FR2820642A1 - Procede ameliore de decontamination sans incineration de materiaux contenant des agents dangereux - Google Patents
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Abstract
Procédé pour la décontamination sans incinération, à basse température, de matériaux contaminés, comme des composants d'armes chimiques (10) contenant des quantités résiduelles d'agents de guerre chimique. Le procédé comprend les étapes (a) de mise en contact des matériaux contaminés avec de la vapeur d'eau à une pression substantiellement ambiante dans un premier récipient chauffé (12) substantiellement sec pendant une période d'au moins environ 1S minutes, la vapeur d'eau étant à une température d'au moins environ 560degreC, (b) d'élimination des gaz condensables et non condensables en provenance du premier récipient chauffé (12) et leur chauffage dans un deuxième récipient (18), à des pressions substantiellement ambiantes, à des températures d'au moins environ 500degreC pendant une période d'au moins environ une seconde dans une atmosphère contenant de la vapeur d'eau à une concentration supérieure à environ 250% de la stoechiométrie, et (c) de traitement catalytique des gaz non condensables en provenance du deuxième récipient (18) en présence d'oxygène, de manière à réduire la concentration des agents de guerre chimique à moins d'environ 1, 0 mg/ m3 à la température et à la pression standards.
Description
flasques (lla, llb).
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PROCÉDÉ AMÉLIORÉ DE DÉCONTAMINATION
SANS INCINÉRATION DE MATÉRIAUX
s CONTENANT DES AGENTS DANGEREUX
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne généralement des procédés de décontamination de matériaux contaminés, comme des composants d'armes chimiques, et, plus spécifiquement, des procédés de décontamination de matériaux contaminés sans
uti li s ati on de métho de s d 'incinérati on.
ARRIÈRE-PLAN DE L'INVENTION
La décontamination d'un matériau contaminé peut être très diffcile. I1 en est particulièrement ainsi pour ce qui est du déclassement d'armes chimiques portant des agents de guerre chimique. Le problème principal à cet égard est de savoir comment retirer, neutraliser et mettre au rebut, d'une manière sûre, les agents de guerre chimique extrêmement toxiques utilisés dans des armes chimiques de ce genre. La technologie moderne a remporté de plus en plus de succès en ce qui concerne la neutralisation de ces agents de guerre chimique - une fois que les agents ont été éliminés du bo^tier des armes chimiques. Cependant, une fois le retrait du gros des agents de guerre chimique effectué hors des boîtiers d'armes chimiques, les bo^tiers et leurs composants divers restent de manière typique contaminés par des quantités résiduelles d'agents de guerre chimique. La décontamination de ces composants
d'armes chimiques reste un problème difficile.
La plupart des méthodes de l'art antérieur de décontamination des composants d'armes chimiques ont utilisé un procédé à deux étapes. Dans une première étape, les composants sont soumis à des produits chimiques liquides ou à des températures élevées pour éliminer et décomposer essentiellement tous les agents de guerre chimique adhérant aux composants d'armes chimiques. Dans une deuxième étape, les vapeurs résiduelles en provenance de la première étape sont incinérées pour éliminer
toute trace quelconque d'agents de guerre chimique dans ces vapeurs.
3s L'étape d'incinération a maintenant été mise en accusation, toutefois, comme permettant éventuellement un dégagement potentiel de produits toxiques dans l'atmosphère. En conséquence, l'étape d'incinération a été bannie dans un grand
nombre de pays industriels, y compris aux États-Unis.
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I1 existe, par conséquent, un besoin relatif à une nouvelle méthode de décontamination de composants d'armes chimiques qui élimine complètement toutes les traces d'agents de guerre chimique d'une manière efficace et bon marché, et sans
l'utilisation d'une étape d'incinération.
EXPOSE SOMMAIRE DE L'INVENTION
L'invention satisfait ce besoin. L'invention est un procédé pour la décontamination sans incinération, à basse température, de matériaux contaminés contenant des agents dangereux, ce procédé comprenant (a) la mise en contact des 0 matériaux contaminés et des agents dangereux avec de la vapeur d'eau à une pression substantiellement ambiante dans un premier récipient chauffé substantiellement sec pendant une période d'au moins 15 minutes7 la vapeur étant à une température d'au moins environ 560 C, essentiellement tous les agents dangereux étant ainsi éliminés des matériaux contaminés; (b) l'élimination d'un premier courant d'évacuation gazeux contenant des agents dangereux en provenance du premier récipient chauffé, le premier courant d'évacuation gazeux comprenant une partie condensable et une partie non condensable; (c) le chanffage du premier courant d'évacuation gazeux à une pression substantiellement amblante dans un deuxième récipient substantiellement sec à au moins environ 500 C et le maintien du premier courant d'évacuation gazeux dans le deuxième récipient à au moins environ 500 C pendant une période d'au moins environ une seconde dans une atmosphère contenant de la vapeur à une concentration supérieure à environ 150% de la stocchiométrie, au moins environ 99 pour cent en poids des agents dangereux au sein du premier courant d'évacuation gazeux étant ainsi convertis en agents non dangereux; (d) l'élimination d'un deuxième courant d'évacuation gazeux contenant une concentration réduite d'agents dangereux en provenance du deuxième récipient, le deuxième courant d'évacuation gazeux comprenant une partie condensable et une partie non condensable; (e) le fait d'avoir une concentration d'agents dangereux inférieure à environ 100 mg/1; (f) l'augmentation du pH du condensat à au moins environ 8,0 de manière à réduire la concentration des agents dangereux au sein du condensat à moins d'environ 1,0 mg/l; et (g) le traitement catalytique de la partie non condensable du deuxième courant d'évacuation gazeux en présence d'oxygène de telle sorte que la concentration d' agents dangereux au sein de la partie non condensable du deuxième courant d'évacuation gazeux soit réduite à moins d' environ
3s 1,0 mg/m3 à la pression et à la température standards.
