WO2019139502A1 - Способ термического обезвреживания галогенорганических токсинов - Google Patents

Способ термического обезвреживания галогенорганических токсинов Download PDF

Info

Publication number
WO2019139502A1
WO2019139502A1 PCT/RU2018/000854 RU2018000854W WO2019139502A1 WO 2019139502 A1 WO2019139502 A1 WO 2019139502A1 RU 2018000854 W RU2018000854 W RU 2018000854W WO 2019139502 A1 WO2019139502 A1 WO 2019139502A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
combustion
stage
toxins
temperature
dioxins
Prior art date
Application number
PCT/RU2018/000854
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Сергей Николаевич ШАФРАНОВ
Original Assignee
Сергей Николаевич ШАФРАНОВ
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 Сергей Николаевич ШАФРАНОВ filed Critical Сергей Николаевич ШАФРАНОВ
Publication of WO2019139502A1 publication Critical patent/WO2019139502A1/ru

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
    • A62D3/00—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances
    • A62D3/30—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances by reacting with chemical agents
    • A62D3/38—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances by reacting with chemical agents by oxidation; by combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/05—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste oils
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases

Definitions

  • the invention relates to a technology for burning liquid combustible substances containing halogens and hydrocarbons, for example, industrial and transport waste, which as an individual component and / or as a group of components may include unsuitable or prohibited plant protection products, liquid or soluble unsuitable drugs, poisonous substances polychlorinated dibenzodioxins, dibenzofurans and other organohalogen compounds that are persistent pollutants, solutions or suspensions of which are in solution Nuts can be fed through a liquid fuel nozzle together with liquid fuel. It can be used in units of heating systems.
  • 09/20/2010 a method for burning persistent organic pollutants is known, including preliminary preparation of persistent organic pollutants, mixing them with air, feeding the mixture into the furnace and burning it in a furnace, passing gaseous combustion products through heat exchangers and gas purification, characterized in that the organic pollutants are mixed with air blast directly in the burner of the furnace, while organic pollutants in the form of the resulting dispersed mixture of "air-organic pollutants” are fed to the furnace kiln with compressed air, blast air and dispersed mixture of “air-organic pollutants” are fed to the furnace burner at a mass ratio of 1: 0.01 to 1: 0.1, and the combustion is carried out in a torch exiting the burner gases at a temperature of 1400-1650 ° C for 7-8 s.
  • Closest to the set of fragments to the proposed method is a method of processing toxic industrial products, in particular toxic substances, by burning them, known according to the patent RU "2358200 publ. 06/10/2009: a method for the thermal neutralization of pesticides, which includes feeding pesticides to the furnace, burning the organic part of pesticides in the furnace, burning flue gases in the afterburning chamber, preliminary cleaning of flue gases from large dust particles, cleaning flue gases from unburned organic toxins and carbon monoxide in the catalytic the reactor, the supply of flue gases to the recuperator for heating the combustion air, cooling the flue gases in the gas cooler; flue gas afterburning is carried out at a temperature of 1000-1200 ° C for 2-Cs.
  • Caustic soda is used as an alkaline reagent. It is reported that the afterburning of flue gases at a temperature below 1000 ° C for less than 2 seconds with an excess air coefficient of less than 1.4 and an alkali concentration in flue gases of less than 0.02 wt.% Leads to a significant increase in the proportion of complex organic compounds, which are not completely burned in the afterburner.
  • the disadvantages are the following: 1) high consumption of caustic soda - pesticides and alkaline reagents are fed into the furnace with a mass ratio of 1: 0.3 to 1: 1. Therefore, the slag yield is 110-130% of the mass of the original pesticides;
  • Plasma technology is also very energy intensive and unreliable.
  • the burning method remains the most preferred since combustion products are considered harmless, either sufficiently absorbed in compounds with alkaline earth metals, or neutralized in compounds with alkali metals.
  • PCDD polychlorinated dibenzodioxins
  • PCDF polychlorinated dibenzofurans
  • polychlorinated aromatic compounds may arise from their chloro-olefin precursors, and they, in turn, are formed into dioxins,
  • thermal exposure involving atmospheric oxygen is sufficient.
  • PVC -CH2-CHC1- mass-distributed polyvinyl chloride is used in a huge variety of household and industrial items.
  • chlorobenzenes are formed, which in the presence of oxygen are first converted to phenols and diphenyl ethers, and then to a mixture of PCDD and PCDF.
  • the family of highly hazardous toxins is not limited to the halogen examples given.
  • chlorine or bromine as well as a functional group of the type N02, NH2, etc., can appear in place of hydrogen.
  • a huge variety of representatives of the halogenated tricycle family makes their laboratory identification impossible. Therefore, the method of incineration should be universal and not depend on the nature of the destroyed organic matter.
  • the proposed method of thermal disposal of organohalogen toxins provides for the gradual destruction of organohalogen.
