CN1201399A - 销毁化学战争试剂的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

包括在世界上分布较广的糜烂剂和神经试剂在内的化学战争试剂在根据本发明的方法并使用本发明的设备时可以被销毁。该方法包括将该化学战争试剂与含氮碱起反应,该含氮碱任选地含有溶剂化电子,该溶剂化电子可以较容易地通过将活性金属如钠溶解在含氮碱如无水液氨中而产生。

Description

销毁化学战争试剂的方法和设备
                       技术领域
本发明涉及经过改进的用于销毁化学战争试剂的方法和设备；更进一步地说，涉及采用含氮碱，任选地与活性金属结合起来的化学方法，该方法提供了以溶剂化电子为特征的强烈的溶解金属还原作用并且使这些试剂基本上完全销毁。
                       背景技术
化学战争试剂的范围包括毒气、燃烧材料和用来使人员致残的生物细菌，以及杀虫剂、除草剂以及类似的可用来干扰植物、昆虫和其它非哺乳类生物的生长的物质，在这方面，可以参见“化学战争”的定义，它出现在“Concise Encyclopedia of Science & Technology，”Second Ed.，McGraw-Hill Book Co.，New York，NY(USA)，1989中。
用于本文中时，术语“化学战争试剂”有时简写为“CWA”，它仅仅包括能够以较小的剂量有效地使哺乳动物基本上致残或杀死哺乳动物的那些试剂。因此，该定义不包括主要用来控制植物、六足纲、蛛形纲以及某些真菌的农用化学试剂。此外，出于本发明的目的，术语“化学战争试剂”也不包括通常作为生物战争试剂而为人们已知的能自主复制的细菌，包括病毒，如马脑脊髓炎病毒；细菌，如引起鼠疫、炭疽和兔热病的那些细菌；以及真菌，如球孢子菌；以及由这些细菌表达的毒性产物；例如由常见的肉毒杆菌表达的肉毒杆菌毒素。
用于本文中的术语“化学战争试剂”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(在蓖麻籽中发现的毒性物质)、石毒素(由某些海蜇分泌的毒性物质)、氰化物盐、马钱子碱(由植物产生的生物碱)等等。此外，术语“化学战争试剂”不包括燃烧物，如凝固汽油或爆炸物，如弹药、TNT、核装置等等。
另一方面，在第一次世界大战期间有一系列“毒气”出现在战场上。这些物质主要是接近室温的气体，它们包括氯化氰、氰化氢、光气和氯。这些有毒气体包含在本发明中所用的术语“化学战争试剂”的定义中。该术语还包括那些主要是液体的物质，包括在第一次世界大战中首次使用的糜烂剂，以及提炼物，如最近才出现的神经试剂。
本申请中的术语“化学战争试剂”包括基本上纯净的化合物，但该术语也包括任意比例的上述试剂的混合物以及含有杂质的这些试剂，其中该混合物中的其它成分不再是其它的CWA。用于本文中时，术语“化学战争试剂”还包括部分或完全降解的CWA，如胶凝的、聚合的或其它部分或完全分解的通常存在于老式弹药中的化学战争试剂。
在1993年1月，来自130多个国家的代表签署了化学武器条约的最终草案，该条约宣布对所有化学武器的生产、使用、销售和存放以及各手段的运输为非法并且呼吁到2005年销毁现存的化学武器。大约有60个签字国认可了该条约。在1993年，大约有20个国家被认为拥有化学武器或具有制造化学武器的装置。
如果1993年条约被实施，则在美国大约有25000吨CWA、在前苏联有50000吨CWA要销毁，它们包装在成批的贮存容器、金属桶、弹药筒、火箭、地坑、迫击炮和弹药壳、弹药筒和导弹中。预计进行销毁的费用对于美国和前苏联分别为80亿和100亿美元。
在过去的几年中，许多研究认为优选的销毁CWA的方法是焚烧，其原因在于焚烧技术成本低且相当简单。但是越来越清楚的是燃烧化学战争试剂存在即时和长期的危险，它们是人类所不能接受的。由燃烧车厢中逸出的物质会对公共健康及生态完整性产生威胁，导致不完全燃烧的产物分散到空气中。
在开始后72小时以内，当在销毁充有沙林的火箭的房间外面区域检测到神经试剂沙林时，美国军方就关闭了位于美国西部人口稀少地区的其在犹它州Tooele的第一个国内CWA销毁工厂。日前尚不清楚该工厂是否或何时能恢复其工作。
早期的公众抗议焚烧已经迫使美国政府当局考虑采用别的能够产生对环境呈中性的产物的方法，包括化学处理CWA。但是，在1984年国家研究委员会公开报导说与焚烧法相比，化学中和方法“缓慢、复杂、产生大量不能证实是不含试剂的废物，并且需要高投资和操作成本”以后，这种思路就在美国被放弃了。
举例来说，燃烧法的替代物可以参见于1995年9月25-27日在美国弗吉尼亚Reston召开的关于“Proceedings，Workshop on Advancesin Alternative Demilitarization Technologies，”的目录中。所公开的技术论文涉及熔融盐氧化法、超临界水氧化法、电化学氧化法、中和法、水解法、生物降解法、蒸汽改性法等等。
过去提出的用于销毁化学战争试剂的化学处理法不能完全令人满意。举例来说，这些处理不具有通用性。应当注意绝大多数化学试剂具有种类特异性；也就是说，一种化学试剂通常与一种具有某种特定的功能基团的物质起反应。一种酸与一种碱起反应，通常不会与另一种酸起反应。一种氧化试剂与一种可氧化的试剂如还原剂起反应。由于这种种类特异的化学性，CWA的销毁首先要识别要销毁的CWA或CWA的混合物，从而选择正确的可以与特定的物质起反应的试剂或试剂组合物。
从操作上来说，正如过去所认识的那样，化学处理经常需要通过人工操作来处理和转移CWA。例如这种操作包括从弹头或导弹壳、弹药筒或其它包装运送体系中除去CWA，从而会将人员暴露在非常危险的与CWA接触的环境下。将从其容器如此除去的CWA装载到其它的反应容器中也会导致另一次向CWA暴露的机会。
最后，人们认为以前提出的用于销毁化学战争试剂的化学方法需要对设备、工厂和人身安全进行令人无法接受的投资并且费时、劳动强度大。人们还认为在进行CWA化学销毁以后还需要进一步对产物的处理进行投资。鉴于所有这些原因，人们可以明白与这些化学处理相比，为何产生水、二氧化碳和无机盐(理想的)的CWA燃烧法似乎是更具吸引力的方法。但是燃烧法并不是一种万能的方法。
                      本发明的公开
因此，人们一直需要一种安全、更具适用性的化学方法和有关的装置来销毁CWA。由长期寻找的方法实现的目的包括能够安全、简单并且廉价地销毁多种具有不同的功能基团的试剂，而对环境的影响最小，可以灵活地于较宽的温度范围下使用，以及适用于处理CWA，而不管其目前所在的位置及其物理状态。
本发明的目的在于提供一种可以达到上述目的的用于销毁CWA的化学方法和反应器系统。因此，该方法在其优选的实施方案中对CWA进行“溶解金属还原”。更进一步地说，该优选的方法包括制备一种反应混合物(该混合物由包括含氮碱、至少一种CWA和活性金属在内的原料制得，所说的活性金属的量足以销毁化学战争试剂)，以及而后使该混合物发生反应。
溶解金属还原化学并不是新的，它具体描述在人们所熟知的“Birch Reduction”中，该技术在1944年首次报导在技术文献中。BirchReduction是一种通过在液体氨中的碱金属来还原芳香环的方法，由此主要产生二氢衍生物；例如参见“The Merck Index”，第12版，Merck&Co.，Whitehouse Station，NJ，USA，1996，P1-10.。
