Спосіб термічного знешкодження отрутохімікатів

1. Спосіб термічного знешкодження отрутохімікатів, що включає подачу отрутохімікатів у піч, спалювання органічної частини отрутохімікатів 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 рукавному фільтрі та подачу димових газів у димар, який відрізняється тим, що спалювання органічної частини отрутохімікатів здійснюють в печі з рідкою ванною з розплаву лужних реагентів з наступним зливанням шлаку у шлаківню, з печі димові гази через газопровід подають у верхню частину камери допалювання, в якій димові гази змішують зі спрямованими зверху донизу потоками продуктів згоряння рідкого або газоподібного палива і повітрям, яке подають додатково, та обробляють аерозолем лужного розчину, на виході з нижньої частини камери допалювання димові гази направляють у рекуператор з газоохолоджувачем, після чого здійснюють попереднє очищення димо 2 (19) 1 3 Винахід, що заявляється, відноситься до знешкодження твердих специфічних відходів і може бути використаний для знешкодження непридатних до використання отрутохімікатів та подібних до них хімічних речовин. Найбільш близьким за сукупністю ознак до винаходу, що заявляється, є обраний за найближчий аналог спосіб знешкодження пестицидів та отрутохімікатів і подібних до них хімічних речовин. Відомий спосіб включає подрібнювання отрутохімікатів, подачу отрутохімікатів у піч, спалювання органічної частини отрутохімікатів 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, подачу димових газів у рекуператор для нагрівання повітря горіння, охолодження димових газів у газоохолоджувачі, тонке очищення димових газів від дрібних частинок пилу у рукавному 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]. У способі, що заявляється, і у найближчому аналогу збігаються такі суттєві ознаки. Обидва способи включають подачу отрутохімікатів у піч, спалювання органічної частини отрутохімікатів 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 рукавному фільтрі та подачу димових газів у димар. Аналіз технічних властивостей найближчого аналогу, обумовлених його ознаками, показує, що одержанню очікуваного технічного результату при його використанні перешкоджають такі причини. Відомий спосіб не дозволяє забезпечити високу ефективність розкладання і знешкодження продуктів розкладання, які утворюються при спалюванні непридатних отрутохімікатів і подібних до них хімічних речовин, що, зокрема, обумовлюється тим, що після спалювання органічної частини отрутохімікатів в печі з киплячим псевдозрідженим шаром у твердій фазі залишаються не знешкоджені залишки отрутохімікатів, що в свою чергу, вимагає їхньої додаткової утилізації. Також спосіб у найближчому аналогу не дозволяє забезпечити глибоку нейтралізацію галогенів і кислих неорганічних сполук, не забезпечує уловлювання 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 80379 4 органічних сполук, уловлювання і знешкодження продуктів розкладання, що утворюються при спалюванні непридатних отрутохімікатів і подібних до них хімічних речовин. Спосіб термічного знешкодження отрутохімікатів, що заявляється як винахід, включає подачу отрутохімікатів у піч, спалювання органічної частини отрутохімікатів 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 рукавному фільтрі та подачу димових газів у димар. Відмінною ознакою запропонованого способу є те, що спалювання органічної частини отрутохімікатів здійснюють в печі з рідкою ванною з розплаву лужних реагентів (наприклад, каустичної соди) з наступним зливанням шлаку у шлаківню. При цьому з печі димові гази через газопровід подають у верхню частину камери допалювання, в якій димові гази змішують зі спрямованими зверху донизу потоками продуктів згоряння рідкого або газоподібного палива і повітрям, яке подають додатково, та обробляють аерозолем лужного розчину (наприклад, каустичної соди). На виході з нижньої частини камери допалювання димові гази направляють у рекуператор з газоохолоджувачем, після чого здійснюють попереднє очищення димових газів у вихровому апараті та очищення димових газів у каталітичному реакторі. Потім димові гази додатково охолоджують у газоохолоджувачі, направляють у рукавний фільтр та подають димососом через фільтр-адсорбер у димар. Перед входом у каталітичний реактор і після виходу з нього димові гази обробляють аерозолем лужного розчину (наприклад, каустичної соди). Перед рукавним фільтром димові гази розбавляють атмосферним повітрям, яке підсмоктується, до температури експлуатації рукавів фільтра. Після рукавного фільтра димові гази розбавляють атмосферним повітрям, яке підсмоктується, до температури конденсації парів ртуті та