RU2232943C1 - Method for reclamation of chemical weapon, contaminated containers and grounds - Google Patents

Method for reclamation of chemical weapon, contaminated containers and grounds Download PDF

Info

Publication number
RU2232943C1
RU2232943C1 RU2002129667/03A RU2002129667A RU2232943C1 RU 2232943 C1 RU2232943 C1 RU 2232943C1 RU 2002129667/03 A RU2002129667/03 A RU 2002129667/03A RU 2002129667 A RU2002129667 A RU 2002129667A RU 2232943 C1 RU2232943 C1 RU 2232943C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
unit
chemical
titanium
plasma
temperature
Prior art date
Application number
RU2002129667/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002129667A (en
Inventor
В.Г. Халтурин (RU)
В.Г. Халтурин
Я.И. Вайсман (RU)
Я.И. Вайсман
В.Н. Коротаев (RU)
В.Н. Коротаев
В.В. Карманов (RU)
В.В. Карманов
В.Ю. Петров (RU)
В.Ю. Петров
Original Assignee
Пермский государственный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Пермский государственный технический университет filed Critical Пермский государственный технический университет
Priority to RU2002129667/03A priority Critical patent/RU2232943C1/en
Publication of RU2002129667A publication Critical patent/RU2002129667A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2232943C1 publication Critical patent/RU2232943C1/en

Links

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

FIELD: environmental protection, in particular, methods for reclamation of chemical weapon of all types, contaminated containers (used shells inclusive) and grounds.
SUBSTANCE: the method consists in the following. The waste to be reclaimed is placed in a pyrolysis block, where it is heated to 800 to 950C. The gaseous products produced thereby are fed to a plasmochemical unit (plasmatron) for further destruction through a filter filled with titanium sponge heated to 800C. The titanium filter is aimed to prevent formation of supertoxicants in the titanium filter.
EFFECT: expanded field of application, simplified process and reduced cost.
1 ex

Description

Изобретение относится к охране окружающей среды, а именно к способам утилизации всех видов химического оружия, загрязненных тары (включая использованные снаряды) и грунтов.The invention relates to environmental protection, and in particular to methods for the disposal of all types of chemical weapons, contaminated containers (including used shells) and soils.

Известен способ деструкции органических веществ без доступа кислорода - пиролиз [1].There is a method of destruction of organic substances without oxygen - pyrolysis [1].

Недостатком данного способа является то, что при пиролизе образуется большое количество вторичных газообразных супертоксикантов и для его реализации необходима сложная система экологической очистки отходящих газов.The disadvantage of this method is that a large number of secondary gaseous supertoxicants are formed during pyrolysis and its implementation requires a complex system of environmental treatment of exhaust gases.

Также известен способ плазмохимической утилизации токсичных органических отходов, заключающийся в высокотемпературной деструкции отходов в плазмотроне с последующей выдержкой при высокой температуре в плазмохимическом реакторе до полного их разложения [2].Also known is a method of plasma chemical disposal of toxic organic waste, which consists in high-temperature destruction of waste in a plasma torch, followed by exposure at high temperature in a plasma chemical reactor until they are completely decomposed [2].

Одним из существенных недостатков способа плазмохимической утилизации является отсутствие регулирования процесса связывания реакционных атомов исходной молекулы супертоксиканта. Кроме того, плазмохимическая утилизация не исключает образования при охлаждении плазмы вторичных супертоксикантов.One of the significant drawbacks of the method of plasmachemical utilization is the lack of regulation of the process of binding of the reaction atoms of the original supertoxicant molecule. In addition, plasmochemical utilization does not exclude the formation of secondary supertoxicants during plasma cooling.

Наиболее близким к предлагаемому является способ плазмохимической утилизации фосфорорганических отравляющих веществ и люизита, заключающийся в нагреве и разложении их в плазмотроне и выдержке в реакторе. Одновременно с утилизируемым продуктом в камеру смешения плазмотрона подают титан. Дополнительно титан подают и в реактор. Процесс плазмохимического разложения проводят в инертной по отношению к титану среде при температуре 500-6000°С. Подача в плазмохимический реактор порошкообразного титана позволяет разделить необратимо молекулу исходного вещества и тем самым фактически произвести уничтожение химического оружия [3].Closest to the proposed method is a plasma-chemical disposal of organophosphorus toxic substances and lewisite, which consists in heating and decomposing them in a plasmatron and holding in a reactor. Simultaneously with the utilized product, titanium is supplied to the mixing chamber of the plasma torch. Additionally, titanium is fed to the reactor. The process of plasma-chemical decomposition is carried out in an environment inert with respect to titanium at a temperature of 500-6000 ° C. The supply of powdered titanium to the plasma-chemical reactor makes it possible to irreversibly separate the molecule of the initial substance and thereby actually destroy chemical weapons [3].

