RU2072478C1 - Method of destruction of toxic compounds - Google Patents
Method of destruction of toxic compounds Download PDFInfo
- Publication number
- RU2072478C1 RU2072478C1 SU4824341A RU2072478C1 RU 2072478 C1 RU2072478 C1 RU 2072478C1 SU 4824341 A SU4824341 A SU 4824341A RU 2072478 C1 RU2072478 C1 RU 2072478C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pulse
- temperature
- mpa
- subjected
- destruction
- Prior art date
Links
Landscapes
- Treating Waste Gases (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области экологии, конкретно к химической технологии уничтожения опасных для природы и человека органических отходов и может быть использовано для уничтожения токсичных и супертоксичных органических соединений и их композиций. The invention relates to the field of ecology, specifically to chemical technology for the destruction of organic waste hazardous to nature and humans and can be used to destroy toxic and supertoxic organic compounds and their compositions.
Известен способ уничтожения зарина (изопропилового эфира метилфторфосфоновой кислоты) в не окислительной атмосфере при температуре 539oC и времени воздействия 0,1 с, который обеспечивает полноту уничтожения 99% [1] Существенным недостатком этого способа является низкая для такого супертоксичного вещества глубина превращения, не позволяющая обеспечить, даже в минимальной степени, экологическую безопасность процесса.A known method of destroying sarin (isopropyl ester of methyl fluorophosphonic acid) in a non-oxidizing atmosphere at a temperature of 539 o C and exposure time of 0.1 s, which provides a complete destruction of 99% [1] A significant disadvantage of this method is the low conversion depth for such a supertoxic substance, not allowing to ensure, even to a minimum extent, the environmental safety of the process.
Известен способ уничтожения хлористых дифенилов в плазменной струе, образующейся при пропускании воздуха через электрическую дугу (5000oC). Способ осуществлен фирмой "Вестингауз" (США) и обеспечивает конверсию 99,99% [2] Существенным недостатком этого способа является также недостаточная глубина превращения, несмотря на значительное повышение температуры процесса.A known method of destroying biphenyl chloride in a plasma jet formed by passing air through an electric arc (5000 o C). The method was carried out by Westinghouse (USA) and provides a 99.99% conversion [2] A significant disadvantage of this method is also the insufficient conversion depth, despite a significant increase in the process temperature.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является способ уничтожения зарина [3]
Этот способ заключается в том, что зарин при давлении, близком к атмосферному, подают в высокотемпературную печь, где в окислительной атмосфере при температуре 1000oC и времени пребывания 0,3 с, достигается более высокая глубина превращения 99,99% при удельной производительности 0,1 т/ч•м3.Closest to the claimed technical essence and the achieved result is a method of destroying sarin [3]
This method consists in the fact that sarin at a pressure close to atmospheric is fed to a high-temperature furnace, where in a oxidizing atmosphere at a temperature of 1000 o C and a residence time of 0.3 s, a higher conversion depth of 99.99% is achieved at a specific productivity of 0 , 1 t / h • m 3 .
Существенным недостатком подобного способа являются все еще неудовлетворительная для такого супертоксичного вещества глубина превращения и относительно большое время пребывания, что одновременно с невысоким рабочим давлением приводит к низкой удельной производительности реактора. A significant drawback of this method is the conversion depth and relatively long residence time, which is still unsatisfactory for such a supertoxic substance, which simultaneously with low working pressure leads to a low specific productivity of the reactor.
Целью настоящего изобретения является повышение эффективности процесса. The aim of the present invention is to increase the efficiency of the process.
