RU2185219C1 - Method for rendering highly toxic compounds harmless - Google Patents
Method for rendering highly toxic compounds harmless Download PDFInfo
- Publication number
- RU2185219C1 RU2185219C1 RU2001125974/12A RU2001125974A RU2185219C1 RU 2185219 C1 RU2185219 C1 RU 2185219C1 RU 2001125974/12 A RU2001125974/12 A RU 2001125974/12A RU 2001125974 A RU2001125974 A RU 2001125974A RU 2185219 C1 RU2185219 C1 RU 2185219C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- neutralization
- products
- plasma
- highly toxic
- gas mixture
- Prior art date
Links
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Description
Область техники
Изобретение относится к технологиям обезвреживания высокотоксичных соединений, например химических отравляющих веществ.Technical field
The invention relates to technologies for the disposal of highly toxic compounds, for example chemical poisons.
Уровень техники
Известны способы обезвреживания высокотоксичных (токсичных) соединений, включающие получение газовой смеси обезвреживаемого токсичного соединения с реагентом, активирующим процесс обезвреживания, термохимическую обработку полученной смеси и выведение продуктов обезвреживания [1], [2].State of the art
Known methods of neutralizing highly toxic (toxic) compounds, including obtaining a gas mixture of a neutralized toxic compound with a reagent that activates the neutralization process, thermochemical treatment of the resulting mixture and removal of neutralization products [1], [2].
Термохимическую обработку газовой смеси по способу [1] осуществляют путем сжигания обезвреживаемого газа в водородно-кислородном пламени, по способу [2] для термохимической обработки используют высокотемпературный газ из камеры сгорания реактивного двигателя. The thermochemical treatment of the gas mixture according to the method [1] is carried out by burning neutralized gas in a hydrogen-oxygen flame; according to the method [2], high-temperature gas from the combustion chamber of a jet engine is used for thermochemical processing.
Недостаток способов [1] и [2] - отсутствие универсальности по отношению к обезвреживаемому газу. The disadvantage of the methods [1] and [2] is the lack of versatility with respect to the neutralized gas.
Известны способы обезвреживания токсических соединений, основанные на их облучении пучком ускоренных электронов, пригодные для обезвреживания широкого круга токсических веществ [3], [4]. Known methods of neutralizing toxic compounds based on their irradiation with a beam of accelerated electrons, suitable for the neutralization of a wide range of toxic substances [3], [4].
Недостаток способа [3] - неполное разложение токсических соединений и опасность их появления в выходных продуктах обезвреживания, а способа [4] - низкая производительность, связанная с необходимостью помещения обезвреживаемого вещества в металлические капсулы, размеры которых соизмеримы с глубиной проникновения электронов. The disadvantage of the method [3] is the incomplete decomposition of toxic compounds and the danger of their occurrence in the neutralization output products, and the method [4] is the low productivity associated with the need to place the neutralized substance in metal capsules, the sizes of which are comparable with the electron penetration depth.
Известен выбранный в качестве прототипа способ обезвреживания высокотоксичных соединений, основанный на их разложении в плазменном реакторе [5]. Способ-прототип включает получение газовой смеси обезвреживаемого соединения с реагентом, активирующим процесс обезвреживания, обработку полученной газовой смеси в плазменном реакторе и выведение продуктов обезвреживания. Known selected as a prototype method for the disposal of highly toxic compounds, based on their decomposition in a plasma reactor [5]. The prototype method includes obtaining a gas mixture of a neutralized compound with a reagent that activates the neutralization process, processing the resulting gas mixture in a plasma reactor and removing the neutralization products.
Способ [5] обладает универсальностью по отношению к обезвреживаемому газу и не имеет принципиальных ограничений по производительности. The method [5] is versatile in relation to the neutralized gas and does not have fundamental performance limitations.
