способ уничтожения иприта

Формула изобретения

Способ уничтожения иприта химическим превращением его в нетоксичные продукты, отличающийся тем, что превращение осуществляют взаимодействием иприта с аммиаком при мольном соотношении 1 : (4,0 - 6,0) и температуре 400 - 600^oС, а образующийся при этом сероводород и хлористый аммоний поглощают водным раствором аммиака с получением в качестве нетоксичных продуктов сульфида аммония и хлористого аммония.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области уничтожения химического оружия, в частности иприта.

Известен способ уничтожения иприта путем его превращения в нетоксичные продукты взаимодействием с водными растворами щелочей (щелочной гидролиз) [1] . Если в качестве щелочи используется едкий натр, то продуктами реакции являются дивинил-сульфид, хлорид натрия и вода. Дивинилсульфид легко полимеризуется с образованием нерастворимого в воде полимера. Этот полимер подвергают захоронению или сжиганию. Данный способ является основным при детоксикации иприта в случае его боевого применения. Недостатками известного способа применительно к уничтожению больших количеств иприта является малая скорость протекания реакции гидролиза и необходимость применения больших количеств дегазирующего раствора.

Известен способ уничтожения иприта путем его высокотемпературного окисления (сжигание в атмосфере кислорода) [2]. Этот способ характеризуется высокой производительностью и обеспечивает высокую степень превращения (более 99,99999%) боевого отравляющего вещества в нетоксичные продукты. Продуктами сжигания иприта являются диоксиды серы и углерода, вода, хлор и хлористый водород. Этот способ принят в качестве основного при уничтожении запасов иприта в США и ФРГ. Существенными недостатками известного способа, из-за которых он был отвергнут при уничтожении российских запасов иприта, является возможность образования в процессе сгорания иприта высокотоксичных диоксинов, а также высокая химическая агрессивность диоксида серы и хлористого водорода.

Известен способ перевода иприта в нетоксичные продукты путем взаимодействия со смесью моноэтаноламина и этиленгликоля, взятых в соотношении 10 : 1 [3]. Процесс протекает при температуре 100-110^oC в течение 1 часа. Для уничтожения 1 кг иприта расходуется 1,1 кг смеси моноэтаноламина и этиленгликоля. В результате взаимодействия образуется сложная смесь серо-, хлор- и азотсодержащих органических веществ, которая направляется на сжигание [3] или на выделение из нее коммерчески ценных компонентов [4]. Этот способ принят в качестве основного при уничтожении запасов иприта в России и выбран авторами в качестве прототипа предлагаемого изобретения, как наиболее близкий к нему по назначению и технической сущности.

Основным недостатком известного способа уничтожения иприта является сложность утилизации образующихся серо-, хлор- и азотсодержащих продуктов: при их сжигании возможно образование все тех высокотоксичных диоксинов и других веществ, что и при прямом сжигании иприта. Разделение на составляющие компоненты реакционной массы является очень трудоемким процессом и с практической точки зрения не рассматривается.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является упрощение процесса уничтожения иприта за счет превращения его в нетоксичные неорганические соединения серы и хлора и углеводороды.

Поставленная задача решается таким образом, что уничтожение иприта химическим превращением его в нетоксичные продукты осуществляют путем взаимодействия ОВ с аммиаком при мольном соотношении 1:(4,0 - 6,0) и температуре 400-600^oC, а образующийся при этом сероводород и хлористый аммоний поглощают водным раствором аммиака с получением в качестве нетоксичных продуктов сульфида аммония и хлористого аммония.

Другими продуктами уничтожения иприта являются смесь углеводородов и азот. Азот образуется в результате частичного разложения аммиака. Углеводороды направляются на сжигание (на факел), а продукты сгорания вместе с азотом выбрасываются в атмосферу.

