Спосіб термічного знешкодження отрутохімікатів

1. Спосіб термічного знешкодження отруто хімікатів, що включає подачу отрутохімікатів у піч, спалювання органічної частини отруто хімікатів в печі, допалювання димових газів у камері допалювання, попереднє очищення димових газів від великих частинок пилу у вихровому апараті, очищення димових газів від органічних токсинів, що неповністю згоріли, і оксиду вуглецю в каталітичному реакторі, подачу димових газів у рекуператор для нагрівання повітря горіння, охолодження димових газів у газоохолоджувачі, тонке очищення димових газів від дрібних частинок пилу у р укавному фільтрі та подачу димових газів у димар, який відрізняється тим, що для спалювання органічної частини отруто хімікатів в печі створюють рідку ванну з розплаву лужних реагентів, температуру якої підтримують на рівні 800-1000°С, в піч C2 2 (19) 1 3 84320 отруто хімікатів, подача отрутохімікатів у піч, спалювання органічної частини отруто хімікатів в печі з киплячим псевдозрідженим шаром, допалювання димових газів у камері допалювання, попереднє очищення димових газів від великих частинок пилу у вихровому апараті, очищення димових газів від органічних токсинів, що неповністю згоріли, і оксиду вуглецю в каталітичному реакторі, подача димових газів у рекуператор для нагрівання повітря горіння, охолодження димових газів у газоохолоджувачі, тонке очищення димових газів від дрібних частинок пилу у р укавному фільтрі та подачу димових газів у димар [Деклараційний патент України на корисну модель №12783 U, МПК (2006) В09В3/00, F23G7/00, опубл. 30.01.2006, бюл. №2]. Аналіз технічних властивостей найближчого аналогу, обумовлених його ознаками, показує, що одержанню очікуваного технічного результату при його використанні перешкоджають такі причини. Але відома установка не дозволяє забезпечити під час експлуатації забезпечити високу ефективність розкладання та знешкодження продуктів розкладання, що утворюються при спалюванні непридатних отруто хімікатів і подібних до них хімічних речовин. Крім того, не дозволяє забезпечити повну утилізацію продуктів розкладання через те, що після спалювання органічної частини отруто хімікатів в печі з киплячим псевдозрідженим шаром у твердій фазі залишаються не знешкоджені залишки отрутохімікатів, що в свою чергу, вимагає їхньої додаткової утилізації. Не дозволяє забезпечити глибоку нейтралізацію галогенів і кислих неорганічних сполук, не забезпечує уло влювання парів ртуті, кадмію та інших летких сполук важких металів. В основу винаходу, що заявляється, поставлено задачу створити такий спосіб термічного знешкодження отрутохімікатів, в якому удосконалення шляхом введення нової сукупності дій дозволило б при використанні винаходу забезпечити досягнення технічного результату, який полягає у підвищенні ефективності розкладання складних органічних сполук, а також у підвищенні ефективності уловлювання, знешкодження та утилізації продуктів розкладання, що утворюються при спалюванні непридатних отруто хімікатів і подібних до них хімічних речовин. Спосіб термічного знешкодження отрутохімікатів, що заявляється, включає подачу отр уто хімікатів у піч, спалювання органічної частини отруто хімікатів в печі, допалювання димових газів у камері допалювання, попереднє очищення димових газів від великих частинок пилу у вихровому апараті, очищення димових газів від органічних токсинів, що неповністю згоріли, і оксиду вуглецю в каталітичному реакторі, подачу димових газів у рекуператор для нагрівання повітря горіння, охолодження димових газів у газоохолоджувачі, тонке очищення димових газів від дрібних частинок пилу у р укавному фільтрі та подачу димових газів у димар. Відмінною рисою способу є те, що для спалювання органічної частини отрутохімікатів в печі створюють рідку ванну з розплаву лужних реагентів, температуру якої підтримують на рівні 8001000°С. В піч подають отруто хімікати і лужні реа 4 генти у пластиковій або паперовій тарі при масовому співвідношенні від 1:0,3 до 1:1. З печі димові гази подають у вер хню частину камери допалювання, в якій їх обробляють спрямованими зверху донизу потоками продуктів згоряння рідкого або газоподібного палива, нагрітого повітря та аерозолю лужного розчину. Перед входом у каталітичний реактор і після виходу з нього димові гази обробляють аерозолем лужного розчину. Шлак, що утворюється в печі, зливають у шлаківню, яку попередньо частково заповнюють пилом, який