RU2093754C1

RU2093754C1 - Method and device for plasma pyrolysis of liquid wastes

Info

Publication number: RU2093754C1
Application number: RU95108147A
Authority: RU
Inventors: М.Ф. Жуков; В.С. Кобрин; В.И. Кореньков; В.Ф. Коробов; Б.А. Кустов; В.П. Лукашов; Б.И. Михайлов; Ю.С. Попов; А.И. Янковский
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "НовосибирскНИИХиммаш"
Priority date: 1995-05-19
Filing date: 1995-05-19
Publication date: 1997-10-20
Also published as: RU95108147A

Abstract

FIELD: ecology; methods of decontamination of liquid wastes by means of low-temperature plasma. SUBSTANCE: toxic and harmful wastes are destroyed in special-purpose plasma reactor by means of vapor plasmatron at reduced pressure of medium obtained by means of water-packed ring-type vacuum pump. Processes of hardening and cleaning the reagents are effected in centrifugal sparger provided with autonomous recirculating loops for liquid absorbents; neutralization of residual traces of submicron volatile particles of toxic and harmful agents is performed in distilled water bath. Products thus obtained are accumulated in receiver for their commercial use or are burnt in smoke stack at excessive oxygen. EFFECT: enhanced efficiency. 5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к экологии, в частности, к способу и устройству для обезвреживания жидких отходов с помощью низкотемпературной плазмы. Оно может быть использовано в любой отрасли промышленности для уничтожения токсичных и вредных веществ. The invention relates to ecology, in particular, to a method and apparatus for neutralizing liquid waste using low-temperature plasma. It can be used in any industry to destroy toxic and harmful substances.

Количество ядовитых и токсичных веществ в мире постоянно возрастает. Их влияние на окружающую среду и жизнедеятельность человека стало столь значительным и всеобъемлющим, что задача их уничтожения по актуальности вышла на одно из первых мест. Тем более, что ранее разработанные технологии и устройства для уничтожения и захоронения малоэффективны и не всегда гарантируют безопасность при их проведении. The number of toxic and toxic substances in the world is constantly increasing. Their impact on the environment and human activity has become so significant and comprehensive that the task of their destruction on relevance came to one of the first places. Moreover, previously developed technologies and devices for destruction and disposal are ineffective and do not always guarantee safety during their implementation.

Одним из известных способов уничтожения и захоронения вредных жидких веществ, например, полихлорированного дифенила является плазменное сжигание. Так, известен способ плазменного пиролитического разложения отходов, в котором с помощью плазменной дуги производят распыление и последующую ионизацию обрабатываемых отходов непосредственно в канале плазмотрона [1] Образовавшиеся в плазменном канале газы охлаждают уже в реакционной камере и нейтрализуют с помощью щелочной среды мокрого скрубера, а затем сжигают в обычном факеле. One of the known methods for the destruction and disposal of harmful liquid substances, for example, polychlorinated biphenyl, is plasma burning. So, there is a known method of plasma pyrolytic decomposition of waste, in which using a plasma arc spray and subsequent ionization of the treated waste directly in the channel of the plasma torch [1] The gases formed in the plasma channel are cooled already in the reaction chamber and neutralized using an alkaline medium of a wet scrubber, and then burned in a conventional torch.

Однако данный способ имеет недостатки, в котором в первую очередь следует отнести сложность поддержания стабильности плазменной дуги, низкую производительность и засорение продуктов пиролиза металлами, в том числе соединениями меди. However, this method has drawbacks in which, first of all, it is necessary to attribute the difficulty of maintaining stability of the plasma arc, low productivity and clogging of the pyrolysis products with metals, including copper compounds.