这类溶解金属还原已经成为许多研究和多种出版物的主题。参见：G.W.Watt，Chem.Rev.，46,317-379(1950)和M.Smith，“Dissolving MetalReductions，”，在“Reduction：Techniques and Applications in OrganicSynthesis”中，R.L.Augustine编辑，Marcel Decker，Inc.，New York，NY，1968，P95-170。溶解金属还原化学适用于含有多种功能基团的化合物。例如几年以前人们报道了杀虫剂与钠和液氨的反应，M.V.Kennedy和Coworkers，J.Environ.Quality，1，63-65(1972)。
可以认为活性金属如钠在含氮碱如液体氨中的溶解产生了“溶剂化电子”，这些电子是使所获得的溶液呈深兰色的原因所在，也就是说：
(I) 根据本发明，从广义上来说，优选的用于销毁化学战争试剂的方法包括用溶剂化的电子来处理CWA。该方法不仅适用于销毁基本上处于其制造时的状态的CWA，而且出乎人们意料的是它还适用于经过多年贮藏、有时是第一次世界大战时的，而现在已经胶凝、聚合或其它由其原始状态转化了的变质了的CWA。由于CWA的变质而引起的其它一些问题已经被人们认识并报导，例如参见J.F.Bunnett，Pure &Appl.Chem.，67，841-858(1995)。
此外，已经发现本发明的方法十分出乎人们意料的是它特别适用于销毁CWA，不仅仅适用于销毁成批的，也可以用于销毁仍然包含在弹药中的CWA，而不管其中所存在的杂质以及可能由这些杂质带来的副反应如何。可以就地制备反应混合物，即在各种壳、弹药筒、导弹或弹药中。
如果不是绝大多数，至少有许多化学反应如酸与碱之间的反应、酯和酰胺与水的水解、烯醇化反应等等是平衡的，其结果是向前的反应不会进行完全。如果采用这种反应来处理CWA，就有可能在该方法中不能完全销毁CWA。出乎人们意料的是，采用本发明优选的方法来处理CWA通常可以使产物中残余的CWA含量低于用常规的用于CWA的技术测定的极限。这些技术包括气相色谱/质谱(”gc/ms”)以及湿法化学。也就是说，人们熟知的用于糜烂性路易斯毒气的1，2-乙烷二硫醇衍生法、用于HD芥子气的DB-3人工方法以及用于神经试剂GA、GB、GD和VX的胆碱酯酶抑制法；例如参见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。
通过采用本发明的方法，至少大约90％重量的CWA，常常超过95％并且在更佳的情况下为超过97％的CWA被销毁。在最佳的情况下，本发明的方法可以销毁至少约99％的化学战争试剂，例如至少销毁约99.998％。
并非是要受到该解释的限制，这种极佳的结果至少在该方法优选的实施方案下可能是由于该化学反应不是一种普通的化学平衡。在化学键，A-B处的溶剂化的电子的反应可以如下所示：
 A-B+2[Na+(溶剂化的)]e-(溶剂化的)](II)       ↓
Na+A-(溶剂化的)+B-Na+(溶剂化的)由于在A-和B-阴离子之间的排斥力，当由溶剂稳定的产物达到过渡状态所需输入的能量非常大时，该反应可以基本上达到平衡。
本发明的方法可以销毁高度有毒的CWA，通常它产生对哺乳动物毒性较小或基本上无毒的物质。在本发明的范围内，术语用于化学战争试剂的“销毁”、“破坏”或其类似词是指将化学战争试剂转变成另一种化学物质。也就是说，至少必须打破一个化学键以“破坏”CWA。
与其它用于化学战争试剂的种类特异性试剂不同的是，溶剂化电子可以作为多种CWA的强还原剂而起作用，将它们转化成盐，以及例如毒性明显低于CWA的共价结合的有机化合物。所获得的产物如果需要还可以作进一步处理。
本发明方法的优选的实施方案可以采用下列CWA物质来证实：通常人们所已知的“沙林”或“GB”，或甲基膦酰氟酸1-甲乙酯，或甲基膦酰氟酸异丙酯(一种极活泼的胆碱酯酶抑制剂，剂量低到0.01毫克/公斤体重就足以使人致命)，以及“索曼(Soman)”或“GD”，或甲基膦酰氟酸1，2，2，-三甲基丙酯，或甲基膦酰氟酸频哪酯(其致命剂量低到0.01毫克/公斤体重)。单独存在的或一起在混合物中存在的这些CWA均可以通过溶解金属与含氮碱如无水液氨的反应制得的溶剂化电子来有效地销毁。其产物中CWA的含量不能通过普通的分析方法来测出。
通过本发明的方法来破坏CWA不一定需要活性金属。在本发明方法的第二种实施方案中，可以不采用活性金属，该方法包括由原料形成一种反应混合物，这些原料基本上包括含氮碱和至少一种CWA，而后使该混合物进行反应。通过将CWA单独与含氮碱如无水液氨接触可以有效地销毁神经毒气，这些毒气可以是人们已知的“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(一种潜在的胆碱酯酶抑制剂，它不仅可以通过吸入而且通过皮肤和眼睛的吸收而呈毒性，其使人致命的剂量低到0.01毫克/公斤体重)，正如在下文中所详细描述的那样。
任选地，可以将第二种方案的产物以及上述优选方案的产物氧化，例如可以采用过氧化氢、臭氧、金属过锰酸盐、重铬酸盐，或者对于熟悉本领域的人员来说已知的多种氧化剂中的一种。从而产生对环境无害的产物，如水和二氧化碳。
通常很容易通过化学手段，如使含氮碱与活性金属起反应来形成实施本发明的优选方法所需要的溶剂化电子。但是，通过本发明的方法来销毁CWA可以不管该溶剂化电子试剂的来源如何而进行。举例来说，已知可以在含氮碱，以及在其它溶剂化液体中通过电化学手段产生溶剂化电子。通过将CWA与介质接触可以将所产生的含有溶剂化电子的介质用于本发明的方法中。
虽然，本发明的方法可能最容易用在成批的CWA上，但是，本发明也可以用于销毁在装有化学战争试剂的输送体系中的弹药。通过一种重要的变化方式，该方法还可以以这样一种方式来实施，这种方式可以使处理化学战争试剂以及使操作人员向致命的CWA暴露的可能性降至最小。
较为有利的是，实施本发明的方法可以不必将化学战争试剂由它们的原容器中取出或者对其分析以确定所存在的特定试剂。此外，本发明认为构成该方法的反应可以直接在含有CWA的弹药、壳、弹药筒、导弹、炮弹或成批包装容器中直接进行，从而使工人暴露的机会降至最小。也就是说，可以在发现CWA的地方以及发现CWA的状态下在原容器中就地产生包括含氮碱、活性金属(如果需要)和CWA在内的反应混合物。
人们已经开发出了穿透弹头或其它原容器的技术并且可以获得这些技术。可通过在原容器壳或外套上产生的孔将含氮碱和必要的活性金属注射到其中。此外，可以在原容器外部产生含溶剂化电子的试剂并且通过原容器上的开口将其导入。另外，该操作廉价且简单，因此也可以考虑由安装在可移动车辆上的溶剂化电子发生器来处理原容器中的CWA。还可以将含有溶剂化电子试剂注入，从而对以前用来贮存化学战争试剂的容器进行冲洗和去污。
本发明的方法还包括使包装设备、装置、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。
尽管本发明方法可以在发现CWA的原容器中进行，但是，在许多情况下，特别是如果CWA可以成批得到时，较为方便的是在本发明的设备中实施本发明优选的方法。从广义上讲，本发明的设备是一种反应器系统，该系统可以用来在多种有机化合物，优选地为液体或可液化的化合物和任选地包括溶剂化电子的试剂之间进行化学反应。
