RU2262369C1

RU2262369C1 - Ejection installation

Info

Publication number: RU2262369C1
Application number: RU2004130210/15A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Бордаков (RU); В.Н. Бордаков; А.Н. Бура (RU); А.Н. Бура
Original assignee: Федеральная ассоциация "Двойные технологии"
Priority date: 2004-10-14
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2005-10-20

Abstract

FIELD: continuous operation ejection installations.

SUBSTANCE: ejection installation can be used for destroying arms provided with chemical poisoning matters, namely poisoning gases. Installation has system for storing and feeding neutralizing solutions, system for supplying matter to be processed, ejector provided with mixing chamber, diffuser and branches for supplying main working stream and matter to be processed, flow-through reactor connected in series with diffuser, container for storing products of reaction and gas cleaning system. Installation is provided with system for supplying matters under pressure to reactor, namely, neutral gas, and system for checking seal-proof of connections. System for supplying neutral gas to flow-through reactor has at least one nozzle apparatus and lock-adjusting and control equipment which are connected together and with source of neutral gas under pressure. Systems for supplying and storing neutralizing solutions and feeding processed matter are connected with branches for supplying main working flow and processed matter of ejector. Flow-through reactor is made in form of pipeline with at least one axial turbine mixer, disposed inside reactor, for activating chemical reactions. Nozzle apparatus of system for supplying neutral gas into flow-through reactor is mounted in front of axial turbine mixer. System of checking connections for seal-tightness is made in form of at least one ring-shaped chamber embracing item to be inspected, aids for creating excess pressure of inert medium and test equipment. All the units of system are connected together and are filled with inert medium. Conditions of processes of chemical conversion of poisoning matters in ejector are improved and level of inspection of parameters of operation is increased.

EFFECT: improved ecological cleanness; improved safety of detoxication process.

4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для химической переработки, преимущественно детоксикации, отравляющих и токсичных веществ, а более конкретно к устройствам непрерывного действия эжекторного типа для уничтожения химического оружия, снаряженного химическими отравляющими веществами (ОВ). Изобретение может быть использовано при ликвидации запасов химических боеприпасов и запасов ОВ, преимущественно люизита.The invention relates to equipment for chemical processing, mainly detoxification, poisonous and toxic substances, and more particularly to continuous devices of ejector type for the destruction of chemical weapons equipped with chemical poisonous substances (OM). The invention can be used in the elimination of stockpiles of chemical munitions and stockpiles of explosives, mainly lewisite.

Уничтожение запасов химического оружия и токсичных ВВ представляет собой актуальную и одновременно сложную техническую задачу, требующую разработки специальных технологий, обеспечивающих высочайшую безопасность, достаточную производительность и приемлемую стоимость.The destruction of stockpiles of chemical weapons and toxic explosives is an urgent and at the same time a difficult technical task, requiring the development of special technologies that provide the highest safety, sufficient performance and reasonable cost.

На сегодняшний день, среди прочих, предпочтение отдается химическим методам детоксикации химического оружия и ОВ, так как они способны удовлетворить строгим требованиям технической безопасности и обеспечить необратимость преобразования высокотоксичных химических продуктов.Today, among others, preference is given to chemical methods of detoxification of chemical weapons and chemical agents, as they are able to meet strict technical safety requirements and ensure the irreversibility of the conversion of highly toxic chemical products.

Использование эжектора (струйного насоса, насоса трения) для перекачивания и откачивания жидких и газообразных сред достаточно широко известно в технике вообще и в насосно-эжекторных установках, в частности, см. патенты RU № 2192565, кл. F 04 F 5/54, 2001 г. и № 2182266, 2000 г. Роль эжектора в этих установках ограничена только его насосными функциями, а свойства эжектора как смесителя и тем более как химического реактора никак не использованы.The use of an ejector (jet pump, friction pump) for pumping and pumping liquid and gaseous media is widely known in the art in general and in pumping and ejector installations, in particular, see patents RU No. 2192565, cl. F 04 F 5/54, 2001 and No. 2182266, 2000. The role of the ejector in these plants is limited only by its pumping functions, and the properties of the ejector as a mixer and even less as a chemical reactor are not used.

Известны средства химической детоксикации с использованием гидролиза щелочами, см. патенты RU № 2123368, кл. А 62 D 3/00, 1997 г. и № 2172196, 1999 г., в том числе и с использованием, по меньшей мере, одного эжектора для непрерывного смешения эжектируемого потока подлежащего детоксикации вещества и потока рабочей жидкости - нуклеофильного агента (вода, растворы гидроокисей металлов, гипохлоритов, аммиак, спирты, кислоты и т. д.), подаваемого насосом-дозатором под давлением, см. патент RU № 2182505, кл. А 62 D 3/00, 2001 г. Общим существенным недостатком указанных технических решений является существенная длительность временного периода, в течение которого исходные ОВ или продукты незавершенного процесса их детоксикации сохраняются в опасных концентрациях.Known means of chemical detoxification using hydrolysis with alkalis, see patents RU No. 2123368, cl. A 62 D 3/00, 1997 and No. 2172196, 1999, including using at least one ejector to continuously mix the ejected stream of the substance to be detoxified and the flow of the working fluid — nucleophilic agent (water, solutions hydroxides of metals, hypochlorites, ammonia, alcohols, acids, etc.) supplied by a metering pump under pressure, see patent RU No. 2182505, cl. A 62 D 3/00, 2001. A common significant drawback of these technical solutions is the significant length of the time period during which the initial OM or products of the incomplete process of their detoxification are stored in dangerous concentrations.