Наиболее близким способом того же назначения к заявляемому по совокупности признаков является "Способ и устройство для плазменного пиролиза жидких отходов", в котором с целью эффективного разложения жидких отходов применен также пиролиз в плазменной дуге с добавлением дополнительной ступени по смешиванию жидких отходов с растворителем и их впрыскиванию в канал плазмотрона [2]
К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится отсутствие в известном способе технологических примеров и режимных условий, обеспечивающих полное уничтожение вредных и токсичных веществ в обрабатываемых отходах. Вводимый вместе с отходами растворитель способствует более интенсивному образованию радикалов и атомарных газов, но существенно снижает производительность, так как жидкие отходы и растворитель обезвреживаются непосредственно в плазменном канале. При этом вопросы надежности и стойкости самой конструкции плазменного канала при ведении такого процесса пока не решены. К тому же засорение отходящих газов тяжелыми металлами в вышеуказанном способе существенно возрастает, в введение в процесс пиролиза атмосферного воздуха способствует еще и образованию токсичных соединений типа HCN, C₂N₂ и др.The closest method for the same purpose to the claimed combination of features is the "Method and device for plasma pyrolysis of liquid waste", in which, in order to effectively decompose liquid waste, pyrolysis in a plasma arc is also applied with the addition of an additional step for mixing liquid waste with a solvent and injecting it into the plasma torch channel [2]
The reasons that impede the achievement of the required technical result when using the known method adopted as a prototype include the lack of technological examples and operating conditions in the known method that ensure the complete destruction of harmful and toxic substances in the processed waste. The solvent introduced together with the waste promotes a more intensive formation of radicals and atomic gases, but significantly reduces productivity, since liquid waste and the solvent are neutralized directly in the plasma channel. At the same time, the issues of reliability and stability of the plasma channel design itself while conducting such a process have not yet been resolved. In addition, the fouling of exhaust gases by heavy metals in the above method increases significantly, and the introduction of atmospheric air into the pyrolysis process also contributes to the formation of toxic compounds such as HCN, C ₂ N ₂ , etc.

Сущность изобретения заключается в следующем. Изобретение направлено на обеспечение в отходящих продуктах безопасных для жизнедеятельности человека концентраций вредных и токсичных веществ при соответствующей надежности процесса и его эффективности. The invention consists in the following. The invention is aimed at providing concentrations of harmful and toxic substances in waste products that are safe for human life with appropriate process reliability and its effectiveness.

Указанная задача решается за счет достижения технического результата при осуществлении изобретения, заключающегося в эффективном распаде вредных и токсичных веществ в процессе плазменного пиролиза и их полной нейтрализации после закалки и очистки, т.е. в достижении таких концентраций, которые безопасны для окружающей среды и человека и не улавливаются современными средствами контроля. This problem is solved by achieving a technical result in the implementation of the invention, which consists in the effective decomposition of harmful and toxic substances in the process of plasma pyrolysis and their complete neutralization after quenching and cleaning, i.e. in achieving such concentrations that are safe for the environment and humans and are not captured by modern means of control.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что известный способ плазменного пиролиза жидких отходов ведут с помощью парового плазмотрона при давлении в плазмореакционной зоне ниже атмосферного, достигаемого с помощью водокольцевого вакуумного насоса. При этом жидкие отходы вводят в плазмореакционную зону с помощью эжектора, в котором в качестве рабочего тела используют растворитель на основе предельных углеводородов, например, смесь пентана с гексаном. В то же время закалку и очистку получаемых реагентов ведут в центробежно-барботажном аппарате с двумя автономными рециркуляционными контурами, и в одном случае в качестве жидкого абсорбента используют слабый раствор кислоты, а в другом случае используют в качестве сорбента концентрированный раствор щелочи, например, гидроксида натрия. После закалки и очистки отходящие газы подвергают нейтрализации от остаточных следов (субмикронных частиц) вредных и токсичных веществ непосредственно в ванне водокольцевого вакуумного насоса, в котором в качестве рабочей жидкости используют дистиллированную воду. Затем эти газы сжигают при избытке кислорода или накапливают в реципиентах для дальнейшего коммерческого использования. The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that the known method of plasma pyrolysis of liquid waste is carried out using a steam plasmatron at a pressure in the plasma-reaction zone below atmospheric, achieved using a liquid ring vacuum pump. In this case, liquid waste is introduced into the plasma reaction zone using an ejector, in which a solvent based on saturated hydrocarbons, for example, a mixture of pentane and hexane, is used as a working fluid. At the same time, quenching and purification of the reagents obtained is carried out in a centrifugal bubbler apparatus with two autonomous recirculation circuits, and in one case a weak acid solution is used as a liquid absorbent, and in the other case a concentrated alkali solution, for example, sodium hydroxide, is used as a sorbent . After quenching and purification, the exhaust gases are neutralized from residual traces (submicron particles) of harmful and toxic substances directly in the bath of a liquid ring vacuum pump, in which distilled water is used as a working fluid. Then these gases are burned with an excess of oxygen or accumulate in recipients for further commercial use.

