СПОСОБ УДАЛЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ РАКЕТНОГО ТОПЛИВА С МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ И ОБОРУДОВАНИЯ Российский патент 2005 года по МПК C23G1/24 

Описание патента на изобретение RU2260073C2

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано в химической, металлургической и оборонной отраслях промышленности при очистке от несимметричного диметилгидразина (НДМГ) поверхностей ракет-носителей, а также при промывке емкостей и трубопроводов.

Производные соединений гидразинового ряда, в частности несимметричный диметилгидразин, являются компонентами ракетного топлива.

НДМГ обладает способностью проявлять высокую адгезию к металлическим поверхностям, проникать в микротрещины и микропоры. В ходе пуска ракет-носителей, имеющих в качестве компонентов ракетного топлива (КРТ) НДМГ, происходит отделение ступеней, содержащих как восстановитель - НДМГ, так и окислитель - азотную кислоту, которые не успевают сгорать в атмосфере и попадают в окружающую среду (почву, воздух и воду). (Справочник по токсикологии и гигиеническим нормативам (ПДК) потенциально опасных химических веществ (разработка Института биофизики и его филиалов), под ред. В.С.Кушневой и Р.Б.Горшковой, М., Изд.АТ, 1999, 272 с.).

НДМГ представляет собой подвижную, легко кипящую жидкость со специфическим запахом, характерным для всего ряда аминопроизводных. Это соединение высокотоксично: ПДК для воздуха рабочей зоны составляет 0,1 мг/м3, для воды водоемов - 0,02 мг/л (Колла В.Э., Берлинский И.С. "Фармакология и химия производных гидразина", Йошкар-Ола, 1976, 264 с.).

В процессе окисления НДМГ, в зависимости от условий процесса, может иметь место формирование нитрозодиметиламина, тетраметилтетразена, формальдегида и некоторых других вредных веществ.

Токсичность некоторых из этих продуктов трансформации превышает токсичность самого НДМГ. Обезвреживание отделяющихся частей ракет-носителей (ОЧРН) является актуальной задачей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ детоксикации поверхностей ОЧРН, оборудования и т.д. с помощью водных растворов метанитробензойной кислоты. При этом НДМГ образует гидрофильное комплексное соединение, которое переходит в обмывочный раствор. Дальнейшая детоксикация полученных растворов, загрязненных НДМГ, проводится термическим методом, путем сжигания их в форсунке в смеси со светлым жидким нефтепродуктом (керосин, дизельное топливо). Патент России №2158321 «Состав для обезвреживания и защиты поверхностей металлов, имевших контакт с несимметричным диметилгидразином» Чирков А.М., Глазунов М.П., Буряк А.К., Курничников В.Н.

Недостатком данного способа детоксикации поверхностей от НДМГ и продуктов его трансформации является необходимость использования дорогостоящего комплексообразователя - метанитробензойной кислоты и утилизации загрязненных вод путем сжигания, в процессе которого образуются оксиды азота и формальдегид. Эти продукты, наряду с оксидом углерода, наиболее неблагоприятно влияют на окружающую среду.

Задачей изобретения является очистка металлических поверхностей от НДМГ, который прочно адсорбируется на поверхности. Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе удаления компонентов ракетного топлива с поверхности ракеты-носителя и оборудования, включающая обработку поверхности водным раствором реагента, отличающийся тем, что в качестве реагента используют смесь растворимых в воде фосфатов щелочных металлов и аммоний, взятых в массовом соотношении от 1/10 до 10/1, а концентрация реагента составляет от 1 до 10 мас.%.

Сущность изобретения состоит в следующем.

При обработке поверхностей конструкционных материалов (КМ), применяемых в ракетостроении (АМГ-6, СТ-3, 12Х18Н10Т, БРХ-08), от ракетного топлива - несимметричного диметилгидразина, применяют водный раствор солей ортофосфорной кислоты («фосфатный буфер»-ФБ). Состав раствора КН2PO4, NH4H2PO4, в соотношении от 1/10 до 10/1, изменяется в зависимости от степени загрязнения. В зависимости от степени загрязнения, раствор применяют в концентрации от 1 до 10 мас.%. (Содержание вещества в г., растворенного в 100 г раствора). Действие раствора основано на следующих представлениях:

- Перевод НДМГ в протонированную форму (катион), что препятствует его окислению до нитрозодиметиламина (более токсичного соединения, чем НДМГ);

- Блокирование активных центров отмываемой поверхности за счет образования нерастворимых фосфатов;

- Поддержание оптимальной постоянной кислотности среды в течение всего периода отмывки, что препятствует реадсорбции на поверхности;

- Ингибирование поверхности за счет образования молекулярной пленки нерастворимых фосфатов, что также затрудняет повторную адсорбцию на поверхности.

При обработке поверхностей от агрессивных сред растворами, включающими добавки фосфатного буфера, происходит снижение величин поверхностного натяжения раствора. При этом молекулы растворителя проникают в поры поверхностей и вымывают НДМГ и продукты его трансформации в раствор.