  • organohalogen In the process of destruction of cyclic compounds of hydrocarbons, it is important to prevent the possibility of their oxidation to tricycles.
  • cyclic compounds Under conditions of high-temperature degradation, which is close in condition to pyrolytic, cyclic compounds must be broken to their simpler fragments.
  • the combustion products contain the entire initial set of chemical elements, including halogens and the simplest substances such as gas-hydrogen chloride, cooling of the combustion products is necessary in order to prevent the possible reverse synthesis of dioxin-like ones. It is also advisable in order to prevent "acid rain” spraying into the combustion products immediately upon termination of the process of thermal degradation of a substance capable of releasing an alkaline or alkaline earth metal to neutralize a halogen or halogen-containing substance
  • the technical result of the claimed invention is the safe utilization of halogen-containing hydrocarbon fuels in an energy-efficient way, in which high-temperature prolonged degradation begins when the oxidizer is limited, then combustion occurs with a sufficient amount of oxygen, then the combustion products are cooled, and the heat removed can be used, for example, for heating purposes.
  • particular cases of fuels can be hydrocarbon wastes, mixtures of high-quality fuels with toxic chemicals to be neutralized, toxic substances, persistent organic pollutants such as dioxins, furans, which can be submitted for combustion in liquid form suspended by spraying into the combustion chamber through a liquid fuel nozzle.
  • Figure 1 shows a diagram of a device for implementing the proposed method: a unit for dispensing compressed air 1; mixer-aerator of the fuel mixture 2; recirculation burner consisting of: nozzle 3, bottom of burner 4, outer casing of burner 6, adjustable clearance between the bottom and outer casing of burner 5, housing of combustion chamber 7; afterburner 9 with injection holes 8; neutralizing solution nozzle 10; cooling device 1 1.
  • the method of thermal disposal of organohalogen toxins includes the following sequence of operations:
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) 1. Homogenization of fuel containing a solution or suspension of a neutralized substance, heating the fuel mixture;
  • the recirculation burner has several functional differences:
  • Part of the superheated gases from the burner outlet returns in the annular gap between the combustion chamber 7 and the burner body 6 to the bottom of the combustion chamber 4, providing an inlet temperature of at least 300 ° C and an outlet temperature of about 1000 ° C, while the burning chamber has a hot surface becomes an additional ignition device that stabilizes the combustion mode;
  • an adjustable gap 5 is arranged, through which a controlled injection of atmospheric air occurs.
  • Combustion occurs in a pulsed mode, so that the movement of air into the combustion chamber through the gap between the bottom and the burner body occurs in a reciprocating process.
  • the quality of the fuel mixture is regulated by the supply of compressed air to the mixer-aerator 2: the more air, the poorer the fuel-air mixture sprayed into the combustion chamber through the nozzle 3. With an increase in the amount of air in the fuel mixture, first passes of flame pulses. With further depletion of the fuel mixture, combustion ceases.
  • the amount of combustion air injected into the combustion chamber depends on the size of the gap 5 between the bottom of the burner and the housing of the combustion chamber.
  • the size and location of the gaps 8 for injecting air into the afterburner 9 is also determined by the quality of the combustion products. Oxygen should be supplied enough, but no more than is necessary for combustion without the formation of “traditional” carbon monoxide CO, benzpyrene C 20 Hi2, phosgene ⁇ 1 2 , etc. Pulse presence combustion mode indicates the exact dosage of fuel and oxidizer and optimal combustion conditions.
  • Neutralized substances are subjected to prolonged exposure to high temperatures, which begins in the combustion chamber with oxygen deficiency, and continues in the afterburner with a sufficient amount of oxygen.
  • aromatic structures decompose, including halogenated, and in the afterburner, the formed simple compounds are oxidized.
  • the temperature in the afterburner is more than 1100 ° ⁇ .
  • the thermal degradation products contain a mixture of the simplest substances and elements, among which, in the case of the presence of halogens in the fuel, there are halogens and hydrogen halides.
  • the liberated oxygen must participate in the oxidation reaction, and Na must bind halogens to substances such as NaCl.
  • the temperature is higher than 1000 ° C, and at the outlet it is below 150 ° C.
  • Thermal energy obtained as a result of cooling the combustion products can be used for heating purposes.
  • the method of thermal neutralization of organohalogen toxins involves two stages of thermal destruction: 1) high-temperature destruction with an oxidizer deficiency, 2) high-temperature destruction with a stoichiometric amount or excess of an oxidizing agent, and 3) subsequent cooling of the combustion products.
  • the table shows an example of the best result 1 pg / m 3 .
  • the average is 20 pg / m
  • the limit norm is considered to be 100 pg / m 3 (Directive 2000/76 / EC of the European Parliament and of the Council on Waste Incineration Brussels, December 4, 2000)
  • the effectiveness of the proposed method depends little on the nature of the destroyed organic matter. Therefore, the method can be used for the disposal of most toxic and supertoxic organic substances or mixtures thereof.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

