專利名稱：銷毀化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及經(jīng)過(guò)改進(jìn)的用于銷毀化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑的方法和設(shè)備；更進(jìn)一步地說(shuō)，涉及采用含氮堿，任選地與活性金屬結(jié)合起來(lái)的化學(xué)方法，該方法提供了以溶劑化電子為特征的強(qiáng)烈的溶解金屬還原作用并且使這些試劑基本上完全銷毀。
背景技術(shù)：
化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑的范圍包括毒氣、燃燒材料和用來(lái)使人員致殘的生物細(xì)菌，以及殺蟲(chóng)劑、除草劑以及類似的可用來(lái)干擾植物、昆蟲(chóng)和其它非哺乳類生物的生長(zhǎng)的物質(zhì)，在這方面，可以參見(jiàn)“化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)”的定義，它出現(xiàn)在“Concise Encyclopedia of Science & Technology，”Second Ed.，McGraw-Hill Book Co.，New York，NY(USA)，1989中。
用于本文中時(shí)，術(shù)語(yǔ)“化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑”有時(shí)簡(jiǎn)寫為“CWA”，它僅僅包括能夠以較小的劑量有效地使哺乳動(dòng)物基本上致殘或殺死哺乳動(dòng)物的那些試劑。因此，該定義不包括主要用來(lái)控制植物、六足綱、蛛形綱以及某些真菌的農(nóng)用化學(xué)試劑。此外，出于本發(fā)明的目的，術(shù)語(yǔ)“化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑”也不包括通常作為生物戰(zhàn)爭(zhēng)試劑而為人們已知的能自主復(fù)制的細(xì)菌，包括病毒，如馬腦脊髓炎病毒；細(xì)菌，如引起鼠疫、炭疽和兔熱病的那些細(xì)菌；以及真菌，如球孢子菌；以及由這些細(xì)菌表達(dá)的毒性產(chǎn)物；例如由常見(jiàn)的肉毒桿菌表達(dá)的肉毒桿菌毒素。
用于本文中的術(shù)語(yǔ)“化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑”也不包括那些天然存在的毒素，如capisin(蕃椒和辣椒粉的提取物)、蓖麻毒(在蓖麻籽中發(fā)現(xiàn)的毒性物質(zhì))、石毒素(由某些海蜇分泌的毒性物質(zhì))、氰化物鹽、馬錢子堿(由植物產(chǎn)生的生物堿)等等。此外，術(shù)語(yǔ)“化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑”不包括燃燒物，如凝固汽油或爆炸物，如彈藥、TNT、核裝置等等。
另一方面，在第一次世界大戰(zhàn)期間有一系列“毒氣”出現(xiàn)在戰(zhàn)場(chǎng)上。這些物質(zhì)主要是接近室溫的氣體，它們包括氯化氰、氰化氫、光氣和氯。這些有毒氣體包含在本發(fā)明中所用的術(shù)語(yǔ)“化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑”的定義中。該術(shù)語(yǔ)還包括那些主要是液體的物質(zhì)，包括在第一次世界大戰(zhàn)中首次使用的糜爛劑，以及提煉物，如最近才出現(xiàn)的神經(jīng)試劑。
本申請(qǐng)中的術(shù)語(yǔ)“化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑”包括基本上純凈的化合物，但該術(shù)語(yǔ)也包括任意比例的上述試劑的混合物以及含有雜質(zhì)的這些試劑，其中該混合物中的其它成分不再是其它的CWA。用于本文中時(shí)，術(shù)語(yǔ)“化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑”還包括部分或完全降解的CWA，如膠凝的、聚合的或其它部分或完全分解的通常存在于老式彈藥中的化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑。
在1993年1月，來(lái)自130多個(gè)國(guó)家的代表簽署了化學(xué)武器條約的最終草案，該條約宣布對(duì)所有化學(xué)武器的生產(chǎn)、使用、銷售和存放以及各手段的運(yùn)輸為非法并且呼吁到2005年銷毀現(xiàn)存的化學(xué)武器。大約有60個(gè)簽字國(guó)認(rèn)可了該條約。在1993年，大約有20個(gè)國(guó)家被認(rèn)為擁有化學(xué)武器或具有制造化學(xué)武器的裝置。
如果1993年條約被實(shí)施，則在美國(guó)大約有25000噸CWA、在前蘇聯(lián)有50000噸CWA要銷毀，它們包裝在成批的貯存容器、金屬桶、彈藥筒、火箭、地坑、迫擊炮和彈藥殼、彈藥筒和導(dǎo)彈中。預(yù)計(jì)進(jìn)行銷毀的費(fèi)用對(duì)于美國(guó)和前蘇聯(lián)分別為80億和100億美元。
在過(guò)去的幾年中，許多研究認(rèn)為優(yōu)選的銷毀CWA的方法是焚燒，其原因在于焚燒技術(shù)成本低且相當(dāng)簡(jiǎn)單。但是越來(lái)越清楚的是燃燒化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑存在即時(shí)和長(zhǎng)期的危險(xiǎn)，它們是人類所不能接受的。由燃燒車廂中逸出的物質(zhì)會(huì)對(duì)公共健康及生態(tài)完整性產(chǎn)生威脅，導(dǎo)致不完全燃燒的產(chǎn)物分散到空氣中。
在開(kāi)始后72小時(shí)以內(nèi)，當(dāng)在銷毀充有沙林的火箭的房間外面區(qū)域檢測(cè)到神經(jīng)試劑沙林時(shí)，美國(guó)軍方就關(guān)閉了位于美國(guó)西部人口稀少地區(qū)的其在猶它州Tooele的第一個(gè)國(guó)內(nèi)CWA銷毀工廠。日前尚不清楚該工廠是否或何時(shí)能恢復(fù)其工作。
早期的公眾抗議焚燒已經(jīng)迫使美國(guó)政府當(dāng)局考慮采用別的能夠產(chǎn)生對(duì)環(huán)境呈中性的產(chǎn)物的方法，包括化學(xué)處理CWA。但是，在1984年國(guó)家研究委員會(huì)公開(kāi)報(bào)導(dǎo)說(shuō)與焚燒法相比，化學(xué)中和方法“緩慢、復(fù)雜、產(chǎn)生大量不能證實(shí)是不含試劑的廢物，并且需要高投資和操作成本”以后，這種思路就在美國(guó)被放棄了。
舉例來(lái)說(shuō)，燃燒法的替代物可以參見(jiàn)于1995年9月25-27日在美國(guó)弗吉尼亞Reston召開(kāi)的關(guān)于“Proceedings，Workshop on Advancesin Alternative Demilitarization Technologies，”的目錄中。所公開(kāi)的技術(shù)論文涉及熔融鹽氧化法、超臨界水氧化法、電化學(xué)氧化法、中和法、水解法、生物降解法、蒸汽改性法等等。
過(guò)去提出的用于銷毀化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑的化學(xué)處理法不能完全令人滿意。舉例來(lái)說(shuō)，這些處理不具有通用性。應(yīng)當(dāng)注意絕大多數(shù)化學(xué)試劑具有種類特異性；也就是說(shuō)，一種化學(xué)試劑通常與一種具有某種特定的功能基團(tuán)的物質(zhì)起反應(yīng)。一種酸與一種堿起反應(yīng)，通常不會(huì)與另一種酸起反應(yīng)。一種氧化試劑與一種可氧化的試劑如還原劑起反應(yīng)。由于這種種類特異的化學(xué)性，CWA的銷毀首先要識(shí)別要銷毀的CWA或CWA的混合物，從而選擇正確的可以與特定的物質(zhì)起反應(yīng)的試劑或試劑組合物。
從操作上來(lái)說(shuō)，正如過(guò)去所認(rèn)識(shí)的那樣，化學(xué)處理經(jīng)常需要通過(guò)人工操作來(lái)處理和轉(zhuǎn)移CWA。例如這種操作包括從彈頭或?qū)棜?、彈藥筒或其它包裝運(yùn)送體系中除去CWA，從而會(huì)將人員暴露在非常危險(xiǎn)的與CWA接觸的環(huán)境下。將從其容器如此除去的CWA裝載到其它的反應(yīng)容器中也會(huì)導(dǎo)致另一次向CWA暴露的機(jī)會(huì)。
最后，人們認(rèn)為以前提出的用于銷毀化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑的化學(xué)方法需要對(duì)設(shè)備、工廠和人身安全進(jìn)行令人無(wú)法接受的投資并且費(fèi)時(shí)、勞動(dòng)強(qiáng)度大。人們還認(rèn)為在進(jìn)行CWA化學(xué)銷毀以后還需要進(jìn)一步對(duì)產(chǎn)物的處理進(jìn)行投資。鑒于所有這些原因，人們可以明白與這些化學(xué)處理相比，為何產(chǎn)生水、二氧化碳和無(wú)機(jī)鹽(理想的)的CWA燃燒法似乎是更具吸引力的方法。但是燃燒法并不是一種萬(wàn)能的方法。
本發(fā)明的公開(kāi)因此，人們一直需要一種安全、更具適用性的化學(xué)方法和有關(guān)的裝置來(lái)銷毀CWA。由長(zhǎng)期尋找的方法實(shí)現(xiàn)的目的包括能夠安全、簡(jiǎn)單并且廉價(jià)地銷毀多種具有不同的功能基團(tuán)的試劑，而對(duì)環(huán)境的影響最小，可以靈活地于較寬的溫度范圍下使用，以及適用于處理CWA，而不管其目前所在的位置及其物理狀態(tài)。
本發(fā)明的目的在于提供一種可以達(dá)到上述目的的用于銷毀CWA的化學(xué)方法和反應(yīng)器系統(tǒng)。因此，該方法在其優(yōu)選的實(shí)施方案中對(duì)CWA進(jìn)行“溶解金屬還原”。更進(jìn)一步地說(shuō)，該優(yōu)選的方法包括制備一種反應(yīng)混合物(該混合物由包括含氮堿、至少一種CWA和活性金屬在內(nèi)的原料制得，所說(shuō)的活性金屬的量足以銷毀化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑)，以及而后使該混合物發(fā)生反應(yīng)。