інших важких металів. В окремих випадках використання винахід, що заявляється, характеризується тим, що: - температуру рідкої ванни в процесі спалювання органічної частини отрутохімікатів підтримують на рівні 800-1000°С, при цьому повітря в піч подають нагрітим до температури 350-400°С; - в піч подають отрутохімікати і лужні реагенти (наприклад, каустичну соду) при масовому співвідношенні від 1:0,3 до 1:1; - в процесі спалювання 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 0,02-0,04 мас. %; 5 80379 6 - димові гази перед входом у каталітичний реПісля допалювання димові гази направляють у актор і після виходу з нього обробляють аерозорекуператор з газоохолоджувачем, де здійснюють лем водного розчину лужних реагентів при концеохолодження димових газів з одночасним нагрінтрації лужних складових в димових газах 0,01ванням повітря горіння. 0,03 мас. % ; Очищення димових газів у каталітичному реа- димові гази перед каталітичним реактором у кторі дозволяє забезпечити розкладання і допарекуператорі з газоохолоджувачем охолоджують лювання залишків важких вуглеводнів та оксиду до температури 550-600°С, перед рукавним фільтвуглецю у димових газах. ром димові гази охолоджують у газоохоложувачі Обробка димових газів аерозолем лужного та розбавляють атмосферним повітрям, яке підрозчину (наприклад, каустичної соди) перед вхосмоктується, до температури 120-125°С, а після дом у каталітичний реактор і після виходу з нього рукавного фільтра димові гази розбавляють атмозабезпечує найбільш повне зв'язування сполук сферним повітрям, яке підсмоктується, до темпесірки і хлору, а при розкладанні вуглеводнів на ратури не вище 45°С. каталізаторі відбувається відновлення частини При використанні винаходу забезпечується окислів азоту до молекулярного азоту. досягнення технічного результату, який полягає у Додаткове охолодження димових газів у газопідвищенні ефективності розкладання складних охолоджувачі перед рукавним фільтром, а також органічних сполук, уловлювання і знешкодження розбавлення димових газів атмосферним повітпродуктів розкладання, що утворюються при спарям, яке підсмоктується, до температури експлуалюванні непридатних отрутохімікатів і подібних до тації рукавів фільтра дозволяє підвищити ефектиних хімічних речовин. вність очищення димових газів у рукавному При спрямуванні отрутохімікатів в піч з рідкою фільтрі. ванною з розплаву лужних реагентів (наприклад, Розбавлення димових газів після рукавного каустичної соди) відбувається розклад органічних фільтра атмосферним повітрям, яке підсмоктуєтьсполук отрутохімікатів та їх згоряння. Тобто за рася, до температури конденсації парів ртуті та інхунок того, що спалювання органічної частини отших важких металів забезпечує конденсацію ртуті рутохімікатів здійснюють у печі з рідкою ванною з та інших важких металів у фільтрі-адсорбері (нарозплаву лужних реагентів забезпечується суттєве приклад, з вуглецевої тканини), через який димові підвищення ефективності розкладання та спалюгази подають димососом у димар. вання продуктів розкладання, що утворюються в Виконання способу за винаходом забезпечує печі. повне розкладання складних органічних сполук до При цьому значна частина неорганічних і киспростих нешкідливих речовин, підвищення ступеня лих неорганічних сполук, які містять хлор, фосфор, уловлювання кислих неорганічних сполук, а також сірку, зв'язується лужними складовими у розплаві запобігає викиду важких металів в атмосферу. (наприклад, каустичною содою) в інертні сполуки Підтримання температури рідкої ванни в протипу NaCl, NaPO4, Na2SO4, Na2S та залишається в цесі спалювання органічної частини отрутохімікашлаку, який після витримки в печі не містить отрутів нижче 800°С та подача в піч повітря, нагрітого тохімікатів, які не розклалися, та розчинних сполук до температури нижче 350°С, не дозволяє забезважких металів. При цьому після спалювання здійпечити необхідну плинність шлаку, крім того, зі снюють зливання шлаку в рідкому стані з печі у зниженням температури повітря, яке подають в шпаківню, де відбувається його охолодження і піч, суттєво збільшуються витрати палива на накристалізація. Середній розрахунковий склад шлагрівання ванни. ку такий: NaO - 25%, NaCl - 4%, Na2SO3 - 1,5%, Підтримання температури рідкої ванни в проNa3PO4 - 1,5%, SiO2 - 45%, Аl2О3 - 12%, К2О - 3%, цесі спалювання органічної частини отрутохімікаCaO - 5%, MgO - 3%. Такий шлак відноситься до тів вище 1000°С спричиняє підвищення темпераречовин четвертої категорії шкідливості, що дотурних навантажень на футерівку печі зі зволяє вивозити його на прилеглі полігони або зниженням її стійкості, а також обумовлює