Технический результат достигается также тем, что устройство для осуществления вышеуказанного способа плазменного пиролиза жидких отходов включает плазмореактор, выполненный в виде полого вакуумно-плотного объема, узел ввода жидких отходов, который установлен в верхней части плазмореактора и герметично соединен с плазмореактором и плазмотроном. В узле ввода жидких отходов установлен эжектор, гидравлически связанный с баком растворителя и емкостью для жидких отходов. Внутри верхней части плазмореактора установлена полая обечайка, охлаждающий змеевик которой гидравлически соединен с парогенератором, соединенным в свою очередь с плазмотроном. В средней части объема плазмореактора установлена первая ступень центробежно-барботажного аппарата, гидравлически связанная с автономным рециркуляционным контуром. Следом за первой ступенью установлена вторая ступень центробежно-барботажного аппарата, гидравлически связанная с другим автономным рециркуляционным контуром. К нижней части объема плазмореактора через вакуумно-плотной металлический затвор подсоединен шламоприемник, а сам объем плазмореактора гидравлически связан через конденсатор с водокольцевым вакуумным насосом с рециркуляционным контуром. На выходном патрубке вакуумного насоса установлен осушитель, также гидравлически связанный с газовой горелкой, реципиентом для накопления газов и транспортным устройством. При этом газовая горелка установлена внутри дымовой трубы и гидравлически соединена с газодувкой. Для охлаждения плазмореактора, плазмотрона, конденсатора и рециркуляционных контуров предусмотрен внешний источник холода холодильная машина или любой другой заменяющий ее аппарат, например, насосная станция с автономной испарительной системой (градирня). The technical result is also achieved by the fact that the device for implementing the above method of plasma pyrolysis of liquid waste includes a plasma reactor made in the form of a hollow vacuum-dense volume, an input unit for liquid waste, which is installed in the upper part of the plasma reactor and is tightly connected to the plasma reactor and plasmatron. An ejector mounted hydraulically connected to the solvent tank and the liquid waste container is installed in the liquid waste input unit. A hollow shell is installed inside the upper part of the plasma reactor, the cooling coil of which is hydraulically connected to the steam generator, which in turn is connected to the plasmatron. In the middle part of the plasma reactor volume, the first stage of a centrifugal bubbler apparatus is installed, hydraulically connected to an autonomous recirculation circuit. Following the first stage, the second stage of the centrifugal bubbler apparatus is installed, hydraulically connected to another autonomous recirculation circuit. A sludge trap is connected to the lower part of the plasma reactor volume through a vacuum-tight metal shutter, and the plasma reactor volume itself is hydraulically connected through a condenser to a water ring vacuum pump with a recirculation circuit. A dehumidifier is also installed at the outlet of the vacuum pump, also hydraulically connected to a gas burner, a recipient for gas accumulation, and a transport device. In this case, the gas burner is installed inside the chimney and is hydraulically connected to the gas blower. To cool the plasma reactor, plasma torch, condenser and recirculation circuits, an external cold source is provided, a refrigeration machine or any other apparatus replacing it, for example, a pump station with an autonomous evaporative system (cooling tower).