Относится к обезвреживанию промышленных отходов, содержащих галогенированные углеводороды, и может быть использовано в агрегатах систем отопления. Включает двухэтапную термическую обработку токсинов в токе продуктов сгорания органического топлива при температуре 800-1500°C с ограничением окислителя на первом этапе, дожигание при достаточном количестве окислителя и последующее быстрое охлаждение. Дефицит окислителя в сочетании с высокой температурой на первом этапе обеспечивает деструкцию и предотвращает образование фуранов и диоксинов. Обеспечивается полнота сгорания топлива с низкой концентрацией оксидов азота, монооксида углерода, бензапирена, практическое отсутствие диоксинов, фуранов. Способ реализуется в устройствах с низкой материалоемкостью и стоимостью по сравнению с аналогичными по целям инсинераторами.

Description

Способ термического обезвреживания галогенорганических токсинов. Техническая область
Изобретение относится к технологии сжигания жидких горючих веществ, содержащих галогены и углеводороды, например отходы промышленности и транспорта, в состав которых как индивидуальный компонент и/или как группа компонентов могут входить непригодные или запрещенные средства защиты растений, жидкие или растворимые непригодные лекарственные средства, отравляющие вещества, полихлорированные дибензодиоксины, дибензофураны и другие галогенорганические соединения, являющиеся стойкими загрязнителями, растворы или взвеси которых в растворах можно подавать на сжигание через жидкотопливную форсунку совместно с жидким топливом. Может быть использовано в агрегатах систем отопления.
Предшествующий уровень техники
Наиболее универсальными, а потому наиболее распространенными для уничтожения отравляющих и других токсичных веществ являются термические методы.
Известен термический способ обезвреживания промышленных отходов, содержащих хладоны, изложенный в книге Бернадинер М.Н. Шурыгин А.П. Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов. М. Химия, 1990 г.: отходы, содержащие хладоны, через форсунки распыливают в высокотемпературный факел, где происходит их испарение и перегрев до температуры 1000-1100°С. Необходимые условия в рабочей зоне создают за счет сжигания керосина, бензина или природного газа при коэффициенте избытка воздуха 1,05-1,10. Одновременно с хладонами в реактор через форсунки подают водяные пары для связывания образующихся в результате обезвреживания хладонов, молекулярного хлора и фтора. Для нейтрализации образующихся хлористого и фтористого водорода в реактор вводят 10% водный раствор NaOH и порошкообразный Са(ОН)2 в соотношении 1:1,1 от стехиометрии.
Недостатками указанного способа является следующее:
1) при температуре в реакторе 900-1 ЮОоС, коэффициенте избытка воздуха 1,05-1,10 при обезвреживании хладонов наблюдается образование других более токсичных веществ, в частности, диоксинов как это указано в "Химия и жизнь", N 7, 1991 г. с. 6-7;
2) при температуре в реакторе 800-1000оС, времени контакта 0,4 с, коэффициенте избытка воздуха 1,05-1,10, возможно также образование токсичных фосгенов COF2, СОС12, как это указано в Бернадинер М.Н. Шурыгин А. П. Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов. М. Химия, 1990. По патенту RU N°2399837 опубл. 20.09.2010 известен способ сжигания стойких органических загрязнителей, включающий предварительную подготовку стойких органических загрязнителей, их смешивание с воздухом, подачу смеси в печь и ее сжигание в печи, пропускание газообразных продуктов сгорания через теплообменные аппараты и газоочистку, отличающийся тем, что органические загрязнители смешивают с воздухом дутья непосредственно в горелочном устройстве печи, при этом органические загрязнители в виде образующейся дисперсной смеси "воздух-органические загрязнители" подают в горелочное устройство печи с помощью сжатого воздуха, воздух дутья и дисперсную смесь "воздух-органические загрязнители" подают в горелочное устройство печи при их массовом соотношении от 1:0,01 до 1:0,1, а сжигание осуществляют в выходящем из горелочного устройства факеле газов при температуре 1400-1650°С в течение 7-8 с.
