Спосіб знешкодження або утилізації системи на основі концентрованої нітратної кислоти, що містить фтористий водень і ортофосфорну кислоту з застосуванням диференційно-контактного тепло-масообмінного апарата

Реферат: Спосіб знешкодження або утилізації системи на основі концентрованої нітратної кислоти з застосуванням диференційно-контактного тепло-масообмінного апарата, що містить з'єднання фтористого водню і ортофосфорної кислоти, полягає в зниженні концентрації нітратної кислоти, яка супроводжується гідратацією оксидів азоту, що призводить до важкокерованих викидів оксидів азоту в атмосферу, крім того, з метою суттєвого поліпшення екологічного навколишнього середовища знешкодження або утилізацію системи проводять із розчинів концентрацією HNO3 від 90 до 98 %. UA 81685 U (12) UA 81685 U UA 81685 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до сфери знешкодження або утилізації системи на основі концентрованої нітратної кислоти, що містить з'єднання фтористого водню і ортофосфорної кислоти, і може бути використана в хімічній промисловості, частково в виробництві азотних добрив, а також в конверсійних процесах озброєнь. Були розроблені і реалізовані різні засоби знешкодження або утилізації некондиційного меланжевого окислювача ракетного палива. Так, невелику кількість тон меланжу знешкодили шляхом його спалювання з дизельним паливом на спеціальній пересувній установці. В цьому разі дуже страждає екологія. В Сумському державному університеті і в Сумському державному НДУ мінеральних добрив та пігментів була розроблена технологія у дві стадії. На першій стадії меланж розчиняли зворотним розчином, що містив воду, карбамід та нітрат амонію. При цьому при зменшенні концентрації нітратної кислоти проходить процес знешкодження оксидів азоту, розчинених в меланжі. Суміш на другій стадії нейтралізується аміачною водою. Забруднення газів, що відходять з реакторів, представляють пару нітратної кислоти, присутність якої обумовлена тим, що технологічним середовищем в реакторі є нітратна кислота з концентрацією 40-50 % [Вісник КрНУ імені Михайла Острогородського. - Випуск 4/2011 (69). - Частина 1. - С. 138,139]. Відомо, що при утилізації окислювача ракетного палива процес полягає в первинному розведенні меланжу водою. При цьому зменшується концентрація нітратної кислоти і проходить гідратація оксидів азоту. В отриманий розчин слабкої нітратної кислоти додавали суміш вапняного молока та крейду. Робота пристрою супроводжувалася важкокерованими викидами оксидів азоту в атмосферу, що являє собою екологічно недосконалий метод знешкодження і утилізації меланжів. Задача суттєвого поліпшення екології навколишнього середовища при знешкодженні або утилізації системи на основі концентрованої нітратної кислоти, що містить з'єднання фтористого водню і ортофосфорної кислоти, вирішується тим, що, згідно з корисною моделлю, знешкодження або утилізацію системи проводять із розчинів HNO3 концентрацією від 90 до 98 %. При цьому: на першому ступені установлений диференційно-контактний тепломасообмінний апарат (ДКТМА) 2; на другому ступені установлений трубчастий реактор 4; на третьому ступені установлений абсорбер 5; на четвертому ступені установлена санітарна колона 6. Принципова технологічна схема установки показана на кресленні. Некондиційна система на основі концентрованої нітратної кислоти, що містить фтористий водень і ортофосфорну кислоту 3 з існуючої місткості об'ємом 100 м занурювальним насосом 10 подають в реактор 1, де готується суспензія в результаті хімічної реакції некондиційних розчинів на основі концентрованої нітратної кислоти і оксидів азоту з азотнокислим кальцієм. Отримана суспензія дозується в робочу зону диференційно-контактного тепло-масообмінного апарата (ДКТМА) 2. Після заповнення апарата приводять в рух ротор ДКТМА, вмикається циркуляційний насос 3. В результаті масопереносу некондиційна система розділилась: з штуцера верхньої відстійної зони виводиться HNO3 (рафінат); - з конусного денця нижньої відстійної зони виводиться шлам (екстракт). Час інтенсивного змішування і взаємодії фаз суттєво впливає на ступінь вилучення фтористого водню з некондиційних розчинів, що приводить до