溶解金屬還原化學(xué)并不是新的，它具體描述在人們所熟知的“Birch Reduction”中，該技術(shù)在1944年首次報(bào)導(dǎo)在技術(shù)文獻(xiàn)中。BirchReduction是一種通過(guò)在液體氨中的堿金屬來(lái)還原芳香環(huán)的方法，由此主要產(chǎn)生二氫衍生物；例如參見(jiàn)“The Merck Index”，第12版，Merck&Co.，Whitehouse Station，NJ，USA，1996，P1-10.。
這類溶解金屬還原已經(jīng)成為許多研究和多種出版物的主題。參見(jiàn)G.W.Watt，Chem.Rev.，46,317-379(1950)和M.Smith，“Dissolving MetalReductions，”，在“ReductionTechniques and Applications in OrganicSynthesis”中，R.L.Augustine編輯，Marcel Decker，Inc.，New York，NY，1968，P95-170。溶解金屬還原化學(xué)適用于含有多種功能基團(tuán)的化合物。例如幾年以前人們報(bào)道了殺蟲(chóng)劑與鈉和液氨的反應(yīng)，M.V.Kennedy和Coworkers，J.Environ.Quality，1，63-65(1972)。
可以認(rèn)為活性金屬如鈉在含氮堿如液體氨中的溶解產(chǎn)生了“溶劑化電子”，這些電子是使所獲得的溶液呈深蘭色的原因所在，也就是說(shuō)(I)根據(jù)本發(fā)明，從廣義上來(lái)說(shuō)，優(yōu)選的用于銷毀化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑的方法包括用溶劑化的電子來(lái)處理CWA。該方法不僅適用于銷毀基本上處于其制造時(shí)的狀態(tài)的CWA，而且出乎人們意料的是它還適用于經(jīng)過(guò)多年貯藏、有時(shí)是第一次世界大戰(zhàn)時(shí)的，而現(xiàn)在已經(jīng)膠凝、聚合或其它由其原始狀態(tài)轉(zhuǎn)化了的變質(zhì)了的CWA。由于CWA的變質(zhì)而引起的其它一些問(wèn)題已經(jīng)被人們認(rèn)識(shí)并報(bào)導(dǎo)，例如參見(jiàn)J.F.Bunnett，Pure &Appl.Chem.，67，841-858(1995)。
此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的方法十分出乎人們意料的是它特別適用于銷毀CWA，不僅僅適用于銷毀成批的，也可以用于銷毀仍然包含在彈藥中的CWA，而不管其中所存在的雜質(zhì)以及可能由這些雜質(zhì)帶來(lái)的副反應(yīng)如何。可以就地制備反應(yīng)混合物，即在各種殼、彈藥筒、導(dǎo)彈或彈藥中。
如果不是絕大多數(shù)，至少有許多化學(xué)反應(yīng)如酸與堿之間的反應(yīng)、酯和酰胺與水的水解、烯醇化反應(yīng)等等是平衡的，其結(jié)果是向前的反應(yīng)不會(huì)進(jìn)行完全。如果采用這種反應(yīng)來(lái)處理CWA，就有可能在該方法中不能完全銷毀CWA。出乎人們意料的是，采用本發(fā)明優(yōu)選的方法來(lái)處理CWA通?？梢允巩a(chǎn)物中殘余的CWA含量低于用常規(guī)的用于CWA的技術(shù)測(cè)定的極限。這些技術(shù)包括氣相色譜/質(zhì)譜(”gc/ms”)以及濕法化學(xué)。也就是說(shuō)，人們熟知的用于糜爛性路易斯毒氣的1，2-乙烷二硫醇衍生法、用于HD芥子氣的DB-3人工方法以及用于神經(jīng)試劑GA、GB、GD和VX的膽堿酯酶抑制法；例如參見(jiàn)M.Waters，“LaboratoryMethods for Evaluting Protective Clothing Systems Against ChemicalAgents”，CRDC-SP-84010，U.S.Army Armament，Munitions & ChemicalCommand，Aberdeen Proving Ground，Maryland21010USA，June 1984。
通過(guò)采用本發(fā)明的方法，至少大約90％重量的CWA，常常超過(guò)95％并且在更佳的情況下為超過(guò)97％的CWA被銷毀。在最佳的情況下，本發(fā)明的方法可以銷毀至少約99％的化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑，例如至少銷毀約99.998％。
并非是要受到該解釋的限制，這種極佳的結(jié)果至少在該方法優(yōu)選的實(shí)施方案下可能是由于該化學(xué)反應(yīng)不是一種普通的化學(xué)平衡。在化學(xué)鍵，A-B處的溶劑化的電子的反應(yīng)可以如下所示A-B+2[Na+(溶劑化的)]e-(溶劑化的)](II) ↓Na+A-(溶劑化的)+B-Na+(溶劑化的)由于在A-和B-陰離子之間的排斥力，當(dāng)由溶劑穩(wěn)定的產(chǎn)物達(dá)到過(guò)渡狀態(tài)所需輸入的能量非常大時(shí)，該反應(yīng)可以基本上達(dá)到平衡。
本發(fā)明的方法可以銷毀高度有毒的CWA，通常它產(chǎn)生對(duì)哺乳動(dòng)物毒性較小或基本上無(wú)毒的物質(zhì)。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，術(shù)語(yǔ)用于化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑的“銷毀”、“破壞”或其類似詞是指將化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑轉(zhuǎn)變成另一種化學(xué)物質(zhì)。也就是說(shuō)，至少必須打破一個(gè)化學(xué)鍵以“破壞”CWA。
與其它用于化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑的種類特異性試劑不同的是，溶劑化電子可以作為多種CWA的強(qiáng)還原劑而起作用，將它們轉(zhuǎn)化成鹽，以及例如毒性明顯低于CWA的共價(jià)結(jié)合的有機(jī)化合物。所獲得的產(chǎn)物如果需要還可以作進(jìn)一步處理。
本發(fā)明方法的優(yōu)選的實(shí)施方案可以采用下列CWA物質(zhì)來(lái)證實(shí)通常人們所已知的“沙林”或“GB”，或甲基膦酰氟酸1-甲乙酯，或甲基膦酰氟酸異丙酯(一種極活潑的膽堿酯酶抑制劑，劑量低到0.01毫克/公斤體重就足以使人致命)，以及“索曼(Soman)”或“GD”，或甲基膦酰氟酸1，2，2，-三甲基丙酯，或甲基膦酰氟酸頻哪酯(其致命劑量低到0.01毫克/公斤體重)。單獨(dú)存在的或一起在混合物中存在的這些CWA均可以通過(guò)溶解金屬與含氮堿如無(wú)水液氨的反應(yīng)制得的溶劑化電子來(lái)有效地銷毀。其產(chǎn)物中CWA的含量不能通過(guò)普通的分析方法來(lái)測(cè)出。
通過(guò)本發(fā)明的方法來(lái)破壞CWA不一定需要活性金屬。在本發(fā)明方法的第二種實(shí)施方案中，可以不采用活性金屬，該方法包括由原料形成一種反應(yīng)混合物，這些原料基本上包括含氮堿和至少一種CWA，而后使該混合物進(jìn)行反應(yīng)。通過(guò)將CWA單獨(dú)與含氮堿如無(wú)水液氨接觸可以有效地銷毀神經(jīng)毒氣，這些毒氣可以是人們已知的“塔崩(Tabun)”或“GA”，或者二甲基膦酰胺氰酸乙酯，或乙基N，N-二甲基膦酰胺氰酸酯(一種潛在的膽堿酯酶抑制劑，它不僅可以通過(guò)吸入而且通過(guò)皮膚和眼睛的吸收而呈毒性，其使人致命的劑量低到0.01毫克/公斤體重)，正如在下文中所詳細(xì)描述的那樣。
任選地，可以將第二種方案的產(chǎn)物以及上述優(yōu)選方案的產(chǎn)物氧化，例如可以采用過(guò)氧化氫、臭氧、金屬過(guò)錳酸鹽、重鉻酸鹽，或者對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員來(lái)說(shuō)已知的多種氧化劑中的一種。從而產(chǎn)生對(duì)環(huán)境無(wú)害的產(chǎn)物，如水和二氧化碳。
通常很容易通過(guò)化學(xué)手段，如使含氮堿與活性金屬起反應(yīng)來(lái)形成實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選方法所需要的溶劑化電子。但是，通過(guò)本發(fā)明的方法來(lái)銷毀CWA可以不管該溶劑化電子試劑的來(lái)源如何而進(jìn)行。舉例來(lái)說(shuō)，已知可以在含氮堿，以及在其它溶劑化液體中通過(guò)電化學(xué)手段產(chǎn)生溶劑化電子。通過(guò)將CWA與介質(zhì)接觸可以將所產(chǎn)生的含有溶劑化電子的介質(zhì)用于本發(fā)明的方法中。
雖然，本發(fā)明的方法可能最容易用在成批的CWA上，但是，本發(fā)明也可以用于銷毀在裝有化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑的輸送體系中的彈藥。通過(guò)一種重要的變化方式，該方法還可以以這樣一種方式來(lái)實(shí)施，這種方式可以使處理化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑以及使操作人員向致命的CWA暴露的可能性降至最小。
較為有利的是，實(shí)施本發(fā)明的方法可以不必將化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑由它們的原容器中取出或者對(duì)其分析以確定所存在的特定試劑。此外，本發(fā)明認(rèn)為構(gòu)成該方法的反應(yīng)可以直接在含有CWA的彈藥、殼、彈藥筒、導(dǎo)彈、炮彈或成批包裝容器中直接進(jìn)行，從而使工人暴露的機(jī)會(huì)降至最小。也就是說(shuō)，可以在發(fā)現(xiàn)CWA的地方以及發(fā)現(xiàn)CWA的狀態(tài)下在原容器中就地產(chǎn)生包括含氮堿、活性金屬(如果需要)和CWA在內(nèi)的反應(yīng)混合物。
