Михаил Седогин – Обезвреживание (страница 6)
16 PCl3 + 48H2O = 12H3PO4 + 48HCl + 3Н2 + 2P + 2PH3
Понятно, что допускать такого развития событий ни в коем случае нельзя, так как в таком варианте в воздух выделяются взрывоопасный водород, ядовитый фосфин и не менее ядовитый свободный фосфор в виде пара. Короче, что 800 градусов, что 100 градусов, в любом случае тут тебе и вероятный взрыв, и отравляющие вещества в воздух. Да, все усложняется. Ну а если «модуль» взять 15 или 20? Рассчитаем. При таких условиях температура в ходе реакции не поднимется выше 50 градусов. Теоретически приемлемо. Но надо все проверить в лаборатории.
Ну, с принципиальной схемой процесса обезвреживания примерно понятно. А как извлекать из этих огромных емкостей и дозировать в наш реактор треххлористый фосфор и хлорокись фосфора – эти тяжелые, едкие, взрывоопасные и смертельно ядовитые жидкости? Донного слива с вентилем у большинства емкостей нет. А какие вентили и есть – трогать их нельзя, они почти сгнили, отвалятся вместе с патрубком, и будет катастрофа. По заводской технологии жидкости передавливались из емкости в емкость сжатым азотом с давлением 2-4 атмосферы. Но емкости уже негерметичны, разрушены коррозией, да они и просто взорвутся от такого давления! Нельзя. Так, а если откачивать жидкости сверху вакуумным насосом, через промежуточную емкость? Не-а, ничего не выйдет. Плотность этих чертовых жидкостей почти два грамма на кубический сантиметр, а высота емкостей более семи метров.
(Вот тут я в последствии обычно спрашивал студентов, почему при таких условиях вакуумный насос не поможет? А, может быть, и кто-то из читателей догадается?).
Остается только погружной центробежный насос. Он-то уж откачает практически с любой глубины и на любую высоту. Вот только где взять погружной насос, который можно «погрузить» в треххлористый фосфор? И чтобы он не растворился при этом? Ладно, потом придумаю.
Теперь дело за лабораторией. Лаборатория у нас крутая. Такой больше нет ни в Самаре, ни в области. Когда-то мы ее создавали исключительно для узких аналитических задач – всего лишь для мониторинга состояния окружающей среды в местах расположения объектов ГУП «Экология». Но потом лаборатория переросла эти рамки и стала выполнять гораздо более сложные и развернутые исследования. Для таких работ потребовалось ее радикальное переоснащение, также возникла необходимость аккредитации по самым строгим стандартам. Это наисложнейшая задача. И она была выполнена. И во многом это было заслугой Андреева. Наша лаборатория получила статус аккредитованной и экспертной. Достаточно сказать, что во многих сложных случаях к нам стали обращаться органы внутренних дел и суды.
В ходе первой и последующих поездок Бондарева на «Фосфор» было отобрано много образцов, причем из каждой емкости. Так, чтобы хватило и для анализа, и для опытов. Я поставил перед начальником лаборатории Колотилиной задачу найти оптимальные условия проведения реакции обезвреживания – модуль, температуру, скорость дозировки, интенсивность перемешивания. Соблюдая при этом особую осмотрительность при работе с опаснейшими веществами.
Работы лаборатории проводились силами трех специалистов лаборатории в течение всего июня. Первые «установочные» опыты с использованием большого количества воды показали вполне «спокойный» ход реакции, вплоть до соотношения 1:20. Захотелось посмотреть (и не просто «захотелось», есть такая необходимость – учитывать аварийный режим), а что произойдет, если сильно занизить это соотношение? Я предупредил Татьяну Вениаминовну и лаборантку Ганюшкину, что опыт небезопасен, и что защитную штору вытяжного шкафа нужно держать по возможности опущенной и контролировать вытяжную вентиляцию. В шкаф я поставил горящую спиртовку. Зачем? А чтобы учесть все опасные факторы сразу. В колбу залили немного воды, включили мешалку и быстро слили туда такое же количество треххлористого фосфора. И… ничего особенного. Ну, крутится мешалка, жидкость помутнела и стала желтой. А где же взрыв? Прошла минута, две – и началось. (Реакция идет с задержкой! Это многократно усложняет контроль за процессом. Учтем это в дальнейшем). Из колбы повалил белый дым, реакционная масса закипела и полезла из горловины. Дым заполнил все пространство вытяжного шкафа. И вот он – хлопок. Не очень сильный (так ведь и количество реагентов взято минимальным), но вполне пугающий. А если таких жидкостей хлопнут тонны? Ведь действительно, согласно расчету, смесь вещества с водой взрывается как тротил, не зря тольяттинские депутаты беспокоились.
В течение нескольких последующих дней в лаборатории мы отрабатывали наилучшие условия процесса, изучали, как меняется ход реакции при изменении условий. Посмотрели, сколько времени «держатся» против треххлористого фосфора разные доступные материалы, прежде чем скукожатся и разрушатся – полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, тефлон и т.д.
Наконец, эти наилучшие условия и подходящие материалы были в целом установлены. Кое-что мне во всем этом не нравилось. Из-за задержки реакции, на поверхности реакционной среды всегда появлялся небольшой белый «дымок», и устранялось это только очень сильным увеличением скорости перемешивания. Думалось: а как такую интенсивность перемешивания реализовать в семикубовой емкости? И из чего должны быть емкость-дозатор и трубы, если все доступные емкости и трубы (за исключением стекла и свинца) треххлористый фосфор рано или поздно сворачивает в осенний лист? Ну да ладно. Я всегда был немного авантюристом. Побуду им и в этот раз. Война план покажет. Будем считать, что процесс мы отработали, и эти параметры и условия можно включать в окончательный регламент.