утворюється після попереднього очищення димових газів від великих частинок пилу у ви хровому апараті, після очищення димових газів від органічних токсинів, що неповністю згоріли, і оксиду вуглецю у каталітичному реакторі та після тонкого очищення димових газів від дрібних частинок пилу у р укавному фільтрі. В окремих випадках використання винахід, що заявляється, характеризується тим, що: - в процесі спалювання в печі органічної частини отрутохімікатів рідку ванну перемішують стисненим повітрям; - допалювання димових газів здійснюють при температурі 1000-1200°С впродовж 2-3 секунд при коефіцієнті надлишку повітря 1,4-1,5 та концентрації лужних складових в димових газах 0,020,04мас.%; - димові гази перед входом у каталітичний реактор і після виходу з нього обробляють аерозолем водного розчину лужних реагентів при концентрації лужних складових в димових газах 0,010,03мас.% ; - шлак, що утворюється в рідкій ванні в процесі спалювання органічної частини отрутохімікатів, витримують до зливання 6-8 годин; - як лужний реагент використовують каустичн у соду. При використанні винаходу, що заявляється, забезпечується досягнення технічного результату, який полягає у підвищенні ефективності розкладання складних органічних сполук, а також у підвищенні ефективності уловлювання, знешкодження та утилізації продуктів розкладання, що утворюються при спалюванні непридатних отрутохімікатів і подібних до них хімічних речовин. При спрямуванні отруто хімікатів в піч, в якій створюють рідку ванну з розплаву лужних реагентів (наприклад, каустичної соди), органічні сполуки отруто хімікатів розкладаються та згоряють. Тобто за рахунок створення в печі рідкої ванни з розплаву лужних реагентів, температуру якої підтримують на рівні 800-1000°С, забезпечується суттєве підвищення ефективності розкладання складних органічних сполук та спалювання продуктів розкладання, що утворюються в печі. Значна частина неорганічних і кислих неорганічних сполук, які містять хлор, фосфор, сірку, опиняється зв'язаною лужними складовими у розплаві (наприклад, каустичною содою) в інертні сполуки типу NaCI, NaPО4, Na2SО4, Na2S та залишається в шлаку, який після витримки в печі при температурі ванни з розплаву 800-1000°С не містить отруто хімікатів, які не розклалися, та розчинних сполук важких металів. Шлак з печі в рідкому 5 84320 стані надходить у шпаківню, де кристалізується і охолоджується. Середній розрахунковий склад шлаку такий: NaO-25%, NaCI-4%, Na2SO3-1,5%, Na3PO4-1,5%, SiO2-45%, АІ2O 3-12%, К2О-3%, CaO5%, MgO-3%. Такий шлак відноситься до речовин четвертої категорії шкідливості, що дозволяє використовувати його для будівельних цілей, наприклад, як наповнювач для бетону. Димові гази, що відходять з печі, для подальшого знезаражування, охолодження та очищення проходять через ряд апаратів. Подавання димових газів у верхню частину камери допалювання та їхнє обробляння спрямованими зверху донизу потоками продуктів згоряння рідкого або газоподібного палива та нагрітого повітрям горіння, яке подають додатково, забезпечує стабільно високу температуру знешкодження димових газів на рівні 1000-1200°С впродовж 2-3 секунд при збільшенні вмісту кисню до 8-10%. Обробка при цьому димових газів аерозолем лужного розчину (наприклад, каустичної соди) забезпечує зв'язування SOx, NCl і Сl2. Після допалювання димові гази направляють у рекуператор з газоохолоджувачем, де здійснюють охолодження димових газів з одночасним нагріванням повітря горіння. У каталітичному реакторі відбувається розкладання і допалювання залишків важких вуглеводнів і оксиду вуглецю. Обробка димових газів аерозолем лужного розчину (наприклад, каустичної соди) перед входом у каталітичний реактор і після виходу з нього забезпечує найбільш повне зв'язування сполук сірки і хлору, а при розкладанні вуглеводнів на каталізаторі відбувається відновлення частини окислів азоту до молекулярного азоту. Зливання шлаку, що утворюється в печі, у шпаківню, яку попередньо частково заповнюють пилом, який утворюється після попереднього очищення димових газів від великих частинок пилу у вихровому апараті, після очищення димових газів від органічних токсинів, що неповністю згоріли, і оксиду вуглецю у каталітичному реакторі та після тонкого очищення димових газів від дрібних частинок пилу у р укавному фільтрі, забезпечує повну і ефективну утилізацію такого пилу (шлак і пил з'єднуються у шпаківні та утворюють суміш, яка може бути