Указанная цель достигается тем, что токсичные соединения подвергают импульсному сжатию расширению при максимальных давлении и температуре в импульсе 9 20 МПа и 1500 3000 К соответственно при характерных временах 10-3 10-2 с, а отходящие газы повторно подвергают импульсному сжатию расширению при максимальных давлении и температуре 9 20 МПа и 1500 2300 К при характерных временах 10-3 10-2 с.This goal is achieved by the fact that toxic compounds are subjected to pulse compression expansion at maximum pressure and temperature in a pulse of 9 20 MPa and 1500 3000 K, respectively, at characteristic times of 10 -3 10 -2 s, and the exhaust gases are subjected to pulse compression expansion at maximum pressure and temperature 9 20 MPa and 1500 2300 K at characteristic times of 10 -3 10 -2 s.
Заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна", поскольку в отличие от прототипа, где процесс уничтожения ведут в высокотемпературных печах при температурах не выше 1500 К и давлениях, близких к атмосферному, в предлагаемом способе используется температурный диапазон 1500 3500 К в импульсном режиме. The claimed technical solution meets the criterion of "novelty", because unlike the prototype, where the destruction process is carried out in high-temperature furnaces at temperatures not higher than 1500 K and pressures close to atmospheric, the proposed method uses a temperature range of 1500 3500 K in a pulsed mode.
Кроме того, в отличие от прототипа, для дальнейшего увеличения конверсии предлагается газы после первого импульса снова подвергать импульсному сжатию
расширению.In addition, unlike the prototype, to further increase the conversion, it is proposed that the gases after the first pulse be subjected to pulse compression again
expansion.
В предлагаемом способе токсичные и супертоксичные вещества, горючее и воздух, подаются в химический реактор сжатия (ХРС) [4] При сжатии смесь газов нагревается за счет превращения механической энергии во внутреннюю энергию газов и происходит воспламенение органических веществ. Параметры процесса регулируют путем изменения коэффициента избытка воздуха, температуры на входе реактора, степени сжатия. Уничтожение токсичных и супертоксичных органических соединений происходит как за счет высокотемпературного пиролиза (мономолекулярный процесс), так и за счет окислительной деструкции (бимолекулярный процесс). По мере выгорания горючего и уничтожаемого вещества скорость химических процессов уменьшается. In the proposed method, toxic and supertoxic substances, fuel and air, are fed into a chemical compression reactor (CSR) [4] When compressed, the gas mixture is heated by converting mechanical energy into internal energy of the gases and ignition of organic substances occurs. The process parameters are regulated by changing the coefficient of excess air, temperature at the inlet of the reactor, and the degree of compression. Destruction of toxic and supertoxic organic compounds occurs both due to high-temperature pyrolysis (monomolecular process), and due to oxidative destruction (bimolecular process). As the combustible and destroyed substances burn out, the rate of chemical processes decreases.
Казалось бы, для повышения глубины конверсии необходимо увеличивать время пребывания в первом реакторе, но это приводит к увеличению теплового пограничного слоя и, соответственно, к снижению глубины конверсии. Поэтому для увеличения конверсии уничтожаемого вещества отходящие газы после первого сжатия расширения подвергаются такому процессу повторно. При повторном сжатии выделения тепла за счет реакций окисления практически не происходит, поэтому для достижения необходимой температуры нужно увеличить степень сжатия. It would seem that to increase the conversion depth it is necessary to increase the residence time in the first reactor, but this leads to an increase in the thermal boundary layer and, accordingly, to a decrease in the conversion depth. Therefore, to increase the conversion of the substance to be destroyed, the exhaust gases after the first compression of the expansion are subjected to such a process again. With repeated compression, heat generation due to oxidation reactions practically does not occur, therefore, to achieve the required temperature, it is necessary to increase the degree of compression.
Для дальнейшего увеличения конверсии эту процедуру можно повторить. To further increase conversion, this procedure can be repeated.
Достижение полученных в соответствии с предлагаемым способом высоких значений конверсии (см. примеры 1 6) при использовании температурного диапазона 1500 3500 К, что ниже, чем в плазменном способе, является неожиданным эффектом, поэтому заявляемый способ обладает существенными отличиями. The achievement obtained in accordance with the proposed method, high conversion values (see examples 1-6) when using the temperature range of 1500 3500 K, which is lower than in the plasma method, is an unexpected effect, therefore, the inventive method has significant differences.
