RU2365817C2

RU2365817C2 - Pesticide detoxication

Info

Publication number: RU2365817C2
Application number: RU2006131631/03A
Authority: RU
Inventors: Сергей Анатольевич Ассаулюк (RU); Сергей Анатольевич Ассаулюк; Александр Юрьевич Сапунов (RU); Александр Юрьевич Сапунов; Сергей Владимирович Божко (RU); Сергей Владимирович Божко; Олег Владимирович Михайлов (RU); Олег Владимирович Михайлов; Максим Владимирович Щепочкин (RU); Максим Владимирович Щепочкин
Original assignee: Сергей Анатольевич Ассаулюк; Александр Юрьевич Сапунов; Максим Владимирович Щепочкин
Priority date: 2006-09-01
Filing date: 2006-09-01
Publication date: 2009-08-27
Also published as: RU2006131631A

Abstract

FIELD: environmental science.

SUBSTANCE: invention relates to environmental science, precisely to method of nongrade pecticide detoxication by using thermochemical method and useful plant model of plasma chemical utilisation of pesticide wastes. Method of pesticide detoxification includes pesticide supply to a rotating furnace for detoxification, thermal action in the rotating furnace with extracting active substance in gaseous phase receiving solid calcine which is withdrawn from the furnace, afterburning of produced gases providing decomposition of complex substances of gas flow to simple on and refining of afterburning products. Thermochemical treatment over pesticides in the rotating furnace is carried out at the temperatures to 1000°C by oxygenising, decomposing and subliming. Produced gases are withdrawn from the rotating furnace from the side of pesticide load. Afterburning is carried out at the temperature now lower than 1200°C in a reactor with plasmatron, plasma-supporting working body of which is aqueous vapor deriving in steam generator. Refining from nitrogen oxides in the reactor is carried out by neutralising when delivering urea in its bottom part. Thereafter, gaseous products derived in the reactor are delivered in a quenches for rapid cooling till the temperature not higher than 100°C and for partial neutralising and absorption of toxic matters due to interacting with coolant fluid - alkali water or water with further supplying in absorption device for additional refining before exhausting in atmosphere.

EFFECT: decrease of toxic matter content in exhaust gases.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к экологии и может быть использовано для обезвреживания любых некондиционных, пришедших в негодность, запрещенных к применению пестицидов и других препаратов с действующим веществом органического происхождения.The invention relates to ecology and can be used to neutralize any substandard, worn out, banned pesticides and other preparations with an active substance of organic origin.

Известен способ обезвреживания веществ, включающий процесс разложения их в установке с недостатком кислорода и дожиг продуктов разложения в потоке плазмы с последующим расширением, охлаждением и очисткой в противотоке жидкостью (RU 2246072 С2).A known method of the neutralization of substances, including the process of decomposing them in an installation with a lack of oxygen and afterburning of decomposition products in a plasma stream, followed by expansion, cooling and purification in countercurrent liquid (RU 2246072 C2).

Недостатком способа является ограничение возможности обезвреживания твердых пестицидов крупного фракционного состава, обусловленное относительно кратковременным пребыванием пестицидов в зоне плазменного нагрева, вследствие чего возможно оплавление поверхности крупных фракций минеральными компонентами с сохранением внутри неразложившегося действующего токсичного вещества.The disadvantage of this method is the limitation of the possibility of neutralization of solid pesticides of large fractional composition, due to the relatively short stay of pesticides in the plasma heating zone, as a result of which it is possible to melt the surface of large fractions with mineral components while preserving the inside of the undecomposed active toxic substance.

Известен способ обезвреживания пестицидов, включающий подачу пестицидов на обезвреживание во вращающуюся печь с косвенным подводом тепла, термическое воздействие в указанной печи с извлечением действующего вещества в газовую фазу путем его пиролиза (газификации) при нагреве до 1000°С в среде инертного газа с получением твердого огарка, который выводится из печи, дожиг полученных газов, обеспечивающий разложение сложных веществ газового потока до простых при заданной температуре и очистку продуктов дожига (RU №2156631 С2, 2000).A known method of neutralizing pesticides, including feeding pesticides for neutralization in a rotary kiln with indirect heat input, thermal exposure in the specified furnace with the extraction of the active substance in the gas phase by pyrolysis (gasification) when heated to 1000 ° C in an inert gas to obtain a solid cinder which is removed from the furnace, afterburning of the obtained gases, providing decomposition of complex substances of the gas stream to simple ones at a given temperature and purification of afterburning products (RU No. 2156631 C2, 2000).