人們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了穿透彈頭或其它原容器的技術(shù)并且可以獲得這些技術(shù)?？赏ㄟ^(guò)在原容器殼或外套上產(chǎn)生的孔將含氮堿和必要的活性金屬注射到其中。此外，可以在原容器外部產(chǎn)生含溶劑化電子的試劑并且通過(guò)原容器上的開(kāi)口將其導(dǎo)入。另外，該操作廉價(jià)且簡(jiǎn)單，因此也可以考慮由安裝在可移動(dòng)車輛上的溶劑化電子發(fā)生器來(lái)處理原容器中的CWA。還可以將含有溶劑化電子試劑注入，從而對(duì)以前用來(lái)貯存化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑的容器進(jìn)行沖洗和去污。
本發(fā)明的方法還包括使包裝設(shè)備、裝置、工具、衣物、土壤以及被CWA污染的其它物品和基料去毒和去污。
盡管本發(fā)明方法可以在發(fā)現(xiàn)CWA的原容器中進(jìn)行，但是，在許多情況下，特別是如果CWA可以成批得到時(shí)，較為方便的是在本發(fā)明的設(shè)備中實(shí)施本發(fā)明優(yōu)選的方法。從廣義上講，本發(fā)明的設(shè)備是一種反應(yīng)器系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以用來(lái)在多種有機(jī)化合物，優(yōu)選地為液體或可液化的化合物和任選地包括溶劑化電子的試劑之間進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。
該反應(yīng)器系統(tǒng)包括裝有與任選地含有溶劑化電子的含氮堿混合的有機(jī)化合物的反應(yīng)容器、用于處理從該反應(yīng)容器排出的氣體的冷凝器、用于接收從反應(yīng)容器泄下的反應(yīng)產(chǎn)物并將反應(yīng)產(chǎn)物分離成液體成分和一種固體成分的潷析器，以及用于接受該固體成分并且用水處理它從而產(chǎn)生用作進(jìn)一步處理的流體混合物的溶解器。
本發(fā)明的方法和設(shè)備通過(guò)附圖和文字說(shuō)明及下面的實(shí)施例將會(huì)變得更清楚。


圖1表示本發(fā)明的反應(yīng)器系統(tǒng)的一種實(shí)施方案的流程圖。
雖然本發(fā)明的方法可以用于分解多種CWA，但在CWA選自糜爛劑、神經(jīng)試劑及其混合物時(shí)，該方法特別有效，所說(shuō)的糜爛劑含有至少一個(gè)具有下列通式的基團(tuán)

式中X是鹵素；所說(shuō)的神經(jīng)試劑由下列通式表示

式中R1是烷基，R2選自烷基、氨基，Y是一種離去基團(tuán)。
在適用于本發(fā)明方法的糜爛劑中，優(yōu)選的是上述通式(III)中X選自氟、氯和溴的糜爛劑。在世界上最常發(fā)現(xiàn)的糜爛劑中，X是氯，為此通式(III)中X為氯的糜爛劑是特別優(yōu)選的。最容易獲得的兩種因此也是最重要的適用于本發(fā)明方法的糜爛劑是芥子氣(也稱為“HD”或1，1＇-硫二(2-氯乙烷)，或二(2-氯乙基)硫)以及“路易斯毒氣”或二氯(2-氯乙烯基)胂。
這兩種化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑均被用于第一次世界大戰(zhàn)中，并且在野外、老式彈藥等等中可以找到在大約75年以前的那個(gè)時(shí)代制造并且含有這些CWA的彈藥。至少在某些含有HD芥子氣的彈藥中，某些、絕大多數(shù)或所有HD均已變質(zhì)成具有不定結(jié)構(gòu)和組成的凝膠或硬皮聚合物。十分出乎人們意料的是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的CWA破壞方法不僅可以有效地破壞HD，而且可以破壞已膠凝的和結(jié)皮的HD降解產(chǎn)物，稱為“HD殘余物”。
雖然不是要受到這種解釋的限制，可以認(rèn)為用通過(guò)將一種以鈉為代表的活性金屬溶解于以液氨為代表的含氮堿中而制得的溶劑化電子來(lái)銷毀HD會(huì)以下列方式進(jìn)行其中重量無(wú)法測(cè)定的膠質(zhì)殘余物是該產(chǎn)物的一個(gè)成分，但C和S元素分析結(jié)果與二乙烯硫相一致。
雖然并非要受到這種解釋的限制，可以認(rèn)為用通過(guò)將一種以鈉為代表的活性金屬溶解于以液氨為代表的含氮堿中而制得的溶劑化電子來(lái)銷毀路易斯毒氣會(huì)以下列方式進(jìn)行，所述溶解金屬還原后可以任選地進(jìn)行氧化，如用過(guò)氧化氫

砷酸鈉例如可以用鈣鹽來(lái)進(jìn)行沉淀并且以砷酸鈣來(lái)回收?？梢栽诶溱逯惺占胰?。該方法還可以有效地銷毀，稱為“亞當(dāng)氏毒氣”或吩吡嗪化氯的類似CWA。
在適用于本發(fā)明方法的通式(IV)所示的神經(jīng)試劑中，Y是一種離去基團(tuán)，即Y是一種高能穩(wěn)定的陰離子原子團(tuán)，更優(yōu)選的離去基團(tuán)是在親核取代基中最容易與碳分離的并且作為陰離子是最穩(wěn)定的那些基團(tuán)。雖然這種離去基團(tuán)的宿主是已知的，但優(yōu)選該離去基團(tuán)選自鹵素、腈(-CN)和硫(-S-)，這是因?yàn)檫@些基團(tuán)是在世界上分布最廣的神經(jīng)試劑中存在的基團(tuán)。在鹵素中，最優(yōu)選Y為氟、氯或溴，其中氟在最容易獲得的神經(jīng)試劑中是特別有效的。
通式(IV)中的R1可以是烷基、優(yōu)選低級(jí)烷基，即C1-C6直鏈的或支鏈的或環(huán)狀的烷基，如甲基、乙基、丙基、異丙基、異丁基、叔丁基、環(huán)已基或三甲基丙基。在分布最為廣泛的神經(jīng)試劑中的R1是甲基、乙基或1，2，2-三甲基丙基，因此這些烷基是優(yōu)選的。
通式(IV)中的R2可以是烷基或氨基。當(dāng)R2是烷基時(shí)，優(yōu)選該烷基的定義如上面對(duì)R1所定義的，在分布最廣的神經(jīng)試劑中的烷基R2是甲基，因此最優(yōu)選的烷基R2是甲基。當(dāng)R2是氨基時(shí)，R2可以是伯、仲或叔烷基氨基，或二烷基氨基，或三烷基氨基，所說(shuō)的烷基如上面R1所定義。并且二烷基氨基是優(yōu)選的，而其中二甲基氨基是特別優(yōu)選的，其原因在于在其中的R2為氨基的分布最為廣泛的神經(jīng)試劑中R2是二甲基氨基。
在世界上分布最為廣泛的特定的神經(jīng)試劑、因此也是適用于本發(fā)明方法的最為重要的神經(jīng)試劑是“塔崩”或“GA”或二甲基膦酰胺氰酸，或N，N-二甲氨基氰膦酸乙酯；“沙林”或“GB”或甲基膦酰氟酸1-甲基乙酯，或甲基膦酰氟酸異丙酯；“索曼”或“GD”或甲基膦酰氟酸1，2，2-三甲基丙酯，或甲基膦酰氟酸頻哪酯；以及“VX”，或甲基硫代膦酸S-[2-[二(1-甲基乙基)氨基]乙基]乙酯，或甲基硫代膦酸乙基S-2-二異丙基氨基乙基酯。
雖然并非要受到這種解釋的限制，可以認(rèn)為用通過(guò)將一種以鈉為代表的活性金屬溶解于以液氨為代表的含氮堿中而制得的溶劑化電子來(lái)銷毀塔崩毒氣會(huì)以下列方式進(jìn)行，所述溶解金屬還原后可以任選地進(jìn)行氧化，如用過(guò)氧化氫

雖然并非要受到這種解釋的限制，可以認(rèn)為用通過(guò)將一種以鈉為代表的活性金屬溶解于以液氨為代表的含氮堿中而制得的溶劑化電子來(lái)銷毀“沙林”和“索曼”毒氣會(huì)以下列方式進(jìn)行，所述溶解金屬還原后可以任選地進(jìn)行氧化，如用過(guò)氧化氫

雖然并非要受到這種解釋的限制，可以認(rèn)為用通過(guò)將一種以鈉為代表的活性金屬溶解于以液氨為代表的含氮堿中而制得的溶劑化電子來(lái)銷毀“VX”會(huì)以下列方式進(jìn)行，所述溶解金屬還原后可以任選地進(jìn)行氧化，如用過(guò)氧化氫

關(guān)于用于本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施方案中的活性金屬，雖然文獻(xiàn)中報(bào)導(dǎo)說(shuō)在本發(fā)明的方法或工藝中，溶解金屬的還原反應(yīng)可以采用多種其它的金屬，如鎂、鋁、鐵、錫、鋅及其合金，但是優(yōu)選該活性金屬選自在元素周期表中IA族和IIA族金屬中的一種或其組合；也就是說(shuō)，堿金屬和堿土金屬。主要是基于可獲得性或經(jīng)濟(jì)原因，最優(yōu)選的是該活性金屬選自鋰、鈉、鉀、鈣及其混合物。在絕大多數(shù)情況下，采用可廣泛獲得且廉價(jià)的鈉是令人滿意的。
在該方法中要用的含氮堿可以選自氨、胺及其類似物或其混合物。無(wú)水液氨可容易得到，因?yàn)樗谵r(nóng)業(yè)上被廣泛用作肥料。因此它是相當(dāng)便宜的，因而也是優(yōu)選的含氮堿。但是氨在-33℃下會(huì)沸騰，需要將該液氨溶液冷卻，將該溶液加壓或兩者兼用。如果這不方便，則可容易得到的多種胺亦可以用作該含氮堿。
適用的胺的代表物包括伯胺、仲胺、叔胺及其混合物。具體的胺的例子包括烷基胺，如屬于伯胺的甲基胺、乙基胺、正丙基胺、異丙基胺、2-甲基丙基胺和叔-丁基胺；如屬于仲胺的二甲基胺和甲基乙基胺；以及屬于叔胺的三乙胺。還可以采用二-和三烷基胺，也可以采用飽和的環(huán)胺，如哌啶。在所需的反應(yīng)溫度下是液體的胺是優(yōu)選的，這些胺中，甲胺(沸點(diǎn)-6.3℃)、乙胺(沸點(diǎn)16.6℃)、丙胺(沸點(diǎn)49℃)、異丙胺(沸點(diǎn)33.0℃)、丁胺(沸點(diǎn)77.8℃)以及乙二胺(沸點(diǎn)116.5℃)是特別優(yōu)選的。
在有些情況下，較為有利的是將該含氮堿與另一種溶劑化物質(zhì)如一種醚，例如四氫呋喃、二乙醚、二噁烷或1，2-二甲氧基乙烷或烴，如戊烷、癸烷等等組合在一起。在選擇該含氮堿以及與其一起使用的任何助溶劑時(shí)，應(yīng)當(dāng)記住該溶劑化電子是極其活潑的，因此，優(yōu)選該含氮堿或與其在一起的任何助溶劑均不含有與CWA競(jìng)爭(zhēng)并且與溶劑化電子起反應(yīng)的基團(tuán)。舉例來(lái)說(shuō)，這些基團(tuán)包括可以進(jìn)行Birch還原反應(yīng)的芳香烴類基團(tuán)，以及酸、羥基、過(guò)氧化物、硫化物、鹵素以及烯屬不飽和鍵，并且通常應(yīng)避開(kāi)它們以防止發(fā)生不合適的副反應(yīng)。水也應(yīng)該避免，盡管可以將水有效地用于產(chǎn)物處理中。在有些情況下，據(jù)報(bào)道存在含有羥基的醇是有益的。
