способ уничтожения загущенного иприта

Формула изобретения

1. Способ полного уничтожения загущенного иприта, включающий стадии:

a) растворение загущенного иприта в органическом растворителе, таком как 2-хлорэтанол, метанол, метилцеллозольв или их смеси, для получения прозрачной смеси;

b) сжигание прозрачной смеси загущенного иприта и растворителя, полученной на стадии (а);

c) растворение остаточного загущенного иприта, полученного на стадии (b), путем добавления в него метилцеллозольва;

d) химическое превращение растворенного иприта, полученного на стадии (с), в нетоксичные продукты путем добавления к нему порошкообразного гидроксида натрия и диэтилентриамина.

2. Способ по п.1, в котором весовое отношение загущенного иприта к органическому растворителю составляет от 2:1 до 1:5.

3. Способ по п.1, в котором загущенный иприт с органическим растворителем выдерживают при температуре от 20 до 50°С в течение периода от 10 до 90 дней.

4. Способ по п.1, в котором загущенный иприт растворяют в органическом растворителе в присутствии газообразного азота, барботируемого через смесь в течение 5-30 ч со скоростью от 1 до 10 л в минуту.

5. Способ по п.1, в котором прозрачную жидкость, полученную на стадии (а), сжигают при 800-1500°С в течение 1-6 с.

6. Способ по п.1, в котором соотношение остаточного загущенного иприта и метилцеллозольва составляет от 2:1 до 1:3 по весу.

7. Способ по п.1, в котором загущенный иприт растворяют в метилцеллозольве путем барботирования газообразного азота в течение 1-10 ч со скоростью от 1 до 10 л в минуту.

8. Способ по п.1, в котором соотношение порошкообразного гидроксида натрия и смеси метилцеллозольва и загущенного иприта, полученной на стадии (с), составляет от 1:10 до 1:20 по весу.

9. Способ по п.8, в котором загущенный иприт растворяют путем барботирования азота в течение 1-10 ч со скоростью от 1 до 10 л в минуту.

10. Способ по п.9, в котором используется диэтилентриамин в количестве, эквивалентном от 2 до 4 количеств используемого метилцеллозольва.

11. Способ по п.10, в котором смесь выдерживают в течение 5-10 дней при температуре от 20 до 50°С.

Описание изобретения к патенту

Область изобретения

Изобретение относится к способу уничтожения загущенного или полутвердого иприта, называемого "остатком", который не извлекается из вместительной емкости/боеприпасов при разложении иприта.

Предшествующий уровень техники

Горчичный газ (иприт), известный из химии как 1,1'-тио-бис-(2-хлорэтан), является высокотоксичным и стойким жидким боевым отравляющим веществом кожно-нарывного действия. При хранении в объемных контейнерах и боеприпасах иприт становится частично загущенным или покрывается коркой. Степень загущения или отверждения зависит от способа, использованного при производстве иприта, условий хранения и времени нахождения иприта в контейнерах.

Процессы уничтожения чистого иприта, известные в уровне техники, представляют собой технологию высокотемпературных реакций, которая включает уничтожение иприта путем нагрева до высокой температуры. Такими технологиями являются сжигание, пиролиз, плазменная горелка и обработка расплавленным металлом. Из всех этих высокотемпературных реакционных технологий хорошо проверенной технологией уничтожения чистого иприта является сжигание, которое широко применяется для уничтожения чистого иприта.

Главным недостатком сжигания является то, что оно не может применяться для загущенного иприта (остатка) из-за трудности слива загущенного иприта из резервуара-хранилища.

Другим известным в уровне техники способом уничтожения чистого иприта является техника низкотемпературного уничтожения, основанная на гидролизе иприта.

Основным недостатком технологии, включающей гидролиз, является то, что загущенный иприт нерастворим в воде и щелочном растворе и, следовательно, она не может применяться для уничтожения загущенного иприта.

Другим способом уничтожения чистого иприта, известным в уровне техники, является технология низкотемпературного уничтожения, основанная на электрохимическом окислении. В этом способе иприт окисляется в электрохимической ячейке Ag(II)/AG(I) в кислой среде.

Основным недостатком этой технологии на основе электрохимического окисления является то, что одним из продуктов окисления чистого иприта является сульфон иприта, который токсичен по своей природе.

Другим недостатком этой технологии на основе электрохимического окисления является то, что природа продуктов окисления загущенного иприта не известна, так как химический состав загущенного иприта точно не известен.

Еще одним недостатком этой технологии на основе электрохимического окисления является то, что она не может быть применена для уничтожения чистого иприта в большом объеме.

И еще одним недостатком этой технологии на основе электрохимического окисления является то, что привлеченные затраты очень высоки.

Другим известным в уровне техники способом уничтожения чистого иприта является техника низкотемпературного уничтожения на основе систем с сольватированными электронами, когда чистый иприт восстанавливается при растворении металлического натрия в безводном жидком аммиаке.