К недостаткам указанного способа относится следующее:
1) способ, не отличается экономичностью;
2) прохождение транзитного воздуха в высокотемпературной зоне может приводить к образованию оксида азота;
3) отсутствие закалки продуктов горения приведет к обратному синтезу токсинов.
Ближайшим по набору фрагментов к предлагаемому способу является способ переработки токсичных промышленных продуктов, в частности отравляющих веществ, путем их сжигания известный по патенту RU » 2358200 опубл. 10.06.2009: способ термического обезвреживания ядохимикатов, включает подачу ядохимикатов в печь, сжигание органической части ядохимикатов в печи, дожигание дымовых газов в камере дожигания, предварительную очистку дымовых газов от крупных частиц пыли, очистку дымовых газов от недогоревших органических токсинов и оксида углерода в каталитическом реакторе, подачу дымовых газов в рекуператор для нагрева воздуха горения, охлаждение дымовых газов в газоохладителе; дожигание дымовых газов осуществляют при температуре 1000-1200°С в течение 2-Зс. В качестве щелочного реагента используется каустическая сода. Сообщается, что дожигание дымовых газов при температуре ниже 1000°С в течение менее чем 2 секунд при коэффициенте избытка воздуха, меньшем чем 1,4, и концентрации щелочи в дымовых газах менее 0,02 мас.% обуславливает значительное увеличение доли сложных органических соединений, которые не полностью дожигаются в камере дожигания.
В числе недостатков указывается следующее: 1) большой расход каустической соды - в печь подают ядохимикаты и щелочные реагенты при массовом соотношении от 1 :0,3 до 1 : 1. Поэтому выход шлака составляет 110- 130% от массы исходных ядохимикатов;
2) возможность образования мощного потока окисленного азота, так как ванну с расплавом при Т=800-1000°С продувают воздухом;
3) в случае снижения расхода каустической соды при наличии галогенорганики образуется поток диоксиноподобных, так как способ предусматривает ступенчатое охлаждение.
Техническая задача
Практически все химические способы либо узконаправленны, либо образуют объемный поток вторичных отходов, подлежащий обслуживанию. Плазменные технологии кроме того весьма энергозатратны и ненадежны.
Наиболее предпочтительным остается метод сжигания, т.к. продукты сгорания считаются безвредными, либо достаточно абсорбируются в соединениях с щелочноземельными металлами, либо нейтрализуются в соединениях с щелочными металлами.
Но при сжигании галогенорганических веществ обычно возникает целый комплекс дополнительных проблем. Как это указано в патенте RU N°2113874 опубл. 27.06.1998 со ссылкой на источники что установки сжигания, применяемые например при сжигании иприта, помимо больших затрат на топливо и электроэнергию образуют топочные газы, содержащие S02 H НС1 которые при дальнейшей абсорбции образуют Na2S03, NaCl и NaC03, а главное загрязняют окружающую среду высокотоксичными кислородсодержащими соединениями типа диоксинов и фуранов. Образование этих соединений связано с наличием свободного кислорода в газах на всех этапах процесса и поэтому не может быть устранено в рамках способов, основанных на сжигании в существующих сжигательных комплексах. Кроме того, в большинстве высокотемпературных процессов из азота транзитного воздуха образуются токсичные NOx, которые далее могут преобразовываться в соединения, подобные азотной кислоте. Наиболее устойчивые в природе соединения образуются в реакциях окисления кислородом. В состав огромного множества соединений, созданных природой, синтезируемых и модифицируемых человеком входят циклические ароматические фрагменты. Весьма устойчивые соединения образуются, когда циклические соединения образуют трициклы с участием кислорода- диоксины и фураны. б
Figure imgf000005_0002
атомы водорода. Число и положение атомов галогена определяют разнообразие химических свойств представителей семейства, многие из которого весьма токсичны. Такие реакции во множестве происходят при сжигании органического сырья в условиях избытка кислорода, когда с целью предотвращения химического недожога характеризующегося монооксидом углерода или бензапирена, в топку подается окислитель в количествах сверх стехиометрического.