Le procédé est spécialement applicable là o les matériaux contaminés sont des composants d'armes chimiques et les agents dangereux sont des agents de guerre chimique. R:190001 9069SHE doc - 16 janYier 2002 - 2/27
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Selon un mode de réalisation de l'invention, le procédé permet la décontamination sans incinération, à basse température, de composants d'armes chimiques contenant des agents de guerre chimique, et comprend (a) la mise en contact des composants d'armes chimiques et des agents de guerre chimique avec de la vapeur d'eau à une pression substantiellement ambiante dans un premier récipient chauffé substantiellement sec pendant une période d'au moins 15 minutes, la vapeur d'eau étant à une température d'au moins environ 560 C, essentiellement tous les agents de guerre chimique étant ainsi éliminés des composants d'armes chimiques; o (b) l'élimination d'un premier courant d'évacuation gazeux contenant des agents de guerre chimique en provenance du premier récipient chauffé, le premier courant d'évacuation gazeux comprenant une partie condensable et une partie non condensable; (c) le chauffage du premier courant d'évacuation gazeux à une pression substantiellement ambiante dans un deuxième récipient substantiellement sec à au moins environ 500 C et le maintien du premier courant d'évacuation gazeux dans le deuxième récipient à au moins environ 500 C pendant une période d'au moins environ une seconde dans une atmosphère contenant de la vapeur d'eau à une concentration supérieure à environ 250% de la stoechiométrie, au moins environ 99 % en poids des agents de guerre chimique au sein du premier courant d'évacuation gazeux étant ainsi convertis en agents de guerre non chimique; (d) l'élimination d'un deuxième courant d'évacuation gazeux contenant une concentration réduite d'agents de guerre chimique en provenance du deuxième récipient, le deuxième courant d'évacuation gazeux comprenant une partie condensable et une partie non condensable; (e) le passage du deuxième courant d'évacuation gazeux à travers un condenseur, dans lequel la partie condensable du deuxième courant d'évacuation gazeux est condensce en condensat ayant une concentration d'agents de guerre chimique de moins d'environ 100 mg/l; (f) l'augmentation du pH du condensat à au moins environ 8,0 de manière à réduire la concentration d' agents de guerre chimique au sein du condensat à moins d'environ 1,0 mg/l; et (g) le traitement catalytique de la partie non condensable du deuxième courant d'évacuation gazeux en présence d'oxygène de telle sorte que la concentration d'agents de guerre chimique au sein de la partie non condensable du deuxième courant d'évacuation gazeux soit réduite à moins d'environ 1,0 mg/m3 à la
pression et à la température standards.
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Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la mise en contact des matériaux contaminés et des agents dangereux, ou bien des composants d'armes chimiques et des agents de guerre chimique, avec la vapeur d'eau dans l'étape (a) est effectuée en utilisant de la vapeur d'eau à une température comprise entre environ 560 C et environ 750 C. Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, la mise en contact des matériaux contaminés et des agents dangereux, ou bien des composants d'armes chimiques et des agents de guerre chimique, avec la vapeur d'eau dans l'étape (a) est effectuce pendant une période comprise entre environ 15 minutes et environ 4 o heures. Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, la mise en contact des matériaux contaminés et des agents dangereux, ou bien des composants d'armes chimiques et des agents de guerre chimique, avec la vapeur d'eau dans l'étape (a) est effectuce pendant une période comprise entre environ 15 minutes et environ 120 minutes. Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, le maintien du premier courant d'évacuation gazeux à une température d'au moins environ 500 C dans l'étape (c) est effectué à une température comprise entre environ 500 C et
environ 700 C.
Selon un autre mode de réalisation préféré de l' invention, le maintien du premier courant d'évacuation gazeux à une température d'au moins environ 500 C dans l'étape (c) est effectué pendant une période comprise entre environ 1 seconde et environ 10 secondes, de préférence, pendant une période comprise entre environ 1
seconde et environ 5 secondes.
Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, le chauffage et le maintien du premier courant d'évacuation gazeux à une température d'au moins 500 C dans l'étape (c) convertit au moins environ 99,99% des agents de guerre chimique au sein du premier courant d'évacuation gazeux en agents de guerre non chlmque. Selon une variante de réalisation de l'invention, le procédé permet la décontamination sans incinération, à basse température, de composants d'armes chimiques contenant des agents de guerre chimique, et comprend: (a) la mise en contact des composant d'armes chimiques et des agents de guerre chimique avec de la vapeur d'eau à une pression substantiellement ambiante dans un premier récipient chanffé substantiellement sec pendant une période comprise entre environ 15 minutes et environ 120 minutes, la vapeur d'eau étant à une température comprise entre environ 560 C et environ 750 C, essentiellement R:\ 1 9000H 9069SHE. doc - 16 jann" 2002 - 4/27 tous les agents de guerre chimique étant ainsi éliminés des composants d'armes chimiques; (b) l'élimination d'un premier courant d'évacuation gazeux contenant les agents de guerre chimique en provenance du premier récipient chauffé, le premier courant d'évacuation gazeux comprenant une partie condensable et une partie non condensable; (c) le chauffage du premier courant d'évacuation gazeux à une pression substantiellement ambiante dans un deuxième récipient substantiellement sec à au moins environ 500 C et le maintien du premier courant d'évacuation gazeux dans le lo deuxième récipient à une température comprise entre environ 500 C et environ 700 C pendant une période comprise entre environ 1 seconde et environ 5 secondes dans une atmosphère contenant de la vapeur d'eau dans une concentration supérieure à environ 250% de la stoechiométrie, au moins environ 99,99% en poids des agents de guerre chimique au sein du premier courant d'évacuation gazeux étant ainsi s convertis en agents de guerre non chimique; (d) l'élimination d'un deuxième courant d'évacuation gazeux contenant une concentration réduite d'agents de guerre chimique en provenance du deuxième récipient, le deuxième courant d'évacuation gazeux comprenant une partie condensable et une partie non condensable; (e) le passage du deuxième courant d'évacuation gazeux à travers un condenseur, dans lequel la partie condensable du deuxième courant d'évacuation gazeux est condensée en un condensat ayant une concentration d'agents de guerre chimique inférieure à environ 100 mg/1; (f) l'augmentation du pH du condensat à au moins 8,0 de manière à réduire la concentration d'agents de guerre chimique au sein du condensat à moins d'environ 1,0 mg/1; et (g) le traitement catalytique de la partie non condensable du deuxième courant d'évacuation gazeux en présence d'oxygène, de telle sorte que la concentration d'agents de guerre chimique au sein de la partie non condensable du deuxième courant d'évacuation gazeux soit réduite à moins d'environ 1,0 mg/m3 à la
température et à la pression standards.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le premier récipient est un
récipient à chauffage électrique, en particulier chauffé par induction électrique.