该反应器系统包括装有与任选地含有溶剂化电子的含氮碱混合的有机化合物的反应容器、用于处理从该反应容器排出的气体的冷凝器、用于接收从反应容器泄下的反应产物并将反应产物分离成液体成分和一种固体成分的滗析器，以及用于接受该固体成分并且用水处理它从而产生用作进一步处理的流体混合物的溶解器。
本发明的方法和设备通过附图和文字说明及下面的实施例将会变得更清楚。
图1表示本发明的反应器系统的一种实施方案的流程图。
虽然本发明的方法可以用于分解多种CWA，但在CWA选自糜烂剂、神经试剂及其混合物时，该方法特别有效，所说的糜烂剂含有至少一个具有下列通式的基团：
Figure A9619811700141
式中X是卤素；所说的神经试剂由下列通式表示：
Figure A9619811700142
式中R1是烷基，R2选自烷基、氨基，Y是一种离去基团。
在适用于本发明方法的糜烂剂中，优选的是上述通式(III)中X选自氟、氯和溴的糜烂剂。在世界上最常发现的糜烂剂中，X是氯，为此通式(III)中X为氯的糜烂剂是特别优选的。最容易获得的两种因此也是最重要的适用于本发明方法的糜烂剂是芥子气(也称为“HD”或1，1＇-硫二(2-氯乙烷)，或二(2-氯乙基)硫)以及“路易斯毒气”或二氯(2-氯乙烯基)胂。
这两种化学战争试剂均被用于第一次世界大战中，并且在野外、老式弹药等等中可以找到在大约75年以前的那个时代制造并且含有这些CWA的弹药。至少在某些含有HD芥子气的弹药中，某些、绝大多数或所有HD均已变质成具有不定结构和组成的凝胶或硬皮聚合物。十分出乎人们意料的是，已经发现本发明的CWA破坏方法不仅可以有效地破坏HD，而且可以破坏已胶凝的和结皮的HD降解产物，称为“HD残余物”。
虽然不是要受到这种解释的限制，可以认为用通过将一种以钠为代表的活性金属溶解于以液氨为代表的含氮碱中而制得的溶剂化电子来销毁HD会以下列方式进行： 其中重量无法测定的胶质残余物是该产物的一个成分，但C和S元素分析结果与二乙烯硫相一致。
虽然并非要受到这种解释的限制，可以认为用通过将一种以钠为代表的活性金属溶解于以液氨为代表的含氮碱中而制得的溶剂化电子来销毁路易斯毒气会以下列方式进行，所述溶解金属还原后可以任选地进行氧化，如用过氧化氢：
Figure A9619811700152
砷酸钠例如可以用钙盐来进行沉淀并且以砷酸钙来回收。可以在冷阱中收集乙炔。该方法还可以有效地销毁，称为“亚当氏毒气”或吩吡嗪化氯的类似CWA。
在适用于本发明方法的通式(IV)所示的神经试剂中，Y是一种离去基团，即Y是一种高能稳定的阴离子原子团，更优选的离去基团是在亲核取代基中最容易与碳分离的并且作为阴离子是最稳定的那些基团。虽然这种离去基团的宿主是已知的，但优选该离去基团选自卤素、腈(-CN)和硫(-S-)，这是因为这些基团是在世界上分布最广的神经试剂中存在的基团。在卤素中，最优选Y为氟、氯或溴，其中氟在最容易获得的神经试剂中是特别有效的。
通式(IV)中的R1可以是烷基、优选低级烷基，即C1-C6直链的或支链的或环状的烷基，如甲基、乙基、丙基、异丙基、异丁基、叔丁基、环已基或三甲基丙基。在分布最为广泛的神经试剂中的R1是甲基、乙基或1，2，2-三甲基丙基，因此这些烷基是优选的。
通式(IV)中的R2可以是烷基或氨基。当R2是烷基时，优选该烷基的定义如上面对R1所定义的，在分布最广的神经试剂中的烷基R2是甲基，因此最优选的烷基R2是甲基。当R2是氨基时，R2可以是伯、仲或叔烷基氨基，或二烷基氨基，或三烷基氨基，所说的烷基如上面R1所定义。并且二烷基氨基是优选的，而其中二甲基氨基是特别优选的，其原因在于在其中的R2为氨基的分布最为广泛的神经试剂中R2是二甲基氨基。
在世界上分布最为广泛的特定的神经试剂、因此也是适用于本发明方法的最为重要的神经试剂是“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，或甲基膦酰氟酸异丙酯；“索曼”或“GD”或甲基膦酰氟酸1，2，2-三甲基丙酯，或甲基膦酰氟酸频哪酯；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-2-二异丙基氨基乙基酯。
虽然并非要受到这种解释的限制，可以认为用通过将一种以钠为代表的活性金属溶解于以液氨为代表的含氮碱中而制得的溶剂化电子来销毁塔崩毒气会以下列方式进行，所述溶解金属还原后可以任选地进行氧化，如用过氧化氢：
Figure A9619811700161
虽然并非要受到这种解释的限制，可以认为用通过将一种以钠为代表的活性金属溶解于以液氨为代表的含氮碱中而制得的溶剂化电子来销毁“沙林”和“索曼”毒气会以下列方式进行，所述溶解金属还原后可以任选地进行氧化，如用过氧化氢：
Figure A9619811700162
虽然并非要受到这种解释的限制，可以认为用通过将一种以钠为代表的活性金属溶解于以液氨为代表的含氮碱中而制得的溶剂化电子来销毁“VX”会以下列方式进行，所述溶解金属还原后可以任选地进行氧化，如用过氧化氢：
Figure A9619811700171
关于用于本发明方法的优选实施方案中的活性金属，虽然文献中报导说在本发明的方法或工艺中，溶解金属的还原反应可以采用多种其它的金属，如镁、铝、铁、锡、锌及其合金，但是优选该活性金属选自在元素周期表中IA族和IIA族金属中的一种或其组合；也就是说，碱金属和碱土金属。主要是基于可获得性或经济原因，最优选的是该活性金属选自锂、钠、钾、钙及其混合物。在绝大多数情况下，采用可广泛获得且廉价的钠是令人满意的。
在该方法中要用的含氮碱可以选自氨、胺及其类似物或其混合物。无水液氨可容易得到，因为它在农业上被广泛用作肥料。因此它是相当便宜的，因而也是优选的含氮碱。但是氨在-33℃下会沸腾，需要将该液氨溶液冷却，将该溶液加压或两者兼用。如果这不方便，则可容易得到的多种胺亦可以用作该含氮碱。
适用的胺的代表物包括伯胺、仲胺、叔胺及其混合物。具体的胺的例子包括烷基胺，如属于伯胺的甲基胺、乙基胺、正丙基胺、异丙基胺、2-甲基丙基胺和叔-丁基胺；如属于仲胺的二甲基胺和甲基乙基胺；以及属于叔胺的三乙胺。还可以采用二-和三烷基胺，也可以采用饱和的环胺，如哌啶。在所需的反应温度下是液体的胺是优选的，这些胺中，甲胺(沸点-6.3℃)、乙胺(沸点16.6℃)、丙胺(沸点49℃)、异丙胺(沸点33.0℃)、丁胺(沸点77.8℃)以及乙二胺(沸点116.5℃)是特别优选的。
在有些情况下，较为有利的是将该含氮碱与另一种溶剂化物质如一种醚，例如四氢呋喃、二乙醚、二噁烷或1，2-二甲氧基乙烷或烃，如戊烷、癸烷等等组合在一起。在选择该含氮碱以及与其一起使用的任何助溶剂时，应当记住该溶剂化电子是极其活泼的，因此，优选该含氮碱或与其在一起的任何助溶剂均不含有与CWA竞争并且与溶剂化电子起反应的基团。举例来说，这些基团包括可以进行Birch还原反应的芳香烃类基团，以及酸、羟基、过氧化物、硫化物、卤素以及烯属不饱和键，并且通常应避开它们以防止发生不合适的副反应。水也应该避免，尽管可以将水有效地用于产物处理中。在有些情况下，据报道存在含有羟基的醇是有益的。
除了这些建议以外，十分出乎人们意料的是还发现当在水分、空气以及据估计有可能产生干扰作用的杂质的存在下在野外进行溶解金属还原反应时，利用本发明的方法来销毁CWA也是非常成功的。
虽然其它的条件有时也可以采用，但是，优选地在约-35℃至约50℃的温度范围内实施本发明的方法，虽然也可以在低于大气压的压力下进行该反应，但优选在约大气压至约21公斤/平方厘米(300帕斯卡)的压力范围内实施该方法。更优选地，可以在约室温如约20℃(68华氏度)、在约9.1公斤/平方厘米(129帕斯卡)的压力下进行该反应。