інтенсифікації процесу та зниження енергозатрат. Вибілена кислота із верхнього штуцера відстійної зони ДКТМА надходить в середню частину реактора 4. Реактор 4 є трубчастим теплообмінником, розділеним на 2 зони: нижню і верхню. Нітратна кислота надходить на верх нижньої зони в трубки реактора і стікає по них вниз. У трубках нижньої зони реактора 4 при температурі 220-240 °C відбувається випар нітратної кислоти і часткове її розкладання до оксидів азоту, кисню і води. З метою інтенсифікації процесу видалення пари, що утворюється, в нижню частину реактора 4 подають повітря. З верху нижньої зони реактора 4 гази надходять у верхню зону реактора 4, де при температурі 220-250 °C відбувається остаточне розкладання нітратної кислоти. З верхньої частини реактора 4 гази, що містять оксиди азоту, кисень, азот і пари води з температурою 240250 °C направляють в нижню частину колони абсорбції 5. У середню частину абсорбційної колони 5, заповненою насадкою, подають 55 %-ний розчин карбаміду. В процесі взаємодії оксидів азоту з карбамідом утворюється діоксид вуглецю, азот і вода. Внаслідок виділення великої кількості тепла за рахунок екзотермічності реакції температура в колоні абсорбції 2 досягає 250-300 °C. Гази, що відходять з верхньої частини абсорбційної колони з температурою 250-300 °C, розподіляються на два потоки і 1 UA 81685 U 5 10 15 20 25 30 35 направляються в міжтрубчастий простір нижньої і верхньої зон реактора 4. З міжтрубчастого простору нижньої і верхньої зон реактора 4 гази надходять в нижню частину санітарної колони 6, на зрошування якої подають 5-10 %-ний розчин гідроксиду кальцію. В середню частину санітарної колони 6, заповненої насадкою, подають частку невипареної води з нижньої частини колони абсорбції 5 і невипарену ортофосфорну кислоту, із слідами азотної кислоти, з нижньої частини реактора 4. З верхньої частини санітарної колони 6 газ, що відходить, з температурою 120-130 °C викидають в атмосферу. З нижньої частини санітарної колони 6, водний розчин направляють у ємність 7, з якої у разі потреби розбавляють водою до санітарних норм і використовують в народному господарстві. Все це дозволяє проводити знешкодження або утилізацію системи на основі концентрованої нітратної кислоти, що містить з'єднання фтористого водню і ортофосфорної кислоти з високим забезпеченням екологічної безпеки навколишнього середовища. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Спосіб знешкодження або утилізації системи на основі концентрованої нітратної кислоти, що містить з'єднання фтористого водню і ортофосфорної кислоти, що полягає в зниженні концентрації нітратної кислоти, яка супроводжується гідратацією оксидів азоту, що призводить до важкокерованих викидів оксидів азоту в атмосферу, який відрізняється тим, що з метою суттєвого поліпшення екологічного навколишнього середовища знешкодження або утилізацію системи проводять із розчинів концентрацією HNO3 від 90 до 98 %. 2. Спосіб знешкодження або утилізації системи на основі концентрованої нітратної кислоти, що містить з'єднання фтористого водню і ортофосфорної кислоти за п. 1, який відрізняється тим, що на першому ступені установлений диференційно-контактний тепло-масообмінний апарат (ДКТМА) 2. 3. Спосіб знешкодження або утилізації системи на основі концентрованої нітратної кислоти, що містить з'єднання фтористого водню і ортофосфорної кислоти за п. 1, який відрізняється тим, що на другому ступені установлений трубчастий реактор 4, поділений на верхню та нижню зони, де при температурах від 220 до 240 °С відбувається термічний розклад нітратної кислоти. 4. Спосіб знешкодження або утилізації системи на основі концентрованої нітратної кислоти, що містить з'єднання фтористого водню і ортофосфорної кислоти за п. 1, який відрізняється тим, що на третьому ступені установлений абсорбер 5, де при температурі 250-300 °С уловлюють оксиди азоту. 5. Спосіб знешкодження або утилізації системи на основі концентрованої нітратної кислоти, що містить з'єднання фтористого водню і ортофосфорної кислоти за п. 1, який відрізняється тим, що на четвертому ступені установлена санітарна колона 6. 2 UA 81685 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3