Selon un autre mode de réalisation prétéré de l'invention, avant la mise en contact des composants d'armes chimiques et des agents de guerre chimique avec la vapeur d'eau dans l'étape (a), on purge les composants d'armes chimiques à l'aide d'un agent de purge liquide dans un appareil de purge, l'appareil de purge comprenant un niveau de liquide d'agent de purge et un carrousel disposé à l'intérieur, en vue de R:\19000\19069SHE. doc - 16 janvier 20û2 - 5n7
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la rotation d'une pluralité de composants d'armes chimiques dans, et hors, de l'agent
de purge.
Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, l'appareil de purge comprend en outre une pluralité de buses de pulvérisation en vue de pulvériser de
s l'agent de purge sur les composants d'armes chimiques.
Selon un autre mode de réalisation préféré de l' invention, les buses de pulvérisation comprennent au moins une buse de pulvérisation disposée audessus du niveau de liquide de l'agent de purge au sein de l'appareil de purge et au moins une
buse de pulvérisation disposce en dessous du niveau de liquide.
o Selon un autre mode de réalisation préDéré de l'invention, pendant la mise en contact des composants d'armes chimiques et des agents de guerre chimique avec la vapeur d'eau dans l'étape (a), le premier récipient contient une pluralité de faisceaux de composants d'armes chimiques discrets, chaque faisceau contenant une pluralité
de composants d'armes chimiques.
Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, chaque faisceau de composants d'armes chimiques est mis en contact dans l'étape (a) avec de la vapeur d'eau à au moins environ 560 C pendant au moins deux périodes différentes et
distinctes d'au moins environ 15 minutes chacune.
Selon un autre mode de réalisation prétéré de l' invention, le premier récipient comprend une pluralité d'étagères allongées, chaque étagère allongée étant
dimensionnée pour retenir une pluralité de composants d'armes chimiques.
S elon un autre mode de réalisation préféré de l' invention, le premier récipient possède un axe longitudinal et les étagères allongées peuvent subir une rotation
autour de l'axe longitudinal.
S elon un autre mode de réalisation préféré de l' invention, la mise en contact des composants d'armes chimiques et des agents de guerre chimique avec de la vapeur d'eau dans l'étape (a) est effectuée en utilisant un tarière, disposé au sein du premier récipient pour déplacer les composants d'armes chimiques d'une extrémité
d'entrée du premier récipient à une extrémité de sortie du premier récipient.
Selon un autre mode de réalisation préféré de l' invention, le tarière comprend
une pluralité de pales réglables.
Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, pendant la mise en contact des composants d'armes chimiques et des agents de guerre chimique avec de la vapeur d'eau dans l'étape (a), on mélange un matériau de charge aux composants
d'armes chimiques au sein du premier récipient.
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DESSINS
Ces caractéristiques, aspects et avantages de la présente invention seront mieux
compris à l'aide de la description suivante, des revendications jointes et des dessins
d'accompagnement o: s - la figure 1 est un organigramme fonctionnel de processus illustrant le procédé de l'invention; - la figure 2 est une vue latérale schématique en section transversale de l'appareil de purge utilisable dans l'invention; - La figure 3 est une vue latérale schématique en section transversale 0 d'un récipient chauffé utile dans l'invention; - la figure 4A est une vue latérale schématique en section transversale d'un deuxième récipient chauffé utile dans l'invention; - la figure 4B est une vue en section transversale du récipient chauffé illustré dans la figure 4A, prise le long de la ligne 4B-4B; - la figure 5 est une vue latérale schématique en section transversale d'un troisième récipient chanffé utile dans l'invention; et - la figure 6 est une vue en perspective détaillée d'une tarière utile dans l'invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
La discussion suivante décrit en détail un mode de réalisation de l'invention et plusieurs variations de ce mode de réalisation. Cette discussion ne devrait, toutefois, pas être interprétée comme limitant l'invention à ces modes de réalisation particuliers. Les personnes qualifiées dans l'art en déduiront également de nombreux
autres modes de réalisation.
L'invention est un procédé pour la décontamination sans incinération, à basse température, de matériaux contaminés contenant des agents dangereux. Par le terme d"' agents dangereux", on désigne tout composé ou matériau chimique qui est considéré comme néLaste aux hommes et/ou à d'autres formes de vie. Les agents dangereux sont typiquement de nature organique, mais peuvent également être des métaux toxiques ou des composés métalliques qui se volatilisent à des températures comprises entre 560 C et 750 C. Des métaux de ce genre incluent le mercure et le plomb. L'invention est essentiellement applicable à la décontamination de composants d'armes chimiques, dans lesquels les agents dangereux sont des agents de guerre chimique. Par le terme d"'agents de guerre chimique", on désigne tout produit chimique qui, de par son action chimique sur les processus vitaux, peut causer la R:\19000\1 9069SHE doc - 16 janvicr 2002 - 7/27
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mort, une mise hors d'état d'agir temporaire ou une lésion permanente chez les
hommes ou chez les animaux.