Известна установка для утилизации люизита с получением металлического мышьяка, патент RU № 2066218, кл. А 62 D 3/00, 1992 г., включающая блок подачи люизита, блок подачи восстановительного компонента, блок получения парогазовой смеси, непрерывный реактор вытеснения, камеру осаждения, холодильник, адсорберы и десорбер, мембранный разделитель и патронный фильтр. Установка обеспечивает непрерывность и высокую степень завершенности процесса утилизации. Вместе с тем наличие блока подачи люизита предполагает его нагнетание в блок получения парогазовой смеси и затем в непрерывный реактор вытеснения под избыточным давлением. Люизит (β-хлорвинилдихлорарсин) является ОВ, обладающим даже в нормальных условиях высочайшей проникающей способностью, а нахождение его под избыточным давлением на практике означает неизбежные неконтролируемые утечки в производственные помещения и окружающую среду.Known installation for the disposal of lewisite to obtain metallic arsenic, patent RU No. 2066218, class. A 62 D 3/00, 1992, including a lewisite supply unit, a recovery component supply unit, a gas-vapor mixture production unit, a continuous displacement reactor, a deposition chamber, a refrigerator, adsorbers and a stripper, a membrane separator and a cartridge filter. The installation provides continuity and a high degree of completion of the recycling process. At the same time, the presence of the lewisite supply unit implies its injection into the unit for obtaining the gas-vapor mixture and then into the continuous displacement reactor under overpressure. Lewisite (β-chlorovinyl dichlorarsin) is an OM with even the highest penetrating ability under normal conditions, and being under excessive pressure in practice means unavoidable uncontrolled leakages into production facilities and the environment.

Известна установка для термохимического обезвреживания высокотоксичного вещества, см. патент RU № 2005519, кл. А 62 D 3/00, 1992 г., включающая источник высокотемпературного газа в виде ракетного двигателя, гидросистему подачи в текучем виде высокотоксичного вещества, смесительное устройство в виде сверхзвукового эжектора, систему ввода дополнительных химреагентов, реакционную камеру, многозвенную систему очистки, утилизации и улавливания, выхлопную систему для газа. В установке ОВ подают в поток горячих газов из ракетного двигателя и перемешивают в сверхзвуковом эжекторе с нейтрализующим химреагентом, на выходе из эжектора продукты для термохимического обезвреживания подвергают окончательной очистке и дегазации. Установка обеспечивает непрерывность и высокую степень обезвреживания высокотоксичного вещества. Данное известное техническое решение принято в качестве прототипа как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату аналог.A known installation for thermochemical disposal of highly toxic substances, see patent RU No. 2005519, class. A 62 D 3/00, 1992, including a source of high-temperature gas in the form of a rocket engine, a hydraulic system for supplying highly toxic substances in a fluid form, a mixing device in the form of a supersonic ejector, an input system for additional chemicals, a reaction chamber, a multi-link system for cleaning, utilization, and capture , exhaust system for gas. In the OB installation, they are fed into the stream of hot gases from a rocket engine and mixed in a supersonic ejector with a neutralizing chemical agent; at the outlet of the ejector, products for thermochemical neutralization are subjected to final cleaning and degassing. The installation provides continuity and a high degree of neutralization of highly toxic substances. This well-known technical solution was adopted as a prototype as the closest analogue in technical essence and achieved result.

К недостаткам прототипа относится высокая степень газообразования, которой сопровождается термическая детоксикации люизита, что снижает эффективность протекания процессов детоксикации в эжекторе. Кроме того, в процессе терморазложения люизита образуются кислотосодержащие продукты, приводящие к преждевременному выходу из строя оборудования.The disadvantages of the prototype include a high degree of gas formation, which is accompanied by thermal detoxification of lewisite, which reduces the efficiency of the processes of detoxification in the ejector. In addition, in the process of thermal decomposition of lewisite, acid-containing products are formed, leading to premature failure of the equipment.

Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, который выражается в улучшении условий протекания процессов химической конверсии отравляющих и токсичных веществ в эжекторе при одновременном повышении уровня контроля параметров функционирования установки.The present invention is aimed at achieving a technical result, which is expressed in improving the conditions of the processes of chemical conversion of toxic and toxic substances in the ejector while increasing the level of control of the parameters of the installation.