В традиционных процессах сжигания органического топлива не загрязненного галогенами, наиболее вредными продуктами горения при недостатке окислителя являются указанные бензапирен и монооксид углерода. А образующиеся при избытке окислителя трициклы практически безвредны. При наличии галогена в восстановительной среде горение может сопровождаться образованием токсичных фосгенов.
Наиболее устойчивы и одновременно наиболее токсичны и опасны для природы и человека галогенированные трициклы - полихлорированные диоксины.
Наибольшая вероятность синтеза токсинов диоксино-фуранового ряда создается в процессах термической деструкции ароматических углеводородов в присутствии галогена и кислорода: процессы инсинерации, направленные на деструкцию галогенорганики, приводят к обратному эффекту - массовому синтезу токсинов в топках мусоросжигающих предприятий и многих других подобных процессов.
Приведем три теоретических примера образования диоксиноподобных:
1) за счет атмосферного кислорода фенолы и бензолы превращаются в полихлорированные дибензодиоксины (ПХДД) и полихлорированные дибензофураны (ПХДФ)
Figure imgf000005_0001
2) полихллорированные бифенилы за счет доокисления атмосферным воздухом
превращаются в ПХДФ
Figure imgf000006_0001
3) полихлорированные ароматические соединения могут возникать их хлоролефиновых предшественников, а они в свою очередь образуются в диоксины,
Figure imgf000006_0002
причем для реализации второго этапа достаточно термического воздействия с участием атмосферного кислорода.
В качестве практического примера приведем две массовых группы процессов с участием древесины и ПВХ.
1) Значительные количества диоксинов образуются в целлюлозно-бумажной промышленности. Лигнин - четверть древесной массы, содержит фенольные фрагменты. Образование хлорированных фенолов и феноксифенолов— предшественников диоксинов ПХДД и ПХДФ— в процессе хлорирования лигнина неизбежно. Отбеливание целлюлозы осуществляется с использованием хлора и его соединений— оксида хлора, гипохлоритов, хлоритов и хлоратов. Обработанный пестицидами лес и обработанная антипиренами древесина при пожарах и бытовых процессах отопления становятся источниками диоксиноподобных не только полихлорированных но и полибромированных.
2) ПВХ -СН2-СНС1- массово распространенный поливинилхлорид используется в огромном многообразии предметов бытового и промышленного назначения.
При термическом удалении из оборота продукции типа (Х)ПВХ и других полимеров, содержащих атомы галогенов происходит массовый синтез диоксиноподобных.
Figure imgf000007_0001
Сначала образуются хлорбензолы, которые в присутствии кислорода преобразуются сначала в фенолы и дифениловые эфиры, а затем в смесь ПХДД и ПХДФ.
Причем в большинстве реакций подобно тому как кислород устанавливает наиболее устойчивые и потому наиболее распространенные в природе оксиды, такую же роль он играет в дибензооксиновых и дибензофурановых соединениях, участвуя в образовании весьма устойчивых к внешним воздействиям веществ. Количества ПХДФ И ПХДД, образующиеся в присутствии кислорода, в 10-1000 раз больше, чем в пиролитических условиях [Федоров Л. А. Диоксины как экологическая опасность: ретроспектива и перспективы. Москва ВО «Наука» 1993].
Следовательно, для снижения уровня наиболее опасных токсинов нужно ограничить количество кислорода в зоне реакций. Это требование согласуется с требованием ограничения транзитного воздуха в зоне высокотемпературной деструкции с целью предотвращения окисления азота до NO, N02, N203 (NOx).
Но ограничение окислителя приведет к созданию токсичных монооксида углерода, бензапирена, а при наличии галогена в условиях восстановительной среды возможно образование фосгенов по реакции типа СО + С12= СОС12