在实施本发明的方法的过程中，反应混合物中含氮碱/CWA的比率优选地为约1/1-10000/1(重量/重量)，更优选地为约10/1-1000/1，最优选地为约100/1-1000/1。
如果在该反应混合物中采用了活性金属，活性金属的量优选地应为约0.1％-12％重量(基于该混合物的重量)；更优选地为约2-10％，最优选地为约3.5-4.5％。
基于金属重量/CWA重量，该反应混合物中的金属含量优选地约为CWA的0.1-2.0倍，更优选地为约CWA的0.15-1.5倍，最优选地为约0.2-1.0倍。在采用活性金属的任何一种情况下，以摩尔量计算，该反应混合物相对于每摩尔CWA应含有至少2摩尔的活性金属。
涉及溶剂化电子的反应过程可以通过监测反应混合物的蓝色而方便地进行追踪，蓝色是含氮碱和活性金属溶液的一个特征。当蓝色消失时，就表示CWA已经与所有的溶剂化电子发生了反应，并且可以将更多的活性金属或含有溶剂化电子的溶液加入进去以保证至少有2摩尔的活性金属与1摩尔CWA发生反应。在许多情况下，优选连续加入活性金属或其它的溶剂化电子，直到CWA完全与溶剂化电子发生了反应，此时，仍保持蓝色的该混合物产生了(反应完全)的信号。CWA与溶剂化电子间的反应速度是快速的，在绝大多数的情况下，反应在几秒钟至数小时内就基本上完成了。
在本发明方法的特别优选的实施方案中，该方法包括首先从包括下列物质的原料制备一种反应混合物：(1)选自氨、胺及其混合物的含氮碱；所述胺选自甲胺、乙胺、丙胺、异丙胺、丁胺以及乙二胺；(2)至少一种选自糜烂剂、神经试剂及其混合物的化学战争试剂，其中所说的糜烂剂含有至少一个具有下列通式的基团：
Figure A9619811700191
式中X为卤素，所说的神经试剂由下列通式表示：
Figure A9619811700192
式中R1为烷基，R2选自烷基和氨基，Y为离去基团；以及(3)至少一种选自元素周期表中IA族和IIA族的活性金属及其混合物；而后使该混合物反应，从而至少破坏约90％、优选地为至少约95％、最优选地为至少约99％重量的化学战争试剂。
CWA销毁反应可以在原容器中进行，特别是在该容器中仍留有足够的空闲体积可容纳进行该反应所需的反应试剂的情况下。类似地，容纳化学战争试剂的容器应当处于适合进行该反应的条件下，已经在地下埋藏了一段时间并且已经被腐蚀了的化学战争试剂容器作为一种就地型容器可能是不适当的。但是这些情况下的困难并非是由于CWA分解而造成的，而是由于该容器没有足够的物理完整性以容纳该反应混合物。
本发明还可以在可以容纳原始原容器的反应器或反应器系统中进行，所说的原始原容器没有足够的空闲体积可引入所需数量的含氮碱或在外而产生的溶剂化电子的溶液，或者处于不能容纳或限制该反应的恶劣物理条件下。在这些情况下CWA的销毁可以通过打开该原容器，或切开它们并将打开或切开的含有化学战争试剂的容器部分放在更大的更精良的反应器系统或反应容器中，以进行CWA分解反应。利用这种方法，可以同时对化学战争试剂以及原容器进行处理。
不管CWA的分解反应是在原容器、在野外、反应器系统还是在采用成批CWA的反应容器中进行，如果采用该方法中使用溶剂化电子技术的优选实施方案，则要销毁1摩尔CWA，就需要至少2摩尔的溶剂化电子。这是因为人们认为需要2摩尔溶剂化电子才能使化学键断开；参见上述等式(II)。另一方面，采用过量的溶剂化电子是有利的，也就是说，可以采用足量的溶剂化电子来使CWA中尽可能多的例如多达2-4个的键断开。从安全和/或环境的角度看，由CWA较强烈的反应所产生的产物可被较容易地处理。
不管CWA的销毁是在其原容器中进行还是在采用成批CWA的反应器系统中进行，而且不管该反应是单独用含氮碱还是用含氮碱与溶剂化电子来进行，该方法在CWA初始分解以后可以包括一个任选的，但常常是优选的步骤。也就是说，在施加含氮碱或溶剂化电子以后，任选地(但较为合适地)可以将残留的反应混合物氧化，优选通过非热手段，通过使CWA分解产物与一种化学氧化剂反应来进行。但是，优选在导入氧化剂之前，除去残留的含氮碱，例如通过将残留的蒸汽蒸发而将氨从反应器中排出。可以采用的氧化剂和氧化剂混合物的例子包括过氧化氢、臭氧、重铬酸盐以及碱金属的过锰酸盐等等。在进行该任选的附加步骤时，该方法需要向反应器系统或化学战争试剂中导入足量的合适的氧化剂，使之与来源于溶剂化电子或含氮碱的初始反应的任何残留有机产物完全反应。该氧化步骤的目的在于使任何残余的有机成分达到其可能的最高的氧化态，并且如果可能的话形成二氧化碳和水。
因此，如果采用分解后氧化，可以首先将化学战争试剂与优选地含有溶剂化电子的含氮碱反应，而后进行第二个处理步骤，该步骤包括将残余物与一种氧化剂起反应。
除非特别说明，下列用来说明有代表性的CWA的批量分解过程的实施例是在可加压的不锈钢反应容器中在一种排气罩中进行的，该反应容器上配有任选的加热/冷却夹套并且具有约2升的内体积。该容器还配有机械搅拌可移动的可视玻璃口、温度计口、与高效液相色谱棒相连的用于将CWA由外部容器加入的进口、在容器顶部装压力计的口以及在某些实施例中还带有用来回收任何由反应容器中排出的冷凝物或挥发物的洗涤槽，该洗涤槽通过针阀与反应容器顶部相连。该反应容器还含有一个用来加入含氮碱的口以及位于反应器底部用于产物回收的排料口。采用一种数据记录器来跟踪反应条件。在许多实施例中，反应试剂的体积限于约1升，留下约1升的上部空间。
在每个实施例中，通过取下可视玻璃、加入金属以及重新固定该可视玻璃以封闭该容器而将所需数量的反应金属加入到反应容器中。然后在搅拌的同时将含氮碱泵入反应容器中，将该金属溶解并且产生溶剂化电子的深蓝色特征。然后将由美国军方提供的化学战争试剂泵入反应容器中。
在CWA分解反应之后，在绝大多数情况下，将反应容器中的内含物排出并进行分析，有时是在与水反应之后。采用ICP(诱导偶合等离子体)法进行钠和砷分析。对氟和氯采用离子选择性电极法，对硫采用EPA亚甲基蓝法，而对碳和氢则采用仪器元素分析法。有时对反应上部的气体和反应混合物进行气相色谱和质谱分析，以测定可挥发的有机物成分。采用湿化学法来测定残余的CWA量，采用DB-3法来测定HD芥子毒气，采用1，2-乙烷二硫醇衍生法测定路易斯毒气，采用胆碱酯酶抑制法来测定VX、GA、GB和GD神经试剂。
                       实施例1
           HD芥子毒气，二(2-氯乙基)硫的分解过程A
向反应容器中加入金属钠(15.04克，0.65摩尔)，在搅拌的同时再加入无水液氨(1升，约680克，约40摩尔)。将液态CWA，HD(10.26克，0.0645摩尔)慢慢加入，其加入速度应使得容器中的压力不超过9.8公斤/平方厘米。反应混合物的温度不超过21℃。加料完成时，该反应混合物是一种料浆，它保持兰色，这表明存在过量的溶剂化电子。
将该料浆从该反应容器中排出，并向该料浆中加入水(约250毫升)以破坏过量的溶剂化电子并溶解任何存在的盐。在通风橱中使氨从该含水混合物中排放过夜。对所获得的流体混合物进行分析，以测定其质量平衡并鉴定反应产物。获得下面的结果：元素    加入量(克)       回收量(克)(％)           识别
钠      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
通过gc/ms分析上层气体相，结果发现它含有小于0.14克有机碳，并且实验证实它们是乙醇(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)。过程B