В конечном итоге, указанный технический результат, достигаемый при использовании предлагаемой установки, позволяет повысить экологическую чистоту и безопасность процесса детоксикации отравляющих и токсичных веществ, а также его эффективность при сохранении всех положительных свойств прототипа.Ultimately, the specified technical result achieved by using the proposed installation, allows to increase the environmental cleanliness and safety of the detoxification process of toxic and toxic substances, as well as its effectiveness while maintaining all the positive properties of the prototype.

Указанный положительный результат обеспечивается в эжекторной установке для химической переработки, включающей систему хранения и подачи нейтрализующих растворов, систему подвода перерабатываемого вещества, эжектор с камерой смешения, диффузором и патрубками подвода основного рабочего потока и перерабатываемого вещества, последовательно соединенный с диффузором эжектора проточный реактор, емкость накопления продуктов реакции и систему газоочистки, путем оснащения ее системой подачи под давлением в проточный реактор, преимущественно, нейтрального газа и системой контроля герметичности соединений. Система подачи под давлением в проточный реактор, преимущественно, нейтрального газа состоит из, по меньшей мере, одного соплового аппарата и запорно-регулирующей и контрольной арматуры, газосвязанных между собой и с источником преимущественно нейтрального газа под давлением. Системы хранения и подачи нейтрализующих растворов и подвода перерабатываемого вещества соединены, соответственно, патрубками подвода основного рабочего потока и перерабатываемого вещества эжектора. Проточный реактор выполнен в виде трубопровода с размещенным в нем, по меньшей мере, одним осевым турбинным смесителем для активизации химических реакций. Сопловой аппарат системы подачи под давлением в проточный реактор, преимущественно, нейтрального газа установлен перед осевым турбинным смесителем. Система контроля герметичности соединений выполнена в виде соединенных между собой и заполненных инертной средой, по меньшей мере, одной кольцевой камеры, охватывающей контролируемое соединение, средств создания избыточного давления инертной среды и контрольно-измерительной аппаратуры.The indicated positive result is ensured in an ejector installation for chemical processing, including a storage system and supply of neutralizing solutions, a system for supplying a processed substance, an ejector with a mixing chamber, a diffuser and nozzles for supplying the main working stream and a processed substance, a flow reactor connected in series with the ejector diffuser, and an accumulation capacity reaction products and a gas purification system, by equipping it with a pressure supply system to a flow reactor, the advantages continuously, and the neutral gas leak monitoring system compounds. The pressure feed system in the flow reactor of predominantly neutral gas consists of at least one nozzle apparatus and shut-off and control valves, gas-connected to each other and to a source of predominantly neutral gas under pressure. The storage and supply systems of neutralizing solutions and the supply of the processed substance are connected, respectively, by pipes for supplying the main working stream and the processed substance of the ejector. The flow reactor is made in the form of a pipeline with at least one axial turbine mixer placed in it to activate chemical reactions. A nozzle apparatus of a system for supplying, under pressure to a flow reactor, a predominantly neutral gas, is installed in front of an axial turbine mixer. The system for monitoring the tightness of the joints is made in the form of interconnected and filled with an inert medium of at least one annular chamber covering the controlled joint, means for creating overpressure of the inert medium and instrumentation.

Возможно оснащение трубопровода проточного реактора установки, по меньшей мере, одним компенсатором неизотермических температурных напряжений и тепловых деформаций, выполненным в виде сильфонной вставки, размещенной, преимущественно, на его концевых участках и/или в средней части.It is possible to equip the pipeline of the plant’s flow reactor with at least one compensator for non-isothermal temperature stresses and thermal deformations, made in the form of a bellows insert located mainly at its end sections and / or in the middle part.

Предпочтительной является схема эжекторной установки, в которой кольцевая камера системы контроля герметичности соединений расположена, по меньшей мере, в месте соединения диффузора эжектора с проточным реактором и образована углублением в смежных поверхностях.Preferred is an ejector installation circuit in which the annular chamber of the leak tightness monitoring system is located at least at the junction of the ejector diffuser with the flow reactor and is formed by a recess in adjacent surfaces.

В дополнение к изложенному, возможно оснащение системы подачи под давлением в проточный реактор, преимущественно, нейтрального газа штуцером, установленным в стенке проточного реактора тангенциально перед сопловым аппаратом, последний выполнен в виде турбодетандера, осевой турбинный смеситель при этом может иметь выходной аппарат, выполненный в виде лопаточного колеса, причем турбодетандер, осевой турбинным смеситель и лопаточное колесо могут быть последовательно расположены на едином валу.In addition to the above, it is possible to equip the pressure supply system in the flow reactor, mainly of neutral gas, with a fitting installed in the wall of the flow reactor tangentially in front of the nozzle apparatus, the latter made in the form of a turboexpander, the axial turbine mixer may have an output apparatus made in the form the blade wheel, and the turboexpander, axial turbine mixer and the blade wheel can be sequentially located on a single shaft.