Однако в известном способе недостаточно эффективно решена проблема вывода из молекулярной системы избыточного углерода, которым насыщена молекула исходного вещества. Это связано с тем, что для связывания углерода необходимо большое количество титана, что приводит к резкому удорожанию технологии плазмохимической утилизации химического оружия (фосфорорганических отравляющих веществ). Недостатком способа является и сложность подачи порошкообразного титана через дозатор (сложность осуществления способа). Кроме того, известный способ не решает проблему обезвреживания тары из-под химического оружия и загрязненных грунтов.However, in the known method, the problem of eliminating excess carbon from the molecular system with which the molecule of the starting material is saturated is not sufficiently efficiently solved. This is due to the fact that carbon binding requires a large amount of titanium, which leads to a sharp increase in the cost of plasma chemical chemical weapons disposal technology (organophosphorus toxic substances). The disadvantage of this method is the difficulty of supplying powdered titanium through a dispenser (the complexity of the method). In addition, the known method does not solve the problem of disposal of containers from chemical weapons and contaminated soils.

Признаки способа по прототипу, являющиеся общими с признакам заявляемого способа, - нагрев и деструкция утилизируемого вещества в плазмохимическом блоке до температуры 950-5000°С.The features of the prototype method, which are common with the features of the proposed method, is heating and destruction of the utilized substance in the plasma chemical unit to a temperature of 950-5000 ° C.

Задача изобретения - расширение области применения способа, его упрощение и снижение стоимости.The objective of the invention is the expansion of the scope of the method, its simplification and cost reduction.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе утилизации химического оружия, загрязненных тары и грунтов, заключающемся в нагреве и деструкции утилизируемого вещества в плазмохимическом блоке до температуры 950-5000°С, дополнительно перед этим производят нагрев утилизируемого вещества в блоке пиролиза без доступа кислорода до температуры 800-950°С. Образовавшиеся в блоке пиролиза газообразные продукты пропускают через фильтр, заполненный титановой губкой, нагретой до температуры 800°С, и направляют в плазмохимический блок для дальнейшей деструкции.The problem is solved due to the fact that in the known method for the disposal of chemical weapons, contaminated containers and soils, which consists in heating and destruction of the utilized substance in the plasma chemical unit to a temperature of 950-5000 ° C, additionally before that, the utilized substance is heated in the pyrolysis unit without access oxygen to a temperature of 800-950 ° C. Gaseous products formed in the pyrolysis unit are passed through a filter filled with a titanium sponge heated to a temperature of 800 ° C and sent to a plasma chemical unit for further destruction.

