stage in the thermal desorption of the combat poisoning substances from the contaminated material, effectively removing these contaminants from the off-gases. ensures their decomposition into harmless products efficiently, quickly, economically and directly on the site of decontamination of the affected materials.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Uvedené technické řešení bude blíže objasněno na následujících vyobrazeních, kde:This technical solution will be explained in more detail in the following drawings, where:

obr. 1 znázorňuje schéma mobilního absorbéru pro záchyt desorbovaných bojových otravných látek kapacitně odpovídající výkonu mobilní provozní termodesorpční jednotky.Fig. 1 shows a diagram of a mobile absorber for capturing desorbed combat poisoning agents capacitively corresponding to the power of a mobile operational thermodesorption unit.

Příklad uskutečnění technického řešeníExample of technical solution implementation

Mobilní absorbér 1_ pro záchyt desorbovaných bojových otravných látek v koncovém stupni termické desorpce podle tohoto technického řešení je vytvořen jako uzavřený kontejner 2 a je znázorněn na schématu na obr. 1. Plynná fáze z termo-desorpčního zpracování kontaminovaného materiálu o hmotnosti cca 400 kg s teplotou cca 250 °C je vedena do kondenzátoru 5, rozděleného na dvě části. V jedné části kondenzátoru 5 dochází ke kondenzaci přítomné vodní páry, a to maximálně 375 kg při vlhkosti materiálu 25 %, a v druhé části kondenzátoru 5 dochází k podchlazení kondenzátu na teplotu 45 °C. Kondenzátor 5 je realizovaný jako deskový, v jinémThe mobile absorber 7 for capturing desorbed combat poisoning substances in the final stage of thermal desorption according to the present invention is formed as a closed container 2 and is shown in the diagram in Fig. 1. Gas phase from thermo-desorption treatment of contaminated material weighing approx. 250 ° C is fed to a condenser 5 divided into two parts. One part of the condenser 5 condenses the water vapor present at a maximum of 375 kg at a moisture content of 25%, and the other part of the condenser 5 cools the condensate to 45 ° C. The capacitor 5 is realized as a plate capacitor in another

-2CZ 31778 U1 příkladu provedení ho lze alternativně realizovat jako kombinaci dvou, např. vertikální trubkový kondenzátor pro kondenzaci a deskový kondenzátor pro dochlazení. Výkon kondenzátoru 5 je stanoven na 265 kW. Jako chladicí voda je použita voda z vnějšího zdroje v množství 23 m³/hod.In the exemplary embodiment, it may alternatively be realized as a combination of two, eg a vertical condenser for condensation and a plate condenser for cooling. The capacitor 5 is rated at 265 kW. The cooling water used is 23 m ³ / h of external water.

V případě, že zdroj není k dispozici, je nutná instalace chladicí mikrověže. Předpokládá se oteplení chladicí vody o 10 K. Kondenzovaná voda obsahující i podíl desorbovaných bojových otravných látek je samotížně vedena výstupem 7 kondenzátu z kondenzátoru 5 do nádrže 6 skrápěcí kapaliny. Výstup 7 kondenzátu z kondenzátoru 5 je sledován pomocí prvního teplotního čidla 15. Parní fáze s bojovými otravnými látkami s teplotou maximálně 80 °C je vedena výstupem 4 páry do spodní části absorpční kolony 3.If the power supply is not available, it is necessary to install a cooling micro tower. It is assumed that the cooling water will be warmed by 10 K. Condensed water containing even a proportion of desorbed combat poisoning substances is gravely led through the condensate outlet 7 from the condenser 5 into the spray liquid tank 6. The condensate outlet 7 from the condenser 5 is monitored by the first temperature sensor 15. The vapor phase with the combat poisons at a maximum temperature of 80 ° C is led through the outlet 4 of steam to the bottom of the absorption column 3.