Применение эжектора в установке позволяет упростить ряд технологических операций и решить вопросы безопасности, особенно при переработке токсичных соединений. Непосредственный отбор ОВ из хранилища без перекачивания его в промежуточную емкость и минимизация суммарной массы вещества во внутренних полостях исполнительных агрегатов установки за счет заполнения только патрубка подвода перерабатываемого вещества эжектора при отсутствии повышенного давления, наоборот, в откачиваемом объеме создается разрежение до 0,03...0,025 кгс/см², что позволяют полностью исключить утечки ОВ в максимальной концентрации в окружающую среду. Кроме эффекта всасывания эжектор обеспечивает хорошее смешение высокоскоростного активного (рабочего) и всасываемого (пассивного) потоков. Таким образом, использование жидкостного эжектора позволяет объединить в одном функциональном агрегате процессы перекачки отравляющих и токсичных веществ с одновременным смешением. В процессе смешения в жидкостном эжекторе осуществляется высокоэффективная химическая детоксикация с образованием на выходе смеси продуктов неполной переработки. Полностью детоксикация завершается только на выходе из проточного реактора, который выполняет функцию дополнительного активатора химических реакций.The use of an ejector in the installation allows to simplify a number of technological operations and solve safety issues, especially when processing toxic compounds. Direct extraction of OM from the storage without pumping it to an intermediate tank and minimizing the total mass of the substance in the internal cavities of the unit's operating units by filling only the supply pipe of the processed ejector material in the absence of high pressure, on the contrary, a vacuum of up to 0.03 is created in the pumped volume ... 0.025 kgf / cm ² , which completely eliminates the leakage of organic matter at a maximum concentration in the environment. In addition to the suction effect, the ejector provides a good mix of high-speed active (working) and suction (passive) flows. Thus, the use of a liquid ejector makes it possible to combine the processes of pumping toxic and toxic substances into one functional unit with simultaneous mixing. In the process of mixing in a liquid ejector, highly effective chemical detoxification is carried out with the formation of products of incomplete processing at the outlet of the mixture. Detoxification is completed only at the outlet of the flow reactor, which serves as an additional activator of chemical reactions.

Эжектор в комплексе с проточным химическим реактором является установкой непрерывного действия и идеального смешения. В гладком трубопроводе проточного реактора не удается обеспечить высокую эффективность смешения и скорость химических превращений, необходимые для полноты завершения процессов конверсии ОВ, в силу ламинарного характера течения реакционной смеси и недостаточной динамики взаимной диффузии реагентов. В проточном реакторе поток продуктов незавершенного процесса детоксокации подвергается последовательному воздействию тангенциальной струи нейтрального газа под давлением, турбодетандера, осевого турбинного смесителя и лопаточного колеса. Повышение степени смешения реагентов не является в установке основной функцией системы подачи под давлением в проточный реактор преимущественно нейтрального газа, однако тангенциальный ввод через штуцер, например, сжатого азота перед сопловым аппаратом значимо турбулизирует поток и активно способствует перемешиванию продуктов детоксикации. Одним из эффективных способов торможения и усреднения свободно расширяющегося газожидкостного потока в объеме является срабатывание кинетической энергии струи в механическую работу, например, на турбине. В конструкции проточного реактора использован, по меньшей мере, один осевой турбинный смеситель для активизации химических реакций, способствующий одновременно торможению и усреднению нейтрального газа в объеме и механическому перемешиванию продуктов детоксикации. Осевой турбинный смеситель является лопаточной машиной и должен быть оснащен неподвижными входным и выходным аппаратами, каковыми и являются расположеные на едином валу турбодетандер и лопаточное колесо. Основное назначение соплового и выходного аппаратов заключается в изменение вектора скорости газожидкостного потока перед входом и на выходе из осевого турбинного смесителя, который свободно вращается на едином валу.The ejector in combination with a flowing chemical reactor is a continuous installation and perfect mixing. In a smooth pipeline of a flow reactor, it is not possible to provide high mixing efficiency and the rate of chemical transformations necessary to complete the completion of OM conversion processes, due to the laminar nature of the reaction mixture and insufficient dynamics of the mutual diffusion of the reactants. In a flow reactor, the product stream of an unfinished detoxification process is subjected to the sequential action of a tangential jet of neutral gas under pressure, a turboexpander, an axial turbine mixer, and a blade wheel. An increase in the degree of mixing of the reagents is not the main function of the system for supplying predominantly neutral gas to the flow reactor under pressure, however, the tangential introduction through the nozzle, for example, of compressed nitrogen in front of the nozzle apparatus significantly turbulizes the flow and actively promotes mixing of detoxification products. One of the effective methods of braking and averaging a freely expanding gas-liquid flow in a volume is to activate the kinetic energy of the jet in mechanical work, for example, on a turbine. In the design of the flow reactor, at least one axial turbine mixer was used to activate chemical reactions, which simultaneously facilitates inhibition and averaging of neutral gas in the volume and mechanical mixing of detoxification products. The axial turbine mixer is a scapular machine and must be equipped with fixed inlet and outlet devices, which are a turboexpander and a paddle wheel located on a single shaft. The main purpose of the nozzle and outlet apparatus is to change the velocity vector of the gas-liquid flow in front of and at the exit of the axial turbine mixer, which rotates freely on a single shaft.