Недостатком данного способа является невозможность полного обезвреживания твердых пестицидов без выброса в окружающую среду токсичных веществ.The disadvantage of this method is the inability to completely neutralize solid pesticides without releasing toxic substances into the environment.

Перед заявляемым техническим решением поставлена задача обезвреживания всех форм пестицидов с достаточной эффективностью и экологической безопасностью.The claimed technical solution has the task of neutralizing all forms of pesticides with sufficient efficiency and environmental safety.

Поставленная задача решается тем, что в способе обезвреживания пестицидов, включающем подачу пестицидов на обезвреживание во вращающуюся печь, термическое воздействие в указанной печи с извлечением действующего вещества в газовую фазу с получением твердого огарка, который выводится из печи, дожиг полученных газов, обеспечивающий разложение сложных веществ газового потока до простых и очистку продуктов дожига, термическое воздействие на пестициды во вращающейся печи производят при температурах до 1000°С путем их окисления, разложения и возгонки, вывод полученных газов из вращающейся печи осуществляют со стороны загрузки пестицидов, дожиг осуществляют при температуре не ниже 1200°С в реакторе с плазматроном. Плазмообразующим рабочим телом плазмотрона является водяной пар, образующийся в парогенераторе. Очистку от окислов азота в реакторе осуществляют нейтрализацией при подаче в его нижнюю часть мочевины, затем образовавшиеся в реакторе газообразные продукты подают в закалочные устройства для быстрого охлаждения их до температуры не выше 100°С и для частичной нейтрализации и поглощения токсичных веществ за счет взаимодействия с жидким хладоагентом - водным раствором щелочи или водой, с последующей подачей в адсорбер для дополнительной очистки перед выводом их в атмосферу.The problem is solved in that in the method of neutralizing pesticides, including feeding pesticides for neutralization in a rotary kiln, thermal exposure in the specified furnace with the extraction of the active substance in the gas phase to obtain a solid cinder, which is removed from the furnace, burning the obtained gases, providing decomposition of complex substances gas flow to simple ones and purification of afterburning products, thermal effects on pesticides in a rotary kiln are carried out at temperatures up to 1000 ° C by their oxidation, decomposition and sublimation, the withdrawal of the obtained gases from the rotary kiln is carried out from the side of loading of pesticides, afterburning is carried out at a temperature of at least 1200 ° C in a reactor with a plasmatron. Plasma-forming working fluid of the plasma torch is water vapor generated in the steam generator. Purification of nitrogen oxides in the reactor is carried out by neutralization when urea is fed into its lower part, then the gaseous products formed in the reactor are fed to quenching devices to quickly cool them to a temperature of no higher than 100 ° C and to partially neutralize and absorb toxic substances due to interaction with liquid refrigerant - an aqueous solution of alkali or water, followed by feeding into the adsorber for additional purification before their release into the atmosphere.

Совокупность операций заявляемого способа обеспечивает получение нового технического результата - упрощение и удешевление эффективного процесса обезвреживания любых (жидких, газообразных, твердых, а также некондиционных, имеющих иные формы, такие как смачивающиеся порошки, гранулированные препараты, дусты и др.) пестицидов с действующим веществом органического происхождения, исключающего выделение диоксинов и других токсичных веществ в окружающую среду.The combination of operations of the proposed method provides a new technical result - the simplification and cheapening of the effective process of neutralizing any (liquid, gaseous, solid, as well as substandard, having other forms, such as wettable powders, granular preparations, dusts, etc.) of pesticides with the active substance of organic origin excluding the release of dioxins and other toxic substances into the environment.

Заявляемый способ обезвреживания пестицидов осуществляется, например, на установке плазмохимической утилизации отходов пестицидов, технологическая схема которой представлена на прилагаемом чертеже.The inventive method of neutralizing pesticides is carried out, for example, in a plasma-chemical installation for the disposal of pesticide wastes, the technological scheme of which is presented in the attached drawing.

