Transcript ClC 2 H 2
Название слайда Технологии детоксикации и утилизации высокотоксичных соединений ННГУ 2000 г. Объект по уничтожению химического оружия в п. Горный Саратовской области Высокотемпературное аммиачное восстановление люизита до элементного мышьяка. Опытная установка 80 т/год 2007 г. ОАО Капролактам-Дзержинск 20000 тонн отходов Способ химической иммобилизации мышьяка непосредственно в отходах строительных материалов и цементном камне (бетоне) Промышленная установка 10000 т/год 2010 г. космодром Байконур Установки нейтрализации манометров от компонентов ракетного топлива (гептил и амил) «НЕГА» Метод критической взрывной десорбции вещества из капилляров 2012 г. Объект по уничтожению химического оружия «Леонидовка» Пензенской области Переработка водного раствора фторида калия, образовавшегося при выделении неорганических веществ из реакционной массы от уничтожения ВР-55 рецептурой РД-4М методом капсулирования с использованием гипса и 2 цемента Опытная установка 700 кг/час Научные основы процессов детоксикации и утилизации высокотоксичных соединений - Необходимые условия - оригинальный подход к решению задачи - степень детоксикации не менее 99,99 % -обеспечение экологической безопасности: от супертоксиканта до малоопасных продуктов - lV класс опасности Алгоритм решения задачи - исследования термохимических и физико-химических свойств исходных, промежуточных и конечных продуктов, анализ моделирование технологических процессов – лабораторные – пилотные и опытные установки - опытные образцы - Государственная техническая и экологическая экспертиза проекта 3 Реакции восстановление люизита и ТХМ до элементного мышьяка f H0, Хлорвиниларсинимид (8) ClC2H2AsNH + NH3 As + C2H2 + NH4Cl + 1/2N2 кДж/моль -50,17 бис-хлорвиниларсинамид (9) (ClC2H2)2AsNH2 + 2NH3 As + 2C2H2 + 2NH4Cl + 1/2N2 -69,52 брутто-реакция -люизита (10) ClC2H2AsCl2 + 4NH3 As +C2H2 + 3NH4Cl + 1/2N2 -355,97 Хлорарсинимид ClAsNH + NH3 As + NH4Cl + 1/2N2 брутто-реакция ТХМ AsCl3 + 4NH3 As + 3NH4Cl + 1/2N2 CN -241,36 (12) -454,0 + + N бензамин 5 % C2H2 + 2NH3 CH4 + 1/2C2H4 + N2 + H2 2C2H2 +2H2 CH4 + C2H4 + C хинолин 25 % + 0,25C2H4 + 0,5C2H2 + 5H2 Состав газов (объ.%) + CN CN NH 2 ClC2H2AsCl2 + 5NH3 As + 3NH4Cl + N2 + 0,5CH4 + N CN бензонитрил 50% 1,2-бензоди пиридин карбонитрил 10% + ClC2H2AsCl2 ClC2H2AsClNH2 ClC2H2AsNH As + 3NH4Cl (11) термораспад -люизита (13) ClC2H2AsCl2 AsCl3 + 3/2C + 1/2CH4 -136,88 Реакции аммонолиза ацетилена и хлорвинила 4C2H2 + n NH3 ClC2H2 + nNH3 Реальная реакция аммонолиза - люизита карбонитрил 10% + CH4 + NH4Cl азот - 43,8; метан - 18,5; ацетилен - 26,4; этилен - 10,6; водород - 0,7; ароматические углеводороды - 5 4 1 4 7 2 5 3 6 8 Испытательный стенд аммонолиза люизита ННГУ в 33 ЦНИИИ МО РФ. 1 – дозатор ОВ, 2 – форсуночная головка, 3 – реактор в сборе, 4 - адсорбер, 5 - холодильник абгазов, 6 – насадочный орошаемый скруббер, 7 – рабочая часть реактора из силицированного графита, 8 - камера конденсации реактора. 5 Люизит Люизит Аммиак 400 500 600 оС Аммиак I Хлористый аммоний, мышьяк, углеводороды II Рис. а) III Рис. б) Продукты аммонолиза Рис. в) Раствор хлористого аммония Схема процесса аммонолиза люизита в проточном реакторе. I – зона жидкофазного аммонолиза и термораспада люизита; II – зона диффузионноконвективного аммонолиза; III – зона охлаждения и конденсации продуктов аммонолиза. а) - модель процессов жидкофазного аммонолиза капли люизита. б) схема материальных потоков в реакторе. в) температурный профиль продуктов аммонолиза по длине реактора. 6 4. Решение экологических проблем 4.1. Детоксикация бывших цехов производства люизита 7 7 Расположение корпусов производства люизита на территории ОАО «Капролактам» Назначение корпусов: № 251 - приемка и проверка корпусов боеприпасов; №252 - проверка состояния снаряженных боеприпасов № 310 - приготовление смеси иприта с люизитом, наполнения боеприпасов № 305 - приготовление и хранение смеси иприта с люизитом № 315 - хранение люизита № 316 - синтез треххлористого мышьяка № 317 - производство люизита 316 317 251 305в 305 315 310 8 Загрязнение территории ОАО «Капролакта» мышьяком. 