Недостаток прототипа - возможность попадания в выходные продукты процесса обезвреживания неразложившихся исходных соединений или других токсичных веществ, образовавшихся в процессе обезвреживания. Этот недостаток особенно существенен при обезвреживании больших количеств таких высокотоксичных соединений как химические отравляющие вещества. The disadvantage of the prototype is the possibility of getting into the output products of the neutralization process of undecomposed starting compounds or other toxic substances formed during the neutralization process. This disadvantage is especially significant when neutralizing large quantities of highly toxic compounds such as chemical poisons.
Задача изобретения - повысить эффективность разложения токсичных соединений и очистки выходных продуктов процесса обезвреживания. The objective of the invention is to increase the efficiency of decomposition of toxic compounds and purification of the output products of the neutralization process.
Раскрытие изобретения
Предметом изобретения является способ обезвреживания высокотоксичных соединений, например химических отравляющих веществ, включающий получение газовой смеси обезвреживаемого соединения с реагентом, активирующим процесс обезвреживания, обработку полученной газовой смеси в плазменном реакторе и выведение продуктов обезвреживания, отличающийся согласно изобретению тем, что продукт обработки газовой смеси в плазменном реакторе охлаждают до заданной температуры, отделяют сконденсировавшиеся при этом компоненты, возгоняют их и возвращают в плазменный реактор, а компоненты, оставшиеся в газообразном состоянии, выводят в качестве продуктов обезвреживания.Disclosure of invention
The subject of the invention is a method of neutralizing highly toxic compounds, for example chemical poisons, comprising obtaining a gas mixture of a neutralized compound with a reagent that activates the neutralization process, treating the resulting gas mixture in a plasma reactor and removing the neutralization products, characterized according to the invention in that the product of processing the gas mixture in a plasma the reactor is cooled to a predetermined temperature, the condensed components are separated, sublimated and returned schayut into the plasma reactor and components remaining in the gaseous state is output as the neutralization products.
Это позволяет повысить эффективность разложения токсичных соединений и очистки выходных продуктов процесса обезвреживания. This improves the efficiency of decomposition of toxic compounds and purification of the output products of the neutralization process.
Изобретение имеет развитие, состоящее в том, что обрабатываемую в плазменном реакторе газовую смесь облучают потоком ускоренных заряженных частиц. The invention has a development consisting in the fact that the gas mixture being processed in a plasma reactor is irradiated with a stream of accelerated charged particles.
Это позволяет повысить скорость и эффективность процесса плазмохимического разложения токсичных соединений. This allows you to increase the speed and efficiency of the plasma-chemical decomposition of toxic compounds.
Изобретение имеет другое развитие, состоящее в том, что в качестве реагента, активирующего процесс обеззараживания, используют кислород или фтор. The invention has another development, consisting in the fact that as a reagent that activates the disinfection process, use oxygen or fluorine.
Это позволяет подобрать активирующий газ в зависимости от вида обезвреживаемого соединения и имеющегося оборудования. This allows you to choose an activating gas depending on the type of neutralized compound and the available equipment.
Изобретение имеет еще одно развитие, состоящее в том, что контролируют содержание водорода в продуктах обезвреживания и по нему судят о завершении плазмохимической обработки. The invention has another development, consisting in the fact that they control the hydrogen content in the products of neutralization and it is used to judge the completion of the plasma-chemical treatment.
Это позволяет эмпирически уточнять расчетное время завершения процесса обезвреживания. This allows you to empirically refine the estimated time for completion of the neutralization process.
Осуществление изобретения
На чертеже представлена блок-схема, иллюстрирующая осуществление способа с учетом его развития.The implementation of the invention
The drawing shows a block diagram illustrating the implementation of the method, taking into account its development.
Она содержит:
- плазменный реактор - 1;
- ускоритель заряженных частиц - 2;
- индукторные катушки - 3;
- источник высокочастотного питания - 4;
- смеситель - 5;
- охладитель - 6;
- конденсатор (температурная ловушка) - 7;
- испаритель - 8;
- вентили - 9, 10, 11, 12, 13, 14;
- узлы ввода - 15 и вывода - 16 заряженных частиц.It contains:
- plasma reactor - 1;
- accelerator of charged particles - 2;
- inductor coils - 3;
- a source of high-frequency power - 4;
- mixer - 5;
- cooler - 6;
- condenser (temperature trap) - 7;
- evaporator - 8;
- valves - 9, 10, 11, 12, 13, 14;
- input nodes - 15 and output - 16 charged particles.