Интенсивное смешение и вихреобразование в потоке, вызванное вращением осевого турбинного смесителя со скоростью нескольких тысяч оборотов в минуту, является высокоэффективным средством увеличения скорости химических реакций. За счет использования дополнительных осевых турбинных смесителей можно обеспечить сколь угодно высокую полноту смешения и любую длительность пребывания элементарной порции реагирующей смеси в проточном реакторе, а следовательно, и любую требуемую степень конверсии ОВ.Intensive mixing and vortex formation in a stream caused by rotation of an axial turbine mixer at a speed of several thousand revolutions per minute is a highly effective means of increasing the rate of chemical reactions. Due to the use of additional axial turbine mixers, it is possible to provide an arbitrarily high completeness of mixing and any length of stay of an elementary portion of the reacting mixture in a flow reactor, and therefore any desired degree of OM conversion.

При детоксикации некоторых видов ОВ происходит интенсивное выделение горючих и взрывоопасных газов, например ацетилена. Для проведения технологически безопасного процесса установка снабжена системой подачи под давлением в проточный реактор преимущественно нейтрального газа, посредством которой осуществляется распределенная по длине гомогенная подача нейтрального газа в поток продуктов нейтрализации и продувка проточного реактора нейтральным газом, например азотом. Известно, что воздушно-ацетиленовая смесь взрывоопасна при концентрации ацетилена в ней от 2,3 до 80,7%, а при разбавлении ацетилена азотом в соотношении 1/10 он безопасен в воздушной среде, даже под давлением. Система подачи под давлением в проточный реактор преимущественно нейтрального газа содержит кроме соплового аппарата и тангенциального штуцера запорно-регулирующую и контрольную арматуры, газосвязанных между собой и с источником преимущественно нейтрального газа под давлением, что позволяет при проведении реакций детоксикации, например щелочного гидролиза люизита, поддерживать безопасную концентрацию ацетилена и давление в проточном реакторе.During the detoxification of certain types of OM, there is an intensive release of combustible and explosive gases, such as acetylene. To carry out a technologically safe process, the installation is equipped with a system for supplying predominantly neutral gas to a flow reactor under pressure, by means of which a homogeneous neutral gas is distributed along the length into the neutralization product stream and the flow reactor is purged with a neutral gas, for example nitrogen. It is known that the air-acetylene mixture is explosive when the concentration of acetylene in it is from 2.3 to 80.7%, and when diluted with nitrogen in a ratio of 1/10, it is safe in air, even under pressure. The pressure feed system in the flow reactor of predominantly neutral gas contains, in addition to the nozzle apparatus and the tangential fitting, shut-off and control valves, gas-connected together and with a source of predominantly neutral gas under pressure, which makes it possible to maintain safe detoxification reactions, for example, alkaline hydrolysis of lewisite acetylene concentration and pressure in the flow reactor.

В соответствии с техническими требованиями к опасным объектам установка нейтрализации должна отвечать общепринятым требованиям по надежности исполнительных агрегатов и механизмов. Требования по герметичности узлов и агрегатов, имеющих контакт с ОВ, должны соответствовать классу 0-0 по ГОСТ Р50430-92. В случае возникновения нештатной ситуации, проектном отказе или любом отклонении от номинального режима работы исполнительного агрегата не должно происходить выбросов ядовитых паров ОВ из проточного реактора в атмосферу. Наиболее опасными, с точки зрения возникновения негерметичности, в установке являются места соединений ее узлов. Система контроля герметичности соединений позволяет не только своевременно зафиксировать возникновение негерметичности и просигнализировать о нем, но и предотвратить при этом выброс опасных веществ в атмосферу.In accordance with the technical requirements for hazardous facilities, the neutralization unit must meet generally accepted requirements for the reliability of actuating units and mechanisms. The tightness requirements of assemblies and assemblies in contact with the exhaust agent must comply with class 0-0 in accordance with GOST R50430-92. In the event of an emergency, design failure, or any deviation from the nominal operating mode of the executive unit, no emissions of toxic OM vapors from the flow reactor into the atmosphere shall occur. The most dangerous from the point of view of leakage in the installation are the joints of its nodes. The tightness control system of compounds allows not only to timely detect the occurrence of leaks and to signal about it, but also to prevent the release of hazardous substances into the atmosphere.