Признаки, отличающие заявляемое техническое решения от решения по прототипу, - дополнительный нагрев утилизируемого вещества в блоке пиролиза без доступа кислорода до температуры 800-950°С, подача образовавшихся в блоке пиролиза газообразных продуктов в плазмохимический блок для дальнейшей их деструкции, очистка образовавшихся в блоке пиролиза газов перед подачей их в плазмохимический блок с помощью фильтра, заполненного титановой губкой, нагретой до температуры 800°С.Signs that distinguish the claimed technical solution from the solution of the prototype are the additional heating of the utilized substance in the pyrolysis unit without oxygen access to a temperature of 800-950 ° C, the supply of gaseous products formed in the pyrolysis unit to the plasma chemical unit for their further destruction, and the cleaning of the resulting pyrolysis unit gases before feeding them to the plasma chemical unit using a filter filled with a titanium sponge heated to a temperature of 800 ° C.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Утилизируемые отходы помещают в блок пиролиза, где они нагреваются без доступа кислорода до температуры 800-950°С. Время нагрева блока пиролиза составляет 5 часов, а с охлаждением и сменой партии загрузки - 12 часов. При нагревании отходов все летучие компоненты переходят в газообразное состояние, при этом в блоке пиролиза образуются различные токсичные газообразные продукты, сложные по своей структуре и обладающие большой токсичностью. Для разрушения связей в молекулах этих продуктов (т.е. для дальнейшей деструкции) газ, образующийся в блоке пиролиза, подают в плазмохимический блок (плазмотрон). В плазмохимическом блоке продолжается нагрев газообразных продуктов до температуры 950-5000°С и одновременно с этим протекает процесс деструкции. Туда же (в плазмотрон) подают разнообразные продукты (воздух, азот, аргон, водяной пар) для разрушения токсичных газов и получения экологически безвредных продуктов. Например, при поступлении в плазмохимический блок из блока пиролиза метана в плазмохимический блок подают кислород. При этом образуются вода и углекислый газ.Recycled waste is placed in the pyrolysis unit, where it is heated without oxygen to a temperature of 800-950 ° C. The heating time of the pyrolysis unit is 5 hours, and with cooling and changing the batch of loading - 12 hours. When the waste is heated, all volatile components turn into a gaseous state, while various toxic gaseous products are formed in the pyrolysis unit, which are complex in structure and highly toxic. To break bonds in the molecules of these products (i.e., for further degradation), the gas formed in the pyrolysis unit is supplied to the plasma chemical unit (plasmatron). In the plasma chemical unit, the heating of gaseous products to a temperature of 950-5000 ° C continues, and at the same time, the destruction process proceeds. Various products (air, nitrogen, argon, water vapor) are supplied there (to the plasma torch) to destroy toxic gases and produce environmentally friendly products. For example, when it enters the plasma chemical unit from the methane pyrolysis unit, oxygen is supplied to the plasma chemical unit. In this case, water and carbon dioxide are formed.

Летучие компоненты, образующиеся в блоке пиролиза, поступают в плазмохимический блок через фильтр, заполненный титановой губкой, нагретой до 800°С. Титановая губка является полуфабрикатом титанового производства и стоит намного дешевле титанового порошка, использующегося в способе по прототипу. Титан при температуре 500-800°С активно поглощает некоторые газы (а именно фтор и кислород). Задача титанового фильтра - не допустить поступление атомов фтора и кислорода, образующихся после пиролиза, совместно с газовой средой в плазмохимический блок. Это делается для того, чтобы исключить образование в плазмохимическом блоке вторичных супертоксикантов.Volatile components formed in the pyrolysis unit enter the plasma chemical unit through a filter filled with a titanium sponge heated to 800 ° C. A titanium sponge is a semi-finished product of titanium production and is much cheaper than the titanium powder used in the prototype method. At a temperature of 500-800 ° C, titanium actively absorbs some gases (namely fluorine and oxygen). The task of the titanium filter is to prevent the entry of fluorine and oxygen atoms formed after pyrolysis, together with the gas medium, into the plasma chemical unit. This is done in order to exclude the formation of secondary supertoxicants in the plasma chemical unit.

После плазмохимического блока горячие газы охлаждают в теплообменнике и очищают от кислых газов водой в скруббере. Образующиеся при этом кислоты подвергают нейтрализации известными методами. А образующиеся газообразные углеводороды направляют на дожигание.After the plasma chemical unit, the hot gases are cooled in a heat exchanger and purified from acid gases by water in a scrubber. The acids formed in this case are neutralized by known methods. And the resulting gaseous hydrocarbons are sent for afterburning.

В блоке пиролиза при утилизации химического оружия остается значительная часть углерода в виде кокса, который входил в состав молекул (так называемый избыточный углерод). Образовавшийся кокс представляет собой экологически безвредный продукт и может быть подвергнут захоронению как вещество четвертого класса опасности, также допускается его сжигание на открытом воздухе. При утилизации загрязненных тары и грунта обезвреженную тару из блока пиролиза направляют на переплавку, а обезвреженный грунт на полигоны твердых бытовых отходов.A significant part of the carbon in the form of coke, which was part of the molecules (the so-called excess carbon), remains in the pyrolysis unit during the disposal of chemical weapons. The resulting coke is an environmentally friendly product and can be disposed of as a substance of the fourth hazard class, and its burning in the open air is also allowed. When disposing of contaminated containers and soil, the neutralized container from the pyrolysis unit is sent for re-melting, and the neutralized soil is sent to solid domestic waste landfills.