Absorpční kolona 3 je tvořena trubkou o průměru 250 mm s náplní velikosti 25 a měrným povrchem 230 m^{1 2}/m³. Výška náplně celkem činí 2000 mm, z toho cca 800 až 900 mm spodní části absorpční kolony 3 slouží ke kondenzaci zbytkového obsahu vodní páry z vlhké vzdušiny. Absorpční kolona 3 je skrápěna roztokem NaOH s hodnotou pH minimálně 12 v množství 3000 až 5000 kg/hod. Hodnota pH je sledována pomocí prvního čidla 10 pH, které je umístěno uvnitř nádrže 6 skrápěcí kapaliny. Záchyt obsažených bojových otravných látek činí 99,99 %. Teploty v absorpční koloně 3 se pohybují v rozmezí 41 až 45 °C. Kapalná fáze po absorpci je vedena do nádrže 6 skrápěcí kapaliny, odkud je čerpána čerpadlem 20 do horní části absorpční kolony 3. Vzhledem k nutnosti odvodu tepla z tohoto okruhu tvořeného nádrží 6 skrápěcí kapaliny, vstupem 11 skrápěcí kapaliny do absorpční kolony 3 a absorpční kolonou 3 je instalován v okruhu chladič 14 o výkonu maximálně 20 kW, s předpokládanou spotřebou chladicí vody cca 1000 kg/hod. O zajištění chladicí vody platí totéž, co u kondenzátoru 5. Teplota a pH na vstupu 11 skrápěcí kapaliny do absorpční kolony 3 je sledována pomocí druhého teplotního čidla 16 a druhého čidla 17 pH. Potřebná koncentrace NaOH je zajištěna dávkovači jednotkou 9 tvořenou dávkovacím čerpadlem 19 roztoku hydroxidu sodného a zásobníkem 18 roztoku hydroxidu sodného, dávkování je navržené pomocí vedení 8 dávkovači jednotky 9 do sání čerpadla 20 skrápěcí kapaliny pro zajištění homogenizace. Odpadní plynná fáze zbavená bojových odpadních látek je odsávána ventilátorem 21 do výstupu 12 plynu (celý systém je tedy podtlakový), který ústí do komínu 13 vystupujícího z uzavřeného kontejneru 2 do atmosféry. Komín 13 je dále připojen na nádrž 6 skrápěcí kapaliny pro záchyt případné kondenzované vody z plynu zbaveného bojových otravných látek.The absorption column 3 consists of a tube with a diameter of 250 mm with a packing of 25 and a specific surface area of 230 m ^{1 2} / m ³ . The total filling height is 2000 mm, of which about 800 to 900 mm at the bottom of the absorption column 3 are used to condense the residual water vapor content of the moist air. The absorption column 3 is sprayed with a NaOH solution having a pH of at least 12 in an amount of 3000 to 5000 kg / h. The pH is monitored by a first pH sensor 10 located inside the scrubbing liquid tank 6. Capture of contained combat poisoning substances is 99.99%. The temperatures in the absorption column 3 range from 41 to 45 ° C. The liquid phase after absorption is passed to the scrubbing liquid tank 6 from where it is pumped by the pump 20 to the top of the absorption column 3. Because of the need for heat removal from the scrubbing liquid tank 6, the scrubbing liquid inlet 11 into the absorption column 3 and absorption column 3 a cooler 14 with a maximum output of 20 kW is installed in the circuit, with an estimated cooling water consumption of approx. 1000 kg / h. The same applies to the provision of cooling water as the condenser 5. The temperature and pH of the scrubbing liquid inlet 11 to the absorption column 3 are monitored by means of a second temperature sensor 16 and a second pH sensor 17. The necessary concentration of NaOH is provided by a dosing unit 9 consisting of a sodium hydroxide dosing pump 19 and a sodium hydroxide solution reservoir 18, the dosing being designed by routing 8 of the dosing unit 9 to the suction pump spray 20 to ensure homogenization. The waste gas-free waste phase is sucked by the fan 21 into the gas outlet 12 (the entire system is thus vacuum), which flows into the chimney 13 exiting the closed container 2 into the atmosphere. Further, the chimney 13 is connected to a scrubbing liquid tank 6 to catch any condensed water from the gas-free poisoning gas.