Изложенная выше совокупность признаков обеспечивает достижение указанного технического результата, чем обуславливается причинно-следственная связь между признаками и техническим результатом и существенность признаков формулы изобретения. The above set of features ensures the achievement of the specified technical result, which determines the causal relationship between the features and the technical result and the materiality of the features of the claims.

Приведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах завяленного изобретения, позволили установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству. The analysis of the prior art cited by the applicant, including the search by patent and scientific and technical sources of information, and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention, and the definition of the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the totality of the characteristics of the analogue, allowed to identify the set of essential in relation to seeing emomu applicant technical result in the distinguishing features of the claimed subject set out in the claims. Therefore, the claimed invention meets the requirement of "novelty" under applicable law.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений, с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, т. е. соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству. To verify the conformity of the claimed invention to the requirements of the inventive step, the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that match the distinctive features of the claimed invention, the results of which show that the claimed invention does not explicitly follow from the prior art, i.e. . meets the requirement of "inventive step" under applicable law.

На фиг. 1 представлена блок-схема способа плазменного пиролиза жидких отходов, на фиг. 2 вариант устройства для плазменного пиролиза жидких отходов по данному способу. In FIG. 1 is a flowchart of a method for plasma pyrolysis of liquid waste; FIG. 2 embodiment of a device for plasma pyrolysis of liquid waste according to this method.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем. Information confirming the possibility of carrying out the invention to obtain the above technical result are as follows.