Семейство высокоопасных токсинов не ограничивается приведенными примерами с галогенами. Например, на месте водорода может оказаться как хлор или бром, так и функциональная группа типа N02, NH2 и т.п. Огромное разнообразие представителей семейства галогенированных трициклов приводит к невозможности их лабораторной идентификации. Поэтому способ инсинерации должен быть универсальным и не зависеть от природы уничтожаемого органического вещества.
Решение задачи
Предлагаемый способ термического обезвреживания галогенорганических токсинов предусматривает поэтапную деструкцию галогенорганики. В процессе деструкции циклических соединений углеводородов важно предотвратить возможность их окисления до трициклов. Сначала в условиях высокотемпературной деструкции, близкой по условиям к пиролитическим, циклические соединения должны быть разорваны до составляющих их более простых фрагментов. На следующей стадии возможно разрушение и доокисление полученных фрагментов в условиях стехиометрического количества кислорода или его избытка. Далее, когда продукты горения содержат весь исходный набор химических элементов, включая галогены и простейшие вещества типа абгазного хлорводорода необходимо охлаждение продуктов горения в целях предотвращения возможного обратного синтеза диоксиноподобных. Также целесообразно в целях предотвращения «кислотного дождя» распыление в продукты горения сразу по окончании процесса термодеструкции вещества, способного отдать щелочной или щелочноземельный металл для нейтрализации галогена или галогенсодержащего вещества.
Положительные эффекты от изобретения
Технический результат заявляемого изобретения - безопасная утилизация галогенсодержащих углеводородных топлив энергоэффективным способом, в котором высокотемпературная пролонгированная деструкция начинается при ограничении окислителя, далее происходит горение при достаточном количестве кислорода, далее производится охлаждение продуктов горения, а снимаемое тепло может быть использовано, например, в целях отопления.
При этом частными случаями топлив могут быть отходы углеводородов, смеси качественных топлив с подлежащими обезвреживанию ядохимикатами, отравляющими веществами, стойкими органическими загрязнителями типа диоксинов, фуранов, которые можно подать на сжигание во взвешенном в жидком топливе виде, распыляя в камеру горения через жидкотопливную форсунку.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 отображена схема устройства для реализации предложенного способа: узел дозации сжатого воздуха 1 ; смеситель-аэратор топливной смеси 2; рециркуляционная горелка в составе: форсунка 3, дно горелки 4, наружный кожух горелки 6, регулируемый зазор между дном и наружным кожухом горелки 5, корпус камеры горения 7; дожигатель 9 с инжекционными отверстиями 8; форсунка подачи нейтрализующего раствора 10; устройство охлаждения 1 1.
Описание варианта осуществления
Способ термического обезвреживания галогенорганических токсинов включает следующую последовательность операций:
7
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) 1. Гомогенизация топлива, содержащего раствор либо взвесь обезвреживаемого вещества, подогрев топливной смеси;
2. Аэрация в смесителе-аэраторе топливной смеси 2, при этом регулировка качества смеси производится за счет дозации сжатого воздуха в узле 1, распыление топлива производится сжатым воздухом;
3. Сжигание в импульсном режиме при дефиците окислителя в рециркуляционной горелке при температуре выше 800°С;
4 Дожигание при температуре выше 1100°С в дожигателе 9;
5. Подача при необходимости в дожигатель вещества, содержащего щелочной металл, через форсунку подачи нейтрализующего раствора 10;
6. Резкое охлаждение в теплообменнике 11 до температуры ниже 150°С;
Рециркуляционная горелка имеет несколько функциональных отличий:
1. Часть перегретых газов с выхода горелки возвращается в кольцевом зазоре между камерой горения 7 и корпусом горелки 6 ко дну камеры горения 4, обеспечивая температуру на входе не менее 300°С, а на выходе около 1000°С, при этом раскаленная поверхность камеры горения становится дополнительным запальным устройством, что стабилизирует режим горения;
2. Между корпусом горелки 6 и ее дном 4 организован регулируемый зазор 5, через который происходит регулируемая инжекция атмосферного воздуха.