Утилизируемый материал загружается в расходный бункер 1. Шиберные заслонки 2 обеспечивают поступление материала во вращающуюся печь 3. Через узел дозирования 4 с помощью шнека, приводимого в движение электродвигателем, материал подается в барабан печи 5. Количество загружаемого в печь продукта задается скоростью вращения шнека и зависит от его вида и режима работы печи. Режим работы печи определяется скоростью вращения барабана печи и углом его наклона, интенсивностью нагрева температурной зоны печи. Эти параметры, в свою очередь, устанавливаются в зависимости от требуемого времени пребывания материала в печи с заданным температурным режимом. Нагрев печи осуществляется за счет регулируемого электронагревателя 6 и горелки 7, которая организует горение подаваемого в нее газа в барабане печи со стороны выхода утилизируемого материала из него. В процессе прохождения утилизируемого материала по барабану печи органическая составляющая, претерпевая термохимические превращения, переходит в газовую фазу. Выход газовой фазы осуществляется со стороны загрузки материала в печь. Противоток движения твердой и газовой фаз исключает загрязнение огарков органической составляющей. Оставшаяся после прохождения печи твердая фаза огарков через узел выгрузки 8 ссыпается в приемный бункер 9. Газовая фаза в виде отходящих газов подается в реактор 10, где при температуре не ниже 1200°С подвергается деструкции на простые вещества. Температурный режим обеспечивается работой паровихревого плазмотрона 11. Контроль температуры на стенках в ректоре осуществляется с помощью вольфрам-рениевых термопар 12. Плазмообразующим рабочим телом плазмотрона является водяной пар, образующийся в парогенераторе 13. Контроль температуры в парогенераторе производится с помощью хромель-копелевой термопары 14. Для образования водяного пара в парогенератор через ротаметр 15 осуществляется поочередная подача дистиллированной воды из емкостей 16. Подача воды в парогенератор происходит за счет создания компрессором 17 в емкостях 16 избыточного давления воздуха. Емкости 16 с дистиллированной водой снабжены клапанами 18 для сброса давления воздуха при заправке емкостей водой. Пусковым плазмообразующим газом плазмотрона 11 служит воздух, который подается от компрессора. Количество подаваемого воздуха контролируется расходомером 19. В нижнюю часть реактора 10 из емкости 20 насосом 21 через расходомер 22 подается раствор мочевины. Подача мочевины обеспечивает нейтрализацию вредных окислов азота, которые генерируются потоком плазмы плазмотрона из присутствующих в реакторе азота и кислорода. Газовый поток из реактора поступает в закалочное устройство, которое состоит из двух ступеней. Поток газа входит в I ступень закалки 23 и далее во II ступень закалки 24. В закалочном устройстве происходит достаточно быстрое снижение температуры выходящего из реактора газового потока за счет интенсивного взаимодействия его с жидким хладагентом - водным раствором щелочей или водой (далее - раствор) с целью исключения условий синтеза из продуктов распада реактора токсичных веществ. Раствор также является нейтрализующим реагентом для кислых газов, а также для хлора и хлороводорода в случае их присутствия, что приводит к достаточно полному извлечению таковых уже на этой стадии технологического процесса.The material to be recycled is loaded into the feed hopper 1. The slide gates 2 provide the material to enter the rotary kiln 3. Through the metering unit 4, with the help of a screw driven by an electric motor, the material is fed into the kiln drum 5. The quantity of product loaded into the furnace is set by the screw rotation speed and depends on from its type and mode of operation of the furnace. The mode of operation of the furnace is determined by the speed of rotation of the drum of the furnace and the angle of its inclination, the intensity of heating of the temperature zone of the furnace. These parameters, in turn, are set depending on the required residence time of the material in the furnace with a given temperature regime. The furnace is heated by an adjustable electric heater 6 and a burner 7, which organizes the combustion of the gas supplied to it in the furnace drum from the outlet of the utilized material from it. During the passage of the utilized material through the furnace drum, the organic component, undergoing thermochemical transformations, passes into the gas phase. The exit of the gas phase is carried out from the side of the material loading into the furnace. The countercurrent flow of solid and gas phases eliminates contamination of the cinder with an organic component. The residual solid phase of cinder remaining after the furnace passes through the discharge unit 8 is poured into the receiving hopper 9. The gas phase in the form of exhaust gases is fed to the reactor 10, where it is degraded to simple substances at a temperature of at least 1200 ° C. The temperature regime is ensured by the operation of the steam-vortex plasma torch 11. Temperature control on the walls in the reactor is carried out using tungsten-rhenium thermocouples 12. The plasma-forming working fluid of the plasma torch is water vapor generated in the steam generator 13. Temperature control in the steam generator is carried out using a chromel-kopel thermocouple 14. For the formation of water vapor in the steam generator through the rotameter 15 is an alternate supply of distilled water from the tanks 16. Water is supplied to the steam generator for Thu creating compressor 17 in tanks 16, the excess air pressure. Tanks 16 with distilled water are equipped with valves 18 to relieve air pressure when filling tanks with water. The starting plasma-forming gas of the plasma torch 11 is air, which is supplied from the compressor. The amount of air supplied is controlled by the flow meter 19. In the lower part of the reactor 10 from the tank 20, a urea solution is fed through the flow meter 22 through the flow meter 22. The urea supply neutralizes the harmful nitrogen oxides that are generated by the plasma torch plasma stream from the nitrogen and oxygen present in the reactor. The gas stream from the reactor enters the quenching device, which consists of two stages. The gas stream enters the first stage of quenching 23 and then into the second stage of quenching 24. In the quenching device, the temperature of the gas stream leaving the reactor decreases quite rapidly due to its intense interaction with the liquid refrigerant - an aqueous solution of alkali or water (hereinafter - the solution) in order to exclusion of synthesis conditions from the decay products of the reactor of toxic substances. The solution is also a neutralizing reagent for acid gases, as well as for chlorine and hydrogen chloride if they are present, which leads to a sufficiently complete extraction of those already at this stage of the process.