Процесс плазменного пиролиза проводят не в канале плазмотрона 1 (фиг.1), а в объеме плазмореактора 2, в который поток плазмы вводят через узел вода 3 жидких отходов. Вводимую плазму получают путем воздействия электрической дуги на пары воды, поступающие в канал парового плазмотрона из парогенератора 4. Температуру плазмы на срезе плазменного канала плазмотрона 1 поддерживают в интервале 2000-5000^oK с помощью источника тока 5 в зависимости от химического состава обрабатываемых отходов. При этом давление среды в плазмореакторе 2 поддерживают ниже атмосферного (200-300 мм рт. ст.), которое получают с помощью водокольцевого вакуумного насоса 6. Жидкие отходы из накопительной емкости самотеком или под небольшим избыточным давлением, достигаемым за счет наддува в накопительную емкость жидких отходов инертного газа, поступают в эжектор 7. Посредством эжектора 7, в котором в качестве рабочей жидкости используют нетоксичный растворитель на основе предельных углеводородов, жидкие отходы впрыскиваются через узел ввода 3 в реакционную зону плазмореактора 2. Вводимые жидкие отходы в реакционной зоне плазмореактора 2 под воздействием плазмы мгновенно распадаются на атомы и радикалы углеводородсодержащих соединений, которые после прохождения закалочной зоны и двух ступеней центробежно-барботажного аппарата 8, 10 вновь объединяются, образуя уже новые молекулы газа и твердые частицы: обычно монооксид углерода, водород, углеводороды с более низким молекулярным весом. Отсутствие в процессе пиролиза воздуха, а, следовательно, азота исключает образование таких вредных и токсичных веществ, как, например, HCN, C₂N₂ и др. Образующийся же в процессе разложения хлоросодержащих отходов хлор тут же в реакционной зоне плазмореактора 2 вступает в реакцию с атомарным водородом, образуя устойчивое соединение, например, хлористый водород. При прохождении центробежно-барботажного слоя 8, в котором в качестве абсорбента используют, например, слабый раствор соляной кислоты, хлористый водород растворяется. Для того, чтобы растворимость хлористого водорода не уменьшалась, концентрацию кислотного раствора с помощью рециркуляционного контура 9 поддерживают на постоянном уровне. При этом тяжелые металлы, в том числе медь и ее окислы, очень энергично взаимодействуют с раствором соляной кислоты, образуя соли (хлориды), сразу выпадающие в осадок. Очищенная от хлористого водорода и металлов смесь газов далее проходит через центробежно-барботажный слой 10, в котором в качестве жидкого абсорбента используют концентрированный раствор щелочи, постоянство концентрации которой обеспечивают с помощью рециркуляционного контура 11. При прохождении этого слоя кислота, присутствующая в газе, а также амфотерные и кислотные оксиды энергично взаимодействуют со щелочью, образуя простые и двойные соли металлов. Все соли выносятся жидкими абсорбентами с соответствующие отстойники рециркуляционных контуров или непосредственно осаждаются в шламоприемнике 12, из которого они окончательно выводятся из процесса. Оставшаяся смесь газов затем направляется в конденсатор 13 и далее в жидкую ванну водокольцевого вакуумного насоса 6. Там происходит дальнейшее улавливание всех оставшихся следов токсичных газов, включая коагуляцию субмикронных частиц углерода и других летучих веществ. Скоагулированные твердые частицы выносятся жидкостью в отстойник рециркуляционного контура 14, а оставшиеся газы после осушителя 15 направляются в накопительный реципиент 16 и далее отгружаются с помощью транспортного устройства 17 потребителю для дальнейшего коммерческого использования, либо сразу сжигаются при избытке кислорода с помощью газовой горелки 19 и воздуходувки 19 в дымовой трубе 20.The process of plasma pyrolysis is carried out not in the channel of the plasma torch 1 (figure 1), but in the volume of the plasma reactor 2, into which the plasma stream is introduced through the node water 3 of liquid waste. The injected plasma is obtained by the action of an electric arc on the water vapor entering the channel of the steam plasma torch from the steam generator 4. The plasma temperature at the cut of the plasma channel of the plasma torch 1 is maintained in the range of 2000-5000 ^o K using a current source 5 depending on the chemical composition of the treated waste. In this case, the pressure of the medium in the plasma reactor 2 is maintained below atmospheric (200-300 mmHg), which is obtained using a liquid ring vacuum pump 6. Liquid waste from the storage tank by gravity or under a slight excess pressure achieved by boosting the liquid into the storage tank the inert gas waste stream enters the ejector 7. By means of the ejector 7, in which a non-toxic solvent based on saturated hydrocarbons is used as the working fluid, the liquid waste is injected through the input unit 3 into the reaction plasma reactor zone 2. Injected liquid waste in the reaction zone of plasma reactor 2, under the influence of plasma, instantly decomposes into atoms and radicals of hydrocarbon-containing compounds, which, after passing through the quenching zone and two stages of the centrifugal bubbler apparatus 8, 10, reunite, forming already new gas molecules and solid particles : usually carbon monoxide, hydrogen, lower molecular weight hydrocarbons. The absence of air and, consequently, nitrogen during the pyrolysis eliminates the formation of harmful and toxic substances such as, for example, HCN, C ₂ N ₂ , etc. The chlorine formed in the process of decomposition of chlorine-containing waste immediately reacts in the reaction zone of plasmoreactor 2 with atomic hydrogen, forming a stable compound, for example, hydrogen chloride. When passing through a centrifugal bubble layer 8, in which, for example, a weak hydrochloric acid solution is used as absorbent, hydrogen chloride dissolves. In order that the solubility of hydrogen chloride is not reduced, the concentration of the acid solution using the recirculation loop 9 is maintained at a constant level. In this case, heavy metals, including copper and its oxides, interact very vigorously with a solution of hydrochloric acid, forming salts (chlorides), which immediately precipitate. The mixture of gases purified from hydrogen chloride and metals then passes through a centrifugal bubbling layer 10, in which a concentrated alkali solution is used as a liquid absorbent, the concentration of which is ensured by the recirculation loop 11. When passing through this layer, the acid present in the gas, as well as amphoteric and acid oxides interact vigorously with alkali to form simple and double metal salts. All salts are carried out by liquid absorbents from the corresponding sumps of the recirculation circuits or are directly deposited in the sludge trap 12, from which they are finally removed from the process. The remaining gas mixture is then sent to the condenser 13 and then to the liquid bath of the liquid ring vacuum pump 6. There, there is a further capture of all remaining traces of toxic gases, including coagulation of submicron particles of carbon and other volatile substances. The coagulated solid particles are carried out by the liquid into the sump of the recirculation loop 14, and the remaining gases after the dryer 15 are sent to the storage recipient 16 and then shipped using a transport device 17 to the consumer for further commercial use, or immediately burned with excess oxygen using a gas burner 19 and a blower 19 in the chimney 20.

