СПОСОБ УНИЧТОЖЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ Российский патент 1997 года по МПК F23G7/00 

Изобретение относится к химической технологии, а именно к уничтожению промышленных отходов. Предлагаемый способ касается глубокого окисления органических веществ, в том числе галогенсодержащих и перфторуглеродов, а также твердых полимеров.

Известен способ сжигания измельченного до фракции менее 2 мм угля, содержащего более 5% хлора, хлоридов и сульфатов щелочных металлов, и частично покрытого гидроксидом, карбонатом или сульфатом кальция или магния. Покрытый оболочкой уголь сжигают при температуре, которая превышает температуру плавления золы (>800^oC), образующейся при сжигании необработанного угля [1]
По данному способу проводят сжигание угля в открытом пламени, что приводит к образованию оксидов азота.

Известен способ [2] согласно которому перед уничтожением мусор смешивают с CaO (не менее 30 мас.), а затем сжигают при температуре выше 1200^oC. В данном случае не может происходить полного сгорания органических веществ, кроме того, вследствие высокой температуры образуются оксиды азота.

Возможно сжигание отходов в псевдоожиженном слое промежуточного неактивного носителя. Отходы, в том числе и пластмассовые, содержащие хлор, серу, измельчают и смешивают с соединениями кальция, а затем сжигают в печи [3]
По данному способу уничтожение отходов протекает также при высокой температуре, что приводит к образованию оксидов азота и диоксинов. Кроме того, не происходит связывания галогенов и двуокиси углерода из газовой фазы.

Известен способ сжигания в кипящем слое солесодержащих твердых ископаемых топлив в присутствии в качестве присадки доломита [4] наличие доломита позволяет повысить эффект связывания газообразных вредных веществ.

Однако ввиду высокой температуры сжигания по данному способу возможно образование оксидов азота, диоксинов.

Известен способ [5] обезвреживания твердых и жидких фторорганических отходов, содержащих не менее 60 мас. фтора. Отходы смешивают с порошкообразным CaO в соотношении CaO F 1,5 1, помещают в емкость и нагревают до температуры не выше 1000^oC любым источником. Благодаря высокому тепловыделению смесь после поджигания начинает послойно гореть. Процесс минерализации фторорганических отходов проходит в автотермическом режиме.

К недостаткам известного способа можно отнести выделение оксида углерода и пылевидной сажи, а также ограничение по составу отходов (не менее 60 мас.) фтора.

Наиболее близким к предлагаемому является способ сжигания органических отходов, содержащих галогены, путем обработки их в ванне с расплавленной солью, через которую пропускают кислородсодержащий газ [6] Расплавленная соль содержит щелочноземельный металл и галогенид щелочноземельного металла. Образующийся при сгорании отходов галоген реагирует с металлом, в результате чего в расплаве накапливается галогенид щелочноземельного металла.

К недостаткам способа-прототипа следует отнести высокую температуру проведения процесса (выше 750^oC), высокую коррозионную активность расплава, а также использование относительно дорогого щелочноземельного металла для связывания галогенов.

Предлагаемый способ позволяет окислять органические вещества, в том числе содержащие галогены, с целью их уничтожения при относительно низкой температуре без образования токсических веществ путем связывания образующихся газообразных продуктов разложения в твердые вещества.

Предлагается способ окисления (сжигания) органических веществ, в том числе твердых полимерных материалов, содержащих галогены, путем их нагревания в измельченном виде в смеси с оксидами и/или гидроксидами кальция, магния, бария до 600^oC. Смешение компонентов можно проводить также в виде суспензии в воде или органическом растворителе. Окисление органических веществ протекает в интервале температур 200 570^oC с образованием воды, углекислого газа, карбонатов и галогенидов металлов.

Отношение количества оксида (гидроксида) щелочноземельного металла к количеству органического вещества подбирают таким образом, чтобы все содержащееся в органическом веществе количество галогена и углерода могло связаться с образованием галогенида и карбоната.

Практическое осуществление предлагаемого способа иллюстрируют следующие примеры.

Пример 1. Навеску политетрафторэтилена (ПТФЭ) массой 1 г измельчают до фракции не более 0,2 мм и смешивают с гидроксидом кальция, 3 г. Смесь помещают в алундовый контейнер и нагревают до 600^oC в атмосфере воздуха со скоростью 5^oС/м. После нагревания смеси твердый остаток состоит из фторида кальция (1,5616 г), карбоната кальция (1,4473 г) и оксида кальция (0,03382 г). Величина степени связывания галогена, содержащегося в органическом веществе, рассчитанная в виде отношения массы галогена в образующемся галогениде металла к массе галогена в исходном органическом веществе, составляет 1. Величина степени связывания углерода, рассчитанная в виде отношения массы углерода в образующемся карбонате металла к массе углерода в органическом веществе, составляет 0,723.

Примеры 2 11. Опыты проводят аналогично примеру 1, с тем отличием, что процесс ведут с различными неорганическими компонентами и при различном соотношении компонентов в смеси. Результаты опытов приведены в табл.1.

Пример 12. Опыт проводят аналогично примеру 1, но в качестве органического компонента смеси используют поливинилхлорид (ПВХ) при соотношении Ca(OH)₂ ПВХ 2,9 (по массе). После нагревания смеси твердый остаток состоит из CaCl₂, CaCO₃ и CaO. Величина степени связывания галогена, содержащегося в ПВХ, рассчитанная, как указано выше, составляет 0,377. Величина степени связывания углерода 0,523.

Примеры 13 21. Опыты проводят аналогично примеру 12, с тем отличием, что процесс ведут с различными неорганическими компонентами и при различном соотношении компонентов в смеси. Результаты опытов представлены в табл. 2.

Изобретения относится к химии, а именно к глубокому окислению органических отходов, и может найти применение в химической, машиностроительной и других отраслях промышленности. Способ уничтожения органических веществ, в том числе твердых полимерных материалов, содержащих галогены, путем их нагревания в измельченном виде (до частиц не более 0,2 мм) в смеси с оксидами и/или гидрооксидами кальция, магния, бария до 600^oC. Весовое соотношение в смеси органическое вещество : оксид (гидрооксид)металла = 1 : (3 - 6). Смешение компонентов можно также проводить в виде суспензии в воде проводить или в органическом растворителе. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ уничтожения органических отходов, в том числе галогенсодержащих полимеров, включающий их смешение с соединениями щелочноземельных металлов и нагревание, отличающийся тем, что в качестве соединений щелочноземельных металлов используют оксиды и/или гидроксиды кальция, или магния, или бария, органические отходы и оксиды (гидроксиды) щелочноземельных металлов предварительно измельчают и смешивают в соотношении органическое вещество оксид (гидроксид) металла 1 (3 6), затем смесь нагревают до 600^oС. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что органические отходы и оксид/гидроксид металла измельчают до частиц менее 0,2 мм. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что готовят смесь органических отходов с оксидом (гидроксидом) металла в виде суспензии в воде или органическом растворителе.