При утилизации люизита благодаря связыванию атомов хлора титаном выделяется мышьяк в чистом виде. После плазмохимического блока в скруббере углеводородные продукты отделяются от мышьяка и поступают на дожигание. Конденсированную фазу, образующуюся после плазмохимического блока, с преобладающим содержанием мышьяка подвергают возгонке при температуре 615°C с образованием спектрально чистого мышьяка как товарного продукта.When lewisite is utilized, arsenic is released in pure form due to the binding of chlorine atoms by titanium. After the plasma-chemical block in the scrubber, the hydrocarbon products are separated from arsenic and fed to the afterburner. The condensed phase formed after the plasma-chemical block, with a predominant arsenic content, is subjected to sublimation at a temperature of 615 ° C with the formation of spectrally pure arsenic as a commercial product.

Пример конкретного выполнения способа.An example of a specific implementation of the method.

Способ осуществляли на плазмотроне марки ЭДП-209 (конструкция Новосибирского института теплофизики РАН. Возможно использование плазмотронов НИИ ХИММАШ). Плазмотрон работал на аргоне (нейтральном газе по отношению к титану), расход аргона - от 0,01 до 0,1 г/с (определяется данными дифференциального термического анализа по интенсивности испаряемого исходного модельного вещества). Утилизируемое вещество - загрязненную химическим оружием тару (снаряды, можно железные бочки) - помещали в блок пиролиза, где нагревали до температуры 950°С. В блоке пиролиза образовался углерод в виде кокса 23 мол.% и 77% газообразных продуктов. Углерод (кокс) является элементом окружающей природной среды и опасности не представляет. Образовавшиеся газообразные продукты (такие, например, как хлорид водорода, метан, фосфин, ортофосфорная кислота, горючие газы и др.) через фильтр, заполненный титановой губкой, нагретой до 800°С, поступали в плазмохимический блок для нагрева и окисления (для дальнейшей деструкции). Температура нагрева в плазмохимическом блоке - в камере смешения - была 5000°С. Весь процесс - пиролиз и плазмохимическая деструкция - протекал в течение 8 часов. В плазмохимический блок подавали воздух, при этом происходило окисление газообразных фосфорорганических продуктов до углекислого газа и ортофосфорной кислоты, а также нейтрализация молекулярного хлора карбонатом натрия. В блоке пиролиза осталась обезвреженная железная тара (снаряды), загрязненная сажей, которую можно направить на переплавку.The method was carried out on an EDP-209 plasmatron (designed by the Novosibirsk Institute of Thermophysics, Russian Academy of Sciences. It is possible to use plasmatrons of the NII HIMMASH). The plasma torch worked on argon (a neutral gas with respect to titanium), the argon flow rate was from 0.01 to 0.1 g / s (determined by differential thermal analysis by the intensity of the vaporized initial model substance). The recyclable substance - containers contaminated with chemical weapons (shells, iron barrels, for example) - were placed in a pyrolysis unit, where they were heated to a temperature of 950 ° С. In the pyrolysis unit, carbon was formed in the form of coke 23 mol.% And 77% of gaseous products. Carbon (coke) is an element of the natural environment and does not pose a hazard. The resulting gaseous products (such as, for example, hydrogen chloride, methane, phosphine, phosphoric acid, combustible gases, etc.), through a filter filled with a titanium sponge heated to 800 ° C, entered the plasma chemical unit for heating and oxidation (for further destruction ) The heating temperature in the plasma chemical unit — in the mixing chamber — was 5000 ° C. The whole process — pyrolysis and plasma-chemical destruction — proceeded for 8 hours. Air was supplied to the plasma chemical unit, while the gaseous organophosphorus products were oxidized to carbon dioxide and phosphoric acid, as well as the neutralization of molecular chlorine with sodium carbonate. In the pyrolysis block, neutralized iron containers (shells) remained, contaminated with soot, which can be sent for re-melting.

Аналогично может быть реализован процесс утилизации загрязненного химическим оружием (например, зарином) грунта.Similarly, the process of disposal of contaminated with chemical weapons (eg sarin) soil can be implemented.

Источники информацииSources of information

1. Бельков В.М. Методы, технологии и концепция утилизации углеродсодержащих промышленных и твердых отходов. Химическая промышленность. - 2000. - № 11, с. 8.1. Belkov V.M. Methods, technologies and the concept of utilization of carbon-containing industrial and solid wastes. Chemical industry. - 2000. - No. 11, p. 8.

2. Вайсман Я.И. и др. Плазмохимическая утилизация токсичных органических отходов. Экология и промышленность. - 1998. - № 10, с. 15-17.2. Vaysman, Ya. and other Plasma-chemical disposal of toxic organic waste. Ecology and industry. - 1998. - No. 10, p. 15-17.