Dans le procédé, tel qu'il est illustré à la fgure 1, les composants d'armes chimiques 10, comme des têtes de missiles ou des bombes, sont ouverts et les agents s de guerre chimique qui y sont contenus en sont purgés. Cette partie des agents de guerre chimique purgée hors des composants d'armes chimiques 10 est alors emmenée à une installation de traitement séparée (non indiquée) en vue d'une mise
hors d'état de nuire.
Après purge, les composants d'armes chimiques 10 continuent à être o contaminés par des quantités résiduelles d'agents de guerre chimique. Ces composants d'armes chimiques 10, purgés, mais encore contaminés, sont ensuite scellés de manière étanche au sein d'un premier récipient chauffé 12 substantiellement sec. Au sein du premier récipient chanffé 12, les agents de guerre chimique sont mis en contact avec de la vapeur d'eau à une pression substantiellement ambiante pendant une période d'au moins 15 minutes, typiquement pendant une période comprise entre environ 15 minutes et environ 4 heures, le plus typiquement pendant une période comprise entre environ 15 minutes et environ 2 heures. Par le terme de "pression sub stanti ellement ambl ante ", on veut dire une pression comprise entre environ 14,5 psia (1,0 bar absolu) et environ 14,7 psia (1, 014 bar absolu). La température de la vapeur en contact avec les agents de guerre chimique au sein du premier récipient chauffé 12 est d'au moins environ 560 C et est typiquement comprise entre environ 560 C et environ 750 C. Grâce à cette étape de mise en contact, essentiellement tous les agents de guerre chimique au sein des, et adhérant aux, composants d'armes chimiques 10 sont éliminés des composants
2s d'armes chimiques 10 et sont transférés en une phase gazeuse contenant la vapeur.
La phase gazeuse contenant la vapeur et contenant les agents de guerre chimique dans le premier récipient chanffé 12 est éliminée du premier récipient chauffé 12 par l'intermédiaire d'une première ligne d'évacuation 16 en tant que premier courant d'évacuation gazeux. Ce premier courant d'évacuation gazeux
comprend une partie condensable et une partie non condensable.
Après retrait du premier récipient chauffé 12, le premier courant d'évacuation gazeux est chauffé dans un deuxième récipient 18 substantiellement sec à une pression substantiellement ambiante à au moins environ 500 C (typiquement à une température comprise entre environ 500 C et environ 700 C). Au sein du deuxième 3s récipient 18, le premier courant d'évacuation gazeux est maintenu à une température d'au moins environ 500 C pendant une période d'au moins environ une seconde dans une atmosphère contenant de la vapeur à une concentration comprise entre environ % et environ 350% de la stoechiométrie, de préLérence entre environ 250% et R: I 90001 9069SHE. doc - 16 janYier 2002 - 8/27
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environ 300% de la stoechiométrie, et le plus préférablement comprise entre environ 225% et environ 275% de la stoechiométrie. Typiquement, le premier courant d'évacuation gazeux est ainsi maintenu au sein du deuxième récipient pendant une période comprise entre environ 1 et 10 secondes, le plus typiquement entre environ 1 et environ 5 secondes. Le terme "stoechiométrie" dans ce sens est censé indiquer la quantité de vapeur capable en théorie de réagir avec tous les agents de guerre chimique au sein du premier courant d'évacuation gazeux pour former des agents de guerre non chimique. Grâce à cette étape, au moins environ 99% en poids, typiquement au moins environ 99,9% en poids et, le plus typiquement, au moins 0 environ 99,99% en poids des agents de guerre chimique au sein du premier courant
d'évacuation gazeux sont convertis en agents de guerre non chimique.
Le mélange gazeux au sein du deuxième récipient 18 est éliminé du deuxième récipient 18 par l'intermédiaire d'une deuxième ligne d'évacuation gazeuse 20 en tant que deuxième courant d'évacuation gazeux. Ce deuxième courant d'évacuation gazeux comprend également une partie condensable et une partie non condensable. Le deuxième courant d'évacuation gazeux passe à travers un condenseur 22, dans lequel la partie condensable du deuxième courant d'évacuation gazeux est condensée en condensat. Dans un mode de réalisation typique de l'invention, la concentration des agents de guerre chimique au sein de ce condensat est inférieure à environ 100 mg/1. Le pH du condensat est alors augmenté à au moins environ 8,0 (typiquement dans un récipient de traitement de condensat 24), de manière à réduire la conc entration de s agents de gu erre chimi que au s ein du cond ens at à mo ins d' environ
1,0 mg/1.
La partie non condensable du deuxième courant d'évacuation gazeux est éliminée du condenseur 22 par l'intermédiaire d'une ligne aérienne 26 en direction d'un réacteur 28 o elle est traitée de manière catalytique en présence d'oxygène de manière à réduire la concentration des agents de guerre chimique au sein de la partie non condensable à moins d'environ 1, 0 mg/m3 (à la pression et à la température standards). Cette étape de traitement catalytique peut être effectuée dans l'un d'un grand nombre de procédés d'oxydation catalytiques connus dans l'art, comme le procédé Thermatrix Blameless Oxidation, licencié par la société Thermatrix, Inc., de Californie, le procédé Edge II_ licencié par la société Alzeta Corporation, de Californie et le procédé Econ-Abator Catalytic Oxidation Systems, licencié par la société Huntingdon Environmental Systems, de l'Illinois. Le procédé CATOX, licencié par la société Honeywell, Inc. de Morristown, New Jersey, s'est avéré être particulièrement efficace pour l'oxydation d'agents de guerre chimique au sein de la partie non condensable du deuxième courant d'évacuation gazeux en agents de guerre R:\19000\1 9069SHE.doc - 16 janvier 2002 - 9/27 o - 2820642 non chimique. Ce procédé est divulgué en détail dans le brevet américain
N 6,080,906.