В результате падения отделяющихся ступеней РН на землю оказываются загрязненными НДМГ двигательная установка и поверхности фрагментов ОЧРН. Работа с фрагментами ОЧРН, загрязненными НДМГ (сбор, разрезание, утилизация, вывоз и т.д.), представляет опасность для здоровья населения и окружающей среды. В связи с вышеизложенным, представляется необходимым очистка загрязненных НДМГ поверхностей.

В таблицах 1-3 представлены результаты исследований по отмывке отделяющихся частей ракет-носителей, изготовленных из различных конструкционных материалов с помощью фосфатного буфера (КН2PO4, NH4H2PO4). Количество НДМГ, переведенного в раствор после обработки фосфатным буфером на различных частях ОЧРН примерно одинаково. Остаточное количество НДМГ на ОЧРН в 4-5 раз ниже исходного. Эти факты относятся к топливным бакам и фрагментам ступеней, металлоконструкциям из СТ-3 и нержавеющей стали.

Таблица 1Отмывка топливных баков и фрагментов ступеней ракеты-носителя раствором фосфатного буфера (смесь КН2РО4, NH4H2PO4)№ Объект обработкиКонцентрация отмывочного раствора, % мас.Время, чСодержание НДМГ на поверхности, %до обработкипосле обработки1. Топливные баки и фрагменты ступеней1,0(1/1)2100252. -«-1,0(1/1)410073. -«-1,0(1/1)6100менее 14. -«-1,0(1/10)2100105. -«-1,0(10/1)210036. -«-5,0(1/1)110057. -«-5,0(10/1)110038. -«-10,0(1/1)110079. -«-10,0(10/1)11005Примечание: в скобках, здесь и далее, приведено массовое соотношение солей дигидрофосфата калия к дигидрофосфату аммония; рН полученных растворов в примерах №№1-9 составляет 7,5-8,0

Таблица 2Отмывка металлоконструкций из стали-3 раствором фосфатного буфера (смесь КН2РО4 и NH4H2PO4)№ Объект обработкиКонцентрация отмывочногоВремя обработки, чСодержание НДМГ на поверхности, %до обработкипосле обработки1. Металлоконструкции из стали-31,0(1/1)2130272. -«-1,0(1/1)413083. -«-1,0(1/1)6130менее 14. -«-1,0(1/10)2130менее 355. -«-1,0(10/1)21306. -«-5,0 (1/1)1130157. -«-5,0 (1/10)1130128. -«-10,0(1/1)113069. -«-10,0(10/1)11303рН полученных растворов в примерах №№1-9 составляет 7,5-8,0

Таблица 3.Отмывка металлоконструкций из нержавеющей стали раствором фосфатного буфера(смесь КН2РО4 и NH4H2PO4 в соотношении 1/1)Объект обработкиКонцентрация отмывочного раствора, % мас.Время обработки, чСодержание НДМГ на поверхности, %.до обработкипосле обработки1. Металлоконструкции из нержавеющей стали1,0(1/1)2150262. -«-1,0(1/1)415073. -«-1,0(1/1)6150менее 14. -«-1,0(1/10)2150145. -«-1,0(10/1)215056. -«-5,0(1/1)1150107. -«-5,0(10/1)115068. -«-10,0(1/1)115059. -«-10,0(10/1)11503рН полученных растворов в примерах №№1-9 составляет 7,5-8,0