використана в будівництві, наприклад, як наповнювач для бетону). Підтримання температури рідкої ванни в процесі спалювання органічної частини отруто хімікатів нижче 800°С не дозволяє забезпечити необхідну плинність шлаку та те хнологічну температуру спалювання органічної частини отрутохімікатів. Підтримання температури рідкої ванни в процесі спалювання органічної частини отруто хімікатів вище 1000°С спричиняє підвищення температурних навантажень на футерівку печі зі зниженням її стійкості, а також обумовлює підвищення витрат палива без суттєвого покращення належних умов для нормального протікання реакцій у рідкій ванні. За рахунок завантажування в піч отруто хімікатів і лужних реагентів при масовому співвідношенні від 1:0,3 до 1:1 забезпечується інтенсивне з'єд 6 нання отрутохімікатів і лужних реагентів відразу після потрапляння під дію високих температур в печі та у ванну з розплаву, що, в свою чергу, забезпечує суттєве підвищення ефективності розкладання складних органічних сполук та спалювання продуктів розкладання, що утворюються в печі. А за рахунок завантажування в піч отруто хімікатів і лужних реагентів у пластиковій або паперовій тарі забезпечується безперешкодне розкладання тари в печі з процесами одночасного з'єднання отрутохімікатів і лужних реагентів. Подача в піч отрутохімікатів і лужних реагентів, зокрема, використання в якості лужного реагенту каустичної соди, при масовому співвідношенні менше ніж 1:0,3 не дозволяє забезпечити необхідну в'язкість рідкої ванни та зв'язування продуктів розкладання у нешкідливі сполуки, збільшуються обсяги винесення з димовими газами кислих речовин (типу СІ2, НСl), що, зокрема, ускладнює подальше знешкодження та очищення димових газів. Подача в піч отрутохімікатів і лужних реагентів, зокрема, використання в якості лужного реагенту каустичної соди, при масовому співвідношенні більше ніж 1:1 спричиняє невиправдані перевитрати лужного реагенту без суттєвого впливу на покращення технологічних умов процесу знешкодження в цілому. Перемішування рідкої ванни стисненим повітрям в процесі спалювання органічної частини отруто хімікатів забезпечує більш повну взаємодію між продуктами розкладання отрутохімікатів і лужними реагентами. Допалювання димових газів при температурі нижче 1000°С впродовж менш ніж 2 секунд при коефіцієнті надлишку повітря менше 1,4 та концентрації лужних складових в димових газах менше 0,02мас.% обумовлює значне зростання частки складних органічних сполук, які неповністю допалюються в камері допалювання. Допалювання димових газів при температурі понад 1200°С впродовж більш ніж 3 секунд при коефіцієнті надлишку повітря більше 1,5 та концентрації лужних складових в димових газах більше 0,04мас.% призводить до невиправданих витрат лужних реагентів на забезпечення такого вмісту лужних складових в димових газах та через підвищені температурні навантаження до зниження стійкості вогнетривкої кладки камери допалювання. Обробка димових газів перед входом у каталітичний реактор і після виходу з нього аерозолем водного розчину лужного реагенту, зокрема, використання в якості лужного реагенту каустичної соди, при концентрації лужних складових в димових газах менше 0,01мас.% не дозволяє забезпечити повне зв'язування кислих речовин, що залишилися в димових газах, в нейтральні сполуки. Обробка димових газів перед входом у каталітичний реактор і після виходу з нього аерозолем водного розчину каустичної соди при концентрації лужних складових в димових газах більше 0,03мас.% призводить до невиправданого зростання витрат лужних реагентів без суттєвого впливу на процес знешкодження в цілому. 7 84320 Витримування шлаку в рідкій ванні в процесі спалювання органічної частини отрутохімікатів до його зливання менше б годин не дозволяє забезпечити повноту реакцій між продуктами розкладання отруто хімікатів і лужними реагентами у ванні. Витримування шлаку в рідкій ванні в процесі спалювання органічної частини отрутохімікатів до його зливання більше 8 годин обумовлює необхідність збільшення габаритів печі та підвищення стійкості її футерівки. Як лужний реагент при експлуатації установки може бути використана каустична сода, їдкий натрій, поташ та інші лужні сполуки. При цьому використання в якості лужного реагенту каустичної соди дозволяє суттєво знизити витрати на експлуатацію установки (за рахунок невисокої вартості каустичної соди, її загальної доступності, а також з урахуванням