Как и в известных способах уничтожения токсичных органических веществ при деструктивном окислении и высокотемпературном разложении, эффективность предлагаемого способа мало зависит от природы уничтожаемого органического вещества. Поэтому предлагаемый способ может быть использован для любого токсичного и супертоксичного органического вещества или их смесей. As in the known methods for the destruction of toxic organic substances during destructive oxidation and high-temperature decomposition, the effectiveness of the proposed method is little dependent on the nature of the destroyed organic matter. Therefore, the proposed method can be used for any toxic and supertoxic organic substances or mixtures thereof.
Среди супертоксичных веществ наибольшую опасность для человека представляют фосфорорганические соединения типа зарина, зомана и V-газов. Согласно [3] предельно допустимые концентрации этих соединений в воздухе составляют около 10-6 мг/м3. Поэтому в качестве прототипа мы выбрали способ уничтожения зарина, а в примерах, приведенных ниже, в качестве уничтожаемого вещества использовали диизопропиловый эфир метилфосфоновой кислоты (ДИПМФ), который по своим физико-химическим свойствам близок к зарину, но обладает гораздо более низкой токсичностью, что облегчает работу с ним.Among supertoxic substances, organophosphorus compounds such as sarin, soman and V-gases are the most dangerous to humans. According to [3], the maximum permissible concentrations of these compounds in air are about 10 -6 mg / m 3 . Therefore, as a prototype, we chose a method for destroying sarin, and in the examples below, we used methylphosphonic acid diisopropyl ester (DIPMF) as a destroyed substance, which in its physicochemical properties is close to sarin, but has much lower toxicity, which facilitates work with him.
Специальными экспериментами было показано, что результаты по высокотемпературной окислительной деградации ДИПМФ совпадают с результатами для зарина и зомана в тех же условиях. Special experiments showed that the results of high-temperature oxidative degradation of DIPMF coincide with the results for sarin and soman under the same conditions.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами. The invention is illustrated by the following examples.
Пример 1. В ХРС подают воздух с коэффициентом избытка воздуха 0,5 и ДИМПФ, подвергают импульсному сжатию расширению при максимальной температуре в импульсе 1500 К, максимальном давлении в импульсе 9 МПа и характерном времени 0,01 с. Отходящие газы с температурой 300oC направляют во второй ХРС, где подвергают импульсному сжатию расширению при максимальной температуре в импульсе 2300 К, максимальном давлении в импульсе 20 МПа и характерном времени 0,001 с. Остаточное содержание ДИПМФ в отходящих газах определяли хроматографическим методом (термоионный детектор). Достигнута конверсия уничтожаемого вещества 99,99999% при удельной производительности единицы реакционного объема реактора 0,20 т/ч•м3.Example 1. Air is fed into the CSF with an excess air coefficient of 0.5 and DIMPF, subjected to pulsed compression expansion at a maximum temperature in a pulse of 1500 K, a maximum pressure in a pulse of 9 MPa and a characteristic time of 0.01 s. Exhaust gases with a temperature of 300 o C are sent to the second CSF, where they are subjected to pulse compression expansion at a maximum temperature in the pulse of 2300 K, a maximum pressure in the pulse of 20 MPa and a characteristic time of 0.001 s. The residual DIPMF content in the exhaust gases was determined by the chromatographic method (thermionic detector). A conversion of the destroyed substance of 99.99999% was achieved with a specific productivity of a unit of the reactor reaction volume of 0.20 t / h • m 3 .