10 – 10000 ПДК 1- 10 ПДК Меньше ПДК – 2 мг/кг Территория не обследована 9 к. 317. Синтез люизита. Содержание мышьяка в грунте на глубине 0,5м, в ПДК 80 10м 55 150 400 12м 550 900 150 11965 505 200 Содержание мышьяка в ПДК 317 Синтез люизита 34 90 75 150 - - - - бетонный забор - граница с территорией «Сибур-Нефтехим» 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 0 1 2 3 4 5 метры Содержание мышьяка в грунте по глубине,к. 317, южная сторона 1750 200 14000 Глубина грунта, м Содержание мышьяка, в ПДК 6 0 0,5 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 1180 11965 4760 620 3940 1215 930 10 Природа соединений мышьяка в отходах строительных материалов и грунте Строительные отходы ... Ca OH O Ca ... 1) Взаимодействие оксида Cl CH CH As O H 2O Cl CH CH As люизита с алюмосиликатами ... Ca OH O Ca ... кальция (кирпич) CaAl2.Si2O8.4H2O O Ca ... O Ca .. 2) Гидролиз хлорвиниларсенита 2Ca(OH ) 2 Cl CH CH As Ca (OH )Cl CH CH OH Ca О As O Ca ... O Ca .. кальция цементным раствором и получение арсенитоалюмосиликата кальция Саx(AsO3)y(Al2O3)z (CaO.SiO2).4Н2О Грунт. Образование арсоновых кислот ClC2H2AsCl2 + 2H2O ClC2H2AsO(OH)2 + 2HCl Объект Отходы строительных материалов Грунт Люизит и его соединения Cl CH CH As CH CH Cl Cl CH CH g-люизит Cl CH CH As CH CH Cl Cl CH CH g-люизит Неорганический мышьяк ...Ca O As CH CH Cl ...Ca O ...Ca O As O Ca... ...Ca O Хлорвинилсодержащие соединения мышьяка связанные со структурой строительных материалов OH | OH As CHCHCl || O (Cl CH CH ) As 2 | (Cl CH CH ) As 2 Соли хлорвиниларсоновой кислоты Тетрахлорвинилдиарсин Арсениты кальция, связанные со структурой строительных материалов ...M O As O M ... ...M O M металл Неорганические соединения мышьяка 11 Стадии детоксикации отходов строительных материалов цементным раствором 1. Дробление строительных отходов на установке ДРО-703 в щебень с размером не более 40 мм. 2. Детоксикация строительных отходов цементным раствором в миксере АБС-7 в течение 2 часов. 3. Выгрузка бетонной смеси в карты хранения (переоборудованные подвальные помещения корпусов № 315 и 305). 4. Определение класса опасности бетона для окружающей природной среды по результатам экспериментальных водномиграционных показателей и интегральной токсичности методом биотестирования по двум тест-объектам. Формирование паспорта хранилища 12 Переработка водного раствора фторида калия, образовавшегося при выделении неорганических веществ из реакционной массы от уничтожения ВР-55 (вязкий зоман) рецептурой РД-4М (изобутилат калия) методом капсулирования с использованием гипса и цемента Гипс Цемент Осаждение фторида кальция Раствор фторида калия Капсулирование фторида кальция СаSO4 + 2KF → CaF2↓ + K2SO4 - 86,2 кДж/моль Бетон Содержание фторида калия в растворе от времени взаимодействия с гипсом Степень обезвреживания раствора от соединений фтора, 40 Содержание, % мас. 35 30 мг/л 25 20 Исходный раствор – 460000 15 Очищенный раствор - 8 10 5 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Время, мин 13 Характеристика бетонных блоков Свойств о Показатель 1 Внешни й вид Твердое вещество серого цвета 2 Плотнос ть 1,7-1,9 т/м3 5 3 Раствор имость в воде Массовая доля, % не более 0,1 с поверхност и 6 Прочнос ть на сжатие 8,0-12,0 МПа (80-120 кг/см2) 7 № 4 № Свойство Показатель Водопоглощение Массовая доля, % не более 0,16 Состав: Массовая доля, % 9-11 24-26 63-67 - фторид кальция - сульфат калия кристаллогидраты силикатов и алюмоферросиликатов кальция *Токсичность: - для окружающей природной среды - для человека IV малоопасные отходы 3малоопасные отходы 14 Бункер компонента 1 гипс Бункер-дозатор компонентов Бункер компонента 2 цемент Поз. 7 Поз. 5 Поз. 6 Поз. 1 Поз. 3 Поз. 4 Поз. 2 15 16 Установка нейтрализации манометров от компонентов ракетного топлива «НЕГА» Метод критической взрывной десорбции вещества из капилляров 17 Космический аппарат «СОЮЗ» 18