重复实施例1A，其不同之处在于将所有的废气在下列一系列洗涤溶液中进行洗涤：十二烷(243毫升)、十二烷(245毫升)、十二烷(246毫升)、水(263毫升)、1M含水盐酸(251毫升)以及十二烷(255毫升)。在本过程中，加入10.64克、0.46摩尔钠，并加入18.34克、0.115摩尔HD，使得蓝色开始消退，这表明所有的溶剂化电子均起了反应。加入另外的1.95克、0.085摩尔钠，以确保溶剂化电子稍稍过量。
将该反应混合物从反应容器中排出，加入水(100毫升)以破坏过量的溶剂化电子。将该水浆通过十二烷洗涤器(257毫升)排气过夜，以收集任何有机废气。该十二烷洗涤器最终体积为187毫升。
分析该水浆及该洗涤器系统中HD的存在情况。没有发现有残留的HD，这表明在可检测的极限范围内，HD有99.9999999％被分解了。根据化学计量，每4.76摩尔钠与1摩尔HD起反应，这将破坏HD分子中的2个碳-氯键。结果测定到下列物料平衡：元素   加入量(克)    回收量(克)(％)        识别
钠      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          98        NaCl
正如在过程A中那样，该含碳产物主要是非挥发性的。这一点可以通过用氘化的氯仿萃取该水浆并且通过NMR波谱来分析萃取物而得到证实。还用gc/ms对上部气体分析了挥发性有机物的存在。其结果是：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)。对各个洗涤器的内含物也进行了分析，只检测到乙醇(0.06克)。对含硫物质的分析发现其浓度小于1ppm。过程C
在比上述反应容器更大的容器中进行较大规模的HD破坏试验。该大容器包括一个导电探针以监测反应。向反应容器中加入无水液氨(约4.4升，约2.99公斤，约176摩尔)，而后加入钠(169.1克，7.35摩尔)。逐渐加入钠，使得溶液中的溶剂化电子的浓度起始为4％重量。当钠被消耗掉时，再逐渐地加入另外的钠。将HD(310克，1.95摩尔)加入到搅拌的反应器中，使该混合物的温度不超过21℃，压力保持在9.8公斤/平方厘米下。此时，将反应器中的料浆排放到分开的容器中并放置，使蒸发的氨通过洗涤器。
向反应器中加入第二批液氨(4.4升)并且逐渐递增地加入其它的钠(209.5克，9.11摩尔)，接着再加入HD试剂(326克，2.05摩尔)。在加入全部的钠以后，将料浆形式的反应混合物从反应容器中排出并将其放入存有来自第一批料的产物混合物的分开的容器中。
向合并在一起的产物中加入水(30毫升)以破坏任何未反应的钠，将合并在一起的产物转移到第三个容器中。用600毫升水冲洗该反应容器和分开的容器，分别将冲洗的水收集起来。
将合并在一起的产物存放一周，在此期间产品会固化。加入水以溶解该固体，但这仅能使部分溶解。该合并在一起的产物是不均匀的，它由透明的液体、透明的晶体以及一种白色至灰色的沉淀物组成。这些困难使得难以测定物料平衡。
但是，对不均匀的结合在一起的反应产物的分析，证实已经有99.999999％的HD试剂被破坏，并且经测定该反应计量为1摩尔HD试剂/4.1摩尔钠。进一步的分析还可以得知该反应产物与前面所说的小规模过程的相同。过程D
将结皮的、胶凝的HD尾料(1.97克，0.012摩尔)在试验室玻璃器皿中溶解在800毫升液氨中。加入氢氧化钠(390毫克，在8.0毫升水中)，将该混合物调节到中性pH。以约0.06克递增量加入金属钠(5.18克，0.23摩尔)，直到反应混合物保持蓝色。然后使氨蒸发，并分析残余物中的HD。由分析结果可以得知至少有99.999999％的HD被破坏了。
                      实施例2
       路易斯糜烂剂，二氯-(2-氯乙烯基)砷的分解过程A
将反应容器的上端与一排5个洗涤器相连，每一个洗涤器含有约250毫升，即2个水、而后是含水盐酸、再后面是2个十二烷。向反应容器中加入钠(20.5克，0.89摩尔)和液氨(约1升，约680克，约40摩尔)，将该混合物搅拌直到金属溶解，从而产生溶剂化电子的特征蓝色。将路易斯CWA(18.12克，0.087摩尔)加入到容器中，其加入速度应使得该反应混合物的温度不超过21℃并且容器中的压力保持在9.8公斤/平方厘米以下。在加料完成后，该溶液保持深蓝色，这表明存在过量的溶剂化电子。
将料浆从容器中排出并与用来冲洗该容器的液氨混合。然后在通风橱的后部将氨从料浆中蒸发掉。对料浆中残余的路易斯毒气进行分析，结果没有发现。NMR波谱分析发现在料浆中存在碱。在任何一个洗涤器中都没有发现砷、有机物或路易斯毒气。对料浆的进一步分析，还发现下列物料平衡：元素    加入量(克)      回收量(克)(％)          识别钠       20.5        18.1         88           NaCl氯       9.24        9.25        100           NaCl碳        2.1         1.6         75          乙炔钠砷        6.5         5.8         89           Na3As过程B
重复过程1，其不同之处在于在将残余的氨由料浆中蒸发以后，在锥形烧瓶中用100毫升30％过氧化氢水溶液处理残余的固体产物。在将混合物搅拌以后，固体几乎完全溶解，烧瓶中的物质变热并且有气体从溶液中释放出来。
                      实施例3
                     VX神经试剂
      甲基硫代膦酸乙基S-2-二异丙基氨基乙基酯的分解过程A
将钠(10.41克，0.45摩尔)和液氨(1升)加入到反应容器中，产生溶剂化电子的特征蓝色溶液。将液体VX CWA慢慢泵入到反应容器中的溶液中，其加入速度应使得温度不超过21℃以及压力保持在9.8公斤/平方厘米以下。在反应混合物的蓝色开始消退以前加入总量为54.77克，0.205摩尔的VX。然后加入另外的钠(9.56克，0.42摩尔)并继续搅拌，直到混合物中产生深蓝色。在颜色再次开始消退以前加入另外的VX(47.64克，0.18摩尔)。然后加入更多的钠(1.12克，0.05摩尔)，以确保VX完全反应。总共用了21.09克，0.92摩尔钠与102.41克，0.38摩尔VX起反应。因此，化学计量为2.42摩尔VX/1摩尔钠，这与破坏VX分子中的一个键相符。
将料浆从反应容器中排出并且与两种氨反应容器冲洗液合并。将合并的混合物用水稀释而后在通风橱后部排气过夜。最终的产物混合物的体积为259毫升。分析产物混合物中的VX，结果没有发现VX，这表明VX至少已有99.9999999％被破坏。对反应混合物进行分析，结果获得下列物料平衡：元素    加入量(克)    回收量(克)(％)           识别钠       21.09     17.8         84            NaOH硫        12.3     10.9         89         硫醇和Na2S碳        50.7     32.0         63           磷酸盐P         11.9     10.6         89           .. ..