Устройство (фиг. 2) для плазменного пиролиза жидких отходов включает плазмореактор 21, который через узел ввода 22 жидких отходов соединен с паровым плазмотроном 23 с источником питания 24. Узел ввода гидравлически соединен с накопительной емкостью 25 жидких отходов и баком 26 растворителя. В верхней части плазмореактора установлена реакционная камера 27, гидравлически соединенная с парогенератором 28, который также гидравлически соединен с плазмотроном. Под реакционной камерой установлена первая ступень 29 центробежно-барботажного аппарата, которая гидравлически соединена с рециркуляционным контуром 30. Следом за первой ступенью внутри плазмореактора установлена вторая ступень 31 центробежно-барботажного аппарата, гидравлически соединенная с рециркуляционным контуром 32. В нижней части корпуса плазмореактора установлен шламоприемник 33, а сам плазмореактор гидравлически соединен через конденсатор 34 с водокольцевым вакуумным насосом 35 с рециркуляционным контуром 36. На выходе водокольцевого насоса установлен осушитель 37, который гидравлически соединен с устройством сжигания газа 38, реципиентом 39 и транспортным устройством 40. Устройство для сжигания установлено внутри дымовой трубы 41 и гидравлически соединено с воздуходувкой 42. При этом для регулирования и поддержания температуры в агрегатах устройства предусмотрена внешняя система охлаждения, например, холодильная машина 43, которая также гидравлически соединена с плазмотроном, плазмореактором, автономным рециркуляционными контурами и конденсатором (на чертеже показана условно). Холодильная машина может быть заменена внешним источником холода, например, входным и выходным водяными коллекторами, гидравлически соединенными с большим объемом воды или другим источником холода. Приборы контроля и поддержания необходимых параметров в устройстве на чертеже условно не показаны и в описании не приведены. The device (Fig. 2) for plasma pyrolysis of liquid waste includes a plasma reactor 21, which is connected through a liquid waste input unit 22 to a steam plasmatron 23 with a power source 24. The input unit is hydraulically connected to a liquid waste storage tank 25 and a solvent tank 26. In the upper part of the plasma reactor, a reaction chamber 27 is installed, hydraulically connected to the steam generator 28, which is also hydraulically connected to the plasmatron. Under the reaction chamber, a first stage 29 of the centrifugal bubbler apparatus is installed, which is hydraulically connected to the recirculation circuit 30. Next to the first stage, a second stage 31 of the centrifugal bubbler apparatus is installed hydraulically connected to the recirculation circuit 32. A sludge collector 33 is installed in the lower part of the plasma reactor shell and the plasma reactor itself is hydraulically connected through a capacitor 34 to a water ring vacuum pump 35 with a recirculation circuit 36. At the outlet, the water tank A dehumidifier 37 is installed on the pump, which is hydraulically connected to the gas combustion device 38, the recipient 39 and the transport device 40. The combustion device is installed inside the chimney 41 and is hydraulically connected to the blower 42. An external system is provided to regulate and maintain the temperature in the units of the device cooling, for example, a refrigerating machine 43, which is also hydraulically connected to a plasma torch, a plasma reactor, autonomous recirculation circuits and a condenser (in the drawing, cauldron conditionally). The chiller can be replaced by an external source of cold, for example, inlet and outlet water collectors hydraulically connected to a large volume of water or another source of cold. Instruments for monitoring and maintaining the necessary parameters in the device are not conventionally shown in the drawing and are not shown in the description.