підвивикористовувати для будівельних цілей, наприщення витрат палива без суттєвого покращення клад, як наповнювач для бетону. належних умов для нормального протікання реакДимові гази, що відходять з печі, проходять цій у рідкій ванні, крім того, подача в піч повітря, через ряд апаратів для подальшого знезаражунагрітого до температури вище ніж на 400°С, обування, охолодження та очищення. мовлює збільшення обсягів викидів в атмосферу Змішування димових газів, які виходять з печі окислів азоту. та які подають через газопровід у верхню частину Подача в піч отрутохімікатів і лужних реагенкамери допалювання, у верхній частині камери тів, зокрема, використання в якості лужного реагедопалювання зі спрямованими зверху донизу понту каустичної соди, при масовому співвідношенні токами продуктів згоряння рідкого або газоподібменшому ніж 1:0,3 призводить до збільшення обного палива і нагрітим повітрям горіння, яке подасягів винесення з димовими газами кислих речоють додатково, забезпечує стабільно високу вин (типу Cl2, НСl), що, зокрема, ускладнює податемпературу знешкодження димових газів на рівні льше знешкодження та очищення димових газів. 1000-1200°С впродовж 2-3 секунд при збільшенні Подача в піч отрутохімікатів і лужних реагенвмісту кисню до 8-10%. Обробка при цьому димотів, зокрема, використання в якості лужного реагевих газів аерозолем лужного розчину (наприклад, нту каустичної соди, при масовому співвідношенні каустичної соди) забезпечує зв'язування SOx, NCl і більшому ніж 1:1 спричиняє невиправдані витрати Сl2. лужного реагенту без суттєвого впливу на покра 7 80379 8 Розбавлення димових газів перед рукавним щення технологічних умов процесу знешкодження фільтром атмосферним повітрям, яке підсмоктув цілому. ється, до температури, яка перевищує 125°С, обуДопалювання димових газів при температурі мовлює необхідність використання високотемпенижче 1000°С впродовж менш ніж 2 секунд при ратурної фільтрувальної тканини для рукавів коефіцієнті надлишку повітря менше 1,4 та концефільтра, що, в свою чергу, суттєво збільшить собінтрації лужних складових в димових газах менше вартість способу знешкодження отрутохімікатів в 0,02мас.% обумовлює значне зростання частки цілому. складних органічних сполук, які неповністю допаРозбавлення димових газів після рукавного люються в камері допалювання. фільтра атмосферним повітрям, яке підсмоктуєтьДопалювання димових газів при температурі ся, до температури, яка перевищує 45°С, не допонад 1200°С впродовж більш ніж 3 секунд при зволяє забезпечити гарантовану конденсацію пакоефіцієнті надлишку повітря більше 1,5 та концерів ртуті та сполук деяких важких металів у нтрації лужних складових в димових газах більше фільтрі-адсорбері (наприклад, з вуглецевої тка0,04мас.% призводить до невиправданих витрат нини). лужних реагентів на забезпечення такого вмісту У конкретному прикладі спосіб термічного лужних складових в димових газах та до зниження знешкодження отрутохімікатів, що заявляється, стійкості вогнетривкої кладки камери допалювання здійснюється так. через підвищенні температурні навантаження. Непридатні отрутохімікати в герметичних мішОбробка димових газів перед входом у каталіках масою 20-30кг і пакети з каустичною содою тичний реактор і після виходу з нього аерозолем масою 10-15кг (при забезпеченні умови масового водного розчину лужних реагентів (наприклад, співвідношення 1:0,5) подають у піч з рідкою ванкаустичної соди) при концентрації лужних складоною з розплаву каустичної соди, температуру якої вих в димових газах менше 0,01мас.% не дозволяє підтримують за допомогою пальника на рівні забезпечити повне зв'язування кислих речовин, 850°С. Повітря горіння підігрівають у рекуператорі що залишилися в димових газах, в нейтральні та подають в піч з температурою 400°С. У ванні з сполуки. розплаву каустичної соди органічні сполуки отруОбробка димових газів перед входом у каталітохімікатів розкладаються та згоряють. В процесі тичний реактор і після виходу з нього аерозолем спалювання органічної частини отрутохімікатів водного розчину лужних реагентів (наприклад, рідку ванну з розплавом каустичної соди і наповкаустичної соди) при концентрації лужних складонювачем з отрутохімікатів перемішують стисненим вих в димових газах більше 0,03мас.