Обезвреживание токсичных соединений осуществляют следующим образом. The neutralization of toxic compounds is as follows.
На первой стадии процесса вентили 11, 12, 13 и 14 закрыты. At the first stage of the process, the valves 11, 12, 13 and 14 are closed.
Обезвреживаемое соединение и активирующий реагент в газообразном состоянии под давлением подаются в смеситель 5 через вентили 9 и 10 соответственно. Образовавшаяся смесь поступает в плазменный реактор 1. В качестве активирующего процесс обезвреживания реагента может быть использован, например, кислород или фтор. Neutralized compound and activating reagent in a gaseous state under pressure are supplied to the mixer 5 through valves 9 and 10, respectively. The resulting mixture enters the plasma reactor 1. As an activating process for the neutralization of the reagent, for example, oxygen or fluorine can be used.
В начале следующей стадии процесса вентили 9 и 10 закрываются. At the beginning of the next stage of the process, the valves 9 and 10 are closed.
Источник 4 с катушками 3 представляет собой индукционный плазматрон, который индуцирует в газовой смеси, поданной в плазменный реактор 1, высокочастотный разряд, нагревающий газ и поддерживающий его в состоянии низкотемпературной плазмы (температура плазмы до ~104 К).Source 4 with coils 3 is an induction plasmatron, which induces in the gas mixture fed into plasma reactor 1 a high-frequency discharge heating the gas and maintaining it in a low-temperature plasma state (plasma temperature up to ~ 10 4 K).
В объеме плазмы, находящейся в реакторе 1, интенсивно протекают процессы ионизации атомов, плазмохимические процессы, приводящие к разрушению связей в молекулах газа, соединению молекулярных фрагментов токсичных соединений с кислородом (фтором), разрушению вновь образованных молекул. In the volume of the plasma in the reactor 1, the processes of atom ionization occur intensively, plasma-chemical processes leading to the destruction of bonds in gas molecules, the combination of molecular fragments of toxic compounds with oxygen (fluorine), and the destruction of newly formed molecules.
При этом из вещества плазмы образуются менее токсичные, нетоксичные и малотоксичные продукты реакции. Кроме того, в объеме камеры 1 могут сохраняться молекулы исходного токсичного соединения, представляющего наибольшую опасность. In this case, less toxic, non-toxic and low toxic reaction products are formed from the plasma substance. In addition, in the volume of chamber 1, the molecules of the initial toxic compound presenting the greatest danger can be preserved.
Полное 100%-ое разложение исходных соединений не может быть достигнуто, если не выводить из объема камеры 1 хотя бы часть продуктов разложения и химических реакций, в частности, продуктов взаимодействия молекулярных фрагментов токсичных соединений с кислородом. A complete 100% decomposition of the starting compounds cannot be achieved if at least some of the decomposition products and chemical reactions, in particular, the products of the interaction of molecular fragments of toxic compounds with oxygen, are not removed from chamber 1.
На следующей стадии процесса вентили 11 и 12 открываются, и плазменный поток направляется в конденсатор 7 через охладитель 6, в котором продукт плазмохимической реакции предварительно охлаждается до температур, безопасных для оборудования блока 7. Охладитель 6 представляет собой теплообменный аппарат, в котором плазма отдает свое тепло охлаждающей среде (магистраль охлаждающей среды не показана) и вновь переходит в смесь газов - продуктов разложения. At the next stage of the process, the valves 11 and 12 are opened, and the plasma stream is directed to the condenser 7 through a cooler 6, in which the product of the plasma-chemical reaction is pre-cooled to temperatures safe for the equipment of unit 7. Cooler 6 is a heat exchanger in which the plasma gives off its heat cooling medium (the cooling medium line is not shown) and again passes into a mixture of gases - decomposition products.