прийнятних хіміко-технологічних умов впливу на здоров'я обслуговуючого персоналу, на навколишнє середовище та на обладнання установки в цілому). Безпосередньо експлуатацію установки для термічного знешкодження отрутохімікатів, що заявляється, здійснювали в такий спосіб. Непридатні отруто хімікати в герметичних пластикових мішках масою 20-30кг і пластикові пакети з каустичною содою масою 10-15кг (забезпечували масове співвідношення 1:0,5) подавали у піч з рідкою ванною з розплаву каустичної соди. Температуру рідкої ванни підтримували на рівні 850°С, шляхом підведення рідкого палива та нагрітого повітря горіння до пальника (горіння). Повітря горіння підігрівали в рекуператорі та спрямовували у піч з температурою 400°С. У ванні з розплаву каустичної соди органічні сполуки отрутохімікатів розкладались та згоряли. В процесі спалювання органічної частини отруто хімікатів рідку ванну перемішували стисненим повітрям. Значна частина неорганічних і кислих неорганічних сполук, що містять хлор, фосфор, сірку, утворювала з лужними складовими інертні сполуки типу NaCI, NaPO4, Na2SO4, Na2S та залишалась в шлаку, який після витримки в печі впродовж 8 годин не містив отрутохімікатів, що не розклалися, і розчинних сполук важких металів. Димові гази, що виходили з печі з температурою 850-1000°С, подавали на вхід камери допалювання. При цьому димові гази подавали у верхню частину камери допалювання, в якій димові гази обробляли спрямованими зверху донизу потоками продуктів згоряння рідкого палива, нагрітого повітря горіння та аерозолю розчину каустичної соди. Допалювання димових газів здійснювали при температурі 1100°С впродовж 2 секунд при коефіцієнті надлишку повітря 1,4 та концентрації лужних складових в димових газах 0,03мас.%. На виході з нижньої частини камери допалюКомп’ютерна в ерстка В. Клюкін 8 вання димові гази направляли у рекуператор з газоохолоджувачем, де димові гази охолоджували до 600°С з одночасним нагріванням в рекуператорі повітря горіння до температури 400°С. Після цього здійснювали попереднє очищення димових газів у ви хровому апараті та очищення димових газів від органічних токсинів, що неповністю згоріли, і оксиду вуглецю в каталітичному реакторі з імпульсною регенерацією. Перед входом у каталітичний реактор і після виходу з нього димові гази обробляли аерозолем розчину каустичної соди при концентрації лужних складових в димових газах 0,03мас.%. Потім димові гази додатково охолоджували у газоохолоджувачі до температури 130°С, розбавляли їх атмосферним повітрям, яке підсмоктувалось, до температури 120°С (температури нормальної експлуатації рукавів фільтра), направляли у рукавний фільтр для очищення від пилу і далі димососом через фільтр-адсорбер, наприклад, з вуглецевої тканини, подавали у димар. Крім того, після рукавного фільтра димові гази розбавляли атмосферним повітрям, яке підсмоктувалось, до одержання температури димових газів не більше 45°С для забезпечення конденсації парів ртуті та інших важких металів у фільтріадсорбері, наприклад, з вуглецевої тканини, розташованому в розширенні димаря. Експлуатація установки для термічного знешкодження отрутохімікатів в спосіб, що заявляється, дозволила отримати такий залишковий вміст димових газів: пилу-до 10мг/м 3, окису сірки-до 50мг/м 3 , хлористого водню-до 10мг/м 3, окислів азоту - до 100мг/м 3 , діоксину і фурану-до 0,3нг/м 3, ртуті - до 2-10-4мг/м 3. Такі з'єднання як NaO, NaCl, Na2SO3 , Na3 PO4 , Si2, АІ2 О3, К2О, СаО, MgO залишилися в шлаку. Після витримки в печі впродовж 8 годин шлак в рідкому стані зливали у шлаківою, де він кристалізувався і охолоджувався. При цьому шлаківню попередньо частково заповнювали пилом, що утворювався після попереднього очищення димових газів від великих частинок пилу у ви хровому апараті, після очищення димових газів від органічних токсинів, що неповністю згоріли, і оксиду вуглецю у каталітичному реакторі та після тонкого очищення димових газів від дрібних частинок пилу у р укавному фільтрі. Ви хід шлаку складав 110130% від маси отрутохімікатів. Такий шлак можна використовува ти в будівництві, наприклад, як наповнювач для бетону. В результаті використання способу, що заявляється, підвищується ефективність розкладання, уловлювання, знешкодження та утилізації продуктів розкладання, що утворюються при спалюванні непридатних отруто хімікатів і подібних до них хімічних речовин. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601