Работа устройства осуществляется следующим образом. После включения парогенератора 28 и получения необходимого количества пара, производится включение плазмотрона 23 и всех агрегатов устройства, исключая систему подачи жидких отходов в устройство ввода. После предварительного разогрева и выхода на исходные параметры начинается рабочий режим, т.е. жидкие отходы из накопительной емкости 26 поступают в узел ввода 22, где они, смешиваясь с растворителем попадают в реакционную зону плазмореактора 21. Под воздействием высокой температуры и вакуума все, поступившие в реакционную зону вещества распадаются и диссоциируют на отдельные молекулы. В своей основе процесс распада является пиролитическим, т.к. плазма, вытекающая из плазмотрона 23, включает не только отдельные молекулы и атомы, но и частично ионы и электроны. Все это способствует образованию большого количества неустойчивых радикалов, которые при встрече с жидким сорбентом первой ступени центробежно-барботажного аппарата рекомбинируют в новые нетоксичные молекулы, включая устойчивые соединения с металлами. После прохождения первой ступени 29 непрореагировавшие радикалы и атомарные газы поступают во вторую ступень 31 центробежно-барботажного аппарата, в которой в качестве жидкого абсорбента используется концентрированный раствор щелочи. Под воздействием этой среды оставшиеся непрореагировавшие газы, включая и вновь образованные, освобождаются от кислоты и рекомбинируют в устойчивые химические соединения. При этом твердые включения, в т.ч. и соли тяжелых металлов, под воздействием центробежного поля отделяются от газовой смеси и накапливаются в шламоприемнике 33. Далее полученный газовый поток поступает в конденсатор 34, расположенный на входном патрубке водокольцевого вакуумного насоса 35, где он частично конденсируется и стекает в ванну, а частично растворяется, в то время как оставшиеся газы, уже не содержащие токсичные и вредные элементы, накапливаются в реципиенте 39, из которого они могут посредством транспортного устройства 40 перемещаться на другое предприятие для коммерческого использования, или сразу сжигаются в газовой горелке 38 при избытке кислорода и с помощью газодувки 42 и дымовой трубы 41 рассеиваются в атмосфере. Процесс выхода на рабочий режим, как и весь технологический процесс, легко поддается контролю и регулированию. После окончания рабочего цикла осуществляется режим останова. Он предусматривает функционирование всех элементов устройства на нетоксичном растворителе до тех пор, пока все контролирующие приборы не покажут полное отсутствие токсичных и вредных веществ, как в самом устройстве, так и в продуктах, которые при этом процессе образуются. The operation of the device is as follows. After turning on the steam generator 28 and obtaining the required amount of steam, the plasma torch 23 and all components of the device are turned on, excluding the system for supplying liquid waste to the input device. After preheating and reaching the initial parameters, the operating mode begins, i.e. liquid waste from the storage tank 26 enters the inlet 22, where, mixed with a solvent, they enter the reaction zone of the plasma reactor 21. Under the influence of high temperature and vacuum, all substances entering the reaction zone decompose and dissociate into individual molecules. At its core, the decay process is pyrolytic, because the plasma flowing from the plasma torch 23 includes not only individual molecules and atoms, but also partially ions and electrons. All this contributes to the formation of a large number of unstable radicals, which, when meeting with the first stage liquid sorbent of a centrifugal bubbler apparatus, recombine into new non-toxic molecules, including stable compounds with metals. After passing through the first stage 29, unreacted radicals and atomic gases enter the second stage 31 of the centrifugal bubbler apparatus, in which a concentrated alkali solution is used as a liquid absorbent. Under the influence of this medium, the remaining unreacted gases, including newly formed ones, are freed from acid and recombined into stable chemical compounds. In this case, solid inclusions, incl. and salts of heavy metals, under the influence of a centrifugal field, are separated from the gas mixture and accumulate in the sludge collector 33. Next, the resulting gas stream enters a condenser 34 located on the inlet pipe of the water ring vacuum pump 35, where it partially condenses and flows into the bath, and partially dissolves, while the remaining gases, which no longer contain toxic and harmful elements, accumulate in the recipient 39, from which they can be transported to another enterprise by means of a transport device 40 ercheskogo use, or directly burned in the gas burner 38, with an excess of oxygen and through the blower 42 and a chimney 41 are dispersed in the atmosphere. The process of entering the operating mode, like the entire technological process, is easily amenable to control and regulation. After the end of the working cycle, the stop mode is performed. It provides for the functioning of all elements of the device in a non-toxic solvent until all control devices show a complete absence of toxic and harmful substances, both in the device itself and in the products that are formed during this process.