Химическая реакция детоксикации некоторых видов ОВ является экзотермической, т.е. протекает с выделением значительного количества тепла, что вызывает возникновение в элементах конструкции установки тепловых деформаций. Для компенсации указанных тепловых деформаций и неизотермических температурных напряжений, возникающих в установке в процессе ее монтажа и эксплуатации, она оснащена сильфонной вставкой, размещенной, преимущественно, в наиболее уязвимом месте или местах.The chemical detoxification reaction of certain types of OM is exothermic, i.e. proceeds with the release of a significant amount of heat, which causes the occurrence of thermal deformations in the structural elements of the installation. To compensate for these thermal deformations and non-isothermal temperature stresses that occur in the installation during its installation and operation, it is equipped with a bellows insert located mainly in the most vulnerable place or places.

Техническое решение иллюстрировано чертежами.The technical solution is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображена принципиальная схема эжекторной установки для химической переработки отравляющих и токсичных веществ; фиг.2 - участок проточного реактора в разрезе; фиг.3. - узел соединения проточного реактора с диффузором эжектора.Figure 1 shows a schematic diagram of an ejector installation for the chemical processing of toxic and toxic substances; figure 2 is a section of a flow reactor in the context; figure 3. - node connecting a flow reactor with an ejector diffuser.

Эжекторная установка для химической переработки, преимущественно детоксикации отравляющих и токсичных веществ, состоит из эжектора 1 с камерой смешения 2, диффузором 3 и патрубками подвода основного рабочего потока 4 и перерабатываемого вещества 5. Патрубок 4 подвода основного рабочего потока сообщен с системой хранения и подачи нейтрализующих растворов, которая состоит из хранилища 6, вентилей 7, 8 и 9, расходомера 10, обратного клапана 11 и манометра 12. Патрубок 5 подвода перерабатываемого вещества соединен с системой подвода перерабатываемого вещества, которая состоит из сосуда 13 с ОВ, которым может быть и собственно боеприпас, вентиля 14, расходомера 15 и обратного клапана 16. Камера смешения 2 соединена через вентиль 17 с манометром 18. С диффузором 3 последовательно соединен проточный реактор 19, выполненый в виде трубопровода, который оснащен системой подачи в него под давлением преимущественно нейтрального газа, состоящей из, по меньшей мере, одного соплового аппарата 20 в виде турбодетандера, тангенциально установленного в стенке перед ним штуцера 21, газосвязанного с запорно-регулирующей и контрольной арматурой, представленной вентилем 22, расходомером 23 манометром 24 и обратным клапаном 25, и источником 26 преимущественно нейтрального газа под давлением. Внутри проточного реактора 19 размещен, по меньшей мере, один осевой турбинный смеситель 27 с выходным аппаратом 28, выполненным в виде лопаточного колеса. Сопловой аппарат 20, осевой турбинный смеситель 27 и выходной аппарат 28 последовательно расположены на едином валу 29, причем осевой турбинный смеситель 27 с возможностью свободного вращения. Проточный реактор 19 также оснащен системой контроля герметичности фланцевых соединений, которая состоит из вентиля 30, манометра 31 и обратного клапана 32, соединенных с кольцевыми камерами 33, образованными углублением в смежных поверхностях фланцевых соединений 34 между двумя кольцевыми уплотнениями 35. Средством создания избыточного давления инертной среды для системы контроля герметичности соединений служит источник 26 преимущественно нейтрального газа под давлением, который также соединен с вентилем 7 системы хранения и подачи нейтрализующих растворов.The ejector installation for chemical processing, mainly the detoxification of toxic and toxic substances, consists of an ejector 1 with a mixing chamber 2, a diffuser 3 and nozzles for supplying the main working stream 4 and the processed substance 5. The pipe 4 for supplying the main working stream is connected to the storage and supply system of neutralizing solutions , which consists of a storage 6, valves 7, 8 and 9, a flow meter 10, a check valve 11 and a pressure gauge 12. A pipe 5 for supplying the processed substance is connected to the supply system for the processed of the substance, which consists of a vessel 13 with OM, which can also be the ammunition itself, valve 14, flow meter 15, and check valve 16. The mixing chamber 2 is connected through valve 17 to a manometer 18. A flow reactor 19 made in series is connected in series with diffuser 3 in the form of a pipeline, which is equipped with a system for supplying thereto a predominantly neutral gas under pressure, consisting of at least one nozzle apparatus 20 in the form of a turboexpander, tangentially mounted in the wall in front of it of the fitting 21, gas-connected with a locking control and control valves, represented by a valve 22, a flow meter 23, a pressure gauge 24 and a check valve 25, and a source 26 of mainly neutral gas under pressure. At least one axial turbine mixer 27 is located inside the flow reactor 19 with an outlet apparatus 28 made in the form of a blade wheel. The nozzle apparatus 20, the axial turbine mixer 27 and the output apparatus 28 are sequentially located on a single shaft 29, and the axial turbine mixer 27 is freely rotatable. The flow reactor 19 is also equipped with a flange joint tightness control system, which consists of a valve 30, a pressure gauge 31 and a check valve 32 connected to annular chambers 33 formed by a recess in adjacent surfaces of the flanged joints 34 between two O-rings 35. An inert medium overpressure for the tightness control system of the connections, a source 26 of predominantly neutral gas under pressure is used, which is also connected to the valve 7 of the neutral storage and supply system izuyuschih solutions.