Охлажденная в блоке 6 струя газовой смеси проходит в конденсатор 7, функционирующий как низкотемпературная ловушка. В конденсаторе 7 газообразные компоненты, поступающие из блока 6, дополнительно охлаждаются до заданной температуры, которая не должна превышать температуру конденсации обезвреживаемого соединения. При этом компоненты, температура конденсации которых не ниже заданной, конденсируются и накапливаются в жидком состоянии в блоке 7. В результате продукты плазмохимической реакции разделяются на жидкую фракцию, содержащую токсичные компоненты, включая исходное токсичное соединение, и оставшуюся в газообразном состоянии фракцию, содержащую легкие компоненты: водяные пары, кислород, водород и другие нетоксичные или малотоксичные компоненты. The stream of gas mixture cooled in block 6 passes into a condenser 7, which functions as a low-temperature trap. In the condenser 7, the gaseous components coming from block 6 are further cooled to a predetermined temperature, which should not exceed the condensation temperature of the neutralized compound. In this case, the components, the condensation temperature of which is not lower than the set one, condense and accumulate in a liquid state in block 7. As a result, the products of the plasma-chemical reaction are separated into a liquid fraction containing toxic components, including the initial toxic compound, and a fraction containing light components remaining in the gaseous state : water vapor, oxygen, hydrogen and other non-toxic or low toxic components.
Затем вентиль 12 закрывается, и газообразная фракция откачивается компрессором (не показан) из конденсатора 7 на выход 17 в качестве нетоксичного продукта обезвреживания, а накопленная жидкая фракция остается в конденсаторе 7. Then the valve 12 is closed, and the gaseous fraction is pumped out by the compressor (not shown) from the condenser 7 to the outlet 17 as a non-toxic product of neutralization, and the accumulated liquid fraction remains in the condenser 7.
Вентиль 13 во время предыдущих стадий закрыт. На следующей стадии процесса он открывается, и жидкость из конденсатора 7 поступает в испаритель 8, где возгоняется и через предварительно открытый вентиль 14 подается на повторную обработку в реактор 1 через смеситель 5 (как показано на чертеже) или непосредственно. Valve 13 is closed during previous stages. At the next stage of the process, it opens, and the liquid from the condenser 7 enters the evaporator 8, where it is sublimated and fed through a pre-opened valve 14 for re-treatment to the reactor 1 through a mixer 5 (as shown in the drawing) or directly.
После завершения обработки порции токсичных соединений, поступивших в смеситель 5 через вентиль 9, все вентили устанавливаются в исходное состояние, и цикл обезвреживания повторяется. After processing the portion of toxic compounds that entered the mixer 5 through valve 9, all valves are set to their original state, and the neutralization cycle is repeated.
Количество прошедшего на выход 17 водорода, включая содержащийся в парах воды и других газообразных соединениях, является индикатором того, насколько (в какой мере) вещество токсичного соединения было разложено в течение описанного цикла его обработки. Длительность этого цикла может быть определена, кроме того, расчетным путем. The amount of hydrogen passed to the outlet 17, including that contained in water vapor and other gaseous compounds, is an indicator of how (to what extent) the substance of the toxic compound was decomposed during the described cycle of its processing. The duration of this cycle can also be determined by calculation.
Для повышения скорости и эффективности процесса плазмохимического разложения газовая смесь, обрабатываемая в реакторе 1, дополнительно облучается пучком ускоренных заряженных частиц (электронов или протонов), поступающих от ускорителя 2 через узел ввода 15 в реактор 1. Облучение заряженными частицами позволяет увеличить глубину ионизации плазмы (вплоть до полной "обдирки" электронных оболочек). В качестве ускорителя 2 может использоваться, например, электронный ускоритель в виде электронной пушки или ускоритель протонов циклотронного типа, поддерживающий движение частиц через узлы 15 и 16 по замкнутой траектории 18, с тем чтобы обеспечить многократное пересечение ими объема реактора 1. To increase the speed and efficiency of the plasma-chemical decomposition process, the gas mixture processed in reactor 1 is additionally irradiated with a beam of accelerated charged particles (electrons or protons) coming from accelerator 2 through input unit 15 to reactor 1. Irradiation with charged particles allows increasing the depth of plasma ionization (up to to complete "stripping" of electronic shells). As the accelerator 2 can be used, for example, an electron accelerator in the form of an electron gun or a cyclotron-type proton accelerator that supports the movement of particles through nodes 15 and 16 along a closed path 18, so as to ensure that they repeatedly intersect the volume of reactor 1.
