Способ обезвреживания смеси полихлорбензолов и полихлорбифенилов

 

Изобретение относится к обезвреживанию токсичных веществ, представляющих собой смесь полихлорбензолов и полихлорбифенилов, называемая совтолом. Способ осуществляют путем последовательной обработки исходной смеси сульфирующим реагентом - олеумом при температуре 105-125°С и солеобразующим реагентом триэтаноламином. Обработку сульфирующим реагентом ведут в присутствии катализатора при оптимальном соотношении совтол : сульфирующий реагент : катализатор : солеобразующий реагент, равном 1:2:0,01:4 мас.ч. В качестве катализатора используют жидкое стекло. Технический результат - безотходная технология полного обезвреживания совтола. 1 табл.

Изобретение относится к области экологии и, в частности, может быть отнесено к химическим способам обезвреживания токсичных веществ. Смесь изомеров трихлорбензола трихлорнафталина и три- тетра- пентахлорбифенила, называемая совтолом, находит широкое применение в нашей стране и за рубежом как прекрасный электроизолирующий, самозатухающий и теплопередающий состав в производстве силовых конденсаторов и трансформаторов.

В настоящее время производство совтола запрещено и заполнение конденсаторов и трансформаторов осуществляется специальными составами на основе очищенных минеральных масел, кремнийорганических жидкостей и другими безвредными для человека и животных соединениями. Однако электротехническое оборудование, заполненное совтолом, по истечении срока службы подлежит замене, а находящийся внутри совтол обезвреживанию (ПДКвозд = 1 мг/м³; класс опасности 2).

Известен способ обезвреживания совтола (BULL. ENVIROMENTAL CONTAM. TOXICAL, 1979, V.22. N 6, Р. 750-753) путем его каталитического дехлорирования при 180°С с использованием платины или палладия на носителе из стеклянных шариков. Однако этот способ дорог из-за значительной стоимости катализатора и, кроме того, метод недостаточно производителен и требует дополнительно утилизации газообразных продуктов реакции.

Известен способ утилизации совтола из трансформаторного масла обработкой расплавленным металлическим натрием (US 4340471 A (JORDAN), 20.07.1982), при котором атомы хлора совтола связываются в нетоксичные хлориды, а совтол - в твердое полимерное вещество.

Этот способ достаточно эффективен, так как позволяет снизить концентрацию совтола в масле до 1 мг/м³, однако использование металлического натрия как реагента промышленного масштаба нежелательно, поскольку требует дополнительных технологических мероприятии по предотвращению возможных возгорании натрия и, как следствие, загрязнению окружающей среды совтолом и токсичными продуктами его термического разложения (фосген, диоксины, дибензфураны и др.).

Известен также способ обезвреживания совтолсодержащих масел (ELEKTRIKAL WORLD, 1983, V. 197, N 2) обработкой 85% раствором едкого калия в полиэтиленгликоле при 60-100°С в инертной атмосфере.

В этом способе обезвреживания используются достаточно приемлемые температуры и доступный реагент едкий калий. Однако этот способ предусматривает регенерацию растворителя - полиэтиленгликоля, что усложняет и удорожает технологию, а полного обезвреживания совтола не достигается. Остаточная концентрация совтола превышает 1%.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является способ обезвреживания смеси полихлорбензолов и полихлорбифенилов (RU 2076090 С1, 27.03.1997) путем их последовательной обработки сульфирующим реагентом (H₂SO₄ или олеум) при 100-210°С и солеобразующим (триэтаноламин) при соотношении совтола к сульфирующему реагенту 1:0,6, а триэтаноамина к сульфирующему - эквивалентном. По растворимости в воде кончного продукта было определено, что при использовании олеума в качестве сульфирующего агента и при температуре 170-175°С достигается полное превращение совтола в безвредное вещество (4 кл.опасности).

Однако известный способ является длительным, а анализ конечного продукта газохроматографическим методом по специально разработанной методике выявил остаточное содержание совтола порядка 2.5-3.0%, что недопустимо.