通过gc/ms对产物混合物进行分析，结果表明存在下列挥发性有机物：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波谱对产物混合物作进一步分析，结果表明它是一种有机产物混合物，有些含有磷。与VX的NMR波谱相比，后者的NMR波谱表明在54.6ppm处完全不存在磷吸收，但是P-CH3结构仍保持不变，就象P＝O结构一样。虽然并非要受到这种解释的限制，这些观测结果与破坏P-S键以及随后的磷酸盐部分的水解相符。过程B
该过程在产生含有溶剂化电子的蓝色溶液之前采用钠(15.12克，0.56摩尔)和液氨(1升)。向这种经过搅拌的溶液中慢慢加入VX CWA(15克，0.056摩尔)，其加料速度应使得温度不超过21℃并且压力保持在9.8公斤/平方厘米以下。在这个实施例中，在反应过程中将一系列洗涤器与反应容器顶部相连。该洗涤器系列包括蒸馏水、蒸馏水、0.1N含水盐酸以及2个十二烷洗涤器，每个洗涤器的体积约为250毫升。可以看到只有很少一些气泡在反应过程中通过洗涤器，事实上在最后的十二烷洗涤器中没有看到有气泡通过。
在反应完成以后，将容器中的料浆排出并且与反应容器的液氨洗涤液合并。使该混合物在通风橱的后部排出氨一整夜。
对经过排气所获得的料浆中的残余VX含量进行测定，结果没有发现，由此可以得知有99.99999999％VX被破坏。对洗涤器中物料的分析也没有发现有VX，在水洗涤剂中发现有氨，洗涤器中磷含量低于5ppm。该物料平衡如下：元素      加入量(克)    回收量(克)(％)        识别钠         15.12     12.6         83         NaOH硫          1.77     1.44         81      硫醇，Na2S碳           7.3      5.0         69        磷酸盐P            1.7      1.0         60         .. ..过程C
采用与实施例1C中所说的相同但稍微有些改进的反应容器，进行更大规模的VX CWA破坏试验。首先将液氨(约4.5升，约3.06公斤，约180摩尔)加入到反应容器中，而后加入金属钠(106.6克，4.63摩尔)。以递增的方式加入该金属。通过监测该混合物的导电性，使钠的浓度保持在约4％重量。然后加入VX糜烂剂(329.5克，1.23摩尔)，其加料速度应使温度保持在21℃以下并且压力保持在9.8公斤/平方厘米以下。当反应完成(表现出持续的蓝色)时，将反应容器中的料浆转移到第二个容器中并且使氨蒸发。
在反应容器中再次加入液氨(4.5升)并且逐渐递增地加入钠(29.6克，1.29摩尔)。逐渐递增加入另外的VX，就象在第一次加料中保持温度和压力条件那样。将所得到的反应产物加入到由第一批料获得的产物中，并向合并的产物中加入水(20毫升)。该合并的反应产物是一种稠的、呈碱性的、黄油色混合物(980毫升)，其中还含有白色颗粒。
对该混合物进行分析，结果发现1摩尔VX糜烂剂与2.7摩尔钠起反应，该结果与在较小规模的过程中发现的相似。此外，该反应产物基本上与在其它过程中产生的相同。对产物中的VX CWA进行分析，结果发现至少有99.9999999％试剂被破坏。发现该物料质量平衡如下：元素    加入量(克)      回收量(克)(％)          识别
钠      136.2         136          100         NaOH
硫       57.6        51.3           89      硫醇，Na2S
碳      237.5         179           76        磷酸盐
P        55.7        51.9           90         .. ..过程D
重复过程A，其不同之处在于用锂(6.2克，0.9摩尔)代替钠。获得与过程A中基本相同的结果。
                     实施例4
   GA神经试剂，N，N-二甲基膦酰胺氰酸乙酯的分解过程A
该反应容器上配有用来收集任何离开该反应混合物的气体产物的装置，该容器的顶部与一系列6个洗涤器相连，离开该容器的气体从这些洗涤器中通过。在3个充满十二烷的洗涤器之后依次是水、1M盐酸以及十二烷。
将钠(10.45克，0.45摩尔)加入到反应容器中，而后在搅拌的同时再加入无水液氨(约1升，约680克，约40摩尔)。当钠已溶解并且溶剂化电子的深蓝色明显时，加入GA CWA(6.89克，0.043摩尔)，其加料速度应使反应混合物的温度不超过21℃并且其压力保持在9.8公斤/平方厘米以下。
当该反应完成时，将所获得的料浆从容器中排出，加入用来冲洗该容器的液氨，并使氨蒸发。所获得的固体残余物重量为17.55克。分析残余物中的GA剂残留量，结果未发现。在洗涤器中也没有发现任何有机物。因此可以认为已经有99.9999999999％CWA被分解。对固体残余物的进一步分析得出下列物料平衡：   元素    加入量(克)    回收量(克)(％)          识别
钠      10.45       8.8         84        NaCN，NaNH2
氰       1.09      1.09        100           NaCN
碳        2.4       2.1         87          磷酸盐
P         1.3       1.5        114           .. ..过程B
重复过程A，其不同之处在于采用乙胺(1.5升，1.04公斤，23摩尔)代替无水液氨。其结果基本上与过程A获得的相同。过程C
重复过程A，其不同之处在于该反应混合物中没有采用活性金属。在反应完成时，对该混合物中的GA含量进行分析。结果发现至少有99.998％GA被分解。
                    实施例5
    神经试剂GB，甲基膦酰氟酸异丙酯的分解过程A
在搅拌的同时，将钠(约15.0克，约0.65摩尔)和氨(约1升)在反应容器中混合。容器顶部导向洗涤器。在钠完全溶解以后，慢慢加入GBCWA(10.45克，0.075摩尔)使反应混合物的温度保持在不超过21℃并且压力在9.8公斤/平方厘米以下。
在反应完成以后，将容器中的内含物排出。不加入水但使氨在通风橱中蒸发，留下一种固体残余物，该残余物在进行分析以前先溶解在水中。分析残余物中未反应的GB，结果没有发现。在洗涤器中也没有发现GB、或任何有机物。这些结果表示至少有99.99999999999％试剂被分解。对残余物的进一步分析得出下列物料平衡：元素     加入量(克)    回收量(克)(％)          识别钠        15.0      10.4         69            NaF氟        1.35      0.93         68            NaF碳         3.4       2.6         75          磷酸盐P          2.2       1.2         52           .. ..过程B
在搅拌的同时，将液氨(约1升)和金属钠(10.24克，0.45摩尔)在反应容器中混合，并将该容器密封。向该反应混合物中加入GB CWA，其加入速度应使温度不超过21℃、压力低于9.8公斤/平方厘米。在加入26.78克、0.19摩尔GB以后，该溶液的兰色开始消退。此时，在搅拌的同时，加入另外的钠(10.55克，0.46摩尔)，当金属溶解时，兰色再次出现。然后继续加入GB CWA，其另外的加入量为25.61克，0.18摩尔，使颜色再次开始消退。加入更多的钠而后再加入更多的GB CWA的循环可以重复两次以上结果使溶液的颜色再次开始消退。此时，再加入另外1.72克、0.07摩尔钠以确保存在过量的溶剂化电子并使反应结束。总共有92.0克，0.66摩尔GB剂与总共36.63克，1.6摩尔钠起反应，即1摩尔GB与大约2.5摩尔钠起反应，这与破坏GB分子中的1个化学键相符。虽然并非要受到这种解释的限制，但可以认为P-F键被打断了。
在反应完成时，将不均匀的反应混合物从容器中排出并与两次容器的液氨洗涤液合并，而后加入水并且使混合物在通风橱中排气过夜。分析获得的固体物中GB试剂的存在情况，没有发现，这表明GB试剂至少有99.9999999％被破坏。对料浆的进一步分析得到下列物料平衡：元素     加入量(克)    回收量(克)(％)            识别钠        36.63     37.9         90              NaF氟        11.96     11.4         95              NaF碳        30.36     19.9         66            磷酸盐P         20.24     16.1         80             .. ..
