СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗЛОЖЕНИЯ ОТРАВЛЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ Российский патент 1997 года по МПК A62D3/00 H05B6/04 C06D7/00 F42B33/06 

Предлагаемое изобретение относится к термическому разложению (пиролизу) отравляющих веществ (ОВ).

Известен способ термического разложения ОВ (пиролиза) в снарядах. Тепловая энергия подводится к ОВ, (преимущественно находящимся в жидком состоянии), через стенки снаряда, в котором оно хранится. Стенки снаряда выполнены, как правило, из стали толщиной 8 10 мм. Внутри снаряда имеется полый цилиндр, стальные стенки которого имеют толщину 1 2 мм, для размещения порохового заряда. При подведении тепловой энергии через стенки снаряда последние всегда имеют температуру, существенно превышающую температуру жидкости ОВ. Выделяющиеся при пиролизе газы (в основном углеводороды группы C₄, C₅) создают давление в десяти и более атмосфер даже при выключении внешнего источника тепловой энергии, так как инерция, связанная с повышенной температурой стенок не позволяет управлять процессом. Давление продуктов разложения приводит к смятию и даже к разрушению стенок и может привести к другим непредсказуемым последствиям. ( см."Методы уничтожения фосфорорганических ОВ", к.т.н. В.А. Жданов, том 37, N 3, 1993 г. с. 24).

Недостатком этого способа разложения является невозможность управления процессом разложения ОВ и большие энергетические затраты, обусловленные необходимостью перегрева стенок снаряда.

Сущность предложенного способа заключается в том, что нагрев ОВ в снаряде осуществляют подачей СВЧ-энергии через заливную горловину с помощью коаксиальной линии, при этом антенну, которой заканчивается коаксиальная линия, размещают непосредственно в полости снаряда, а для удаления газов, образующихся в процессе пиролиза, полость снаряда через отверстие в коаксиальной линии соединяют с емкостью для накопления продуктов разложения. Кроме того, величину давления в процессе пиролиза поддерживают в пределах до 10 атм путем регулировки СВЧ-мощности в цепи обратной связи с манометрическим датчиком.

Предложенный способ пиролиза осуществляется следующим образом. На фиг. 1 представлен чертеж устройства для ввода СВЧ-энергии в полость снаряда. Снаряд, содержащий ОВ, соединяют через заливную горловину с отрезком коаксиальной линии 1, через которую подают СВЧ-энергию, внутренний проводник коаксиальной линии заканчивается антенной 2, которая вводится вовнутрь снаряда. Для каждого типа снаряда конфигурация антенны и ее погружение подбираются так, чтобы обеспечить согласование СВЧ-тракта. Соединение внешнего проводника коаксиала и снаряда герметичное. Герметичность может быть достигнута прокладкой. В отрезок коаксиальной линии впаивается керамическое окно 3 для обеспечения герметичности тракта, через которое подают СВЧ-энергию. Сочетание коаксиальной линии и мощность магнетрона определяются количеством ОВ, содержащихся в снаряде. Во внешний проводник коаксиальной линии впаивается трубка 4 для отвода выделяющихся при пиролизе газов, к которой присоединяется датчик давления (манометр). Для поддержания давления в снаряде в процессе пиролиза после мамометра устанавливают клапан, который открывается при заданной величине давления. Перед клапаном устанавливают фильтр, задерживающий тяжелые молекулы паров ОВ и пропускающий сравнительно легкие молекулы газов, выделяющихся при разложении ОВ, которые поступают в емкость, предназначенную для сбора этих газов. Температура кипения ОВ при атмосферном давлении находится в пределах 250 300^oC, температура разложения находится в этих же пределах. Был проведен эксперимент на имитаторе ОВ-трибутилфосфате (ТБФ).

На фиг. 2 представлены зависимости давления, температуры ТБФ и корпуса от времени облучения, характеризующие процесс разложения, где 1 кривая давления, 2 кривая температуры ТБФ, 3 кривая температуры металлической оболочки, 4 включение СВЧ-мощности 1 кВт, 5 момент открытия клапана, 6 - снижение мощности до 600 Вт.

В процессе проведения эксперимента (см. кривые 2 и 3 на фиг. 2) стало ясно, что до температуры 90 100^oC разложение вообще отсутствует. Расхождение кривых начинается практически только при температуре порядка 100^oC и достигает максимума при температуре ТБФ, близкой к 300^oC. При пиролизе на внутренней поверхности снаряда образуется слой с чрезвычайно низкой теплопроводностью (главным образом соединения фосфора, преимущественно фосфорный ангидрид). Вместе с тем при нагреве изнутри наличие этого слоя позволяет снизить затраты энергии на процесс в 10 раз и более. Так при температуре жидкости внутри макета снаряда 300^o 310^oC температура стенок была 190^o 210^oC.

Остаток ТБФ в макете снаряде по окончании процесса в различных экспериментах по результатам анализа, проведенного в НИИ "ГИТОС" (г. Шиханы) м в Саратовском высшем военном командном инженерном училище химической защиты, составил 0,02 0,4% По заявлению специалистов, дальнейшее доведение до норм ПКД является легко осуществимым с помощью известных химических методов.

При объеме снарядов до 5 литров мощность генератора СВЧ-мощности не превышает 5 кВт, при этом время процесса находится в пределах 30 60 минут.

При желании сокращения времени процесса мощность источника СВЧ-энергии должна быть соответствующим образом увеличена.

Затраты энергии на разложение составляют 1 1,5 кВт/часа на 1 кг ОВ.

Сущность изобретения: способ заключается в нагреве отработавших веществ путем подачи СВЧ-энергии через заливную горловину с помощью коаксиальной линии, при этом антенну, которой заканчивается коаксиальная линия, размещают непосредственно в полости снаряда, а для удаления газов, образующихся при пиролизе, полость снаряда через отверстие в коаксиальной линии соединяют с емкостью для накопления продуктов разложения. Величину давления в системе поддерживают в пределах до 10 атм путем регулирования СВЧ-мощности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ термического разложения (пиролиза) отравляющих веществ (ОВ) путем нагрева их в полости снаряда, отличающийся тем, что нагрев в снаряде осуществляют подачей СВЧ-энергии через заливную горловину с помощью коаксиальной линии, при этом антенну, которой заканчивается коаксиальная линия, размещают непосредственно в полости снаряда, а для удаления газов, образующихся в процессе пиролиза, полость снаряда через отверстие в коаксиальной линии соединяют с емкостью для накопления продуктов разложения. 2. Способ термического разложения по п.1, отличающийся тем, что величину давления в системе в процессе пиролиза поддерживают в пределах до 10 ати путем регулировки СВЧ-мощности в цепи обратной связи с манометрическим датчиком.