Входной участок трубопровода проточного реактора 19 со стороны диффузора 3 снабжен компенсатором неизотермических температурных напряжений и тепловых деформаций, выполненным в виде сильфонной вставки 36. Выходной участок трубопровода проточного реактора 19 соединен с емкостью 37 накопления продуктов реакции, которая имеет отвод 38 в систему газоочистки (на фигуре не показана).The inlet pipe section of the flow reactor 19 on the diffuser side 3 is equipped with a compensator for non-isothermal temperature stresses and thermal deformations made in the form of a bellows insert 36. The output pipe section of the flow reactor 19 is connected to the reaction product storage tank 37, which has a tap 38 to the gas treatment system (in the figure not shown).

Эжекторная установка для химической переработки отравляющих и токсичных веществ работает следующим образом.An ejector installation for the chemical processing of toxic and toxic substances works as follows.

Перед началом работы установки осуществляют ее продувку нейтральным газом, например сжатым азотом, через систему подачи нейтрального газа, для чего открывают вентиль 22, и газ от источника 26 через расходомер 23 и обратный клапан 25 и штуцер 21 поступает в установку, заполняя ее и вытесняя остатки атмосферного воздуха. Затем подключают систему контроля герметичности фланцевых соединений путем открытия вентиля 30. Сжатый азот под избыточным давлением от источника 26 через обратный клапан 32 заполняет кольцевые камеры 33. Давление подачи сжатого азота превышает рабочее давление в проточном реакторе 19 и контролируется манометром 31. В случае нарушения герметичности любого из двух кольцевых уплотнений 35 фланцевых соединений 34 происходит вдув сжатого азота из кольцевой камеры 33 в зону образовавшейся в соединении 34 негерметичности, что предотвращает выброс продуктов детоксикации во внешнюю среду. При этом манометр 31 своими показаниями падения давления в системе будет сигнализировать о возникшем нарушении герметичности. После этого установка готова к работе и можно включать систему хранения и подачи нейтрализующих растворов. Открывают вентили 7 и 8, в результате чего нейтрализующий раствор из хранилища 6 вытесняется давлением сжатого азота от источника 26 через расходомер 10, обратный клапан 11 и патрубок 4 подвода основного рабочего потока в камеру смешения 2 эжектора 1. После установления в камере смешения 2 эжектора 1 достаточного разрежения, величина которого контролируется манометром 18, включают систему подвода перерабатываемого вещества путем открытия вентиля 14. Люизит из сосуда или боеприпаса 13 через расходомер 15, обратный клапан 16 и патрубок 5 подвода перерабатываемого вещества поступает в камеру смешения 2 эжектора 1. В камере смешения 2 люизит взаимодействует с основным рабочим потоком, при этом происходит интенсивное турбулентное взаимодействие и перемешивание рабочего и всасываемого потоков, а затем постепенное выравнивание поля скоростей и образование усредненного течения смеси. Дальнейшее смешивание и торможение жидкостей в диффузоре 3 сопровождаются интенсивным химическим взаимодействием. Возникающие в процессе работы установки неизотермические температурные напряжения и тепловые деформации компенсируются деформацией сильфонной вставки 36. Полнота завершения процесса детоксикации ОВ в эжекторе 1 составляет около 70%, поэтому реакционная смесь и продукты реакции поступают из него в проточный реактор 19 для окончательной переработки.Before the installation starts, it is purged with neutral gas, for example, compressed nitrogen, through a neutral gas supply system, for which a valve 22 is opened, and gas from a source 26 through a flow meter 23 and a check valve 25 and a nozzle 21 enters the installation, filling it and displacing residues atmospheric air. Then, the flange connection tightness control system is connected by opening the valve 30. Compressed nitrogen under excess pressure from the source 26 through the check valve 32 fills the annular chambers 33. The compressed nitrogen supply pressure exceeds the working pressure in the flow reactor 19 and is controlled by a pressure gauge 31. In case of any leakage from two O-rings 35 of flange connections 34, compressed nitrogen is injected from the annular chamber 33 into the zone of leakage formed in the connection 34, which prevents the release of oduktov detoxification into the environment. At the same time, the manometer 31 with its indications of a pressure drop in the system will signal a breach of tightness. After that, the installation is ready for operation and you can turn on the storage and supply of neutralizing solutions. Valves 7 and 8 are opened, as a result of which the neutralizing solution from the storage 6 is displaced by the pressure of compressed nitrogen from the source 26 through the flow meter 10, the check valve 11 and the pipe 4 for supplying the main working stream to the mixing chamber 2 of the ejector 1. After the installation of the 2 ejectors 1 in the mixing chamber sufficient vacuum, the value of which is controlled by a manometer 18, includes a system for supplying the processed substance by opening the valve 14. The lewisite from the vessel or ammunition 13 through the flow meter 15, the check valve 16 and the pipe 5 batyvaemogo substance enters the mixing chamber 1. The ejector 2 mixing chamber 2 lewisite interacts with basic working stream, wherein there is an intensive turbulent mixing and interaction of the working and the intake flow, and then a gradual equalization of the velocity field and the formation of the averaged flow mixture. Further mixing and braking of liquids in the diffuser 3 is accompanied by intense chemical interaction. Nonisothermal temperature stresses and thermal deformations arising during the operation of the installation are compensated by the deformation of the bellows insert 36. The completeness of the OM detoxification process in the ejector 1 is about 70%; therefore, the reaction mixture and reaction products are transferred from it to the flow reactor 19 for final processing.