除了這些建議以外，十分出乎人們意料的是還發(fā)現(xiàn)當(dāng)在水分、空氣以及據(jù)估計(jì)有可能產(chǎn)生干擾作用的雜質(zhì)的存在下在野外進(jìn)行溶解金屬還原反應(yīng)時(shí)，利用本發(fā)明的方法來(lái)銷毀CWA也是非常成功的。
雖然其它的條件有時(shí)也可以采用，但是，優(yōu)選地在約-35℃至約50℃的溫度范圍內(nèi)實(shí)施本發(fā)明的方法，雖然也可以在低于大氣壓的壓力下進(jìn)行該反應(yīng)，但優(yōu)選在約大氣壓至約21公斤/平方厘米(300帕斯卡)的壓力范圍內(nèi)實(shí)施該方法。更優(yōu)選地，可以在約室溫如約20℃(68華氏度)、在約9.1公斤/平方厘米(129帕斯卡)的壓力下進(jìn)行該反應(yīng)。
在實(shí)施本發(fā)明的方法的過(guò)程中，反應(yīng)混合物中含氮堿/CWA的比率優(yōu)選地為約1/1-10000/1(重量/重量)，更優(yōu)選地為約10/1-1000/1，最優(yōu)選地為約100/1-1000/1。
如果在該反應(yīng)混合物中采用了活性金屬，活性金屬的量?jī)?yōu)選地應(yīng)為約0.1％-12％重量(基于該混合物的重量)；更優(yōu)選地為約2-10％，最優(yōu)選地為約3.5-4.5％。
基于金屬重量/CWA重量，該反應(yīng)混合物中的金屬含量?jī)?yōu)選地約為CWA的0.1-2.0倍，更優(yōu)選地為約CWA的0.15-1.5倍，最優(yōu)選地為約0.2-1.0倍。在采用活性金屬的任何一種情況下，以摩爾量計(jì)算，該反應(yīng)混合物相對(duì)于每摩爾CWA應(yīng)含有至少2摩爾的活性金屬。
涉及溶劑化電子的反應(yīng)過(guò)程可以通過(guò)監(jiān)測(cè)反應(yīng)混合物的藍(lán)色而方便地進(jìn)行追蹤，藍(lán)色是含氮堿和活性金屬溶液的一個(gè)特征。當(dāng)藍(lán)色消失時(shí)，就表示CWA已經(jīng)與所有的溶劑化電子發(fā)生了反應(yīng)，并且可以將更多的活性金屬或含有溶劑化電子的溶液加入進(jìn)去以保證至少有2摩爾的活性金屬與1摩爾CWA發(fā)生反應(yīng)。在許多情況下，優(yōu)選連續(xù)加入活性金屬或其它的溶劑化電子，直到CWA完全與溶劑化電子發(fā)生了反應(yīng)，此時(shí)，仍保持藍(lán)色的該混合物產(chǎn)生了(反應(yīng)完全)的信號(hào)。CWA與溶劑化電子間的反應(yīng)速度是快速的，在絕大多數(shù)的情況下，反應(yīng)在幾秒鐘至數(shù)小時(shí)內(nèi)就基本上完成了。
在本發(fā)明方法的特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，該方法包括首先從包括下列物質(zhì)的原料制備一種反應(yīng)混合物(1)選自氨、胺及其混合物的含氮堿；所述胺選自甲胺、乙胺、丙胺、異丙胺、丁胺以及乙二胺；(2)至少一種選自糜爛劑、神經(jīng)試劑及其混合物的化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑，其中所說(shuō)的糜爛劑含有至少一個(gè)具有下列通式的基團(tuán)

式中X為鹵素，所說(shuō)的神經(jīng)試劑由下列通式表示

式中R1為烷基，R2選自烷基和氨基，Y為離去基團(tuán)；以及(3)至少一種選自元素周期表中IA族和IIA族的活性金屬及其混合物；而后使該混合物反應(yīng)，從而至少破壞約90％、優(yōu)選地為至少約95％、最優(yōu)選地為至少約99％重量的化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑。
CWA銷毀反應(yīng)可以在原容器中進(jìn)行，特別是在該容器中仍留有足夠的空閑體積可容納進(jìn)行該反應(yīng)所需的反應(yīng)試劑的情況下。類似地，容納化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑的容器應(yīng)當(dāng)處于適合進(jìn)行該反應(yīng)的條件下，已經(jīng)在地下埋藏了一段時(shí)間并且已經(jīng)被腐蝕了的化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑容器作為一種就地型容器可能是不適當(dāng)?shù)?。但是這些情況下的困難并非是由于CWA分解而造成的，而是由于該容器沒(méi)有足夠的物理完整性以容納該反應(yīng)混合物。
本發(fā)明還可以在可以容納原始原容器的反應(yīng)器或反應(yīng)器系統(tǒng)中進(jìn)行，所說(shuō)的原始原容器沒(méi)有足夠的空閑體積可引入所需數(shù)量的含氮堿或在外而產(chǎn)生的溶劑化電子的溶液，或者處于不能容納或限制該反應(yīng)的惡劣物理?xiàng)l件下。在這些情況下CWA的銷毀可以通過(guò)打開(kāi)該原容器，或切開(kāi)它們并將打開(kāi)或切開(kāi)的含有化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑的容器部分放在更大的更精良的反應(yīng)器系統(tǒng)或反應(yīng)容器中，以進(jìn)行CWA分解反應(yīng)。利用這種方法，可以同時(shí)對(duì)化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑以及原容器進(jìn)行處理。
不管CWA的分解反應(yīng)是在原容器、在野外、反應(yīng)器系統(tǒng)還是在采用成批CWA的反應(yīng)容器中進(jìn)行，如果采用該方法中使用溶劑化電子技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施方案，則要銷毀1摩爾CWA，就需要至少2摩爾的溶劑化電子。這是因?yàn)槿藗冋J(rèn)為需要2摩爾溶劑化電子才能使化學(xué)鍵斷開(kāi)；參見(jiàn)上述等式(II)。另一方面，采用過(guò)量的溶劑化電子是有利的，也就是說(shuō)，可以采用足量的溶劑化電子來(lái)使CWA中盡可能多的例如多達(dá)2-4個(gè)的鍵斷開(kāi)。從安全和/或環(huán)境的角度看，由CWA較強(qiáng)烈的反應(yīng)所產(chǎn)生的產(chǎn)物可被較容易地處理。
不管CWA的銷毀是在其原容器中進(jìn)行還是在采用成批CWA的反應(yīng)器系統(tǒng)中進(jìn)行，而且不管該反應(yīng)是單獨(dú)用含氮堿還是用含氮堿與溶劑化電子來(lái)進(jìn)行，該方法在CWA初始分解以后可以包括一個(gè)任選的，但常常是優(yōu)選的步驟。也就是說(shuō)，在施加含氮堿或溶劑化電子以后，任選地(但較為合適地)可以將殘留的反應(yīng)混合物氧化，優(yōu)選通過(guò)非熱手段，通過(guò)使CWA分解產(chǎn)物與一種化學(xué)氧化劑反應(yīng)來(lái)進(jìn)行。但是，優(yōu)選在導(dǎo)入氧化劑之前，除去殘留的含氮堿，例如通過(guò)將殘留的蒸汽蒸發(fā)而將氨從反應(yīng)器中排出?？梢圆捎玫难趸瘎┖脱趸瘎┗旌衔锏睦影ㄟ^(guò)氧化氫、臭氧、重鉻酸鹽以及堿金屬的過(guò)錳酸鹽等等。在進(jìn)行該任選的附加步驟時(shí)，該方法需要向反應(yīng)器系統(tǒng)或化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑中導(dǎo)入足量的合適的氧化劑，使之與來(lái)源于溶劑化電子或含氮堿的初始反應(yīng)的任何殘留有機(jī)產(chǎn)物完全反應(yīng)。該氧化步驟的目的在于使任何殘余的有機(jī)成分達(dá)到其可能的最高的氧化態(tài)，并且如果可能的話形成二氧化碳和水。
因此，如果采用分解后氧化，可以首先將化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑與優(yōu)選地含有溶劑化電子的含氮堿反應(yīng)，而后進(jìn)行第二個(gè)處理步驟，該步驟包括將殘余物與一種氧化劑起反應(yīng)。
除非特別說(shuō)明，下列用來(lái)說(shuō)明有代表性的CWA的批量分解過(guò)程的實(shí)施例是在可加壓的不銹鋼反應(yīng)容器中在一種排氣罩中進(jìn)行的，該反應(yīng)容器上配有任選的加熱/冷卻夾套并且具有約2升的內(nèi)體積。該容器還配有機(jī)械攪拌可移動(dòng)的可視玻璃口、溫度計(jì)口、與高效液相色譜棒相連的用于將CWA由外部容器加入的進(jìn)口、在容器頂部裝壓力計(jì)的口以及在某些實(shí)施例中還帶有用來(lái)回收任何由反應(yīng)容器中排出的冷凝物或揮發(fā)物的洗滌槽，該洗滌槽通過(guò)針閥與反應(yīng)容器頂部相連。該反應(yīng)容器還含有一個(gè)用來(lái)加入含氮堿的口以及位于反應(yīng)器底部用于產(chǎn)物回收的排料口。采用一種數(shù)據(jù)記錄器來(lái)跟蹤反應(yīng)條件。在許多實(shí)施例中，反應(yīng)試劑的體積限于約1升，留下約1升的上部空間。
在每個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)取下可視玻璃、加入金屬以及重新固定該可視玻璃以封閉該容器而將所需數(shù)量的反應(yīng)金屬加入到反應(yīng)容器中。然后在攪拌的同時(shí)將含氮堿泵入反應(yīng)容器中，將該金屬溶解并且產(chǎn)生溶劑化電子的深藍(lán)色特征。然后將由美國(guó)軍方提供的化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑泵入反應(yīng)容器中。
在CWA分解反應(yīng)之后，在絕大多數(shù)情況下，將反應(yīng)容器中的內(nèi)含物排出并進(jìn)行分析，有時(shí)是在與水反應(yīng)之后。采用ICP(誘導(dǎo)偶合等離子體)法進(jìn)行鈉和砷分析。對(duì)氟和氯采用離子選擇性電極法，對(duì)硫采用EPA亞甲基藍(lán)法，而對(duì)碳和氫則采用儀器元素分析法。有時(shí)對(duì)反應(yīng)上部的氣體和反應(yīng)混合物進(jìn)行氣相色譜和質(zhì)譜分析，以測(cè)定可揮發(fā)的有機(jī)物成分。采用濕化學(xué)法來(lái)測(cè)定殘余的CWA量，采用DB-3法來(lái)測(cè)定HD芥子毒氣，采用1，2-乙烷二硫醇衍生法測(cè)定路易斯毒氣，采用膽堿酯酶抑制法來(lái)測(cè)定VX、GA、GB和GD神經(jīng)試劑。