V nádrži 6 skrápěcí kapaliny je zajištěna doba zdržení skrápěcí kapaliny řádově desítky hodin. Nádrž 6 skrápěcí kapaliny je neprůtočná a má dostatečný retenční prostor pro případné zvyšování objemu díky kondenzaci vody z plynné fáze. Dle potřeby bude naopak možné vodu doplňovat záměrně dle vlhkosti materiálu zpracovávaného termickou desorpcí.In the scrubbing liquid tank 6, the residence time of the scrubbing liquid is of the order of tens of hours. The scrubbing liquid tank 6 is impermeable and has sufficient retention space for potential volume increase due to condensation of water from the gas phase. On the contrary, it will be possible to refill water intentionally according to the moisture of the material processed by thermal desorption.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Mobilní absorbér pro záchyt desorbovaných bojových otravných látek podle tohoto technického řešení lze využít zejména v koncovém stupni termické desorpce při odstraňování bojových otravných látek z odplynů.The mobile absorber for capturing desorbed combat poisoning substances according to the present invention can be used especially in the final stage of thermal desorption to remove combat poisoning substances from off-gases.

NÁROKY NA OCHRANUPROTECTION REQUIREMENTS

Claims

Mobile absorber (1) for capturing desorbed combat poisoning substances in the final stage of thermal desorption, characterized in that it is formed as a closed container (2) comprising an absorption column (3) for absorbing combat poisoning substances into the bottom of which a vapor outlet (4) of the combat poisoning from the condenser (5) is supplied and the inlet (11) of the scrubbing liquid from the scrubbing liquid tank (6) is brought to its upper part, the absorption column (3) is arranged above the the liquid, into which the condensate outlet (7) from the condenser (5) is connected, into the scrubbing liquid tank (6) is further connected to the metering line (8) through the metering

U1 sodium hydroxide solution unit (9) for maintaining pH 12 within the scrubbing liquid tank (6), wherein a first pH sensor (10) is provided, wherein a gas outlet (12) is provided at the top of the absorption column (3) of the combat poisoning agent, which is connected to a chimney (13) emerging from the closed container (2) and connected to the scrubbing liquid tank (6) for 5 to capture condensed water from the fighting poisoning gas.

Mobile absorber according to claim 1, characterized in that a cooler (14) is provided between the scrubbing liquid tank (6) and the absorption column (3) to adjust the temperature of the scrubbing liquid before it enters the absorption column (3).

Mobile absorber according to claim 1 or 2, characterized in that the condenser (5) and the condenser (14) have an external water connection.

Mobile absorber according to one of claims 1 to 3, characterized in that a first temperature sensor (15) is further provided at the condensate outlet (7) 15 from the condenser (5), the second temperature sensor (16) is arranged at the inlet (7). 11) a scrubbing liquid to the absorption column (3) and a second pH sensor (17) is provided at the scrubbing liquid inlet (11) to the absorption column (3).

Mobile absorber according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the sodium hydroxide solution dosing unit (9) consists of a sodium hydroxide solution reservoir (18) and a sodium hydroxide solution dosing pump (19).

-4CZ 31778 Ul

List of reference marks:

1 mobile absorber

2 closed container

3 absorption column

4 steam output with combat poisoning agents

5 capacitor

6 Spray liquid tank

7 shows the condensate outlet from the condenser

8 shows the dispensing unit line

9 a dosage unit

10 first pH sensor

11 shows the spray liquid inlet

12 shows a gas discharge free of combat poisoning substances

13 chimney

14 cooler

15 shows the first temperature sensor

16 shows a second temperature sensor

17 second pH sensor

18 a container of sodium hydroxide solution

19 a sodium hydroxide solution dosing pump

20 Spray liquid pump

21 fan.