Похожие патенты RU2260073C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ, ПОЧВ И ВОДНЫХ РАСТВОРОВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ ТОКСИЧНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ 2003
  • Буряк Алексей Константинович
  • Капустин Михаил Александрович
  • Киселев Александр Петрович
  • Картавый Юрий Федорович
  • Маликова Ридалия Равхатовна
  • Черкасов Юрий Вениаминович
  • Сушин Александр Григорьевич
  • Шиянов Сергей Александрович
RU2275260C2
СПОСОБ ДЕТОКСИКАЦИИ НЕСИММЕТРИЧНОГО ДИМЕТИЛГИДРАЗИНА И ПРОДУКТОВ ЕГО ТРАНСФОРМАЦИИ В ВОЗДУШНОЙ, ВОДНОЙ И ГРУНТОВЫХ СРЕДАХ 2004
  • Киселев Виктор Михайлович
  • Киселев Александр Петрович
  • Капустин Михаил Александрович
  • Сушин Александр Григорьевич
  • Черкасов Юрий Вениаминович
  • Маликова Ридалия Равхатовна
RU2282486C2
Биологический деструктор несимметричного диметилгидразина 2017
  • Забокрицкий Александр Александрович
  • Савиных Дмитрий Юрьевич
  • Тарабара Анатолий Васильевич
  • Зорин Аркадий Данилович
  • Забокрицкий Николай Александрович
  • Занозина Валентина Федоровна
  • Хмелева Марина Васильевна
  • Савиных Святослав Дмитриевич
RU2650864C1
СПОСОБ ДЕТОКСИКАЦИИ НЕСИММЕТРИЧНОГО ДИМЕТИЛГИДРАЗИНА В ПОЧВЕ И ГРУНТЕ 2009
  • Родин Игорь Александрович
  • Смоленков Александр Дмитриевич
  • Шпигун Олег Алексеевич
  • Попик Михаил Васильевич
RU2424020C1
Торфо-шунгитный сорбент-катализатор для нейтрализации 1,1-диметилгидразина 2021
  • Миненкова Ирина Владимировна
  • Ульянов Алексей Владимирович
  • Попова Светлана Владимировна
  • Соболев Алексей Александрович
  • Буряк Алексей Константинович
RU2765077C1
Способ разрушения 1,1-диметилгидразина в водных растворах 2019
  • Ульяновский Николай Валерьевич
  • Косяков Дмитрий Сергеевич
  • Ивахнов Артем Дмитриевич
  • Попов Марк Сергеевич
  • Кожевников Александр Юрьевич
  • Шаврина Ирина Сергеевна
  • Пиковской Илья Иванович
RU2732468C1
СПОСОБ ДЕТОКСИКАЦИИ 1,1-ДИМЕТИЛГИДРАЗИНА И ПРОДУКТОВ ЕГО ТРАНСФОРМАЦИИ В ВОДНЫХ СРЕДАХ 2019
  • Михайлова Екатерина Сергеевна
  • Дудникова Юлия Николаевна
  • Хайрулин Сергей Рифович
  • Танирбергенова Сандугаш Кудайбергеновна
  • Мансуров Зулхаир Аймухаметович
  • Исмагилов Зинфер Ришатович
RU2709130C1
СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ 1,1-ДИМЕТИЛГИДРАЗИНА В ПОЧВАХ 2022
  • Ульяновский Николай Валерьевич
  • Косяков Дмитрий Сергеевич
  • Ивахнов Артем Дмитриевич
  • Попов Марк Сергеевич
  • Кожевников Александр Юрьевич
RU2792642C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ ОТ ОСТАТКОВ НЕСИММЕТРИЧНОГО ДИМЕТИЛГИДРАЗИНА 1998
  • Лопырев В.А.
  • Долгушин Г.В.
  • Гапоненко Л.А.
  • Елохина В.Н.
RU2140905C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ КОНТЕЙНЕРОВ ЖИДКОСТНЫХ РАКЕТ ПОСЛЕ ПУСКА ОТ КОМПОНЕНТОВ ТОПЛИВА 2012
  • Киселев Александр Петрович
  • Титов Виктор Александрович
  • Рябов Игорь Владимирович
  • Бурков Александр Сергеевич
  • Гришаев Роман Васильевич
  • Соловьев Андрей Владимирович
  • Уборский Андрей Вадимович
RU2509179C1

Реферат патента 2005 года СПОСОБ УДАЛЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ РАКЕТНОГО ТОПЛИВА С МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ И ОБОРУДОВАНИЯ

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано в оборонной, химической и металлургической промышленности. Способ включает обработку поверхности водным раствором реагента, при этом в качестве реагента используют смесь растворимых в воде фосфатов щелочных металлов и аммония, взятых в массовом соотношении от 1/10 до 10/1, а концентрация реагента составляет от 1 до 10 мас.%. Технический результат - высокая степень удаления компонентов ракетного топлива с металлической поверхности. 3 табл.

Формула изобретения RU 2 260 073 C2

Способ удаления компонентов ракетного топлива с поверхности ракеты-носителя и оборудования, включающий обработку поверхности водным раствором реагента, отличающийся тем, что в качестве реагента используют смесь растворимых в воде фосфатов щелочных металлов и аммония, взятых в массовом соотношении от 1/10 до 10/1, а концентрация реагента составляет от 1 до 10 мас.%.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2005 года RU2260073C2

СОСТАВ ДЛЯ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ И ЗАЩИТЫ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛОВ, ИМЕВШИХ КОНТАКТ С НЕСИММЕТРИЧНЫМ ДИМЕТИЛГИДРАЗИНОМ (НДМГ) 1999
  • Чирков А.М.
  • Глазунов М.П.
  • Буряк А.К.
  • Кирпичников В.Н.
  • Камалов И.Ф.
  • Маньшев Д.А.
  • Давидовский Н.В.
RU2158321C1
СПОСОБ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ КОМПОНЕНТАМИ РАКЕТНОГО ТОПЛИВА НА ОСНОВЕ ГИДРАЗИНА 1996
  • Щеголева Г.А.
  • Пимкин В.Г.
  • Артамонов Д.Г.
  • Гусев Е.В.
RU2101390C1
Устройство для получения заливочных пенопластов 1985
  • Кильдишев Николай Александрович
  • Нетреба Николай Николаевич
  • Елизаров Борис Алексеевич
  • Иванов Евгений Иванович
SU1435484A1

RU 2 260 073 C2

Даты

2005-09-10Публикация

2003-06-16Подача