采用NMR波谱来进一步鉴定该反应产物。值得注意的是NMR波谱的结果表明在28ppm处完全不存在31P电子对，但这和磷的不变的双键相符。虽然并非要受此限制，但可以推测在该反应中P-F键被打断了，因为在NMR波谱中没有发现P-F键。然而，P-CH3结构似乎保持不变。过程C
采用比实施例1C中更大的反应容器来进行更大规模的过程。首先将液氨(约4.5升)加入到反应容器中，而后加入钠(139克，6.04摩尔)，在搅拌的同时，逐渐递增地加入，以使钠浓度保持在大约4％重量。慢慢加入GB CWA(292克，2.09摩尔)以使温度保持在21℃以下、压力保持在9.8公斤/平方厘米以下。在试剂加入完成以后，将成浆料的反应混合物泵入分开的容器中，并使氨蒸发。
将第二批液氨(4.5升)加入到反应容器中，并如上所说递增地加入钠(117克，5.1摩尔)。象第一批料那样加入GB试剂(279克，2.0摩尔)，从而产生一种浆状反应产物。将该产物加入到由第一批料获得的产物中，并将15毫升水加入到合并的产物中。所获得的产物(1250毫升)是一种稠状、灰色、带泡沫的非均匀液体。
对产物中残余的GB试剂进行分析，结果得知至少有99.9999999％的GB试剂在反应中被破坏。此外，还得知1摩尔GB试剂与2.6摩尔钠起反应，这与小规模反应中所获得的化学计量相似。
该反应产物也与在小规模反应中获得的相同，其不同之处在于在反应混合物中还发现了异丙醇。其物料质量平衡如下：元素     加入量(克)      回收量(克)(％)          识别钠         256         225         88            NaF氟          74          54         72            NaF碳         188          -           -             -P          125         116         93          磷酸盐过程D
重复过程A，其不同之处在于用钙(14克，0.35摩尔)取代钠。其结果基本上与过程A中相同。过程E
重复过程A，其不同之处在于采用乙二胺(1.5升)来代替无水液氨。其结果基本上与过程A相同。
                        实施例6
        GD神经试剂，甲基膦酰氟酸频哪酯的分解过程A
该反应容器的顶部与一串洗涤器相连，即3个十二烷槽，而后是水和含水盐酸槽，每一个洗涤器含有约250毫升液体。在搅拌的同时，向如此装配的反应容器中加入金属钠(3.9克，0.17摩尔)和液氨(约1升)。在钠溶解以后，加入GD CWA(9.41克，0.05摩尔)，其加料速度应使温度不超过21℃，容器中的压力保持在9.8公斤/平方厘米以下。反应以后，该反应混合物保持深蓝色，这表明存在过量的溶剂化电子。将容器中的料浆排出，并将容器的液氨冲洗液加入到料浆中。加入约100毫升水，并使该混合物在通风橱后部排出氨。
通过gc法来鉴别洗涤器中的内含物，结果发现它含有0.08克二甲基丁烷、0.16克甲基戊烯以及0.09克丙基环丙烷。在该洗涤器中没有发现无机物。
对排气后的料浆分析其中的残余GD试剂，结果没有发现。由此可以推测至少有99.9999999％GD试剂被分解。对料浆的NMR波谱测试告诉我们在反应过程中P-F键被打断，这是基于在波谱中不存在P-F连结而得出的。还发现该料浆中含有0.12克甲基戊烯。对该料浆的进一步分析得出下列物料平衡：元素     加入量(克)      回收量(克)(％)        识别钠         3.8         2.9         76      NaF，NaOH氟        0.94        0.93         99         NaF碳        4.32         3.6         83a       磷酸盐P          1.6        0.90         54         .. ..
a加上洗涤器中的含碳量则为91％
上述实施例描述了以单批CWA进行操作的本发明的方法。本发明的方法还可以在以批料形式或连续形式操作的本发明的反应器系统中进行。该反应器系统不仅可以用来分解化学战争试剂，还可以用于包括类似的化学处理的其它反应。
现参见图1，反应器系统10包括多个硬件部分，有反应容器20，如果需要该容器上还配有加热/冷却夹套，以及温度、压力等等的各种监测器，它可以用来接收含氮碱或来自溶剂化器30的溶剂化电子的溶液以及来自贮存器40的CWA。该反应器系统还包括冷凝器50、滗析器60、溶解器70、氧化器80(它是一个任选的部分)以及废气处理部分90(它也是一个任选的部分)。该反应器系统还配有辅助装置，当需要在所需的参数值条件下分解CWA时，用来控制该系统各个部分的温度和压力。上述硬件部分的多种变化形式可以从市场上买到，这就使得一个熟练的工程师根据手头的工作而选择最佳的部件。
虽然示于图1中的反应器系统特别是针对下列情况的，即CWA可以以成批的方式获得，从而由CWA贮存容器40送到反应器20中，但是很显然，如果需要，反应器20可以设计成具有可以容纳CWA原容器的尺寸和进口，在这种情况下，贮存容器40以及相应的管道及设备就不需要了。也可以将空的原容器与产物料流26分开，而后在对产物料流进行处理。
可以以与上述实施例相似的方式对反应器系统10进行批量操作。但是，该反应器系统10还可以连续地用来实施该方法。因此，本发明提供了用来销毁化学战争试剂的优选方法，这些化学战争试剂选自糜烂剂、神经试剂及其混合物，所说的糜烂剂的分子式中含有至少一个具有下列通式的基团：式中X卤素，所说的神经试剂用下列通式表示：
Figure A9619811700322
式中R1是烷基，R2选自烷基和氨基，Y是离去基团，该方法包括提供一种反应器系统，该系统包括(1)用来接收CWA的反应容器，(2)含有含氮碱的溶剂化器，在该碱中任选地溶解活性金属，产生溶剂化电子的溶液，(3)用于处理由反应容器排放的气体的冷凝器，(4)用于接收由反应容器泄下的反应产物料浆并且将反应产物分离成液体部分和固体部分的滗析器，以及(5)用来将固体部分与水接触以产生一种流体混合物的溶解器；如果需要，连续地向该溶剂化器中加入含氮碱和活性金属；以及连续地将含氮碱或溶剂化电子的溶液供入反应容器中；连续地将化学战争试剂导入反应容器中；连续地由排放的气体回收含氮碱并将回收的含氮碱作为补充液体导入溶剂化器中；连续地在滗析器中接收反应产物料浆并且连续地将该反应产物分离成固体部分和液体部分；连续地将该液体部分作为混合物导入溶剂化器中；以及连续地将该固体部分与水在溶解器中接触，产生流体混合物；从而使该流体混合物含有低于约10％，优选地低于约5％，最优选地低于约1％重量的化学战争试剂(导入反应容器中的)。
该反应器系统的连续操作过程如下：在成批供入CWA的情况下，如果需要，连续地向溶剂化器30中供入含氮碱(料流31)。如果采用其中使用溶剂化电子的该方法的实施方案，则还需要将活性金属作为料流33连续供入到溶剂化器30中。料流33是任选的；如果要进行的反应不需要活性金属，则可以省去料流33，但是该操作过程的其它过程如下文所说仍继续进行。
在开动搅拌器21以后，将化学战争试剂作为料流42连续加入到反应容器30中，该料流可以选择性地采用泵41。对容器20中的反应混合物的温度进行控制，从而在容器20顶部使CWA分解成的气体产物含氮碱和作为料流25进入冷凝器50，在冷凝器50中将可以冷凝的气体，如含氮碱冷凝，此后将至少一部分冷凝物作为回流料流52返回到反应容器中。可以选择性采用泵51将冷凝物的选定部分任选地作为返回的料流53而排出，作为补充的含氮碱送入溶剂化器30。
