СПОСОБ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ СМЕСИ ПОЛИХЛОРБЕНЗОЛОВ И ПОЛИХЛОРБИФЕНИЛОВ Российский патент 1997 года по МПК C07C17/38 B09B3/00 

Изобретение относится к экологии и, в частности, может быть отнесено к химическим способам обезвреживания токсичных веществ.

Смесь изомеров трихлорбензола, трихлорнафталина и три(пента)хлордифенила, называемая совтолом, находит широкое применение в нашей стране и за рубежом как прекрасный электроизолирующий и самозатухающий состав в производстве силовых конденсаторов и трансформаторов. По истечении срока службы трансформатор или конденсатор подлежат замене, а находящийся внутри совтол обезвреживают в связи с высокой его токсичностью (ПДК_возд. 1 мг/м³; 2 класс опасности).

Известен способ обезвреживания совтола путем его каталитического дехлорирования при 180^oC с использованием платины или палладия на носителе из стеклянных шариков [1]
Однако этот способ дорог из-за значительной стоимости катализатора и, кроме того, метод недостаточно производителен и требует дополнительно утилизации газообразных продуктов реакции.

Известен способ утилизации совтола из трансформаторного масла обработкой расплавленным металлическим натрием [2] при котором атомы хлора совтола связываются в нетоксичные хлориды, а совтол в твердое полимерное вещество.

Этот способ достаточно эффективен, так как позволяет снизить концентрацию совтола в масле до 1 мг/м³, однако использование металлического натрия, как реагента промышленного масштаба, нежелательно, поскольку требует дополнительных технологических мероприятий по предотвращению возможных возгораний натрия и, как следствие, загрязнению окружающей среды совтолом и продуктами его термического разложения.

За прототип принят способ обезвреживания совтолсодержащих масел обработкой 85% раствором едкого калия в полиэтиленгликоле при 60-100^oC в инертной атмосфере [3]
В этом способе обезвреживания используются достаточно приемлемые температуры и доступный реагент едкий калий; остаточная концентрация совтола в масле не превышает 1%
Однако этот способ предусматривает регенерацию растворителя полиэтиленгликоля, что усложняет и удорожает технологию; полного обезвреживания не достигается.

Задачей изобретения является создание безотходной технологии обезвреживания совтола.

Задача решается тем, что в способе обезвреживания совтола, включающем обработку его реагентами, в качестве реагентов последовательно используют сульфирующий реагент и солеобразующий триэтаноламин, при этом в качестве сульфирующего реагента используют олеум или концентрированную серную кислоту, а оптимальное соотношение совтола к сульфирующему реагенту в мас.ч. составляет 1:0,6 и триэтаноламина к сульфирующему эквивалентное.

Последовательная обработка сначала сульфирующим реагентом, а затем солеобразующим триэтаноламином позволяет внедрить в ароматическую структуру совтола солидофильную сульфогруппу с последовательным превращением сульфированного совтола в соль, в результате чего токсичность совтола резко снижается до 4 класса опасности.

Обезвреживание совтола проводят следующим образом.

В стальной или чугунный реактор, снабженный перемешивающим устройством и обогревателем из мерника загружают 600 г совтола взятого из конденсатора марки ЗС 400-1,5-3, ТУ 16-527-127-70, нагревают до 100^oC и порциями в течение 2 часов при перемешивании добавляют 360 г олеума, содержащего 24% O₃. Затем поднимают температуру реакционной массы до 170-175^oC и выдерживают при этой температуре не менее 8 часов. Конец реакции определяют пробой на полную растворимость сульфированного продукта в воде.

Если в качестве сульфирующего агента используется концентрированная серная кислота (98%), то при том же соотношении реагирующих компонентов полнота реакции сульфирования достигается не менее чем за 18 ч при 210^oC.

В охлажденную до 40-50^oC реакционную массу прибавляют порциями 603 г (эквивалентное сульфирующему агенту количество) триэтаноламина, выдерживают 1 ч при перемешивании и полученный продукт выгружают. Конец нейтрализации триэтаноламином сульфированного совтола определяют по рН 1% раствора; он должен быть в пределах 7-8.

Конкретные примеры по сульфированию совтола олеумом или серной кислотой с последующей нейтрализацией триэтаноламином приведены в таблице. Из полученных данных следует, что полное прохождение реакции при использовании олеума достигается за 8 ч при 175^oC при оптимальном соотношении реагентов, когда на 1 мас.ч. совтола приходится 0,6 мас.ч. олеума; изменение соотношения в сторону увеличения количества олеума экономически не выгодно, а при содержании олеума в реакционной смеси ниже оптимального реакция не проходит до конца, что недопустимо по экологическим соображениям.

Обработку просульфированного совтола солеобразующим триэтаноламином необходимо вести эквивалентным его количеством. Избыток триэтаноламина экономически неоправдан, а его недостаток исключит полное солеобразование, что может сказаться на токсичности продукта реакции и, следовательно, может затруднить последующее его использование в народном хозяйстве страны.

Продукт последовательного взаимодействия совтола с сульфирующим и солеобразующим агентами (ПХДС-Т) представляет собой мазеобразное вещество темного цвета, полностью растворимое в воде, не горючее, не летучее и малотоксичное (4 класс опасности).

Данные, приведенные в таблице, показывают, что предлагаемый способ позволяет полностью обезвредить совтол, причем никаких отходов при обезвреживании не образуется.

Использование: в области экологии для обезвреживания токсичных веществ, в частности совтола, смеси полихлорбензолов и полихлорбифенилов. Обезвреживание совтола проводят последовательной обработкой олеумом или концентрированной серной кислотой при 170-210^oC за 8-18 ч и далее триэтаноламином, взятым в эквивалентном количестве к сульфирующему агенту. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ обезвреживания смеси полихлорбензолов и полихлорбифенилов путем обработки химическим реагентом при повышенной температуре, отличающийся тем, что в качестве реагента используют сульфирующий реагент и солеобразующий агент триэтаноламин, которыми последовательно обрабатывают исходную смесь, при этом обработку сульфирующим реагентом ведут при температуре 100 210^oС. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве сульфирующего реагента используют олеум или концентрированную серную кислоту. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс ведут при мольном соотношении исходной смеси к сульфирующему реагенту, равном 1 0,6 и эквивалентном соотношении триэтаноламина и сульфирующего реагента.