Основным недостатком вышеуказанного способа низкотемпературного уничтожения на основе систем с сольватированными электронами является то, что загущенный иприт не может быть перенесен из резервуара-хранилища в реактор. Следовательно, эта технология не может быть применена для уничтожения загущенного иприта.

Другим недостатком вышеуказанного способа низкотемпературного уничтожения на основе систем с сольватированными электронами является то, что он требует точно установленных условий для применения высокоактивного металлического натрия. Так как в загущенном иприте присутствует хлористый водород, это может привести к неконтролируемой экзотермической (чрезвычайно огнеопасной) реакции.

Другим известным в уровне техники способом уничтожения чистого иприта является технология низкотемпературного уничтожения на основе химического превращения с применением тиофильных агентов.

Основным недостатком способа уничтожения на основе тиофильных агентов является то, что этот способ применим только для чистого иприта. Поскольку химический состав загущенного иприта точно не известен, этот способ не может применяться для уничтожения загущенного иприта.

Потребность в настоящем изобретении

Существует потребность в разработке или отдельной технологии уничтожения загущенного иприта (остатка) или в нахождении подходящего органического растворителя, в котором загущенный иприт высоко растворим, и полученная смесь растворителя и загущенного иприта может быть легко сожжена, применяя технологию сжигания.

Цели настоящего изобретения

Основной целью настоящего изобретения является создать способ уничтожения загущенного иприта/остатка.

Другой целью настоящего изобретения является создать способ уничтожения загущенного иприта, который экологически безопасен.

Еще одной целью настоящего изобретения является создать способ уничтожения загущенного иприта, который не требует специализированной установки/оборудования для уничтожения в большом объеме.

Еще одной целью настоящего изобретения является создать способ уничтожения загущенного иприта, который экономически эффективен.

Еще одной целью настоящего изобретения является создать способ уничтожения загущенного иприта, который удовлетворяет требованиям проверки Организации по запрещению химического оружия (ОЗХО).

Еще одной следующей целью настоящего изобретения является создать способ, который полностью разлагает загущенный иприт.

Описание способа

Согласно данному изобретению, предлагается способ полного уничтожения загущенного иприта, включающий стадии:

(a) растворение загущенного иприта в органическом растворителе, таком как 2-хлорэтанол, метанол, метил-целлозольв или их смеси, предпочтительно 2-хлорэтанол;

(b) сжигание прозрачной смеси загущенного иприта и растворителя, полученной на стадии (a);

(c) растворение оставшегося загущенного иприта, полученного на стадии (b);

(d) химическое превращение растворенного иприта, полученного на стадии (c), в нетоксичные продукты.

Точный химический состав загущенного иприта меняется в зависимости от использованного способа получения, добавленных консервантов, условий/времени хранения. Однако обычно предполагается, что он является смесью полимерных циклических и полисульфониевых солей в различном процентном содержании. Имеются также указания, что кроме этих полимерных соединений, присутствуют также дитиан, 1,2-дихлорэтан, сульфон и сульфоксиды иприта и полуторный иприт. Если при производстве иприта в нем присутствует влага, она медленно гидролизует чистый иприт, и образуется хлорид водорода (HCl). Путем добавления консервантов, таких как пиколин, большая часть HCl обычно будет поглощаться пиколином с образованием гидрохлорида пиколина, а оставшийся свободный HCl при долгом хранении реагирует с контейнером с образованием газообразного водорода и солей железа.

Настоящий способ уничтожения загущенного иприта включает следующие стадии.

a) Растворение загущенного иприта в органическом растворителе

К загущенному иприту добавляют такие растворители, как 2-хлорэтанол, или метанол, или метил-целлозольв, или смесь этих растворителей, в отношении от 2:1 до 1:5 вес./вес., предпочтительно в отношении 1:1. После добавления растворителя смесь оставляют на период от 10 до 90 дней, предпочтительно на 30 дней при температуре от 20°C до 50°C, предпочтительно при 30°C. Затем для полного растворения загущенного иприта через смесь барботируют газообразный азот в течение от 5 до 30 часов, предпочтительно 10 часов, при скорости от 1 до 10 литров в минуту (л/мин), предпочтительно 5 л/мин.

(b) Сжигание смеси растворителя и загущенного иприта

Прозрачную жидкость со стадии (a) сжигают при 800-1500°C, предпочтительно при 1200°C. Времени пребывания 1-6 секунд, предпочтительно 3 секунды, в высокотемпературной зоне достаточно для достижения полного уничтожения смеси загущенного иприта и растворителя. Диоксид серы и HCl, образованные при горении, нейтрализуют путем пропускания через 5-20%-ный раствор гидроксида натрия, предпочтительно 10%-ный раствор. В этом способе образуются сульфат натрия и хлорид натрия, оба нетоксичные.