Comme illuské à la figure 2, les composants d'armes chimiques 10 peuvent être purgés par utilisation d'un appareillage de purge 30 comprenant un récipient de purge primaire 32 et un récipient de purge secondaire 34. Dans le récipient de purge primaire 32, les composants d'armes chimiques 10 sont ouverts initialement et les agents de guerre chimique mobiles qui y sont contenus sont expédiés au fond du récipient de purge primaire 32 pour élimination en direction de l'installation de traitement séparée 36. Après gravitation substantielle de tous les agents de guerre o chimique mobiles hors de chaque composant d'armes chimiques 10, le composant
d'armes chimiques 10 est placé dans le récipient de purge secondaire 34.
Le récipient de purge secondaire 34 contient un carrousel rotatif 38 qui est p arti el l ement subm ergé d an s une quantité d' agent de purge li qui d e 40, comme de l'eau ou un ankre solvant. Le carrousel 38 fait tourner les composants d'armes chimiques 10 individuels dans et hors de l'agent de purge. A la fois au-dessus et en dessous du niveau du liquide 42, des pulvérisateurs haute pression 44 sont capables de pulvériser l'agent liquide de purge dans les extrémités ouvertes 46 des composants d'armes chimiques 10 pour en purger les quantités supplémentaires d'agents de .
guerre chmque.
Le carrousel 38 est. de préférence, adapté à la rétention de chaque composant d'arme chimique 10 à un angle compris entre environ 30 et environ 90 par rapport à l'horizontale, de telle sorte que l'extrémité ouverte 46 de chaque composant d'arme chimique 10 soit inclinée vers le bas quand le composant d'arme chimique 10 est disposé au sommet du carrousel 38 et soit inclinée vers le haut quand il arrive lors de la rotation au fond du carrousel 38. Grâce à cette conception, les composants d'armes chimiques 10 au sein du carrousel 38 en se vidangeant automatiquement lors de la rotation vers le sommet du carrousel 38 et aspire automatiquement du liquide dans
chaque composant d'armes chimiques 10 lors du passage au fond du carrousel 38.
Après avoir quitté le récipient de purge secondaire 34, les composants d'armes chimiques 10 sont placés dans le premier récipient chauffé 12 o ils sont mis en contact avec de la vapeur, comme décrit ci-dessus. Comme illustré dans les dessins, le premier récipient chanffé 12 peut être équipé de serpentins réchauffeurs éleckiques 47 de manière à ce que le premier récipient chanffé 12 puisse êke
chauffée par voie électrique, de préférence par chanffage à induction.
Le fonctionnement du premier récipient chauffé 12 peut s'effectuer dans un mode par lots ou selon un mode semi-continu, semi-automatique ou entièrement automatique. La figure 3 illuske le fonctionnement du premier récipient chauffé 12 dans un mode en semi-continu. Comme illuské à la figure 3, le premier récipient R:\i9000\19069SHEdoc- 16janvier2002- 10/27
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chauffé 12 loge une paire de faisceaux discrets 48 de composants d'armes chimiques 10. Typiquement, chaque faisceau 48 est une pluralité placce sur palettes de composants d'armes chimiques 10. Chaque faisceau 48 est soumis à deux applications séparées de vapeur chauffée. Après chaque application, le faisccau le plus en avant 48a est retiré de l'exkémité de sortie 50 dupremier récipient chauffé 12, le faisceau le plus en arrière 48b est déplacé vers l'avant au sein du premier récipient chauffé 12 et un nouveau faisceau 48c est disposé au sein du premier
récipient chauffé 12 à l'extrémité d'entrce 52 du premier récipient chauffé 12.
Dans un autre mode de réalisation (non indiqué), les composants d'armes lo chimiques 10 sont chargés sur un ou plusieurs plateaux qui sont poussés à travers le premier récipient chauffé 12 d'une façon similaire aux faisceaux 48 décrits
immédiatement ci-dessus.
Les figures 4A et 4B illuskent un mode de réalisation semi-automatique. Dans ce mode de réalisation, une pluralité d'étagères allongées 54 est disposée au sein du premier récipient chauffé 12. Chaque étagère 54 est adaptée pour recevoir, en bout à bout, une pluralité de composants d'armes chimiques 10 individuels. Un mécanisme de chargement (non indiqué) est disposé à l'exkémité d'entrée 52 du premier récipient chanffé afin de charger un composant d'arrnes chimiques 10 à un moment donné à l'extrémité d'entrée 56 de l'une des étagères 54. Alors qu'un composant d'armes chimiques 10 est chargé à l'extrémité d'entrée 56 d'une étagère 54, un composant d'armes chimiques 10 entièrement décontaminé est retiré de l'extrémité de sortie 58 de cette étagère 54 à l'aide d'un mécanisme de décharge (non indiqué). Le mécanisme de chargement ou de déchargement ou les étagères 54 tournent autour de l'axe longitudinal 59 du premier récipient chauffé 12, de telle sorte que le mécanisme de chargement charge un composant d'armes chimiques 10 dans chacune des étagères 54 d'une façon répétée sérielle. Grâce à cette opération, toutes les étagères 54 sont
chargées et déchargées en série.
La figure 5 illustre encore un auke mode de réalisation de l'invention. Ce mode de réalisation de l'invention peut être opéré dans une confguration semi-automatique ou complètement automatique. Dans ce mode de réalisation, un tarière 60 est disposce au sein du premier récipient chauffé 12. Sa configuration est appropriée pour des composants d'armes chimiques 10 de taille relativement réduite, comme des composants d'armes chimiques 10 ayant subi un déchiquetage préalable. Dans ce mode de réalisation, au fur et à mesure de la rotation lente du tarière 60, les composants d'armes chimiques 10 sont déplacés lentement de l'extrémité d'enhée 52 du premier récipient chanffé 12 en direction de l'extrémité de sortie 50 du premier
récipient chauffé 12.