3. Горение происходит в импульсном режиме, благодаря чему движение воздуха внутрь камеры горения через зазор между дном и корпусом горелки происходит в возвратно- поступательном процессе.
Качество топливной смеси регулируется подачей сжатого воздуха в смеситель-аэратор 2: чем больше воздуха, тем беднее топливо-воздушная смесь, распыляемая в камеру горения через форсунку 3. При увеличении количества воздуха в топливной смеси сначала начинаются пропуски импульсов пламени. При дальнейшем обеднении топливной смеси горение прекращается.
Количество воздуха горения, инжектируемого в камеру горения зависит от величины зазора 5 между дном горелки и корпусом камеры горения.
Величина и расположение зазоров 8 для инжектирования воздуха в дожигатель 9 также определены качеством продуктов горения. Кислорода воздуха должно поступать достаточно, но не более, чем нужно для горения без образования «традиционных» монооксида углерода СО, бензпирена C20Hi2, фосгена СОС12 и т.п. Наличие импульсного режима горения свидетельствует о точном дозировании топлива и окислителя и оптимальных условиях горения.
Обезвреживаемые вещества подвергаются пролонгированному воздействию высоких температур, которое начинается в камере горения при дефиците кислорода, и продолжается в дожигателе при достаточном количестве кислорода. В камере горения при дефиците кислорода происходит распад ароматических структур, в т.ч. галогенированных, а в дожигателе происходит окисление образовавшихся простых соединений. Температура в дожигателе более 1100°С. После дожигателя продукты термической деструкции содержат смесь простейших веществ и элементов, среди которых, в случае наличия в топливе галогенов, присутствуют галогены и галогенводороды. Непосредственно за областью дожигания расположена форсунка распыления раствора вещества, которое может отдать щелочной металл для связывания галогенов. Наиболее предпочтительным представляется распыл раствора Na2C03. При температуре превышающей 1000°С в дожигателе освобожденный кислород должен участвовать в реакции окисления, a Na должен связать галогены до веществ типа NaCl.
На входе устройства охлаждения 11 температура выше 1000°С, на выходе - ниже 150°С. Тепловая энергия, полученная в результате охлаждения продуктов горения, может быть использована в целях отопления.
Способ термического обезвреживания галогенорганических токсинов включает две стадии термо деструкции: 1) высокотемпературная деструкция при дефиците окислителя, 2) высокотемпературная деструкция при стехиметрическом количестве или избытке окислителя, и 3) последующее охлаждение продуктов горения.
На первой стадии кислород участвует в реакции горения, но его не достаточно для реакций окисления ароматических соединений до трициклов. Целью этой стадии является разрушение циклических соединений. На второй стадии происходит окисление разорванных цепочек. Целью этой стадии является предотвращение химического недожога. Далее полученный в результате высокотемпературной деструкции состав продуктов горения фиксируется при охлаждении.
Измерения супертоксичных соединений типа диоксина в продуктах горения устройства для способа термического обезвреживания галогенорганических токсинов при подаче в топливо известного поставщика хлора показали практическое отсутствие диоксиноподобных соединений. Результаты приведены в табл.1. Таблица 1
Проба: газовые выбросы при сжигании минерального масла Юл с добавлением дихлорметана 20мл. Анализ выполнен на хромато-масс-спектрометре высокого разрешения
Figure imgf000011_0001
Figure imgf000011_0002
В таблице приведен пример лучшего результата 1 пг/м3. Средним является 20 пг/м
Предельным нормативом считается 100пг/м3 (Директива 2000/76/ЕС Европейского парламента и Совета "О сжигании отходов" Брюссель, 4 декабря 2000 года)
Промышленная применимость
Эффективность предлагаемого способа мало зависит от природы уничтожаемого органического вещества. Поэтому способ может быть использован для утилизации большинства токсичных и супертоксичных органических веществ или их смесей.