Такой подход к процессу плазменного пиролиза жидких отходов позволяет полностью исключить попадание вредных и токсичных веществ в окружающую среду и делает сам процесс простым и надежным с эксплуатации. This approach to the process of plasma pyrolysis of liquid wastes makes it possible to completely eliminate the ingress of harmful and toxic substances into the environment and makes the process simple and reliable from operation.

Таким образом, вышеуказанные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно при уничтожении жидких отходов способом плазменного пиролиза;
для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеизложенных в заявке устройства и известных до даты приоритета средств и методов;
средство, воплощающее изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.Thus, the above information indicates that when using the claimed invention, the following combination of conditions:
the means embodying the claimed invention in its implementation is intended for use in industry, namely in the destruction of liquid waste by plasma pyrolysis;
for the claimed invention in the form described in the independent clause of the claims below, the possibility of its implementation using the above-mentioned devices and methods and methods known up to the priority date has been confirmed;
means embodying the invention in its implementation, is able to ensure the achievement of the perceived by the applicant technical result.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству. Therefore, the claimed invention meets the requirement of "industrial applicability" under applicable law.

Claims

1. The method of plasma pyrolysis of liquid waste, including preparation, introduction into the plasma reaction zone, heating with a plasma torch, quenching after plasma spraying, cleaning and neutralizing the residual traces of submicron volatile particles of harmful and toxic substances, characterized in that the plasma pyrolysis process is carried out using steam plasma torch at a pressure in the reaction zone of the plasma reactor below atmospheric, which is provided using a liquid ring vacuum pump, while the liquid waste is introduced into the plasma the reaction zone using an ejector, in which a solvent based on saturated hydrocarbons is used as the working fluid, and the obtained reagents are quenched and cleaned by passing through a centrifugal-bubbling layers of a weak acid solution and a concentrated solution of caustic alkali, the concentration of which is maintained by autonomous recirculation circuits, and the neutralization of residual traces of toxic substances is carried out directly in a rotating layer of distilled water liquid ring vacuum pump with pre-condensation of part of the vapor at its inlet and drainage at its outlet channels.

2. A device for plasma pyrolysis of liquid waste, including a plasmatron, a plasma reactor, an input unit for liquid waste, a hardening unit, a cleaning unit and a neutralizer of residual traces of submicron volatile particles of toxic and harmful substances, characterized in that the plasma reactor housing is made in the form of a hollow vacuum-tight cylinder , in the upper part of which a plasma torch is connected through the input unit, and a vacuum pump is connected to its lower part via a centrifugal-bubbler apparatus, while the liquid waste input unit is made in the form of a torus, hermetically connected to the accumulating capacity of liquid waste and a solvent tank, and the centrifugal bubbler apparatus is made with two autonomous recirculation circuits for aqueous solutions of acid and alkali, while the liquid-ring vacuum pump is connected to an autonomous distilled water circuit and on its inlet channel a condenser is installed, and a dehumidifier is installed in its output channel.

3. The device according to claim 2, characterized in that a steam generator coil is installed inside the plasma reactor, which is closed on the plasma side by a hollow shell and connected to a steam plasmatron.

4. The device according to claims 2 and 3, characterized in that the cooling channels of the plasma torch, plasma reactor, condenser, as well as recirculation circuits for acid solutions, caustic alkali and distilled water are connected to an external source of cold, for example, an absorption refrigeration machine.

5. The device according to paragraphs. 2 to 4, characterized in that the exhaust of the liquid ring vacuum pump is connected to a storage recipient, a vehicle and a gas burner for burning gas.