Температура газового потока на выходе из закалочного устройства поддерживается на уровне не выше 100°С. Пройдя устройство, газовый поток с раствором через теплообменник 25 поступают в емкость 26. В закалочные устройства раствор подается из емкости 26 через теплообменник 27 насосом 28 через фильтр 29. Отделенные отходящие газы из емкости 26 направляются через емкость 30 в абсорбер 31 насадочного типа с кольцами из полиэтилена размером 16×16×2, с целью их доочистки жидкими поглотителями. Абсорбент в колонну подается через теплообменник 32 насосом 33. От насоса 33 предусмотрен частичный возврат раствора в емкость 30, с целью поддержания в ней заданной температуры раствора. Газы, прошедшие абсорбционную очистку, поступают в адсорбер 34. В случае образования и накопления в нижней части колонны конденсата, предусмотрен его слив через вентиль. Из адсорбера 34 очищенные газы с помощью вакуумного насоса 35 водокольцевого типа через емкость оборотного водоснабжения 36 системы вакуумирования выбрасываются в атмосферу. Для поддержания температурного режима оборотной воды в емкости 36 предусмотрен змеевик 37. Поступающая на установку вода предварительно проходит очистку на фильтре 38. Насос 39 служит для поддержания требуемого давления воды в системе водопотребления работающей установки. Отбор отходящих газов с целью контроля их состава производят через четыре пробоотборника 40, 41, 42, 43.The temperature of the gas stream at the outlet of the quenching device is maintained at a level not exceeding 100 ° C. After passing the device, the gas stream with the solution through the heat exchanger 25 enters the tank 26. In the quenching device, the solution is supplied from the tank 26 through the heat exchanger 27 by the pump 28 through the filter 29. The separated exhaust gases from the tank 26 are directed through the tank 30 to the nozzle type absorber 31 with rings from 16 × 16 × 2 polyethylene, for the purpose of their post-treatment with liquid absorbers. The absorbent is supplied to the column through the heat exchanger 32 by the pump 33. From the pump 33, a partial return of the solution to the tank 30 is provided in order to maintain the set temperature of the solution in it. The gases that have undergone absorption cleaning enter the adsorber 34. In the case of formation and accumulation of condensate in the lower part of the column, it is provided to drain through a valve. From the adsorber 34, the purified gases are discharged into the atmosphere by means of a vacuum ring-type vacuum pump 35 through a circulating water supply tank 36. To maintain the temperature of the circulating water in the tank 36, a coil 37 is provided. The water entering the unit is preliminarily cleaned on the filter 38. The pump 39 serves to maintain the required water pressure in the water consumption system of the working installation. The selection of exhaust gases in order to control their composition is carried out through four samplers 40, 41, 42, 43.

Claims

A method of neutralizing pesticides, including feeding pesticides for neutralization in a rotary kiln, thermal exposure in the specified furnace with extracting the active substance into the gas phase to obtain a solid cinder, which is removed from the furnace, afterburning the obtained gases, providing decomposition of complex substances of the gas stream to simple ones and cleaning products afterburning, characterized in that the thermochemical effect on pesticides in a rotary kiln is carried out at temperatures up to 1000 ° C by their oxidation, decomposition and sublimation, d obtained gases from a rotary kiln are carried out from the loading side of pesticides, afterburning is carried out at a temperature of not lower than 1200 ° C in a reactor with a plasma torch, the plasma-forming working fluid of which is water vapor generated in the steam generator, the nitrogen oxides in the reactor are cleaned by neutralization when supplied to it the lower part of the urea, then the gaseous products formed in the reactor are fed into the quenching devices to quickly cool them to a temperature of no higher than 100 ° C and to partially neutralize and absorb toxic substances due to interaction with a liquid refrigerant - an aqueous solution of alkali or water, followed by supply to the adsorber for additional purification before their release into the atmosphere.