7. Подбираем оборудование.
Вопрос перемешивания реакционной среды и воды во всех моих будущих емкостях я решил в пользу обычного циркуляционного насоса. Не ставить же на каждую емкость электромеханическую мешалку с огромным двигателем, редуктором, подшипниками и консолями крепления. Поэтому обойдемся циркуляционными насосами. В нашем будущем реакторе, в охладителях и в нейтрализаторе никакой особо едкой химии уже нет (по сути, у нас продуктами реакции являются вода и очень сильно разбавленные кислоты), так что насос в каждую емкость можно поставить любой, главное мощный, ведь двигать пять-семь тонн воды по кругу – это очень непросто. При работе мощного циркуляционного насоса в емкости будет «раскручиваться» жидкость и образовываться воронка, причем ничуть не хуже, чем при работе лопастной мешалки.
Емкость-дозатор и трубы можно, конечно, приобрести тефлоновые (тефлон держится в среде треххлористого фосфора неплохо). Но стоимость тефлоновых изделий такова, что никакого бюджета не хватит. Ладно, пусть емкость и трубы будут из полиэтилена (ПНД). Они выдерживают неделю и даже больше, потом их можно просто менять.
Семикубовые емкости (реактор, охладители, нейтрализаторы) купим пластиковые, их в продаже полно, всех видов и форм, причем особая химическая стойкость тут не нужна, так как в них уже будет просто вода или очень разбавленные кислоты.
А вот с насосом для откачки треххлористого фосфора и хлорокиси фосфора из емкостей вышла заминка: ничего в голову не приходило. Как обычно в таких случаях, помог Андреев. Он как-то зашел ко мне с каким-то рекламным буклетом:
– Миша, вот, смотри. Есть такие насосы – бочковые. Они, по сути, погружные, но сам насос в жидкость не погружается, а только хвостовик с валом, крыльчаткой и диффузором.
Я с сомнением посмотрел на картинки:
– Ну, Костя, какие бочковые насосы? У нас не бочки, у нас громадные емкости по 12 кубов, высотой по семь метров. Да эта наша едкая химоза за один день сожрет крыльчатку вместе с валом, диффузором и хвостовиком. Так что интересно, но не подойдет. Печально все это. Не знаю, что делать.
Андреев полистал буклет и сказал успокаивающе:
– Не все так плохо с бочковыми насосами, Миш. Ты вот дальше посмотри. Они ведь разные бывают. Вот у этой модели насоса хвостовик длиной целых три метра, причем есть и в тефлоновом исполнении. Три метра – это, конечно, не семь, но уже почти на половину высоты емкости хватает. А потом можно постепенно опускать хвостовик насоса на шнуре вслед за уровнем жидкости по мере ее откачки.
– Костя, ты гений, – воскликнул я, рассмотрев картинки и вчитавшись в технические характеристики.
– Я просто практик, – улыбнулся Андреев. – Правда, и тут не все так просто. Нам ведь нужны насосы именно в тефлоновом исполнении. Поставщик этих насосов российский. Но сами насосы – немецкие. А сейчас происходит какая-то заморочка на таможне с продукцией двойного назначения. Такие насосы используются в военной промышленности. Так что придется постараться, чтобы такие насосы добыть. Впрочем, все решаемо.
– Надеюсь, что удастся решить. Главное – что есть, оказывается, такие насосы… Слушай, Костя, – продолжил я, – тут есть еще одна непростая проблема. Может, тоже что-то придумаешь со своей практической позиции?
– Ну, давай свою непростую проблему, – сказал Андреев и взял лист бумаги и ручку.
– В общем, так, – начал я. Вот, допустим, самое сложное – технологию обезвреживания – мы вроде бы достаточно подробно просчитали и отработали в лаборатории. Очень трудно, очень опасно, но мы справимся. И вот после завершения обезвреживания этих наших супер-пупер-ядов нам нужно провести простую и банальную операцию – нейтрализовать получившиеся сильно разбавленные кислоты, фосфорную и соляную. Вот вроде бы нейтрализация разбавленных кислот – это абсолютно безопасный и понятный процесс, по сути, просто лабораторная работа за седьмой класс школьной химии. Причем, при использовании раствора гидроксида натрия мы имеем идеальный процесс с точки зрения технологии: ни выделения газов, ни осадков. Но на самом деле тут куча сложностей. Гидроксид натрия жутко дорогой, а нужно его десятки и сотни тонн. Кроме того, куда потом девать тысячи тонн разбавленного раствора фосфата и хлорида натрия? В канализацию нельзя. Я рассматривал в регламенте вариант вместо едкого натра взять карбонат кальция. Он вроде бы дешевый. И, кроме того, получившийся безопасный отход – сухой, его можно использовать, например, для санитарной изоляции на полигоне. Но какой именно массовый продукт нам подходит? Известь? Мел? Или вообще взять щебенку? Все не то. И как после нейтрализации эту вязкую тяжелую массу выгружать из емкостей? Лопатами? Тысячу тонн? Да и с углекислым газом будет проблема, пена полезет из емкостей, не удержишь. Придумай что-нибудь, ты же практик.