Пример 2. В ХРС подают воздух с коэффициентом избытка воздуха 1 и ДИПМФ, подвергают импульсному сжатию расширению при максимальной температуре в импульсе 3000 К, максимальном давлении в импульсе 20 МПа и характерном времени 0,001 с. Затем отходящие газы с температурой 300oC направляют во второй ХРС, где подвергают импульсному сжатию расширению при максимальной температуре в импульсе 2300 К, максимальном давлении в импульсе 20 МПа и характерном времени 0,001 с. Достигнута конверсия уничтожаемого вещества 99,99999% при удельной производительности 0,40 т/ч•м3.Example 2. Air is supplied to the CSF with an excess air coefficient of 1 and DIPMF, subjected to pulse compression expansion at a maximum temperature of 3000 K in a pulse, a maximum pressure of 20 MPa in a pulse, and a characteristic time of 0.001 s. Then the exhaust gases with a temperature of 300 o C are sent to the second CSF, where they are subjected to pulse compression expansion at a maximum temperature in the pulse of 2300 K, a maximum pressure in the pulse of 20 MPa and a characteristic time of 0.001 s. A conversion of 99.99999% of the destroyed substance was achieved with a specific productivity of 0.40 t / h • m 3 .
Пример 3. В ХРС подают воздух с коэффициентом избытка воздуха 1,5, смесь дизельного топлива с изопропиловым эфиром метилфосфоновой кислоты и ДИПМФ в соотношении 85: 10:5 (по объему) и подвергают импульсному сжатию расширению при максимальной температуре в импульсе 2000 К, максимальном давлении в импульсе 15 МПа и характерном времени 0,003 с. Затем отходящие газы с температурой 300oC направляют во второй ХРС, где подвергают импульсному сжатию расширению при максимальной температуре в импульсе 1900 К, максимальном давлении в импульсе 15 МПа и характерном времени 0,003 с. Достигнута конверсия уничтожаемого вещества 99,99997% при удельной производительности 0,16 т/ч•м3.Example 3. Air is fed into the CSF with an air excess coefficient of 1.5, a mixture of diesel fuel with methylphosphonic acid isopropyl ether and DIPMF in a ratio of 85: 10: 5 (by volume) and subjected to pulsed compression expansion at a maximum temperature in a pulse of 2000 K, maximum pulse pressure of 15 MPa and a characteristic time of 0.003 s. Then the exhaust gases with a temperature of 300 o C are sent to the second CSF, where they are subjected to pulse compression expansion at a maximum temperature in the pulse of 1900 K, a maximum pressure in the pulse of 15 MPa and a characteristic time of 0.003 s. A conversion of 99.99997% of the destroyed substance was achieved with a specific productivity of 0.16 t / h • m 3 .
Пример 4. В ХРС подают воздух с коэффициентом избытка воздуха 1,5 и смесь дизельного топлива с ДИПМФ в соотношении 85:15 (по объему), подвергают импульсному сжатию расширению при максимальной температуре в импульсе 2000 К, максимальном давлении в импульсе 15 МПа и характерном времени 0,003 с. Затем, отходящие газы с температурой 300oC направляют во второй ХРС, где подвергают импульсному сжатию расширению при максимальной температуре в импульсе 1500 К, максимальном давлении в импульсе 9 МПа и характерном времени 0,01 с. Достигнута конверсия уничтожаемого вещества 99,99992% при удельной производительности 0,15 т/ч•м3.Example 4. Air is fed into the CSF with an excess air coefficient of 1.5 and a mixture of diesel fuel with DIPMF in a ratio of 85:15 (by volume), subjected to pulsed compression expansion at a maximum temperature in a pulse of 2000 K, a maximum pressure in a pulse of 15 MPa and a characteristic time 0.003 s. Then, the exhaust gases with a temperature of 300 o C are sent to the second CSF, where they are subjected to pulse compression expansion at the maximum temperature in the pulse of 1500 K, the maximum pressure in the pulse of 9 MPa and a characteristic time of 0.01 s. A conversion of 99.99992% of the destroyed substance was achieved with a specific productivity of 0.15 t / h • m 3 .