R:\19000\190695HEdoc- 16 janvier2002- 11/27 - i2 - 2820642 Dans un grand nombre de cas, le fonctionnement de ce mode de réalisation est facilitée par le chargement des composants d'armes chimiques 10 au sein du premier récipient chauffé 12, à l'aide d'un matériau de charge, comme du calcaire broyé, du silicate d' aluminium ou du charb on de bois granul aire. Typiquement, le matériau de s charge comprend des mottes ayant une largeur comprise entre environ 1/4 de pouce et environ 1 pouce, typiquement compris entre environ 1/4 de pouce et environ 1/2 pouce. Dans une opération typique, un matériau de charge de ce genre constitue entre environ un tiers et environ deux tiers du volume de matériau libre au sein du premier récipient chauffé 12. Le matériau de charge est retiré à l'extrémité de sortie 50 du o premier récipient chauffé 12, conjointement aux composants d'armes chimiques complètement décontaminés. Le matériau de charge est alors séparé des composants
d'armes chimiques 10, par exemple par tamisage ou par balayage à l'air comprimé.
Le matériau de charge peut ensuite étre recyclé en vue d'une utilisation répétée dans
le cadre du procédé.
La figure 6 illustre en détail une configuration du tarière utile dans ce mode de réalisation. Dans cette configuration, le tarière 60 est composé d'un membre central 62 subissant une rotation axiale, auquel est attachée une pluralité de membres de support rayonnant vers l'extérieur 64. Les membres de support 64 sont disposés sur une spirale autour du membre central 62. A l'extrémité distale de chaque membre de support 62 se trouve une pale du tarière 66. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 6, chaque pale du tarière 66 est en forme de L, ayant un composant latéral 68 et une composant vertical 70. Les pales du tarière 66 sont attachées aux éléments de
support 64 d'une manière réglable, par exemple par une fixation par vis et écrou 72.
En étant réglable, l'angle des pales individuelles du tarière 66 peut étre réglé de manière optimale en vue du déplacement régulier du matériau libre à travers le
premier récipient chanffé 12.
Pour un grand nombre de matériaux, il s'est avéré que la variation de l'angle des pales du tarière 66 le long de la longueur du tarière 60 peut être bénéfique. Dans certains opérations, il peut être effectivement bénéfique d'incliner certaines des pales du tarière 66 pour forcer le matériau vers l'arrière au sein du premier récipient chanffé 12, alors que le reste des pales du tarière 66 est orienté pour pousser le matériau vers l'avant. Une telle configuration s'est avérée présenter l'avantage de maintenir un écoulement régulier de certains matériaux à travers le premier récipient
chauffé 12.
L'invention s'est avérce fournir une méthode extrémement efficace de décontamination de composants d'armes chimiques sans avoir à faire appel à des étapes d'incinération. Parce que le procédé est effectué à des pressions substantiellement ambiantes, les dépenses d'investissement, d'exploitation et R:\19000\19069SHE.doc- 16jarner2002- 12/27
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d'entretien sont réduites à un minimum. L'invention peut également fournir en outre une méthode efficace de minimisation de la quantité glob ale d'un déchet "mixte" contenant des contaminants organiques et des contaminants radioactifs. La partie non radioactive d'un déchet mixte de ce genre peut être élimince substantiellement grâce s à l 'utilisation de l'invention, en minimi sant ainsi la quantité glob ale de déchet qui doit être mise au rebut. L'invention s'est également avérée fournir en outre une méthode efficace de décontamination d'autres matériaux contaminés contenant des agents
dangereux, comme des sols contaminés.
De cette description de l'invention, il devrait être apparent que l'on peut faire
o appel à de nombreuses modifications et adaptations structurelles sans s'écarter de la portée et du sens juste de la présente invention, comme ils sont formulés ci-dessus et
comme ils ressortent ci-dessous des revendications.
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Claims (29)
1. Procédé pour la décontamination sans incinération, à basse température, de matériaux contaminés contenant des agents dangereux, le procédé s comprenant: (a) la mise en contact des matériaux contaminés et des agents dangereux avec de la vapeur d'eau à une pression substantiellement ambiante dans un premier récipient chauffé (12) substantiellement sec pendant une période d'au moins 15 minutes, la vapeur d'eau étant à une température d'au moins environ 560 C, 0 essentiellement tous les agents dangereux étant ainsi éliminés des matériaux contaminés; (b) l'élimination d'un premier courant d'évacuation gazeux contenant des agents dangereux en provenance du premier récipient chauffé (12), le premier courant d'évacuation gazeux comprenant une partie condensable et une partie non condensable; (c) le chauffage du premier courant d'évacuation gazeux à une pression substantiellement amblante dans un deuxième récipient (18) substantiellement sec à au moins environ 500 C et le maintien du premier courant d'évacuation gazeux dans le deuxième récipient (18) à au moins environ 500 C pendant une période d'au moins environ une seconde dans une atmosphère contenant de la vapeur d'eau à une concentration supérieure à environ 150% de la stoechiométrie, au moins environ 99 % en poids des agents dangereux au sein du premier courant d'évacuation gazeux étant ainsi convertis en agents non dangereux; (d) l'élimination d'un deuxième courant d'évacuation gazeux contenant une concentration réduite d'agents dangereux en provenance du deuxième récipient (18), le deuxième courant d'évacuation gazeux comprenant une partie condensable et une partie non condensable; (e) le fait d'avoir une concentration d'agents dangereux inférieure à environ 100 mg/1; (f) l'augrnentation du pH du condensat à au moins environ 8,0 de manière à réduire la concentration des agents dangereux au sein du condensat à moins d'environ 1,0 mg/l; et (g) le traitement catalytique de la partie non condensable du deuxième courant d'évacuation gazeux en présence d'oxygène de telle sorte que la concentration d'agents dangereux au sein de la partie non condensable du deuxième courant d'évacuation gazeux soit réduite à moins d'environ 1,0 mg/m3 à la pression et
à la température standards.
