СПОСОБ УНИЧТОЖЕНИЯ ЛЮИЗИТА Российский патент 1998 года по МПК A62D3/00 C07F9/66 C07F9/70 C07F9/72 F23G7/00 F23G7/04 

Изобретение относится к области уничтожения химического оружия, в частности люизита.

Известен способ уничтожения люизита путем его взаимодействия с расплавом элементарной серы [1]. При этом содержащийся в люизите мышьяк превращается в сульфид мышьяка. Одновременно образуется нерастворимый в воде виниловый полимер, который фиксирует сульфид мышьяка и прочно его удерживает. Этот полимер, не представляющий опасности для окружающей среды, подвергают захоронению.

Основным недостатком этого способа уничтожения люизита является необратимая потеря ценного химического сырья.

Известен способ уничтожения люизита путем его хлорирования в треххлористый мышьяк с дальнейшей переработкой последнего в элементарный мышьяк [2] . Образующиеся продукты используют в технике: мышьяк - в электронике, дихлорэтилен - в качестве растворителя.

Этот известный способ уничтожения люизита путем его превращения в элементарный мышьяк выбран в качестве прототипа как наиболее близкий к предполагаемому изобретению по назначению и технической сущности.

Основной недостаток известного способа заключается в использовании высокотоксичного реагента - хлора, который сам по себе является боевым отравляющим веществом.

Задачей, решаемой изобретением, является снижение токсичности используемых реагентов.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе уничтожения люизита путем его химического превращения в элементарный мышьяк, превращение осуществляют путем распыления жидкого люизита и сжигания образующегося аэрозоля в водородно-кислородном пламени при молярном соотношении люизита, водород и кислород, равном 1: (6,0 - 10,0):(2,5 - 5,0). Сжигание люизита обеспечивает быстрое и полное его уничтожение и превращение в элементарный мышьяк. Люизит характеризуется низким значением теплоты сгорания (является плохим топливом) и поэтому не способен самостоятельно гореть в кислороде. Поэтому его сжигают в водородно-кислородном пламени, которое имеет температуру > 2000^oC и способствует быстрому и полному превращению люизита. Предварительное распыление люизита до аэрозольного состояния интенсифицирует процесс горения, обеспечивая ему высокую производительность. Если сжигание люизита осуществляют в смеси с водородом и кислородом при молярном соотношении 1: (6,0 - 10,0):(2,5 - 5,0), то единственным мышьяксодержащим продуктом превращения является элементарный мышьяк. Из всех форм мышьяксодержащих соединений элементарный мышьяк наименее летуч и токсичен, удобен при длительном хранении и легко может быть превращен при необходимости в другие продукты.

Если содержание кислорода в реакционной смеси превышает указанный предел - больше 5 моль на 1 моль люизита, то в продуктах превращения наряду с элементарным мышьяком появляется оксид мышьяка. Если содержание кислорода в смеси меньше 2,5 моль на 1 моль люизита, то происходит неполное сгорание отравляющего вещества. Если содержание второго реагента - водорода в смеси меньше 6,0 моль на 1 моль люизита, то процесс горения становится неустойчивым. Содержание водорода в количестве, большем 10,0 моль на 1 моль люизита, также нецелесообразно, поскольку в этом случае часть его не используется.

Газообразными продуктами процесса уничтожения люизита являются углекислый газ, вода, хлористый водород и хлор, которые известным способом поглощают растворами соляной кислоты и едкого натра с образованием карбоната, хлорида и оксихлорида натрия. Мелкодисперсный элементарный мышьяк улавливается раствором соляной кислоты и выпадает в нем в осадок. Этот осадок отделяют от водяной фазы, промывают водой и высушивают.

Распыление жидкого люизита и сжигание образующегося при этом аэрозоля в водородно-кислородном пламени при молярном соотношении люизита, водорода и кислорода, равном 1:(6,0 - 10,0):(2,5 - 5,0) являются существенными признаками изобретения, которые в совокупности обеспечивают полное и быстрое уничтожение боевого отравляющего вещества и превращение его в один из наименее летучих и токсичных продуктов - элементарный мышьяк. Одновременно с этим устраняется использование высокотоксичного исходного продукта - хлора, который заменяется совершенно нетоксичными водородом и кислородом.

Способ уничтожения люизита путем его распыления и сжигания образующегося аэрозоля в водородно-кислородном пламени неизвестен из открытых источников научно-технической информации и поэтому является новым.

Схема установки для уничтожения люизита согласно изобретению приведена на чертеже. Она состоит из расходной емкости 1, в которую помещают уничтожаемый люизит, многоканальной форсунки 2, с помощью которой осуществляют распыление жидкого люизита до аэрозольного состояния, запальника 3, для поджигания аэрозольной смеси, реактора 4, в котором осуществляют процесс сжигания, абсорберов 5 и 6, орошаемых поглощающими растворами соляной кислоты и едкого натра, перистальтических насосов 7 и 8, с помощью которых осуществляют циркуляцию поглощающих растворов, системы запорных вентилей 9 - 14, ротаметров 15 и 16 для регулирования скорости подачи водорода и кислорода.

Изобретение осуществляют следующим образом. В расходную емкость загружают 1 кг люизита. По периферийным каналам форсунки подают водород со скоростью 200 л/ч и кислород со скоростью 100 л/ч. Смесь водорода и кислорода поджигают с помощью запальника. Включают перистальтические насосы, осуществляющие циркуляцию растворов соляной кислоты и едкого натра со скоростью 5 л/ч. Затем по центральному каналу форсунки из расходной емкости подают жидкий люизит со скоростью 200 г/ч. Процесс осуществляют в течении 5 ч до полного уничтожения люизита.

Молярное соотношение люизита, водорода и кислорода составляет 1:9,2:4,6, что отвечает промежуточным значениям из интервала 1:(6,0 - 10,0):(2,5 - 5,0). После окончания процесса выпавший в абсорбере с соляной кислотой мелкодисперсный мышьяк отделяют от водной фазы, промывают и высушивают. Получают 360 г мелкодисперсного мышьяка. Выход целевого продукта составляет 99,6% от теоретического. Производительность процесса на лабораторной установке составляет 200 г уничтожаемого люизита в час и может быть многократно увеличена при использовании более мощной аппаратуры.

Изобретение обеспечивает количественное уничтожение люизита и получение из этого боевого отравляющего вещества ценного химического продукта - элементарного мышьяка, который после соответствующей очистки от примесей может быть использован в микроэлектронике для получения арсенида галлия и других материалов.

Литература.

1. Конференция по разоружению. Специальный комитет по химическому оружию. Основные технологические аспекты уничтожения химического оружия. СД/CW/WP, 367, 7.10.91, с. 3.

2. Там же, с. 4

Использование: уничтожение химического оружия, в частности отравляющего вещества - люизита. Сущность изобретения: распыляют люизит и сжигают полученный аэрозоль в водородно-кислородном пламени при молярном соотношении люизита, водорода, кислорода 1 : 6,0 - 10,0 : 2,5 - 5,0; в результате получают элементарный мышьяк. 1 ил.

Способ уничтожения люизита путем его химического превращения в элементарный мышьяк, отличающийся тем, что превращение осуществляют путем распыления люизита и сжатия образующегося аэрозоля в водородно-кислородном пламени при молярном соотношении люизита, водорода, кислорода 1 : 6,0 - 10,0 : 2,5 - 5,0.