Пример 5. В ХРС подают воздух с коэффициентом избытка воздуха 1,5 и смесь дизельного топлива с ДИПМФ в соотношении 85:15 (по объему) и подвергают импульсному сжатию расширению при максимальной температуре в импульсе 2000 К, максимальном давлении в импульсе 15 МПа и характерном времени 0,003 с. Затем отходящие газы с температурой 300oC направляют во второй ХРС, где подвергают импульсному сжатию расширению при максимальной температуре в импульсе 2300 К, максимальном давлении в импульсе 20 МПа и характерном времени 0,001 с. Достигнута конверсия уничтожаемого вещества 99,99999% при удельной производительности 0,40 т/ч•м3.Example 5. Air is fed into the CRS with an air excess coefficient of 1.5 and a mixture of diesel fuel with DIPMF in a ratio of 85:15 (by volume) and subjected to pulsed compression expansion at a maximum temperature in a pulse of 2000 K, a maximum pressure in a pulse of 15 MPa and a characteristic time 0.003 s. Then the exhaust gases with a temperature of 300 o C are sent to the second CSF, where they are subjected to pulse compression expansion at a maximum temperature in the pulse of 2300 K, a maximum pressure in the pulse of 20 MPa and a characteristic time of 0.001 s. A conversion of 99.99999% of the destroyed substance was achieved with a specific productivity of 0.40 t / h • m 3 .
Пример 6. В ХРС подают воздух с коэффициентом избытка воздуха 1,5, смесь дизельного топлива с ДИПМФ в соотношении 85:15 (по объему) и подвергают импульсному сжатию расширению при максимальной температуре в импульсе 2000 К, максимальном давлении в импульсе 15 МПа и характерном времени 0,003 с. Затем отходящие газы с температурой 300oC направляют во второй ХРС, где подвергают импульсному сжатию расширению при максимальной температуре в импульсе 1900 К, максимальном давлении в импульсе 15 МПа и характерном времени 0,003 с. Достигнута конверсия уничтожаемого вещества 99,99997% при удельной производительности 0,16 т/ч•м3.Example 6. Air is fed into the CSF with an excess air coefficient of 1.5, a mixture of diesel fuel with DIPMF in a ratio of 85:15 (by volume) and subjected to pulsed compression expansion at a maximum temperature in a pulse of 2000 K, a maximum pressure in a pulse of 15 MPa and a characteristic time 0.003 s. Then the exhaust gases with a temperature of 300 o C are sent to the second CSF, where they are subjected to pulse compression expansion at a maximum temperature in the pulse of 1900 K, a maximum pressure in the pulse of 15 MPa and a characteristic time of 0.003 s. A conversion of 99.99997% of the destroyed substance was achieved with a specific productivity of 0.16 t / h • m 3 .
Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с известными способами следующие преимущества и технико-экономические эффекты:
1. Использование предложенного способа будет способствовать решению важной экологической проблемы уничтожению токсичных отходов промышленности.Using the proposed method provides, in comparison with known methods, the following advantages and technical and economic effects:
1. The use of the proposed method will contribute to solving an important environmental problem of the destruction of toxic industrial wastes.
2. Достигнута конверсия 99,99999% что позволяет во многих случаях достичь ПДК уничтожаемых веществ в отходящих газах, не прибегая к их разбавлению. 2. A conversion of 99.99999% has been achieved, which allows in many cases to achieve the MPC of the destroyed substances in the exhaust gases without resorting to their dilution.
3. Осуществлено одновременное уничтожение нескольких соединений в виде смеси. 3. The simultaneous destruction of several compounds in the form of a mixture.
4. Достигнута удельная производительность 0,4 т/ч•м3 по уничтожаемому веществу при его содержании 15% в топливе, что в 10 раз больше чем в известных процессах.4. A specific productivity of 0.4 t / h • m 3 was achieved for the substance being destroyed with its content of 15% in fuel, which is 10 times more than in known processes.