實(shí)施例1HD芥子毒氣，二(2-氯乙基)硫的分解過(guò)程A向反應(yīng)容器中加入金屬鈉(15.04克，0.65摩爾)，在攪拌的同時(shí)再加入無(wú)水液氨(1升，約680克，約40摩爾)。將液態(tài)CWA，HD(10.26克，0.0645摩爾)慢慢加入，其加入速度應(yīng)使得容器中的壓力不超過(guò)9.8公斤/平方厘米。反應(yīng)混合物的溫度不超過(guò)21℃。加料完成時(shí)，該反應(yīng)混合物是一種料漿，它保持蘭色，這表明存在過(guò)量的溶劑化電子。
將該料漿從該反應(yīng)容器中排出，并向該料漿中加入水(約250毫升)以破壞過(guò)量的溶劑化電子并溶解任何存在的鹽。在通風(fēng)櫥中使氨從該含水混合物中排放過(guò)夜。對(duì)所獲得的流體混合物進(jìn)行分析，以測(cè)定其質(zhì)量平衡并鑒定反應(yīng)產(chǎn)物。獲得下面的結(jié)果元素加入量(克) 回收量(克)(％) 識(shí)別鈉 15.04 15.0 99.7 NaCl，NaOH硫 2.05 1.98 96.5 Na2S，NaHS碳 3.61 2.45 67.9 [CH2＝CH]2S氯 4.6 4.6 100.0 NaCl
通過(guò)gc/ms分析上層氣體相，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它含有小于0.14克有機(jī)碳，并且實(shí)驗(yàn)證實(shí)它們是乙醇(0.02克)、乙二醇(0.008克)、丙胺(0.01克)、丁硫醇(0.02克)和乙基丙胺(0.06克)。過(guò)程B重復(fù)實(shí)施例1A，其不同之處在于將所有的廢氣在下列一系列洗滌溶液中進(jìn)行洗滌十二烷(243毫升)、十二烷(245毫升)、十二烷(246毫升)、水(263毫升)、1M含水鹽酸(251毫升)以及十二烷(255毫升)。在本過(guò)程中，加入10.64克、0.46摩爾鈉，并加入18.34克、0.115摩爾HD，使得藍(lán)色開(kāi)始消退，這表明所有的溶劑化電子均起了反應(yīng)。加入另外的1.95克、0.085摩爾鈉，以確保溶劑化電子稍稍過(guò)量。
將該反應(yīng)混合物從反應(yīng)容器中排出，加入水(100毫升)以破壞過(guò)量的溶劑化電子。將該水漿通過(guò)十二烷洗滌器(257毫升)排氣過(guò)夜，以收集任何有機(jī)廢氣。該十二烷洗滌器最終體積為187毫升。
分析該水漿及該洗滌器系統(tǒng)中HD的存在情況。沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有殘留的HD，這表明在可檢測(cè)的極限范圍內(nèi)，HD有99.9999999％被分解了。根據(jù)化學(xué)計(jì)量，每4.76摩爾鈉與1摩爾HD起反應(yīng)，這將破壞HD分子中的2個(gè)碳-氯鍵。結(jié)果測(cè)定到下列物料平衡元素 加入量(克)回收量(克)(％)識(shí)別鈉 12.6 12.9 102 NaCl，NaOH硫 3.7 3.7 100 Na2S，NaHS碳 6.4 3.8 59 [CH2＝CH]2S氯 8.2 7.8 98NaCl正如在過(guò)程A中那樣，該含碳產(chǎn)物主要是非揮發(fā)性的。這一點(diǎn)可以通過(guò)用氘化的氯仿萃取該水漿并且通過(guò)NMR波譜來(lái)分析萃取物而得到證實(shí)。還用gc/ms對(duì)上部氣體分析了揮發(fā)性有機(jī)物的存在。其結(jié)果是乙醇(0.03克)、乙硫醇(0.01克)、2-丁烯醛(0.2克)、丁硫醇(0.003克)以及1，3-二噻烷(0.04克)。對(duì)各個(gè)洗滌器的內(nèi)含物也進(jìn)行了分析，只檢測(cè)到乙醇(0.06克)。對(duì)含硫物質(zhì)的分析發(fā)現(xiàn)其濃度小于1ppm。過(guò)程C
在比上述反應(yīng)容器更大的容器中進(jìn)行較大規(guī)模的HD破壞試驗(yàn)。該大容器包括一個(gè)導(dǎo)電探針以監(jiān)測(cè)反應(yīng)。向反應(yīng)容器中加入無(wú)水液氨(約4.4升，約2.99公斤，約176摩爾)，而后加入鈉(169.1克，7.35摩爾)。逐漸加入鈉，使得溶液中的溶劑化電子的濃度起始為4％重量。當(dāng)鈉被消耗掉時(shí)，再逐漸地加入另外的鈉。將HD(310克，1.95摩爾)加入到攪拌的反應(yīng)器中，使該混合物的溫度不超過(guò)21℃，壓力保持在9.8公斤/平方厘米下。此時(shí)，將反應(yīng)器中的料漿排放到分開(kāi)的容器中并放置，使蒸發(fā)的氨通過(guò)洗滌器。
向反應(yīng)器中加入第二批液氨(4.4升)并且逐漸遞增地加入其它的鈉(209.5克，9.11摩爾)，接著再加入HD試劑(326克，2.05摩爾)。在加入全部的鈉以后，將料漿形式的反應(yīng)混合物從反應(yīng)容器中排出并將其放入存有來(lái)自第一批料的產(chǎn)物混合物的分開(kāi)的容器中。
向合并在一起的產(chǎn)物中加入水(30毫升)以破壞任何未反應(yīng)的鈉，將合并在一起的產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到第三個(gè)容器中。用600毫升水沖洗該反應(yīng)容器和分開(kāi)的容器，分別將沖洗的水收集起來(lái)。
將合并在一起的產(chǎn)物存放一周，在此期間產(chǎn)品會(huì)固化。加入水以溶解該固體，但這僅能使部分溶解。該合并在一起的產(chǎn)物是不均勻的，它由透明的液體、透明的晶體以及一種白色至灰色的沉淀物組成。這些困難使得難以測(cè)定物料平衡。
但是，對(duì)不均勻的結(jié)合在一起的反應(yīng)產(chǎn)物的分析，證實(shí)已經(jīng)有99.999999％的HD試劑被破壞，并且經(jīng)測(cè)定該反應(yīng)計(jì)量為1摩爾HD試劑/4.1摩爾鈉。進(jìn)一步的分析還可以得知該反應(yīng)產(chǎn)物與前面所說(shuō)的小規(guī)模過(guò)程的相同。過(guò)程D將結(jié)皮的、膠凝的HD尾料(1.97克，0.012摩爾)在試驗(yàn)室玻璃器皿中溶解在800毫升液氨中。加入氫氧化鈉(390毫克，在8.0毫升水中)，將該混合物調(diào)節(jié)到中性pH。以約0.06克遞增量加入金屬鈉(5.18克，0.23摩爾)，直到反應(yīng)混合物保持藍(lán)色。然后使氨蒸發(fā)，并分析殘余物中的HD。由分析結(jié)果可以得知至少有99.999999％的HD被破壞了。
實(shí)施例2路易斯糜爛劑，二氯-(2-氯乙烯基)砷的分解過(guò)程A將反應(yīng)容器的上端與一排5個(gè)洗滌器相連，每一個(gè)洗滌器含有約250毫升，即2個(gè)水、而后是含水鹽酸、再后面是2個(gè)十二烷。向反應(yīng)容器中加入鈉(20.5克，0.89摩爾)和液氨(約1升，約680克，約40摩爾)，將該混合物攪拌直到金屬溶解，從而產(chǎn)生溶劑化電子的特征藍(lán)色。將路易斯CWA(18.12克，0.087摩爾)加入到容器中，其加入速度應(yīng)使得該反應(yīng)混合物的溫度不超過(guò)21℃并且容器中的壓力保持在9.8公斤/平方厘米以下。在加料完成后，該溶液保持深藍(lán)色，這表明存在過(guò)量的溶劑化電子。
將料漿從容器中排出并與用來(lái)沖洗該容器的液氨混合。然后在通風(fēng)櫥的后部將氨從料漿中蒸發(fā)掉。對(duì)料漿中殘余的路易斯毒氣進(jìn)行分析，結(jié)果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)。NMR波譜分析發(fā)現(xiàn)在料漿中存在堿。在任何一個(gè)洗滌器中都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)砷、有機(jī)物或路易斯毒氣。對(duì)料漿的進(jìn)一步分析，還發(fā)現(xiàn)下列物料平衡元素加入量(克) 回收量(克)(％) 識(shí)別鈉 20.518.1 88 NaCl氯 9.249.25100 NaCl碳2.1 1.6 75 乙炔鈉砷6.5 5.8 89 Na3As過(guò)程B重復(fù)過(guò)程1，其不同之處在于在將殘余的氨由料漿中蒸發(fā)以后，在錐形燒瓶中用100毫升30％過(guò)氧化氫水溶液處理殘余的固體產(chǎn)物。在將混合物攪拌以后，固體幾乎完全溶解，燒瓶中的物質(zhì)變熱并且有氣體從溶液中釋放出來(lái)。
實(shí)施例3VX神經(jīng)試劑甲基硫代膦酸乙基S-2-二異丙基氨基乙基酯的分解過(guò)程A
將鈉(10.41克，0.45摩爾)和液氨(1升)加入到反應(yīng)容器中，產(chǎn)生溶劑化電子的特征藍(lán)色溶液。將液體VX CWA慢慢泵入到反應(yīng)容器中的溶液中，其加入速度應(yīng)使得溫度不超過(guò)21℃以及壓力保持在9.8公斤/平方厘米以下。在反應(yīng)混合物的藍(lán)色開(kāi)始消退以前加入總量為54.77克，0.205摩爾的VX。然后加入另外的鈉(9.56克，0.42摩爾)并繼續(xù)攪拌，直到混合物中產(chǎn)生深藍(lán)色。在顏色再次開(kāi)始消退以前加入另外的VX(47.64克，0.18摩爾)。然后加入更多的鈉(1.12克，0.05摩爾)，以確保VX完全反應(yīng)?？偣灿昧?1.09克，0.92摩爾鈉與102.41克，0.38摩爾VX起反應(yīng)。因此，化學(xué)計(jì)量為2.42摩爾VX/1摩爾鈉，這與破壞VX分子中的一個(gè)鍵相符。
將料漿從反應(yīng)容器中排出并且與兩種氨反應(yīng)容器沖洗液合并。將合并的混合物用水稀釋而后在通風(fēng)櫥后部排氣過(guò)夜。最終的產(chǎn)物混合物的體積為259毫升。分析產(chǎn)物混合物中的VX，結(jié)果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)VX，這表明VX至少已有99.9999999％被破壞。對(duì)反應(yīng)混合物進(jìn)行分析，結(jié)果獲得下列物料平衡元素加入量(克)回收量(克)(％) 識(shí)別鈉 21.09 17.8 84NaOH硫12.3 10.9 89 硫醇和Na2S碳50.7 32.0 63 磷酸鹽P 11.9 10.6 89 .. ..