% призводить повітрям. Значна частина неорганічних і кислих до невиправданого зростання витрат лужних реанеорганічних сполук, що містять хлор, фосфор, гентів без суттєвого впливу на процес знешкосірку, утворюють з лужними складовими інертні дження в цілому. сполуки типу NaCl, NaPO4, Na2SO4, Na2S та залиОхолодження димових газів в рекуператорі з шається в шлаку, який після витримки в печі в газоохолоджувачем до температури нижче ніж продовж 8 годин не містить отрутохімікатів, що не 550°С спричиняє зниження ефективності очищенрозклалися, і розчинних сполук важких металів. ня димових газів у каталітичному реакторі, розтаШлак з печі в рідкому стані зливають у шлаківню, шованому за ними. де відбувається кристалізація і охолодження. ВиОхолодження димових газів в рекуператорі з хід шлаку складає 110-130% від маси отрутохімігазоохолоджувачем до температури, яка станокатів. вить понад 600°С, не дозволяє використовувати Димові гази, що виходять з печі, подають на для очищення димових газів каталітичний реактор, вхід камери допалювання з температурою 850бо перевищення температури димових газів понад 1000°С. Димові гази подають через газопровід у 600°С призводить до виходу з ладу каталізатора в верхню частину камери допалювання, в якій диморозташованому за рекуператором з газоохолові гази змішують зі спрямованими зверху донизу джувачем каталітичному реакторі. потоками продуктів згоряння рідкого палива і повіРозбавлення атмосферним повітрям, яке підтрям, яке подають додатково, та обробляють аесмоктується, перед рукавним фільтром димових розолем розчину каустичної соди. Допалювання газів з їхнім охолодженням до температури нижчої димових газів здійснюють при температурі 1100°С ніж 120°С недоцільно через те, що таке охоловпродовж 2 секунд при коефіцієнті надлишку повідження буде забезпечуватись за рахунок додаткотря 1,4 і концентрації лужних складових в димових вого підсмоктування підвищеного об'єму атмосфегазах 0,03мас.%. рного повітря, що, в свою чергу, призведе до На виході з нижньої частини камери допалюзбільшення загального об'єму димових газів, які вання димові гази направляють у рекуператор з подаються у рукавний фільтр на очищення, з одгазоохолоджувачем, де димові гази охолоджуютьночасним підвищенням навантаження на фільтруся до температури 600°С з одночасним нагріванвальні рукава. Зокрема, ефективне очищення збіням в рекуператорі повітря горіння до температури льшеного загального об'єму димових газів, які 400°С. подаються у рукавний фільтр, призведе до необПісля цього здійснюють попереднє очищення хідності підвищення фільтрувальної поверхні рудимових газів від пилу у вихровому апараті та кавів рукавного фільтра та до необхідності викоочищення димових газів від органічних токсинів, ристання надпотужного димососа з відповідними що неповністю згоріли, і оксиду вуглецю в каталікапітальними та експлуатаційними витратами, що тичному реакторі з імпульсною регенерацією. Пев цілому суттєво збільшить собівартість способу ред входом у каталітичний реактор і після виходу з знешкодження отрутохімікатів. 9 80379 10 нього димові гази обробляють аерозолем розчину у вихровому апараті, а також після очищення дикаустичної соди при концентрації лужних складомових газів від органічних токсинів, що неповністю вих в димових газах 0,03мас.%. згоріли, у каталітичному реакторі, та після тонкого Потім перед рукавним фільтром димові гази очищення димових газів від дрібних частинок пилу додатково охолоджують у газоохолоджувачі до у рукавному фільтрі, спрямовують на часткове температури 130° та розбавляють атмосферним заповнення шпаківні (часткове заповнення здійсповітрям, яке підсмоктується, до температури нюють перед початком процесу зливання шлаку у 120°С (температури нормальної експлуатації рушпаківню). кавів фільтра). Після чого димові гази направляПісля очищення димові гази містять: пилу - до ють у рукавний фільтр для очищення від пилу. 10мг/м3, окису сірки - до 50мг/м3, хлористого водПісля рукавного фільтра димові гази також розбаню - до 10мг/м3, окису азоту - до 100мг/м3, діоксини вляють атмосферним повітрям, яке підсмоктуєтьі фурани - до 0,3нг/м3, ртуть - до 2·10-4мг/м3. Такі ся, до одержання їхньої температури 45°С. Далі сполуки як NaO, NaCl, Na2SO3, Na3PO4, Si2, Аl2О3, очищені та охолоджені димові гази подають димоК2O, CaO, MgO залишилися в шлаку. сосом через фільтр-адсорбер і димар в атмосфеВ результаті використання способу, що заявру. У фільтрі-адсорбері, наприклад, з вуглецевої ляється, досягається технічний результат, який тканини, розташованому в розширенні димаря, полягає у підвищенні ефективності розкладання забезпечується конденсація парів ртуті та інших складних органічних сполук, уловлювання і зневажких металів. шкодження продуктів розкладання, що утворюютьПил, що накопичується після попереднього ся при спалюванні непридатних отрутохімікатів і очищення димових газів від великих частинок пилу подібних до них хімічних речовин. Комп’ютерна верстка В. Клюкін Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601