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2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mise en contact des matériaux contaminés et des agents dangereux avec la vapeur d'eau dans l'étape (a) est effectuée en utilisant de la vapeur d'eau à une température comprise
entre environ 560 C et environ 750 C.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la mise en contact des matériaux contaminés et des agents dangereux avec la vapeur d'eau dans l'étape (a) est effectuce pendant une période comprise entre environ 15 minutes et
environ 4 heures.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la mise en contact des matériaux contaminés et des agents dangereux avec la vapeur d'eau dans l'étape (a) est effectuée pendant une période comprise entre environ 15 minutes et
environ 120 minutes.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le
maintien du premier courant d'évacuation gazeux à une température d'au moins environ 500 C dans l'étape (c) est effectué à une température comprise entre environ
500 C et environ 700 C.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le
maintien du premier courant d'évacuation gazeux à une température d'au moins environ 500 C dans l'étape (c) est effectué pendant une période comprise entre
environ 1 seconde et environ 10 secondes.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le maintien du premier courant d'évacuation gazeux à une température d'au moins environ 500 C dans l'étape (c) est effectué pendant une période comprise entre environ 1 seconde et
environ 5 secondes.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7s, caractérisé en ce que le
chauffage et le maintien du premier courant d'évaccation gazeux à une température d'au moins 500 C dans l'étape (c) convertit au moins environ 99,99% des agents de guerre chimique au sein du premier courant d'évacuation gazeux en agents de guerre
non chimique.
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9. Procédé pour la décontamination sans incinération, à basse température, de composants d'armes chimiques contenant des agents de guerre chimique, le procédé comprenant (a) la mise en contact des composants d'armes chimiques (10) et des agents de guerre chimique avec de la vapeur d'eau à une pression substantiellement ambiante dans un premier récipient chauffé substantiellement sec pendant une période d'au moins 15 minutes, la vapeur d'eau étant à une température d'au moins environ 560 C, essentiellement tous les agents de guerre chimique étant ainsi éliminés des composants d'armes chimiques (10); lo (b) l'élimination d'un premier courant d'évacuation gazeux contenant des agents de guerre chimique en provenance du premier récipient chauffé (12), le premier courant d'évacuation gazeux comprenant une partie condensable et une partie non condensable; (c) le chauffage du premier courant d'évacuation gazeux à une pression substantiellement ambiante dans un deuxième récipient (18) substantiellement sec à au moins environ 500 C et le maintien du premier courant d'évacuation gazeux dans le deuxième récipient (18) à au moins environ 500 C pendant une période d'au moins environ une seconde dans une atmosphère contenant de la vapeur d'eau à une concentration supérieure à environ 250% de la stoechiométrie, au moins environ 99 % en poids des agents de guerre chimique au sein du premier courant d'évacuation gazeux étant ainsi convertis en agents de guerre non chimique; (d) l'élimination d'un deuxième courant d'évacuation gazeux contenant une concentration réduite d'agents de guerre chimique en provenance du deuxième récipient (18), le deuxième courant d'évacuation gazeux comprenant une partie condensable et une partie non condensable; (e) le passage du deuxième courant d'évacuation gazeux à travers un condenseur, dans lequel la partie condensable du deuxième courant d'évacuation gazeux est condensée en condensat ayant une concentration d'agents de guerre chimique de moins d'environ 100 mg/l; (f) l'augmentation du pH du condensat à au moins environ 8,0 de manière à réduire la concentration d' agents de guerre chimique au sein du condensat à moins d'environ 1,0 mg/l; et (g) le traitement catalytique de la partie non condensable du deuxième courant d'évacuation gazeux en présence d'oxygène de telle sorte que la 3s concentration d'agents de guerre chimique au sein de la partie non condensable du deuxième courant d'évacuation gazeux soit réduite à moins d'environ 1,0 mg/m3 à la
pression et à la température standards.
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10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la mise en contact des composants d'armes chimiques (10) et des agents de guerre chimique avec la vapeur d'eau dans l'étape (a) est effectuce en utilisant de la vapeur d'eau à une
température comprise entre environ 560 C et environ 750 C.
11. Procédé selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que la mise en contact des composants d'armes chimiques (10) et des agents de guerre chimique avec la vapeur d'eau dans l'étape (a) est effectuce pendant une période comprise entre
environ 15 minutes et environ 4 heures.
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la mise en contact des composants d'armes chimiques (10) et des agents de guerre chimique avec la vapeur dans l'étape (a) est effectuée pendant une période comprise entre
environ 15 minutes et environ 120 minutes.
13. Procédé selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que le
maintien du premier courant d'évacuation gazeux à une température supérieure à environ 500 C dans l'étape (c) est effectué à une température comprise entre environ
500 C et environ 700 C.
14. Procédé selon l'une des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que le
maintien du premier courant d'évacuation gazeux à une température d'au moins environ 500 C dans l'étape (c) est effectué pendant une période comprise entre
environ 1 seconde et environ 10 secondes.
15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que le maintien du premier courant d'évacuation gazeux à une température d'au moins environ 500 C dans l'étape (c) est effectué pendant une période comprise entre environ 1 seconde et
environ 5 secondes.