通過(guò)gc/ms對(duì)產(chǎn)物混合物進(jìn)行分析，結(jié)果表明存在下列揮發(fā)性有機(jī)物乙基丙胺(0.07克)、丙胺(0.02克)、甲基乙基丁胺(0.01克)以及丁硫醇(0.03克)。用NMR波譜對(duì)產(chǎn)物混合物作進(jìn)一步分析，結(jié)果表明它是一種有機(jī)產(chǎn)物混合物，有些含有磷。與VX的NMR波譜相比，后者的NMR波譜表明在54.6ppm處完全不存在磷吸收，但是P-CH3結(jié)構(gòu)仍保持不變，就象P＝O結(jié)構(gòu)一樣。雖然并非要受到這種解釋的限制，這些觀測(cè)結(jié)果與破壞P-S鍵以及隨后的磷酸鹽部分的水解相符。過(guò)程B該過(guò)程在產(chǎn)生含有溶劑化電子的藍(lán)色溶液之前采用鈉(15.12克，0.56摩爾)和液氨(1升)。向這種經(jīng)過(guò)攪拌的溶液中慢慢加入VX CWA(15克，0.056摩爾)，其加料速度應(yīng)使得溫度不超過(guò)21℃并且壓力保持在9.8公斤/平方厘米以下。在這個(gè)實(shí)施例中，在反應(yīng)過(guò)程中將一系列洗滌器與反應(yīng)容器頂部相連。該洗滌器系列包括蒸餾水、蒸餾水、0.1N含水鹽酸以及2個(gè)十二烷洗滌器，每個(gè)洗滌器的體積約為250毫升。可以看到只有很少一些氣泡在反應(yīng)過(guò)程中通過(guò)洗滌器，事實(shí)上在最后的十二烷洗滌器中沒(méi)有看到有氣泡通過(guò)。
在反應(yīng)完成以后，將容器中的料漿排出并且與反應(yīng)容器的液氨洗滌液合并。使該混合物在通風(fēng)櫥的后部排出氨一整夜。
對(duì)經(jīng)過(guò)排氣所獲得的料漿中的殘余VX含量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，由此可以得知有99.99999999％VX被破壞。對(duì)洗滌器中物料的分析也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有VX，在水洗滌劑中發(fā)現(xiàn)有氨，洗滌器中磷含量低于5ppm。該物料平衡如下元素 加入量(克)回收量(克)(％)識(shí)別鈉 15.12 12.6 83 NaOH硫 1.77 1.44 81 硫醇，Na2S碳 7.3 5.0 69磷酸鹽P1.7 1.0 60 .. ..過(guò)程C采用與實(shí)施例1C中所說(shuō)的相同但稍微有些改進(jìn)的反應(yīng)容器，進(jìn)行更大規(guī)模的VX CWA破壞試驗(yàn)。首先將液氨(約4.5升，約3.06公斤，約180摩爾)加入到反應(yīng)容器中，而后加入金屬鈉(106.6克，4.63摩爾)。以遞增的方式加入該金屬。通過(guò)監(jiān)測(cè)該混合物的導(dǎo)電性，使鈉的濃度保持在約4％重量。然后加入VX糜爛劑(329.5克，1.23摩爾)，其加料速度應(yīng)使溫度保持在21℃以下并且壓力保持在9.8公斤/平方厘米以下。當(dāng)反應(yīng)完成(表現(xiàn)出持續(xù)的藍(lán)色)時(shí)，將反應(yīng)容器中的料漿轉(zhuǎn)移到第二個(gè)容器中并且使氨蒸發(fā)。
在反應(yīng)容器中再次加入液氨(4.5升)并且逐漸遞增地加入鈉(29.6克，1.29摩爾)。逐漸遞增加入另外的VX，就象在第一次加料中保持溫度和壓力條件那樣。將所得到的反應(yīng)產(chǎn)物加入到由第一批料獲得的產(chǎn)物中，并向合并的產(chǎn)物中加入水(20毫升)。該合并的反應(yīng)產(chǎn)物是一種稠的、呈堿性的、黃油色混合物(980毫升)，其中還含有白色顆粒。
對(duì)該混合物進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)1摩爾VX糜爛劑與2.7摩爾鈉起反應(yīng)，該結(jié)果與在較小規(guī)模的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的相似。此外，該反應(yīng)產(chǎn)物基本上與在其它過(guò)程中產(chǎn)生的相同。對(duì)產(chǎn)物中的VX CWA進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)至少有99.9999999％試劑被破壞。發(fā)現(xiàn)該物料質(zhì)量平衡如下元素加入量(克) 回收量(克)(％) 識(shí)別鈉 136.2 136 100 NaOH硫 57.651.3 89 硫醇，Na2S碳 237.5 179 76磷酸鹽P55.751.9 90 .. ..過(guò)程D重復(fù)過(guò)程A，其不同之處在于用鋰(6.2克，0.9摩爾)代替鈉。獲得與過(guò)程A中基本相同的結(jié)果。
實(shí)施例4GA神經(jīng)試劑，N，N-二甲基膦酰胺氰酸乙酯的分解過(guò)程A該反應(yīng)容器上配有用來(lái)收集任何離開(kāi)該反應(yīng)混合物的氣體產(chǎn)物的裝置，該容器的頂部與一系列6個(gè)洗滌器相連，離開(kāi)該容器的氣體從這些洗滌器中通過(guò)。在3個(gè)充滿十二烷的洗滌器之后依次是水、1M鹽酸以及十二烷。
將鈉(10.45克，0.45摩爾)加入到反應(yīng)容器中，而后在攪拌的同時(shí)再加入無(wú)水液氨(約1升，約680克，約40摩爾)。當(dāng)鈉已溶解并且溶劑化電子的深藍(lán)色明顯時(shí)，加入GA CWA(6.89克，0.043摩爾)，其加料速度應(yīng)使反應(yīng)混合物的溫度不超過(guò)21℃并且其壓力保持在9.8公斤/平方厘米以下。
當(dāng)該反應(yīng)完成時(shí)，將所獲得的料漿從容器中排出，加入用來(lái)沖洗該容器的液氨，并使氨蒸發(fā)。所獲得的固體殘余物重量為17.55克。分析殘余物中的GA劑殘留量，結(jié)果未發(fā)現(xiàn)。在洗滌器中也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何有機(jī)物。因此可以認(rèn)為已經(jīng)有99.9999999999％CWA被分解。對(duì)固體殘余物的進(jìn)一步分析得出下列物料平衡元素加入量(克)回收量(克)(％) 識(shí)別鈉 10.45 8.8 84NaCN，NaNH2氰 1.09 1.09100 NaCN碳2.4 2.1 87 磷酸鹽P 1.3 1.5114 .. ..過(guò)程B重復(fù)過(guò)程A，其不同之處在于采用乙胺(1.5升，1.04公斤，23摩爾)代替無(wú)水液氨。其結(jié)果基本上與過(guò)程A獲得的相同。過(guò)程C重復(fù)過(guò)程A，其不同之處在于該反應(yīng)混合物中沒(méi)有采用活性金屬。在反應(yīng)完成時(shí)，對(duì)該混合物中的GA含量進(jìn)行分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)至少有99.998％GA被分解。
實(shí)施例5神經(jīng)試劑GB，甲基膦酰氟酸異丙酯的分解過(guò)程A在攪拌的同時(shí)，將鈉(約15.0克，約0.65摩爾)和氨(約1升)在反應(yīng)容器中混合。容器頂部導(dǎo)向洗滌器。在鈉完全溶解以后，慢慢加入GBCWA(10.45克，0.075摩爾)使反應(yīng)混合物的溫度保持在不超過(guò)21℃并且壓力在9.8公斤/平方厘米以下。
在反應(yīng)完成以后，將容器中的內(nèi)含物排出。不加入水但使氨在通風(fēng)櫥中蒸發(fā)，留下一種固體殘余物，該殘余物在進(jìn)行分析以前先溶解在水中。分析殘余物中未反應(yīng)的GB，結(jié)果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)。在洗滌器中也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)GB、或任何有機(jī)物。這些結(jié)果表示至少有99.99999999999％試劑被分解。對(duì)殘余物的進(jìn)一步分析得出下列物料平衡元素 加入量(克)回收量(克)(％) 識(shí)別鈉15.0 10.4 69NaF氟1.35 0.93 68NaF碳 3.4 2.6 75 磷酸鹽P 2.2 1.2 52 .. ..過(guò)程B在攪拌的同時(shí)，將液氨(約1升)和金屬鈉(10.24克，0.45摩爾)在反應(yīng)容器中混合，并將該容器密封。向該反應(yīng)混合物中加入GB CWA，其加入速度應(yīng)使溫度不超過(guò)21℃、壓力低于9.8公斤/平方厘米。在加入26.78克、0.19摩爾GB以后，該溶液的蘭色開(kāi)始消退。此時(shí)，在攪拌的同時(shí)，加入另外的鈉(10.55克，0.46摩爾)，當(dāng)金屬溶解時(shí)，蘭色再次出現(xiàn)。然后繼續(xù)加入GB CWA，其另外的加入量為25.61克，0.18摩爾，使顏色再次開(kāi)始消退。加入更多的鈉而后再加入更多的GB CWA的循環(huán)可以重復(fù)兩次以上結(jié)果使溶液的顏色再次開(kāi)始消退。此時(shí)，再加入另外1.72克、0.07摩爾鈉以確保存在過(guò)量的溶劑化電子并使反應(yīng)結(jié)束?？偣灿?2.0克，0.66摩爾GB劑與總共36.63克，1.6摩爾鈉起反應(yīng)，即1摩爾GB與大約2.5摩爾鈉起反應(yīng)，這與破壞GB分子中的1個(gè)化學(xué)鍵相符。雖然并非要受到這種解釋的限制，但可以認(rèn)為P-F鍵被打斷了。
在反應(yīng)完成時(shí)，將不均勻的反應(yīng)混合物從容器中排出并與兩次容器的液氨洗滌液合并，而后加入水并且使混合物在通風(fēng)櫥中排氣過(guò)夜。分析獲得的固體物中GB試劑的存在情況，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，這表明GB試劑至少有99.9999999％被破壞。對(duì)料漿的進(jìn)一步分析得到下列物料平衡元素 加入量(克)回收量(克)(％)識(shí)別鈉36.63 37.9 90 NaF氟11.96 11.4 95 NaF碳30.36 19.9 66磷酸鹽P 20.24 16.1 80 .. ..