任选地，例如采用洗涤器技术在废气处理装置90中对离开冷凝器50的任何未冷凝的气体进行处理，从而将任何无害的气体作为料流91排放并且导引任何有毒的气体，或将含有它们的洗涤器溶液作为料流97排放到溶解器70中。
同时，将浆状的含有反应混合物的产物连续由反应容器20抽出并作为料流26导入滗析器60，在滗析器60中将反应混合物连续滗析，产生富含含氮碱的液体部分，将它们以料流63、作为含氮碱补充物供入溶剂化容器30中；产生的固体部分以物料流67供入溶解器70中。
将水作为料流71连续供入溶解器70中，在溶解器70中，水与固体部分中任何可用水溶解的成分接触并将其溶解。被水溶解的固体通常含有无机盐，这些无机盐如果需要可以作进一步提纯并出售，或作为废物进行处理。供入溶解器中不能溶于水中的物质通常含有有机物，可以将它们作为废物进行处理或送回到反应容器20中以进行进一步处理。
任选地，可以将在溶解器70中发现的一种或另一种或可溶于水的和不可溶于水的成分作为料流78送入氧化部分80中，优选地进行化学氧化，输出的料流81理想地仅含有二氧化碳、水和无机物，该无机物可以作为废物进行处理或可从中回收到有价值的东西。
虽然根据特定的实施例对本发明进行了描述，但并非要将本发明限定在这些实施例上。本发明仅仅由后面的权利要求书进行限定。

Claims (37)

1.用于销毁化学战争试剂的方法，该方法包括：
(A)由下列原料制备一种反应混合物：
    (1)含氮碱；
    (2)至少一种化学战争试剂；和
    (3)活性金属，其量足以销毁所述的化学战争试剂；以及
(B)使所说的混合物反应。
2.权利要求1的方法，其中所述的反应混合物包含溶剂化电子。
3.权利要求2的方法，其中所述的反应混合物是通过首先将含氮碱和活性金属混合，产生一种含有溶剂化电子的溶液，而后再将该溶液与化学战争试剂混合制备的。
4.权利要求2的方法，其中所述的溶液化电子是在反应混合物中产生的。
5.权利要求1的方法，其中化学战争试剂存在于其原容器中并且所述的反应混合物是在所述的原容器中制备的。
6.权利要求1的方法，其中所说的化学战争试剂选自糜烂剂、神经试剂及其混合物，所说的糜烂剂的分子式中含有至少一个具有下列通式的基团：式中X为卤素；所说的神经试剂由下列通式表示：式中R1是烷基，R2选自烷基和氨基，Y是离去基团。
7.权利要求6的方法，其中R2是烷基，Y是选自卤素、腈和硫的基团。
8.权利要求6的方法，其中X是氯。
9.权利要求6的方法，其中Y是卤素。
10.权利要求9的方法，其中Y是氟。
11.权利要求6的方法，其中所述的糜烂剂选自HD和路易斯毒气，所述的神经试剂选自GA、GB、GD和VX。
12.权利要求1的方法，其中所述的活性金属选自元素周期表中IA族和IIA族的元素及其混合物。
13.权利要求12的方法，其中所述的活性金属选自锂、钠、钾、钙及其混合物。
14.权利要求1的方法，其中活性金属的摩尔量至少是化学战争试剂摩尔量的两倍。
15.权利要求1的方法，其中所述的含氮碱选自氨、胺及其混合物。
16.权利要求15的方法，其中所述的胺选自甲胺、乙胺、丙胺、异丙胺、丁胺和乙二胺。
17.权利要求1的方法，还进一步包括在销毁化学战争试剂以后将至少一部分所说的反应混合物氧化的步骤。
18.权利要求17的方法，其中所述的氧化剂包括过氧化氢。
19.用于销毁化学战争试剂的方法，该方法包括：
(A)基本上由下列原料制备一种反应混合物：
    (1)含氮碱；以及
    (2)至少一种化学战争试剂；以及
(B)使所说的混合物反应。
20.权利要求19的方法，其中所述的化学战争试剂是GA。
21.权利要求19的方法，其中所述的含氮碱是氨。
22.用于销毁化学战争试剂的方法，该方法包括：
(A)由下列原料制备一种反应混合物：
    (1)含氮碱，该含氮碱选自氨、胺及其混合物，所述的胺选自甲胺、乙胺、丙胺、异丙胺、丁胺和乙二胺；
    (2)至少一种化学战争试剂，所说的化学战争试剂选自糜烂剂、神经试剂及其混合物，所说的糜烂剂的分子式中含有至少一个具有下列通式的基团：
Figure A9619811700041
式中X为卤素；所说的神经试剂由下列通式表示：式中R1是烷基，R2选自烷基和氨基，Y是离去基团；和
(3)至少一种活性金属，该活性金属选自元素周期表中IA族和IIA族的元素及其混合物；以及
(B)使所说的混合物反应，以破坏至少约90％重量的化学战争试剂。
23.权利要求22的方法，其中所述的反应混合物包含溶剂化电子。
24.权利要求1的方法，其中所说的反应混合物是在包括在反应器系统中的反应容器中制备的。
25.权利要求24的方法，其中所述的反应器系统还包括用于将活性金属溶解在含氮碱中以产生一种含有溶剂化电子的溶液的装置。
26.权利要求25的方法，其中所述的反应器系统还包括用于处理从所说的反应容器中排出的气体的装置。
27.权利要求26的方法，其中所说的气体处理装置包括用于回收含氮碱并将其作为补充含氮碱循环的装置。
28.权利要求27的方法，其中所述的反应器系统还包括用于接收由反应容器来的反应产物并且将反应产物分离成液体部分和固体部分的滗析装置。
29.权利要求28的方法，其中所述的反应器系统还包括用来将所述固体部分与水接触以产生一种流体混合物的装置。
30.权利要求29的方法，其中所述的反应器系统还包括用于将所述的流体混合物氧化的装置。
31.权利要求28的方法，它是连续地进行的。
32.一种用来销毁化学战争试剂的方法，该化学战争试剂选自糜烂剂、神经试剂及其混合物，所说的糜烂剂的分子式中含有至少一个具有下列通式的基团：
Figure A9619811700051
式中X为卤素；所说的神经试剂由下列通式表示：
Figure A9619811700052
式中R1是烷基，R2选自烷基和氨基，Y是离去基团，该方法包括：
(A)提供一种反应器系统，该系统包括
    (1)用来接收化学战争试剂的反应容器；
    (2)用于将活性金属溶解在含氮碱中以产生溶剂化电子的溶液的溶剂化器；
    (3)用于处理由反应容器排放的气体的冷凝器；
    (4)用于接收由反应容器来的反应产物料浆并且将反应产物分离成液体部分和固体部分的滗析器；以及
    (5)用来将上述固体部分与水接触以产生一种流体混合物的溶解器；
(B)连续地向所述的溶剂化器中加入含氮碱和活性金属；以及连续地将该溶液供入反应容器中；
(C)连续地将化学战争试剂导入反应容器中；
(D)连续地从排放的气体回收含氮碱并将回收得的含氮碱作为补充含氮碱导入溶剂化器中；
(E)连续地在滗析器中接收反应产物料浆并且连续地将所述的反应产物分离成固体部分和液体部分；
(F)连续地将所述的液体部分作为补充液体导入溶剂化器中；以及
(G)连续地将所述的固体部分与水在溶解器中接触，产生流体混合物；
从而使所述的流体混合物含有的化学战争试剂的量不足被导入反应容器中的化学战争试剂重量的约10％。
33.权利要求32的方法，其中所述的反应器系统还包括氧化器，并且所述流体混合物在该氧化器中连续地被氧化成对环境无害的产物。
34.一种用于在有机化合物与一种包含溶剂化电子的试剂之间进行化学反应的反应器系统，该系统包括
用来容纳与所说的含有溶剂化电子的试剂混合在一起的所说的有机化合物的反应容器；
用于处理由反应容器排放的气体的冷凝器；
用于接收由反应容器来的反应产物并且将反应产物分离成液体部分和固体部分的滗析器；以及
用来接受上述固体部分并且用水进行处理以产生一种供进一步处理的流体混合物的溶解器。
35.权利要求34的反应器系统，它还包括用于将活性金属溶解在含氮碱中以产生含所述溶剂化电子的试剂的溶剂化器，
36.权利要求34的反应器系统，它还包括用于接受由溶解器排出的流体混合物并将所述的混合物氧化的氧化器。
37.权利要求34的反应器系统，它还包括废气处理装置，用于洗涤从所述的反应容器中排出的气体。
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