16. Procédé selon l'une des revendications 9 à 15, caractérisé en ce que le
chauffage et le maintien du premier courant d'évacuation gazeux à une température d'au moins 500 C dans l'étape (c) convertit au moins environ 99,99% des agents de guerre chimique au sein du premier courant d'évacuation gazeux en agents de guerre
non chimique.
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17. Procédé pour la décontamination sans incinération, à basse température, de composants d'armes chimiques contenant des agents de guerre chimique, le procédé comprenant: (a) la mise en contact des composant d'armes chimiques (10) et des agents de guerre chimique avec de la vapeur d'eau à une pression substantiellement amblante dans un premier récipient chauffé (12) substantiellement sec pendant une période comprise entre environ 15 minutes et environ 120 minutes, la vapeur d'eau étant à une température comprise entre environ 560 C et environ 750 C, essentiellement tous les agents de guerre chimique étant ainsi éliminés des o composants d'armes chimiques (10); (b) l'élimination d'un premier courant d'évacuation gazeux contenant les agents de guerre chimique en provenance du premier récipient chauffé (12), le premier courant d'évacuation gazeux comprenant une partie condensable et une partie non condensable; (c) le chauffage du premier courant d'évacuation gazeux à une pression substantiellement ambiante dans un deuxième récipient (18) substantiellement sec à au moins environ 500 C et le maintien du premier courant d'évacuation gazeux dans le deuxième récipient (18) à une température comprise entre environ 500 C et environ 700 C pendant une période comprise entre environ 1 seconde et environ 5 secondes dans une atmosphère contenant de la vapeur d'eau dans une concentration supérieure à environ 250% de la stoechiométrie, au moins environ 99,99% en poids des agents de guerre chimique au sein du premier courant d'évacuation gazeux étant ainsi convertis en agents de guerre non chimique; (d) l'élimination d'un deuxième courant d'évacuation gazeux contenant 2s une concentration réduite d'agents de guerre chimique en provenance du deuxième récipient (18), le deuxième courant d'évacuation gazeux comprenant une partie condensable et une partie non condensable; (e) le passage du deuxième courant d'évacuation gazeux à travers un condenseur (22), dans lequel la partie condensable du deuxième courant d'évacuation gazeux est condensée en un condensat ayant une concentration d'agents de guerre chimique inférieure à environ 100 mg/l; (f) I'augmentation du pH du condensat à au moins 8,0 de manière à réduire la concentration d'agents de guerre chimique au sein du condensat à moins d'environ 1,0 mg/l; et 3s (g) le traitement catalytique de la partie non condensable du deuxième courant d'évacuation gazeux en présence d'oxygène, de telle sorte que la concentration d'agents de guerre chimique au sein de la partie non condensable du R:19000\190695HE.doc- 16janvier2002- 18/27 :t 9 - 2820642 deuxième courant d'évacuation gazeux soit réduite à moins d'environ 1,0 mg/m3 à la
température et à la pression standards.
18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que le premier récipient (12) est un récipient à chanffage électrique.
19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que le premier
récipient (12) est chanffé par induction électrique.
o
20. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que, avant la mise en contact des composants d'armes chimiques (10) et des agents de guerre chimique avec la vapeur d'eau dans l'étape (a), on purge les composants d'armes chimiques à l'aide d'un agent de purge liquide (40) dans un appareil de purge (30), l'appareil de purge (30) comprenant un niveau de liquide (42) d'agent de purge (40) et un S carrousel (38) disposé à l'intérieur, en vue de la rotation d'une pluralité de
composants d'armes chimiques (10) dans, et hors, de l'agent de purge (40).
21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que l'appareil de purge (30) comprend en outre une pluralité de buses de pulvérisation (44) en vue de
pulvériser de l'agent de purge (40) sur les composants d'armes chimiques (10).
22. Procédé selon la revendication 21, caractérisé en ce que les buses de pulvérisation (44) comprennent au moins une buse de pulvérisation disposée au dessus du niveau de liquide (42) de l'agent de purge au sein de l'appareil de purge s (30) et au moins une buse de pulvérisation disposée en dessous du niveau de liquide (42).
23. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que, pendant la mise en contact des composants d'armes chimiques(10) et des agents de guerre chimique avec la vapeur d'eau dans l'étape (a), le premier récipient (12) contient une pluralité de faisceaux (48) de composants d'armes chimiques discrets (10), chaque
faisceau (48) contenant une pluralité de composants d'armes chimiques (10) .
24. Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce que chaque 3s faisceau (48) de composants d'armes chimiques (10) est mis en contact dans l'étape (a) avec de la vapeur d'eau à au moins environ 560 C pendant au moins deux
périodes différentes et distinctes d'au moins environ 15 minutes chacune.
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25. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le premier récipient (12) comprend une pluralité d'étagères allongées (54), chaque étagère allongée (54) étant dimensionnce pour retenir une pluralité de composants d'armes
chimiques (10).
26. Procédé selon la revendication 25, caractérisé en ce que le premier récipient (12) possède un axe longitudinal (59) et en ce que les étagères allongées
(54) peuvent subir une rotation autour de l'axe longitudinal (59).
o
27. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la mise en contact des composants d'armes chimiques (10) et des agents de guerre chimique avec de la vapeur d'eau dans l'étape (a) est effectuée en utilisant un tarière (60), disposé au sein du premier récipient (12) pour déplacer les composants d'armes chimiques (10) d'une extrémité d'entrce (52) du premier récipient (12) à une extrémité de sortie (50) du premier récipient (12).
28. Procédé selon la revendication 27, caractérisé en ce que le tarière (60)
comprend une pluralité de pales réglables (66).
29. Procédé selon la revendication 28, caractérisé en ce que, pendant la mise en contact des composants d'armes chimiques (10) et des agents de guerre chimique avec de la vapeur d'eau dans l'étape (a), on mélange un matériau de charge
aux composants d'armes chimiques (10) au sein du premier récipient (12).
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