采用NMR波譜來(lái)進(jìn)一步鑒定該反應(yīng)產(chǎn)物。值得注意的是NMR波譜的結(jié)果表明在28ppm處完全不存在31P電子對(duì)，但這和磷的不變的雙鍵相符。雖然并非要受此限制，但可以推測(cè)在該反應(yīng)中P-F鍵被打斷了，因?yàn)樵贜MR波譜中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)P-F鍵。然而，P-CH3結(jié)構(gòu)似乎保持不變。過(guò)程C采用比實(shí)施例1C中更大的反應(yīng)容器來(lái)進(jìn)行更大規(guī)模的過(guò)程。首先將液氨(約4.5升)加入到反應(yīng)容器中，而后加入鈉(139克，6.04摩爾)，在攪拌的同時(shí)，逐漸遞增地加入，以使鈉濃度保持在大約4％重量。慢慢加入GB CWA(292克，2.09摩爾)以使溫度保持在21℃以下、壓力保持在9.8公斤/平方厘米以下。在試劑加入完成以后，將成漿料的反應(yīng)混合物泵入分開(kāi)的容器中，并使氨蒸發(fā)。
將第二批液氨(4.5升)加入到反應(yīng)容器中，并如上所說(shuō)遞增地加入鈉(117克，5.1摩爾)。象第一批料那樣加入GB試劑(279克，2.0摩爾)，從而產(chǎn)生一種漿狀反應(yīng)產(chǎn)物。將該產(chǎn)物加入到由第一批料獲得的產(chǎn)物中，并將15毫升水加入到合并的產(chǎn)物中。所獲得的產(chǎn)物(1250毫升)是一種稠狀、灰色、帶泡沫的非均勻液體。
對(duì)產(chǎn)物中殘余的GB試劑進(jìn)行分析，結(jié)果得知至少有99.9999999％的GB試劑在反應(yīng)中被破壞。此外，還得知1摩爾GB試劑與2.6摩爾鈉起反應(yīng)，這與小規(guī)模反應(yīng)中所獲得的化學(xué)計(jì)量相似。
該反應(yīng)產(chǎn)物也與在小規(guī)模反應(yīng)中獲得的相同，其不同之處在于在反應(yīng)混合物中還發(fā)現(xiàn)了異丙醇。其物料質(zhì)量平衡如下元素 加入量(克) 回收量(克)(％) 識(shí)別鈉 256 225 88NaF氟 74 54 72NaF碳 188 - - -P 125 116 93 磷酸鹽過(guò)程D重復(fù)過(guò)程A，其不同之處在于用鈣(14克，0.35摩爾)取代鈉。其結(jié)果基本上與過(guò)程A中相同。過(guò)程E重復(fù)過(guò)程A，其不同之處在于采用乙二胺(1.5升)來(lái)代替無(wú)水液氨。其結(jié)果基本上與過(guò)程A相同。
實(shí)施例6GD神經(jīng)試劑，甲基膦酰氟酸頻哪酯的分解過(guò)程A該反應(yīng)容器的頂部與一串洗滌器相連，即3個(gè)十二烷槽，而后是水和含水鹽酸槽，每一個(gè)洗滌器含有約250毫升液體。在攪拌的同時(shí)，向如此裝配的反應(yīng)容器中加入金屬鈉(3.9克，0.17摩爾)和液氨(約1升)。在鈉溶解以后，加入GD CWA(9.41克，0.05摩爾)，其加料速度應(yīng)使溫度不超過(guò)21℃，容器中的壓力保持在9.8公斤/平方厘米以下。反應(yīng)以后，該反應(yīng)混合物保持深藍(lán)色，這表明存在過(guò)量的溶劑化電子。將容器中的料漿排出，并將容器的液氨沖洗液加入到料漿中。加入約100毫升水，并使該混合物在通風(fēng)櫥后部排出氨。
通過(guò)gc法來(lái)鑒別洗滌器中的內(nèi)含物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它含有0.08克二甲基丁烷、0.16克甲基戊烯以及0.09克丙基環(huán)丙烷。在該洗滌器中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)無(wú)機(jī)物。
對(duì)排氣后的料漿分析其中的殘余GD試劑，結(jié)果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)。由此可以推測(cè)至少有99.9999999％GD試劑被分解。對(duì)料漿的NMR波譜測(cè)試告訴我們?cè)诜磻?yīng)過(guò)程中P-F鍵被打斷，這是基于在波譜中不存在P-F連結(jié)而得出的。還發(fā)現(xiàn)該料漿中含有0.12克甲基戊烯。對(duì)該料漿的進(jìn)一步分析得出下列物料平衡元素 加入量(克) 回收量(克)(％)識(shí)別鈉 3.8 2.9 76 NaF，NaOH氟0.940.93 99 NaF碳4.32 3.6 83a 磷酸鹽P 1.60.90 54 .. ..
a加上洗滌器中的含碳量則為91％上述實(shí)施例描述了以單批CWA進(jìn)行操作的本發(fā)明的方法。本發(fā)明的方法還可以在以批料形式或連續(xù)形式操作的本發(fā)明的反應(yīng)器系統(tǒng)中進(jìn)行。該反應(yīng)器系統(tǒng)不僅可以用來(lái)分解化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑，還可以用于包括類似的化學(xué)處理的其它反應(yīng)。
現(xiàn)參見(jiàn)圖1，反應(yīng)器系統(tǒng)10包括多個(gè)硬件部分，有反應(yīng)容器20，如果需要該容器上還配有加熱/冷卻夾套，以及溫度、壓力等等的各種監(jiān)測(cè)器，它可以用來(lái)接收含氮堿或來(lái)自溶劑化器30的溶劑化電子的溶液以及來(lái)自貯存器40的CWA。該反應(yīng)器系統(tǒng)還包括冷凝器50、潷析器60、溶解器70、氧化器80(它是一個(gè)任選的部分)以及廢氣處理部分90(它也是一個(gè)任選的部分)。該反應(yīng)器系統(tǒng)還配有輔助裝置，當(dāng)需要在所需的參數(shù)值條件下分解CWA時(shí)，用來(lái)控制該系統(tǒng)各個(gè)部分的溫度和壓力。上述硬件部分的多種變化形式可以從市場(chǎng)上買到，這就使得一個(gè)熟練的工程師根據(jù)手頭的工作而選擇最佳的部件。
雖然示于圖1中的反應(yīng)器系統(tǒng)特別是針對(duì)下列情況的，即CWA可以以成批的方式獲得，從而由CWA貯存容器40送到反應(yīng)器20中，但是很顯然，如果需要，反應(yīng)器20可以設(shè)計(jì)成具有可以容納CWA原容器的尺寸和進(jìn)口，在這種情況下，貯存容器40以及相應(yīng)的管道及設(shè)備就不需要了。也可以將空的原容器與產(chǎn)物料流26分開(kāi)，而后在對(duì)產(chǎn)物料流進(jìn)行處理。
可以以與上述實(shí)施例相似的方式對(duì)反應(yīng)器系統(tǒng)10進(jìn)行批量操作。但是，該反應(yīng)器系統(tǒng)10還可以連續(xù)地用來(lái)實(shí)施該方法。因此，本發(fā)明提供了用來(lái)銷毀化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑的優(yōu)選方法，這些化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑選自糜爛劑、神經(jīng)試劑及其混合物，所說(shuō)的糜爛劑的分子式中含有至少一個(gè)具有下列通式的基團(tuán)

式中X鹵素，所說(shuō)的神經(jīng)試劑用下列通式表示

式中R1是烷基，R2選自烷基和氨基，Y是離去基團(tuán)，該方法包括提供一種反應(yīng)器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括(1)用來(lái)接收CWA的反應(yīng)容器，(2)含有含氮堿的溶劑化器，在該堿中任選地溶解活性金屬，產(chǎn)生溶劑化電子的溶液，(3)用于處理由反應(yīng)容器排放的氣體的冷凝器，(4)用于接收由反應(yīng)容器泄下的反應(yīng)產(chǎn)物料漿并且將反應(yīng)產(chǎn)物分離成液體部分和固體部分的潷析器，以及(5)用來(lái)將固體部分與水接觸以產(chǎn)生一種流體混合物的溶解器；如果需要，連續(xù)地向該溶劑化器中加入含氮堿和活性金屬；以及連續(xù)地將含氮堿或溶劑化電子的溶液供入反應(yīng)容器中；連續(xù)地將化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑導(dǎo)入反應(yīng)容器中；連續(xù)地由排放的氣體回收含氮堿并將回收的含氮堿作為補(bǔ)充液體導(dǎo)入溶劑化器中；連續(xù)地在潷析器中接收反應(yīng)產(chǎn)物料漿并且連續(xù)地將該反應(yīng)產(chǎn)物分離成固體部分和液體部分；連續(xù)地將該液體部分作為混合物導(dǎo)入溶劑化器中；以及連續(xù)地將該固體部分與水在溶解器中接觸，產(chǎn)生流體混合物；從而使該流體混合物含有低于約10％，優(yōu)選地低于約5％，最優(yōu)選地低于約1％重量的化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑(導(dǎo)入反應(yīng)容器中的)。
該反應(yīng)器系統(tǒng)的連續(xù)操作過(guò)程如下在成批供入CWA的情況下，如果需要，連續(xù)地向溶劑化器30中供入含氮堿(料流31)。如果采用其中使用溶劑化電子的該方法的實(shí)施方案，則還需要將活性金屬作為料流33連續(xù)供入到溶劑化器30中。料流33是任選的；如果要進(jìn)行的反應(yīng)不需要活性金屬，則可以省去料流33，但是該操作過(guò)程的其它過(guò)程如下文所說(shuō)仍繼續(xù)進(jìn)行。
在開(kāi)動(dòng)攪拌器21以后，將化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑作為料流42連續(xù)加入到反應(yīng)容器30中，該料流可以選擇性地采用泵41。對(duì)容器20中的反應(yīng)混合物的溫度進(jìn)行控制，從而在容器20頂部使CWA分解成的氣體產(chǎn)物含氮堿和作為料流25進(jìn)入冷凝器50，在冷凝器50中將可以冷凝的氣體，如含氮堿冷凝，此后將至少一部分冷凝物作為回流料流52返回到反應(yīng)容器中。可以選擇性采用泵51將冷凝物的選定部分任選地作為返回的料流53而排出，作為補(bǔ)充的含氮堿送入溶劑化器30。
任選地，例如采用洗滌器技術(shù)在廢氣處理裝置90中對(duì)離開(kāi)冷凝器50的任何未冷凝的氣體進(jìn)行處理，從而將任何無(wú)害的氣體作為料流91排放并且導(dǎo)引任何有毒的氣體，或?qū)⒑兴鼈兊南礈炱魅芤鹤鳛榱狭?7排放到溶解器70中。
同時(shí)，將漿狀的含有反應(yīng)混合物的產(chǎn)物連續(xù)由反應(yīng)容器20抽出并作為料流26導(dǎo)入潷析器60，在潷析器60中將反應(yīng)混合物連續(xù)潷析，產(chǎn)生富含含氮堿的液體部分，將它們以料流63、作為含氮堿補(bǔ)充物供入溶劑化容器30中；產(chǎn)生的固體部分以物料流67供入溶解器70中。
將水作為料流71連續(xù)供入溶解器70中，在溶解器70中，水與固體部分中任何可用水溶解的成分接觸并將其溶解。被水溶解的固體通常含有無(wú)機(jī)鹽，這些無(wú)機(jī)鹽如果需要可以作進(jìn)一步提純并出售，或作為廢物進(jìn)行處理。供入溶解器中不能溶于水中的物質(zhì)通常含有有機(jī)物，可以將它們作為廢物進(jìn)行處理或送回到反應(yīng)容器20中以進(jìn)行進(jìn)一步處理。
任選地，可以將在溶解器70中發(fā)現(xiàn)的一種或另一種或可溶于水的和不可溶于水的成分作為料流78送入氧化部分80中，優(yōu)選地進(jìn)行化學(xué)氧化，輸出的料流81理想地僅含有二氧化碳、水和無(wú)機(jī)物，該無(wú)機(jī)物可以作為廢物進(jìn)行處理或可從中回收到有價(jià)值的東西。