Задачей настоящего изобретения является повышение технологичности и создание безотходной технологии полного обезвреживания совтола.

Для решения поставленной задачи исходную смесь полихлорбензолов и полихлорбифенилов (совтола) обрабатывают сульфирующим реагентом (олеумом) при 105-125°С в присутствии катализатора, затем нейтрализуют сульфокислоты совтола и избыточного олеума триэтаноламином. В качестве катализатора используют жидкое стекло.

Оптимальное соотношение реагирующих компонентов, мас.ч.: совтол : олеум : катализатор : триэтаноламин равно 1:2:0,01:4. При этом соотношении компонентов достигается полное обезвреживание совтола, его остаточная концентрация в конечном продукте, определяемая газохроматометрическим методом, равна нулю (см.таблицу).

Новым в способе является то, что обработку сульфирующим реагентом проводят в присутствии катализатора - жидкого стекла.

Последовательная обработка сначала сульфирующим реагентом совтола с распределенным в нем катализатором позволяет нацело просульфировать ароматическую структуру совтола, а затем последующей обработкой сульфокислот совтола триэтаноламином получить конечный продукт, не содержащий совтола, затратив наименьшее количество времени.

Пример. В стальной или чугунный реактор, снабженный быстроходным перемешивающим устройством и рубашкой, загружают смесь 600 г конденсаторного совтола, 6 г жидкого стекла с модулем 3 и перемешивают быстроходной мешалкой в течение 15 мин. Полученную эмульсию постепенно добавляют в другой стальной или чугунный реактор с мешалкой и рубашкой, содержащий 1200 г 24%-ного олеума. Скорость введения эмульсии в олеум должна быть такой, чтобы температура реакционной массы не превышала 70-80°С. Затем температуру реакционной массы повышают до 100-105°С, выдерживают при этой температуре 10-15 минут и охлаждают до 40-50°С. Далее в реакционную массу постепенно при интенсивном перемешивании и охлаждении вносят 2400 г триэтаноламина. Отношение реагирующих компонентов исходной смеси к олеуму, к катализатору и к триэтаноламину составляет, мас.ч.: 1:2:0,01:4. Остаточное содержание совтола в полученном продукте, определенное газохроматографическим методом, равно нулю (см.таблицу, пример 12)

Для трансформаторного совтола при тех же соотношениях реагирующих компонентов 100% сульфирование достигается за 150 минут при 125°С.

Конкретные примеры по сульфированию совтола олеумом с последующей нейтрализацией триэтаноламином приведены в таблице.

Обработку просульфированного совтола солеобразующим триэтаноламином необходимо вести до рН 7-8. Избыток триэтаноламина экономически неоправдан, а его недостаток исключит полное солеобразование, и кислый характер продукта может затруднить его последующее использование.

Продукт последовательного взаимодействия совтола с сульфирующим и солеобразующим агентами (ПХДС-Т) в присутствии катализатора - жидкого стекла представляет собой мазеобразное вещество темного цвета, полностью растворимое в воде, негорючее, нелетучее и малотоксичное (4 класс опасности).

Данные, приведенные в таблице, показывают, что предлагаемый способ позволяет полностью обезвредить совтол без образования отходов.

Источники информации

1. Bull. Environmental Contam. Toxical, 1979, v.22, N6, p.750-753.

2. Патент США 4340471, опубл. 20.07.82 г.

3. Electrical World, 1983, v. 197, N2.

4. Патент РФ 2076090, 30.11.94 г (прототип)

Формула изобретения

Способ обезвреживания смеси полихлорбензолов и полихлорбифенилов (Совтола) путем обработки химическим реагентом, включающий последовательную обработку исходной смеси сульфирующим реагентом - олеумом при температуре 105-125°С и солеобразующим реагентом - триэтаноламином, отличающийся тем, что обработку сульфирующим реагентом ведут в присутствии катализатора, в качестве которого используют жидкое стекло, при оптимальном соотношении совтол:сульфирующий реагент:катализатор:солеобразующий реагент, равном 1:2:0,01:4 мас.ч.