способ уничтожения люизита

Формула изобретения

Способ уничтожения люизита химическим превращением его в малотоксичные продукты, отличающийся тем, что превращение осуществляют взаимодействием люизита с аммиаком при мольном соотношении 1 (4,1 4,5) и температуре 500 - 800^oС.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области уничтожения химического оружия, в частности люизита.

Известен способ уничтожения люизита путем его взаимодействия с расплавом серы [1] Процесс осуществляют при температуре 160 180^oС при массовом соотношении люизит:сера, равном 1:3. Продолжительность реакции составляет 30 -40 мин. В результате образуется нерастворимый в воде полимер, фиксирующий продукт реакции в виде блока серного сплава. 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 [2] Взаимодействие люизита с газообразным хлором осуществляется при температуре 110 130^oC в течение 2-х часов. В результате образуется трихлорид мышьяка и смесь хлорсодержащих углеводородов. Трихлорид мышьяка является ценным техническим продуктом, на основе которого получают особо чистый мышьяк. Хлорсодержащие углеводороды могут быть использованы в качестве растворителей.

К недостаткам метода хлорирования относятся использование токсического реагента хлора, недостаточная конверсия люизита, возможность повторного использования образующегося треххлористого мышьяка для получения люизита.

Известен способ уничтожения люизита путем его восстановления водородом [3] Процесс осуществляют путем распыления люизита в среде водорода и подачи его в реактор, нагретый до температуры 900 -1000^oС. При этих условиях происходит восстановление люизита до элементарного мышьяка, который является наименее летучим и наименее токсичным из всех производных этого химического элемента. Летучими продуктами восстановления люизита являются смесь хлорированных углеводородов и хлористого водорода.

Этот известный способ уничтожения люизита путем его превращения в малотоксичные продукты выбрали в качестве прототипа как наиболее близкий к предлагаемому изобретению по назначению и технической сущности.

Основными недостатками известного способа являются неполная конверсия люизита, образование в процессе его восстановления хлористого водорода - токсического и коррозионноактивного вещества, которое требует последующей утилизации. Кроме того, при температурах 900 1000^oC происходит частичный крекинг образующихся при восстановлении люизита углеводородов, что приводит к загрязнению мышьяка углеродом. Содержание этой примеси в целевом продукте достигает 25 мас.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение глубины конверсии люизита в элементарный мышьяк, уменьшение содержания в нем углерода и устранение образования хлористого водорода.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе уничтожения люизита путем его химического превращения в малотоксичные продукты превращение осуществляют взаимодействием люизита с аммиаком при мольном их соотношении 1:(4,1 4,5) и температуре 500 800^oC.

Газообразный аммиак уже при комнатной температуре образует с люизитом летучий аддукт состава

ClC₂H₂AsCl₂+4NH₃_ ClC₂H₂AsCl₂4NH₃

При температуре 500 800^oC этот аддукт разлагается в атмосфере избыточного аммиака с выделением элементарного мышьяка. Содержащийся в люизите хлор связывается при этом в хлорид аммония. Термораспад аддукта протекает по схеме:

ClC₂H₂AsCl₂+4NH₃_ As+3NH₄Cl+0,5N₂+C₂H₂

Реакция экзотермична и протекает количественно, приводя к быстрому и полному превращению отравляющего вещества в малолетучие и малотоксичные продукты. Образование аддукта люизита с аммиаком само по себе является актом уничтожения боевого отравляющего вещества, поскольку регенерация люизита из аддукта невозможна.

Существенными признаками предлагаемого изобретения, обеспечивающими превращение люизита в малотоксичные продукты, являются: 1) использование в качестве реагента газообразного аммиака; 2) мольное соотношение люизита и аммиака, равное 1:(4,1 4,5); 3) температура процесса 500 800^oC.

Если содержание аммиака в реакционной смеси меньше 4,1 моль на 1 моль люизита, то происходит неполное превращение отравляющего вещества. Если содержание аммиака более 4,5 моль на моль люизита, то часть его не используется в процессе, приводя к неоправданному расходу этого реагента.

При температуре ниже 500^oC образующийся в ходе реакции элементарный мышьяк конденсируется на стенках реактора, что является нежелательным. При температурах выше 800^oC газообразный аммиак заметно разлагается на азот и водород, что приводит к неоправданному его расходу. Аммиак стабилизирует поведение ацетилена, являющегося первичным углеводородом при разложении люизита, и обеспечивает его мягкое превращение в этан и этилен без образования элементарного углерода.

Лишь сочетание существенных признаков в указанных интервалах: мольное соотношение 1: (4,1 4,5) и температура процесса 500 800^oC обеспечивают количественное превращение боевого отравляющего вещества в малотоксичные продукты.

Способ уничтожения люизита взаимодействием его с аммиаком при мольном соотношении 1: (4,1 4,5) и температуре процесса 500 800^oC неизвестен из открытых источников научно-технической информации и является новым.

Предлагаемое изобретение осуществляют следующим образом: в трубчатый реактор длиной 400 мм и диаметром 30 мм, нагретый до температуры 650^oC, через форсунку подают жидкий люизит в количестве 103,5 г/ч (0,5 моль/ч). Одновременно в реактор подают газообразный аммиак со скоростью 49,3 л/ч (2,2 моль/ч). Люизит реагирует с аммиаком с образованием углеводородов, паров мышьяка и хлористого аммония. На выходе из реактора газообразные продукты реакции, состоящие из метана, ацетилена, этана, азота, мышьяка, аммиака и хлористого аммония, охлаждаются и происходит конденсация паров мышьяка и хлористого аммония на стенках проемника. После окончания процесса в приемнике собирают 37,36 г мышьяка и 80,0 г хлористого аммония. Выход этих продуктов количественный. Содержание углерода в полученном мышьяке не превышает 1 мас.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает полное уничтожение люизита и получение из этого боевого отравляющего вещества ценного химического продукта элементарного мышьяка.

Источники информации

1. Российский химический журнал (Журнал российского химического общества им. Д.И. Менделеева), т.27, вып.3, 1993, с.26.

2. Там же, с.27.

3. С.А. Миллер. Ацетилен, его свойства, применение и получение. Т.1, с. 662, М. Химия, 1969.