雖然根據(jù)特定的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但并非要將本發(fā)明限定在這些實(shí)施例上。本發(fā)明僅僅由后面的權(quán)利要求書(shū)進(jìn)行限定。
權(quán)利要求
1.用于銷毀化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑的方法，該方法包括(A)由下列原料制備一種反應(yīng)混合物(1)含氮堿；(2)至少一種化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑；和(3)活性金屬，其量足以銷毀所述的化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑；以及(B)使所說(shuō)的混合物反應(yīng)。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述的反應(yīng)混合物包含溶劑化電子。
3.權(quán)利要求2的方法，其中所述的反應(yīng)混合物是通過(guò)首先將含氮堿和活性金屬混合，產(chǎn)生一種含有溶劑化電子的溶液，而后再將該溶液與化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑混合制備的。
4.權(quán)利要求2的方法，其中所述的溶液化電子是在反應(yīng)混合物中產(chǎn)生的。
5.權(quán)利要求1的方法，其中化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑存在于其原容器中并且所述的反應(yīng)混合物是在所述的原容器中制備的。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所說(shuō)的化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑選自糜爛劑、神經(jīng)試劑及其混合物，所說(shuō)的糜爛劑的分子式中含有至少一個(gè)具有下列通式的基團(tuán)
式中X為鹵素；所說(shuō)的神經(jīng)試劑由下列通式表示
式中R1是烷基，R2選自烷基和氨基，Y是離去基團(tuán)。
7.權(quán)利要求6的方法，其中R2是烷基，Y是選自鹵素、腈和硫的基團(tuán)。
8.權(quán)利要求6的方法，其中X是氯。
9.權(quán)利要求6的方法，其中Y是鹵素。
10.權(quán)利要求9的方法，其中Y是氟。
11.權(quán)利要求6的方法，其中所述的糜爛劑選自HD和路易斯毒氣，所述的神經(jīng)試劑選自GA、GB、GD和VX。
12.權(quán)利要求1的方法，其中所述的活性金屬選自元素周期表中IA族和IIA族的元素及其混合物。
13.權(quán)利要求12的方法，其中所述的活性金屬選自鋰、鈉、鉀、鈣及其混合物。
14.權(quán)利要求1的方法，其中活性金屬的摩爾量至少是化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑摩爾量的兩倍。
15.權(quán)利要求1的方法，其中所述的含氮堿選自氨、胺及其混合物。
16.權(quán)利要求15的方法，其中所述的胺選自甲胺、乙胺、丙胺、異丙胺、丁胺和乙二胺。
17.權(quán)利要求1的方法，還進(jìn)一步包括在銷毀化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑以后將至少一部分所說(shuō)的反應(yīng)混合物氧化的步驟。
18.權(quán)利要求17的方法，其中所述的氧化劑包括過(guò)氧化氫。
19.用于銷毀化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑的方法，該方法包括(A)基本上由下列原料制備一種反應(yīng)混合物(1)含氮堿；以及(2)至少一種化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑；以及(B)使所說(shuō)的混合物反應(yīng)。
20.權(quán)利要求19的方法，其中所述的化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑是GA。
21.權(quán)利要求19的方法，其中所述的含氮堿是氨。
22.用于銷毀化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑的方法，該方法包括(A)由下列原料制備一種反應(yīng)混合物(1)含氮堿，該含氮堿選自氨、胺及其混合物，所述的胺選自甲胺、乙胺、丙胺、異丙胺、丁胺和乙二胺；(2)至少一種化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑，所說(shuō)的化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑選自糜爛劑、神經(jīng)試劑及其混合物，所說(shuō)的糜爛劑的分子式中含有至少一個(gè)具有下列通式的基團(tuán)
式中X為鹵素；所說(shuō)的神經(jīng)試劑由下列通式表示
式中R1是烷基，R2選自烷基和氨基，Y是離去基團(tuán)；和(3)至少一種活性金屬，該活性金屬選自元素周期表中IA族和IIA族的元素及其混合物；以及(B)使所說(shuō)的混合物反應(yīng)，以破壞至少約90％重量的化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑。
23.權(quán)利要求22的方法，其中所述的反應(yīng)混合物包含溶劑化電子。
24.權(quán)利要求1的方法，其中所說(shuō)的反應(yīng)混合物是在包括在反應(yīng)器系統(tǒng)中的反應(yīng)容器中制備的。
25.權(quán)利要求24的方法，其中所述的反應(yīng)器系統(tǒng)還包括用于將活性金屬溶解在含氮堿中以產(chǎn)生一種含有溶劑化電子的溶液的裝置。
26.權(quán)利要求25的方法，其中所述的反應(yīng)器系統(tǒng)還包括用于處理從所說(shuō)的反應(yīng)容器中排出的氣體的裝置。
27.權(quán)利要求26的方法，其中所說(shuō)的氣體處理裝置包括用于回收含氮堿并將其作為補(bǔ)充含氮堿循環(huán)的裝置。
28.權(quán)利要求27的方法，其中所述的反應(yīng)器系統(tǒng)還包括用于接收由反應(yīng)容器來(lái)的反應(yīng)產(chǎn)物并且將反應(yīng)產(chǎn)物分離成液體部分和固體部分的潷析裝置。
29.權(quán)利要求28的方法，其中所述的反應(yīng)器系統(tǒng)還包括用來(lái)將所述固體部分與水接觸以產(chǎn)生一種流體混合物的裝置。
30.權(quán)利要求29的方法，其中所述的反應(yīng)器系統(tǒng)還包括用于將所述的流體混合物氧化的裝置。
31.權(quán)利要求28的方法，它是連續(xù)地進(jìn)行的。
32.一種用來(lái)銷毀化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑的方法，該化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑選自糜爛劑、神經(jīng)試劑及其混合物，所說(shuō)的糜爛劑的分子式中含有至少一個(gè)具有下列通式的基團(tuán)
式中X為鹵素；所說(shuō)的神經(jīng)試劑由下列通式表示
式中R1是烷基，R2選自烷基和氨基，Y是離去基團(tuán)，該方法包括(A)提供一種反應(yīng)器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括(1)用來(lái)接收化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑的反應(yīng)容器；(2)用于將活性金屬溶解在含氮堿中以產(chǎn)生溶劑化電子的溶液的溶劑化器；(3)用于處理由反應(yīng)容器排放的氣體的冷凝器；(4)用于接收由反應(yīng)容器來(lái)的反應(yīng)產(chǎn)物料漿并且將反應(yīng)產(chǎn)物分離成液體部分和固體部分的潷析器；以及(5)用來(lái)將上述固體部分與水接觸以產(chǎn)生一種流體混合物的溶解器；(B)連續(xù)地向所述的溶劑化器中加入含氮堿和活性金屬；以及連續(xù)地將該溶液供入反應(yīng)容器中；(C)連續(xù)地將化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑導(dǎo)入反應(yīng)容器中；(D)連續(xù)地從排放的氣體回收含氮堿并將回收得的含氮堿作為補(bǔ)充含氮堿導(dǎo)入溶劑化器中；(E)連續(xù)地在潷析器中接收反應(yīng)產(chǎn)物料漿并且連續(xù)地將所述的反應(yīng)產(chǎn)物分離成固體部分和液體部分；(F)連續(xù)地將所述的液體部分作為補(bǔ)充液體導(dǎo)入溶劑化器中；以及(G)連續(xù)地將所述的固體部分與水在溶解器中接觸，產(chǎn)生流體混合物；從而使所述的流體混合物含有的化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑的量不足被導(dǎo)入反應(yīng)容器中的化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑重量的約10％。
33.權(quán)利要求32的方法，其中所述的反應(yīng)器系統(tǒng)還包括氧化器，并且所述流體混合物在該氧化器中連續(xù)地被氧化成對(duì)環(huán)境無(wú)害的產(chǎn)物。
34.一種用于在有機(jī)化合物與一種包含溶劑化電子的試劑之間進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用來(lái)容納與所說(shuō)的含有溶劑化電子的試劑混合在一起的所說(shuō)的有機(jī)化合物的反應(yīng)容器；用于處理由反應(yīng)容器排放的氣體的冷凝器；用于接收由反應(yīng)容器來(lái)的反應(yīng)產(chǎn)物并且將反應(yīng)產(chǎn)物分離成液體部分和固體部分的潷析器；以及用來(lái)接受上述固體部分并且用水進(jìn)行處理以產(chǎn)生一種供進(jìn)一步處理的流體混合物的溶解器。
35.權(quán)利要求34的反應(yīng)器系統(tǒng)，它還包括用于將活性金屬溶解在含氮堿中以產(chǎn)生含所述溶劑化電子的試劑的溶劑化器，
36.權(quán)利要求34的反應(yīng)器系統(tǒng)，它還包括用于接受由溶解器排出的流體混合物并將所述的混合物氧化的氧化器。
37.權(quán)利要求34的反應(yīng)器系統(tǒng)，它還包括廢氣處理裝置，用于洗滌從所述的反應(yīng)容器中排出的氣體。
全文摘要
包括在世界上分布較廣的糜爛劑和神經(jīng)試劑在內(nèi)的化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑在根據(jù)本發(fā)明的方法并使用本發(fā)明的設(shè)備時(shí)可以被銷毀。該方法包括將該化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)試劑與含氮堿起反應(yīng),該含氮堿任選地含有溶劑化電子,該溶劑化電子可以較容易地通過(guò)將活性金屬如鈉溶解在含氮堿如無(wú)水液氨中而產(chǎn)生。
文檔編號(hào)A62D101/45GK1201399SQ96198117
公開(kāi)日1998年12月9日 申請(qǐng)日期1996年10月10日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月7日
發(fā)明者艾伯特·E·阿貝爾, 羅伯特·W·莫克, 艾倫·F·黑杜克, 本特利·J·布盧姆, 格里·D·格特曼, 馬克·D·斯德斯凱爾 申請(qǐng)人:卡莫多應(yīng)用技術(shù)公司