3. Халтурин В.Г. и др. Способ плазмохимической утилизации фосфорорганических отравляющих веществ и люизита. Патент № 2169884 от 27.06.01.3. Khalturin V.G. and others. A method of plasma-chemical disposal of organophosphorus toxic substances and lewisite. Patent No. 2169884 dated 06/27/01.

Claims (1)

Способ утилизации химического оружия, загрязненных тары и грунтов, заключающийся в нагреве и деструкции утилизируемого вещества в плазмохимическом блоке до температуры 950-5000°С, отличающийся тем, что дополнительно перед этим производят нагрев утилизируемого вещества до температуры 800-950°С в блоке пиролиза без доступа кислорода, а образовавшиеся в блоке пиролиза газообразные продукты пропускают через фильтр, заполненный титановой губкой, нагретой до температуры 800°С, и направляют в плазмохимический блок для дальнейшего нагрева и деструкции.The method of disposal of chemical weapons, contaminated containers and soils, which consists in heating and destruction of the utilized substance in the plasma chemical unit to a temperature of 950-5000 ° C, characterized in that, in addition, before that, the utilized substance is heated to a temperature of 800-950 ° C in the pyrolysis unit without oxygen access, and gaseous products formed in the pyrolysis unit are passed through a filter filled with a titanium sponge heated to a temperature of 800 ° C, and sent to a plasma chemical unit for further heating and destruction tion.
RU2002129667/03A 2002-11-04 2002-11-04 Method for reclamation of chemical weapon, contaminated containers and grounds RU2232943C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002129667/03A RU2232943C1 (en) 2002-11-04 2002-11-04 Method for reclamation of chemical weapon, contaminated containers and grounds

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002129667/03A RU2232943C1 (en) 2002-11-04 2002-11-04 Method for reclamation of chemical weapon, contaminated containers and grounds

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002129667A RU2002129667A (en) 2004-04-27
RU2232943C1 true RU2232943C1 (en) 2004-07-20

Family

ID=33413188

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002129667/03A RU2232943C1 (en) 2002-11-04 2002-11-04 Method for reclamation of chemical weapon, contaminated containers and grounds

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2232943C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2561381C1 (en) * 2014-06-05 2015-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "ТехЭкоПлазма" (ООО "ТехЭкоПлазма") Integrated method of processing fluorine-containing toxic wastes

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2561381C1 (en) * 2014-06-05 2015-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "ТехЭкоПлазма" (ООО "ТехЭкоПлазма") Integrated method of processing fluorine-containing toxic wastes

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2000153252A (en) Treatment of organic waste
RU2095131C1 (en) Method for rendering harmless of effluent gases of waste burning units and device for its embodiment
Rutberg et al. The technology and execution of plasmachemical disinfection of hazardous medical waste
FI80832B (en) AVGASRENING.
US4934286A (en) Apparatus and method for the disposal of waste
US5673635A (en) Process for the recycling of organic wastes
Messerle et al. Municipal solid waste plasma processing: thermodynamic computation and experiment
US5072675A (en) Apparatus and method for the destruction of waste
Messerle et al. Plasma processing of model residential solid waste
RU2232943C1 (en) Method for reclamation of chemical weapon, contaminated containers and grounds
RU2475677C1 (en) Method of processing solid household and industrial wastes using synthesis gas
KR20110023253A (en) Method and apparatus for treating used refrigerant
JP2961030B2 (en) Decomposition method of toxic substances generated during removal of organic waste components
KR101456258B1 (en) Waste treatment mehtod using plasma pyrolysys
Messerle et al. Plasmachemical processing of medicobiological wastes
DE4042028A1 (en) Plasma chemical disposal of problem substances using alkali metal - or alkaline earth metal or alloy to form solid reaction prod. converted to useful prod.
US5022848A (en) Apparatus and method for heating a waste disposal system
JP2681752B2 (en) Method for detoxifying industrial waste containing chlorine
RU2156631C2 (en) Method for processing of chemical agents
US5067978A (en) Method for the removal of lead from waste products
RU2353857C1 (en) Method for recycling of liquid wastes
Herlitz Plasma technology. Use of high-temperature plasma shows promise for metal recovery and hazardous destruction
US5046436A (en) Apparatus and method for the preheating of liquid wastes in a waste disposal process
JP3734963B2 (en) Detoxification method for organochlorine compounds, etc. with mixed molten salt
RU2014346C1 (en) Method of processing wastes

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20091105