(c) Растворение оставшегося загущенного иприта

После удаления для сжигания прозрачной смеси загущенного иприта и растворителя остается загущенный иприт в концентрации до примерно 10%, который нерастворим в вышеуказанном растворителе. К оставшемуся загущенному иприту добавляют метил-целлозольв в отношении от 2:1 до 1:3, предпочтительно в отношении 1:1, и оставляют на 2-3 часа при температуре 25-40°C, предпочтительно 30°C. Через смесь барботируют газообразный азот в течение 1-10 часов, предпочтительно 5 часов со скоростью от 1 до 10 литров в минуту (л/мин), предпочтительно 5 л/мин, для полного растворения остатка в метил-целлозольве.

(d) Химическое превращение растворенного иприта

К смеси метил-целлозольва и иприта, полученного на стадии (c), добавляют порошкообразный гидроксид натрия (в отношении гидроксид натрия:метил-целлозольв от 1:10 до 1:20 вес./вес., предпочтительно 1:14 вес./вес.) и снова барботируют газообразный азот со скоростью от 1 до 10 литров в минуту (л/мин), предпочтительно 5 л/мин, в течение 1-10 часов, предпочтительно 5 часов. Затем добавляют диэтилентриамин (ДЭТА, в весовом отношении к метил-целлозольву 1-5, предпочтительно 2,5) и содержимое оставляют на 5-15 дней, предпочтительно на семь дней. После этого периода в 15 дней смесь совсем не содержит иприта, и в контейнере не осталось загущенного иприта.

Далее настоящее изобретение будет проиллюстрировано рабочими примерами, которые, как подразумевается, являются иллюстративными и не должны рассматриваться ограничительно как накладывающие какие-либо ограничения на рамки настоящего изобретения.

РАБОЧИЙ ПРИМЕР 1

Одну тонну 2-хлорэтанола (2-CE) добавляли к одной тонне загущенного иприта и оставляли на 15 дней при 30°C. Затем через смесь барботировали газообразный азот в течение 8 часов со скоростью 3 л/мин для полного растворения загущенного иприта. Затем прозрачную жидкость сжигали при 800°C в течение 6 секунд. Оставшиеся примерно 10% загущенного иприта (100 кг), которые не были растворены в 2-CE, оставались как осадок. К нему добавляли 150 кг метил-целлозольва и оставляли на 2 часа при 30°C. Газообразный азот барботировали в течение 1 ч для полного растворения осадка в метил-целлозольве. К этому добавляли 150 кг метил-целлозольва и оставляли на 2 часа при 30°С. Газообразный азот барботировали в течение 1 ч для полного растворения осадка в метил-целлозольве. К этому добавляли 10,5 кг порошкообразного гидроксида натрия и снова барботировали азот в течение 2 часов, затем добавляли ДЭТА (375 кг) и смесь оставляли на одну неделю для уничтожения иприта.

РАБОЧИЙ ПРИМЕР 2

Одну тонну 2-хлорэтанола (2-CE) добавляли к одной тонне загущенного иприта и оставляли на 30 дней при 30°C. Затем через смесь барботировали газообразный азот в течение 10 часов со скоростью 5 л/мин для полного растворения загущенного иприта. Затем прозрачную жидкость сжигали при 1200°C в течение 3 секунд. Оставшиеся примерно 10% загущенного иприта (100 кг), который не был растворен в 2-CE, оставались как осадок. К нему добавляли 150 кг метил-целлозольва и оставляли в течение 2 часов при 30°C. Для полного растворения осадка в метил-целлозольве барботировали газообразный азот в течение 1 ч. К этому добавляли 10,5 кг порошкообразного гидроксида натрия и снова барботировали азот в течение 2 часов, затем добавляли ДЭТА (375 кг) и смесь оставляли на одну неделю для уничтожения иприта.

РАБОЧИЙ ПРИМЕР 3

1,5 тонны 2-хлорэтанола (2-CE) добавляли к одной тонне загущенного иприта и оставляли на 20 дней при 30°C. Затем через смесь барботировали газообразный азот в течение 25 часов со скоростью 2 л/мин для полного растворения загущенного иприта. Затем прозрачную жидкость сжигали при 1000°C в течение 4 секунд. Оставшиеся примерно 10% загущенного иприта (100 кг), который не был растворен в 2-CE, оставались как осадок. К этому добавляли 150 кг метил-целлозольва и оставляли на 2 часа при 30°C. Газообразный азот барботировали в течение 1 часа для полного растворения осадка в метил-целлозольве. К этому добавляли 10,5 кг порошкообразного гидроксида натрия и снова барботировали азот в течение 2 часов, затем добавляли ДЭТА (375 кг) и смесь оставляли на одну неделю для уничтожения иприта.

Следует понимать, что настоящее изобретение допускает модификации, изменения и переделки, которые, разумеется, охватываются рамками настоящего изобретения, которое определяется далее следующей формулой изобретения.