5. Относительно малые габариты и незначительный вес реакторного узла дают возможность смонтировать всю систему уничтожения с автономным энергоснабжением на специально оборудованном транспортном средстве, что позволяет как доставлять систему уничтожения к местам хранения, так и вести процесс уничтожения в отдаленных регионах. 5. The relatively small dimensions and low weight of the reactor unit make it possible to mount the entire destruction system with autonomous power supply on a specially equipped vehicle, which allows both to deliver the destruction system to storage sites and to conduct the destruction process in remote regions.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4824341 RU2072478C1 (en) | 1990-05-08 | 1990-05-08 | Method of destruction of toxic compounds |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4824341 RU2072478C1 (en) | 1990-05-08 | 1990-05-08 | Method of destruction of toxic compounds |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2072478C1 true RU2072478C1 (en) | 1997-01-27 |
Family
ID=21513722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4824341 RU2072478C1 (en) | 1990-05-08 | 1990-05-08 | Method of destruction of toxic compounds |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2072478C1 (en) |
-
1990
- 1990-05-08 RU SU4824341 patent/RU2072478C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Babievski K.K. "Methods of destruction of SW agents" Rugwagh Newsletter, London, 1974, 11 (5, Special issue, Pugwash Warfare) pp. 132-134. 2. Stockholm International Peace Qesearch Institute (SIPRE), Chemical Ge Biological Warfare Studies, Vol.3 Taylor gi Prancis, London, 1985, 104 рр. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4438706A (en) | Procedure and equipment for destroying waste by plasma technique | |
| DE3922383C2 (en) | Process for the destruction of toxic waste products and device for carrying out the process | |
| JPH0711328B2 (en) | Waste gas combustion device | |
| US5505909A (en) | Process and a device for detoxifying the waste gases from waste incinerating plants | |
| US4198384A (en) | Multistage incineration of halogenated hydrocarbon containing waste streams | |
| CN1193042A (en) | High-energy sweetening coal-saving agent | |
| RU2072478C1 (en) | Method of destruction of toxic compounds | |
| US5072675A (en) | Apparatus and method for the destruction of waste | |
| US4980039A (en) | Microwave-mediated degradation of PCB wastes | |
| US5777192A (en) | Method of decomposing polychlorodibenzo-p-dioxins and/or polychlorodibenzofurans | |
| RU2072477C1 (en) | Method of destruction of supertoxic compounds | |
| JPH02131116A (en) | Decomposition of organohalogen-compound | |
| JP3342513B2 (en) | Detoxifying and decomposing harmful substances using detonation waves | |
| RU2455568C2 (en) | Plasma-chemical method of decontaminating organochlorine substances | |
| RU2203452C2 (en) | Method and device for environmentally oriented destruction of extremely toxic burning materials | |
| JPS6114405B2 (en) | ||
| JPH0752006B2 (en) | How to treat municipal waste incineration ash | |
| RU2232943C1 (en) | Method for reclamation of chemical weapon, contaminated containers and grounds | |
| RU2240850C1 (en) | Method for thermochemical detoxification of high-toxicity substances | |
| MXPA06001872A (en) | Method and apparatus for destruction of liquid toxic wastes and generation of a reducing gas. | |
| RU2116811C1 (en) | Method of destruction of lewisite | |
| JP3612090B2 (en) | Method and apparatus for decomposing hardly decomposable halogenated substances | |
| RU2109217C1 (en) | Method of detoxifying smoke fumes | |
| CN1304013A (en) | Method of treating uns-dimethylhydrazine waste gas in combustion of fuel oil and its equipment | |
| CA2028879C (en) | Ambient temperature destruction of pcb wastes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| REG | Reference to a code of a succession state |
Ref country code: RU Ref legal event code: MM4A Effective date: 20090509 |