В проточном реакторе 19 реакционная смесь подвергается турбулизации и разбавлению азотом из системы подачи нейтрального газа через штуцер 21. Но основным средством интенсификации и завершения процесса детоксикации ОВ в проточном реакторе 19 является осевой турбинным смеситель 27 в совокупности с сопловым 20 и выходным 28 аппаратами, которые обеспечивают нормальную работу осевого турбинного смесителя 27. Опыты показывают, что на выходе уже из первого осевого турбинного смесителя 27 полнота завершения процесса детоксикации ОВ составляет 97...98%.In the flow reactor 19, the reaction mixture is turbulized and diluted with nitrogen from the neutral gas supply system through the nozzle 21. But the main means of intensifying and completing the detoxification process of the OB in the flow reactor 19 is an axial turbine mixer 27 in conjunction with the nozzle 20 and outlet 28 devices, which provide normal operation of the axial turbine mixer 27. Experiments show that at the exit already from the first axial turbine mixer 27, the completeness of the completion of the detoxification process of OM is 97 ... 98%.

Таким образом, на выходе из проточного реактора 19, оснащенного достаточным количеством осевых турбинных смесителей 27, возможно получение взрывобезопасной смеси продуктов детоксикации с заданной степенью конверсии, которые не нуждаются в повторной обработке. Из проточного реактора 19 продукты реакции отводятся в емкость накопления 37. Через отвод 38 газообразные продукты передаются в систему газоочистки, а жидкие и нерастворимые сливаются из емкости накопления 37 для последующей утилизации.Thus, at the outlet of the flow reactor 19, equipped with a sufficient number of axial turbine mixers 27, it is possible to obtain an explosion-proof mixture of detoxification products with a given degree of conversion, which do not need to be reprocessed. From the flow reactor 19, the reaction products are discharged to the storage tank 37. Through the outlet 38, gaseous products are transferred to the gas purification system, and liquid and insoluble are discharged from the storage tank 37 for subsequent disposal.

Claims

1. An ejector installation for chemical processing, mainly detoxification of toxic and toxic substances, including a storage system and supply of neutralizing solutions, a system for supplying a processed substance, an ejector with a mixing chamber, a diffuser and nozzles for supplying the main working stream and a processed substance, connected in series with a flow ejector diffuser the reactor, the accumulation capacity of the reaction products and the gas treatment system, characterized in that it is equipped with a pressure feed system in an accurate reactor of predominantly neutral gas and a system for monitoring the tightness of the compounds, while the pressure feed system for the flow reactor of predominantly neutral gas consists of at least one nozzle apparatus and shut-off and control and control valves, gas-connected to each other and to a source of predominantly neutral gas under pressure, and the storage and supply systems of neutralizing solutions and the supply of the processed substance are connected respectively to the supply pipes of the main working outflow and processed ejector material, wherein the flow reactor is made in the form of a pipeline with at least one axial turbine mixer placed in it for activating chemical reactions, a nozzle apparatus for supplying predominantly neutral gas to the flow reactor in front of the axial turbine mixer is installed, the system the tightness control of the joints is made in the form of interconnected and filled with an inert medium, at least one annular chamber, covering controlled with connection, means of creating overpressure inert medium and instrumentation.

2. The ejector installation according to claim 1, characterized in that the pipeline of the flow reactor is equipped with at least one compensator for non-isothermal temperature stresses and thermal deformations, made in the form of a bellows insert located mainly at its end sections and / or in the middle part.

3. The ejector installation according to claim 2, characterized in that the annular chamber of the tightness control system of the joints is located at least at the junction of the ejector diffuser with the flow reactor and is formed by a recess in adjacent surfaces of the flange joints between the two O-rings.

4. The ejector installation according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the pressure supply system for the flow reactor of predominantly neutral gas is equipped with a fitting installed tangentially in front of the nozzle apparatus in the wall of the flow reactor, and the latter is made in the form of a turboexpander, with the turbine mixer has an output device made in the form of a blade wheel, and the turboexpander, axial turbine mixer and the blade wheel are sequentially located on a single shaft.