Источники информации
1. Патент РФ 2116811 С1, МПК A 62 D 3/00, 1992.Sources of information
1. RF patent 2116811 C1, IPC A 62 D 3/00, 1992.
2. Патент РФ 2005519 С1, МПК A 62 D 3/00, 1992. 2. RF patent 2005519 C1, IPC A 62 D 3/00, 1992.
3. Авт. свид. СССР 1472118, МПК B 01 J 19/08, 1989. 3. Auth. testimonial. USSR 1472118, IPC B 01 J 19/08, 1989.
4. Патент РФ 2132727, МПК B 01 J 19/08, 1999. 4. RF patent 2132727, IPC B 01 J 19/08, 1999.
5. Патент ЕР 0412107 В1, МПК A 62 D 3/00, 1992. 5. Patent EP 0412107 B1, IPC A 62 D 3/00, 1992.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001125974/12A RU2185219C1 (en) | 2001-09-24 | 2001-09-24 | Method for rendering highly toxic compounds harmless |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001125974/12A RU2185219C1 (en) | 2001-09-24 | 2001-09-24 | Method for rendering highly toxic compounds harmless |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2185219C1 true RU2185219C1 (en) | 2002-07-20 |
Family
ID=20253309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001125974/12A RU2185219C1 (en) | 2001-09-24 | 2001-09-24 | Method for rendering highly toxic compounds harmless |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2185219C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2318568C2 (en) * | 2002-03-28 | 2008-03-10 | Аэроспейс Консалтинг Корпорейшн Спейн, С.Л. | Mobile installation for processing of high-toxic biochemical refuse using self-controlling plasma, and method for performing the same |
| RU2561381C1 (en) * | 2014-06-05 | 2015-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ТехЭкоПлазма" (ООО "ТехЭкоПлазма") | Integrated method of processing fluorine-containing toxic wastes |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2410477B2 (en) * | 1973-11-21 | 1977-03-24 | Babcock-Hitachi KJC., Tokio | METHOD OF INCINERATING INDUSTRIAL WASTE |
| DE2952703A1 (en) * | 1979-01-08 | 1980-07-10 | Cementa Ab | Environment-endangering waste destruction - uses incinerator burning fuel-containing waste using flue gas-preheated air for temp. boosts |
| DE3827086A1 (en) * | 1988-08-10 | 1990-02-15 | Atzger Juergen | Process and apparatus for thermal decontamination of filter dusts and other residues |
| EP0412107B1 (en) * | 1988-04-21 | 1992-06-24 | Jdc Corporation | Hazardous waste incinerator using cyclotron resonance plasma |
| US5449854A (en) * | 1993-11-26 | 1995-09-12 | The Boc Group, Inc. | Method and incinerator for incinerating halogenated organic compounds |
| US5534659A (en) * | 1994-04-18 | 1996-07-09 | Plasma Energy Applied Technology Incorporated | Apparatus and method for treating hazardous waste |
-
2001
- 2001-09-24 RU RU2001125974/12A patent/RU2185219C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2410477B2 (en) * | 1973-11-21 | 1977-03-24 | Babcock-Hitachi KJC., Tokio | METHOD OF INCINERATING INDUSTRIAL WASTE |
| DE2952703A1 (en) * | 1979-01-08 | 1980-07-10 | Cementa Ab | Environment-endangering waste destruction - uses incinerator burning fuel-containing waste using flue gas-preheated air for temp. boosts |
| EP0412107B1 (en) * | 1988-04-21 | 1992-06-24 | Jdc Corporation | Hazardous waste incinerator using cyclotron resonance plasma |
| DE3827086A1 (en) * | 1988-08-10 | 1990-02-15 | Atzger Juergen | Process and apparatus for thermal decontamination of filter dusts and other residues |
| US5449854A (en) * | 1993-11-26 | 1995-09-12 | The Boc Group, Inc. | Method and incinerator for incinerating halogenated organic compounds |