Claims

Формула изобретения
1. Способ термического обезвреживания галогенорганических токсинов, включающий стадию деструкции при температуре выше 800°С, стадию дожигания при температуре выше 1 100°С, стадию охлаждения до температуры ниже 150°С, отличающийся тем, что на первой стадии количество окислителя ограничивают на уровне, достаточном для устойчивого горения, а на второй стадии происходит дожигание при наличии окислителя в количестве сверх стехиометрического.
11
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
PCT/RU2018/000854 2018-01-10 2018-12-24 Способ термического обезвреживания галогенорганических токсинов WO2019139502A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018100918 2018-01-10
RU2018100918A RU2018100918A (ru) 2018-01-10 2018-01-10 Способ термического обезвреживания галогенорганических токсинов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019139502A1 true WO2019139502A1 (ru) 2019-07-18

Family

ID=67219787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2018/000854 WO2019139502A1 (ru) 2018-01-10 2018-12-24 Способ термического обезвреживания галогенорганических токсинов

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2018100918A (ru)
WO (1) WO2019139502A1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3615027A1 (de) * 1986-05-02 1987-11-05 Dietrich Dipl Ing Dr Radke Verfahren zur zerstoerung organischer halogenverbindungen insbesondere von chlorierten biphenylen, polychlorierten dioxinen und polychlorierten furanen
RU2178116C2 (ru) * 1999-12-28 2002-01-10 Барунин Анатолий Анатольевич Способ термического уничтожения токсичных и высокотоксичных веществ и устройство для его осуществления
RU2358200C1 (ru) * 2006-09-12 2009-06-10 Украинский Государственный Научно-Технический Центр По Технологии И Оборудованию, Обработке Металлов, Защите Окружающей Среды И Использованию Вторичных Ресурсов Для Металлургии И Машиностроения "Энергосталь" Способ термического обезвреживания ядохимикатов
RU2584398C2 (ru) * 2013-03-18 2016-05-20 Сергей Николаевич Шафранов Устройство для экологически чистой утилизации жидких горючих отходов

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3615027A1 (de) * 1986-05-02 1987-11-05 Dietrich Dipl Ing Dr Radke Verfahren zur zerstoerung organischer halogenverbindungen insbesondere von chlorierten biphenylen, polychlorierten dioxinen und polychlorierten furanen
RU2178116C2 (ru) * 1999-12-28 2002-01-10 Барунин Анатолий Анатольевич Способ термического уничтожения токсичных и высокотоксичных веществ и устройство для его осуществления
RU2358200C1 (ru) * 2006-09-12 2009-06-10 Украинский Государственный Научно-Технический Центр По Технологии И Оборудованию, Обработке Металлов, Защите Окружающей Среды И Использованию Вторичных Ресурсов Для Металлургии И Машиностроения "Энергосталь" Способ термического обезвреживания ядохимикатов
RU2584398C2 (ru) * 2013-03-18 2016-05-20 Сергей Николаевич Шафранов Устройство для экологически чистой утилизации жидких горючих отходов

Also Published As

Publication number Publication date
RU2018100918A (ru) 2019-07-11
RU2018100918A3 (ru) 2019-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6234092B1 (en) Thermal treatment of incombustible liquids
US5505909A (en) Process and a device for detoxifying the waste gases from waste incinerating plants
US9383102B2 (en) Methods for treating waste gas streams from incineration processes
Zhang et al. Emissions of gaseous pollutants, polychlorinated dibenzo-p-dioxins, and polychlorinated dibenzo-furans from medical waste combustion in a batch fluidized-bed incinerator
CN110397941A (zh) 不产生二噁英的焚烧炉及其运行工艺
CN113091075A (zh) 一种废盐热解中二噁英的控制方法
CN219976435U (zh) 一种等离子熔融耦合焚烧炉的医废处理系统
WO2019139502A1 (ru) Способ термического обезвреживания галогенорганических токсинов
Acharya et al. Factors that can influence and control the emissions of dioxins and furans from hazardous waste incinerators
NL8720421A (nl) Werkwijze voor het door verbranding neutraliseren van vloeibare afvalstoffen.
WO1995030453A1 (en) Method and apparatus for thermal desorption soil remediation
Van Oost et al. Destruction of toxic organic compounds in a plasmachemical reactor
RU2676298C1 (ru) Способ экологически безопасной утилизации химически загрязненных жидких топлив и устройство для его осуществления
CN212157189U (zh) 一种高浓度有机废液等离子体裂解重组系统
Gupta Combustion of chlorinated hydrocarbons
CN112923382A (zh) 一种高浓度有机废液等离子体裂解重组系统和方法
Tessitore Control of VOCs by Incineration
RU2353857C1 (ru) Способ утилизации жидких отходов
KR19980065851A (ko) 선회연소식 액상 폐기물 소각장치
TWI653087B (zh) 處理來自焚化過程之廢氣流的方法
RU2696906C2 (ru) Термокаталитическая установка переработки и утилизации нерадиоактивных отходов
JPH04325170A (ja) 有機物の熱分解方法
JP2006347781A (ja) 有機塩素化合物生成の抑制方法及びセメントの製造方法
RU2105928C1 (ru) Плазмохимический способ обезвреживания газообразных и жидких галогенорганических отходов
KR100554065B1 (ko) 액체추진기관을 이용한 폐기물 처리방법 및 그 장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18899949

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

DPE2 Request for preliminary examination filed before expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18899949

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1