Реакция между ипритом и аммиаком осуществляется при небольшом избытке аммиака по сравнению со стехиометрически необходимым его количеством. Это необходимо для связывания всего содержащегося в иприте хлора в хлористый аммоний и для образования водного раствора сульфида аммония. Реакция уничтожения иприта проводится при мольном соотношении иприт: аммиак, равном 1:(4,0 - 6,0) и температуре процесса 400-600^oC. При этих условиях взаимодействие иприта с аммиаком протекает количественно и приводит к полному уничтожению боевого отравляющего вещества.

Таким образом, конечными накапливаемыми продуктами уничтожения иприта предлагаемым способом являются сульфид аммония и хлористый аммоний, т.е. практически не токсичные вещества, не представляющие угрозы для окружающей среды. Хлористый аммоний широко используется в промышленности, а сульфид аммония легко может быть превращен в более ценные вещества.

Существенными признаками предлагаемого изобретения, обеспечивающими уничтожение иприта и его превращения в нетоксичные продукты, являются:

1 - использование в качестве реагента газообразного аммиака;

2 - мольное соотношение иприта и аммиака, равное 1:(4-6);

3 - температура процесса, равная 400-600^oC;

4 - поглощение образующегося сероводорода и хлористого аммония раствором аммиака;

5 - получение в качестве накапливаемых конечных нетоксичных продуктов сульфида аммония и хлористого аммония.

Одновременное сочетание всех этих признаков обеспечивает решение поставленной задачи - быстрое и полное уничтожение иприта и превращение его в нетоксичные продукты.

Выбранный интервал мольного соотношения аммиака и иприта обусловлен условиями процесса. Если содержание аммиака меньше, чем 4 моля на 1 моль иприта, то имеет место полное уничтожение отравляющего вещества, но неполное превращение образующегося сероводорода в водном растворе в кислый сульфид аммония. Если мольное соотношение аммиака и иприта больше 6:1, то значительная его часть не используется ни в процессе основной реакции, ни в процессе поглощения сероводорода, что приводит к неоправданному расходу этого реагента.

При температуре ниже 400^oC имеет место неполное превращение иприта, а при температуре выше 600^oC аммиак заметно разлагается на азот и водород, что приводит к его перерасходу. Оптимальным является мольное соотношение иприта к аммиаку, равное 1:5, и температура 500^oC.

Способ уничтожения иприта взаимодействием его с аммиаком при мольном соотношении 1:(4,0 - 6,0) и температуре 400-600^oC с последующим поглощением образующихся при этом сероводорода и хлористого аммония водным раствором аммиака с получением в качестве нетоксичных продуктов сульфида аммония и хлористого аммония неизвестен из открытых источников научно-технической и патентной информации и является новым.

Предлагаемое изобретение осуществляют следующим образом: в трубчатый реактор длиной 400 мм и диаметром 30 мм, нагретый до температуры 500^oC, через форсунку подают иприт в количестве 80 г/ч (0,5 моля/ч). Одновременно в реактор подают газообразный аммиак со скоростью 112 л/ч (5 молей в час). На выходе из реактора газообразные продукты, состоящие из сероводорода, хлористого аммония, смеси углеводородов, непрореагировавшего избыточного аммиака, направляются в скруббер, орошаемый водой. За счет растворения избыточного аммиака в воде образуется раствор гидроокиси аммония, обеспечивающий химическое поглощение сероводорода и улавливание хлористого аммония. При этом конечными продуктами уничтожения иприта являются: нетоксичные сульфид аммония и хлористый аммоний. Продукты реакции, которые не поглощаются водным раствором аммиака, утилизируются: смесь углеводородов с примесью азота направляется на сжигание, а продукты сгорания сбрасываются в атмосферу.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает полное уничтожение иприта и превращение его в нетоксичные продукты.

Источники информации

1. Российский химический журнал (журнал Российского химического общества им. Д.И. Менделеева). Т. 37. Вып. 3, 1993. С. 28.

2. Там же, Т. 38. Вып. 2, 1994. С. 34.

3. Там же, Т. 37. Вып. 3, 1993. С. 28. и Т. 38. Вып. 2, 1994.

4. Там же, Т. 38. Вып. 2, 1994. С. 35.