| US5534659A (en) * | 1994-04-18 | 1996-07-09 | Plasma Energy Applied Technology Incorporated | Apparatus and method for treating hazardous waste |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Российский химический журнал. Т.ХХХlХ, № 4, 1995, с.38-39. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2318568C2 (en) * | 2002-03-28 | 2008-03-10 | Аэроспейс Консалтинг Корпорейшн Спейн, С.Л. | Mobile installation for processing of high-toxic biochemical refuse using self-controlling plasma, and method for performing the same |
| RU2561381C1 (en) * | 2014-06-05 | 2015-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ТехЭкоПлазма" (ООО "ТехЭкоПлазма") | Integrated method of processing fluorine-containing toxic wastes |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Abdelmalek et al. | Plasmachemical degradation of azo dyes by humid air plasma: Yellow Supranol 4 GL, Scarlet Red Nylosan F3 GL and industrial waste | |
| EP0412107B1 (en) | Hazardous waste incinerator using cyclotron resonance plasma | |
| JPH10165753A (en) | Process and device for treating perflorinaed gas and hydrofluorocarbon | |
| Herrmann et al. | Chemical warfare agent decontamination studies in the plasma decon chamber | |
| JP2003501147A (en) | Atmospheric pressure plasma purification / disinfection chamber | |
| US20080286169A1 (en) | Device and Method for Destroying Liquid, Powder or Gaseous Waste Using an Inductively Coupled Plasma | |
| RU2185219C1 (en) | Method for rendering highly toxic compounds harmless | |
| SU1519762A1 (en) | Method of producing mixture of hydrochloric and hydrofluoric acids from waste gases | |
| WO2021256450A1 (en) | Gas treatment method and gas treatment device | |
| RU2093754C1 (en) | Method and device for plasma pyrolysis of liquid wastes | |
| US5902915A (en) | Process for producing liquid hydrocarbons | |
| Huang et al. | Investigation of a new approach to decompose two potent greenhouse gases: Photoreduction of SF6 and SF5CF3 in the presence of acetone | |
| EP1497023A4 (en) | METHOD FOR REDUCING VOC IN EXHAUST GASES BY WET IMPULSE CORONA DISCHARGE | |
| CN201750986U (en) | Harmless treatment system using microwave plasmas for decomposing Freon | |
| JP3494797B2 (en) | Decomposition device for organic halogen compounds by steam plasma | |
| JP3659569B2 (en) | Method for decomposing persistent organic compounds | |
| JP2617144B2 (en) | Method for plasma decomposition treatment of halogenated organic compounds | |
| Mok et al. | Oxidation of volatile organic compounds by using a microwave-induced plasma process | |
| JPH08197046A (en) | Device for decomposing organic chlorine compound in water | |
| KR100578356B1 (en) | Method for treating flue gas containing perfluorinated compound using low temperature plasma and apparatus thereof | |
| Bianchi et al. | Influence of applied plasma power on degradation of L-proline in an inductively coupled RF plasma reactor | |
| CA1337691C (en) | Hazardous waste incinerator using cyclotron resonance plasma | |
| JP3470799B2 (en) | Organic halogen compound decomposition equipment | |
| RU4587U1 (en) | PLASMA-CHEMICAL PLANT FOR DISABILIZING GAS AND LIQUID HALOGENORGANIC WASTE | |
| Shibata | Experimental and Numerical Analysis of Water Treatment Characteristics by Dielectric Barrier Discharge with Mist and Vapor Flows |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040925 |