氯堿生產中三氯化氮的來源及預防爆炸的措施

丁章勇

（常州新東化工發展有限公司，江蘇 常州 213000）

氯堿生產中三氯化氮的來源及預防爆炸的措施

丁章勇

（常州新東化工發展有限公司，江蘇 常州 213000）

分析了氯堿生產中三氯化氮的來源、富集的原因及存在的爆炸危害，提出了預防爆炸的措施。

三氯化氮；爆炸；危害；防治

三氯化氮是一種危害性極強的物質，在氯堿生產中，做好三氯化氮爆炸的預防工作非常重要。

1 三氯化氮的來源

在氯氣的生產和使用過程中，所有和氯氣接觸的物質，當其中含有氨、銨鹽或含銨有機物時，都可能與氯反應，生成三氯化氮。

（1）電解所用的鹽水中可能帶有 NH4Cl、（NH4）2CO3等無機銨，以及胺（RNH2）、酰胺（RCONH2）、氨基 酸[RCH（NH2）COOH]等有機銨，這些銨鹽可能由原鹽、化鹽用水或是鹽水精制所用的助劑帶來，在電解過程中與電解槽陽極室產生的氯氣在pH值為2～4的條件下會發生反應生成三氯化氮。

（2）氯氣洗滌用水以及干燥所用的濃硫酸中也可能帶有銨鹽，同樣會與氯氣反應生成三氯化氮。

（3）特別是在氯氣液化過程中，大量使用冷凍鹽水，大多數制冷系統用液氨作為制冷劑，如果冷凍鹽水中的含銨化合物含量高，尤其是制冷劑氨漏入冷凍鹽水中，當液化器破裂造成冷凍鹽水與氯氣直接接觸時，會生成大量的三氯化氮。

2 三氯化氮富集的原因

在正常的電解生產氯氣過程中，氣相中NCl3的體積分數小于5%，不會發生爆炸，但是在氯氣液化過程中，當銨鹽含量較高或溶制冷劑氨的冷凍鹽水與氯氣直接接觸，會使氣相中的NCl3含量急劇升高，當氣相中NCl3的體積分數達到或超過5%時，就存在發生爆炸的可能。

NCl3液體在液氯中的分布一般較為均勻，只是因為其相對密度稍大于液氯，造成貯槽下部的NCl3含量稍高。NCl3與液氯的沸點差別很大，液氯的蒸氣壓也比NCl3高得多，并且由于NCl3與氯的分離系數為6~10[1]，當液氯被氣化時，大部分的NCl3仍然存留在未蒸發的液氯殘液中，隨著多次投料、蒸發的循環，就會造成剩余液相中NCl3的富集，當其質量分數超過5%時就有爆炸的危險。

3 預防爆炸的措施

在氯氣的生產和使用過程中，NCl3的產生是無法避免的，為了避免其發生爆炸，要采取合理的措施把其濃度控制在爆炸極限之外。

3.1 阻止銨離子進入電解工序是治本之法

要加強對原鹽（鹵水）的管理，要避免在儲運過程中含銨物質污染原鹽（鹵水），定期對其中的總銨和無機銨含量進行分析，必要時調整鹽種。選用合適的水源并加強監控，特別是采用河水化鹽時，在使用化肥的季節，應嚴密監視化肥對水體的污染，避免化鹽用水含銨量超標。在鹽水精制過程中，應選用不含銨或含銨低的精制劑、助沉劑。做好對進槽精鹽水的分析，一般要求每天不少于1次，如果各種原料性質都比較穩定，可以適當減少分析頻次，如2次分析結果有較大差異時，應增加分析頻次，以便查找原因。

原鹽、鹵水、化鹽用水及精鹽水中的銨鹽含量的一般控制指標如1表所示[2]：

表1 銨鹽含量的控制指標 質量分數×10-6

3.2 合理采用氯氣液化及液氯包裝工藝

目前，大部分氯堿企業的液氯生產均采用間接冷凝工藝，即冷凍鹽水分別在氨蒸發器和氯氣冷凝器中進行熱交換，這樣，除非氨蒸發器和氯冷凝器同時出現內漏，才會使得氨與氯氣直接接觸，大大降低了發生事故的概率。但是要控制冷凍鹽水的輸送壓力小于冷凝器中的氯氣壓力，還要定期對冷凍鹽水中的氨含量進行檢測，一旦發現超標，立即停車檢修。最有效的方法是以氟利昂代替氨作為制冷劑，可以從根本上杜絕氯和氨接觸，目前，已有部分企業進行了嘗試，效果非常好。

為了防止液氯反復投料和氣化造成NCl3的富集，當前，一般以LSY多級離心泵（俗稱液下泵）代替氣化加壓法進行液氯包裝，使液氯直接從貯罐底部送出，這樣不但可以消除因NCl3濃縮而產生的安全隱患，而且液氯包裝速度快，效率高[3]。可以利用年度大修的機會對液氯貯槽進行每年一次的清洗和探傷，杜絕NCl3在槽底部的沉積引起的氯氣泄漏。

3.3 液氯汽化裝置的安全操作

為了氯的平衡及產品鏈的延伸，有的氯堿企業配套有精細化工產品裝置，因其對氯的純度要一般＞99%，電解產生的干燥氯無法直接使用，而需要使用氣化液氯，要在液氯崗位設置氣化裝置，這對安全操作提出了較高的要求，首先，氣化器的加熱只能使用低于45℃的熱水作熱源，嚴禁用明火、電或蒸汽等直接加熱。其次，嚴禁將氣化器中的液氯完全氣化，以防三氯化氮大量富集，要根據氣化量定期對氣化器及氣液分離器進行排污；當氣化裝置需要檢修時，必須經排污處理并徹底清洗置換后方可進行，以避免殘余液氯氣化后NCl3濃縮，在拆卸檢修過程中引起爆炸。

3.4 排污安全操作及排污液的處理

在排污時必須帶液氯排放，禁止“干排”；嚴禁敲擊排污閥門或管線，嚴禁排污物與油脂、橡膠等引爆物質接觸。要加強對排污液的檢測，嚴格控制其中的NCl3濃度。一般規定其質量濃度不得超過60g/L[3]，如發現大于80 g/L時，加大排污量和排污次數，并增加檢測頻次；發現大于100 g/L時，應果斷停車、查找原因并妥善處理。可以加入適量的四氯化碳或氯仿等溶解稀釋NCl3后。再進行排污，防止NCl3在排污管線或排污閥內富集，達到一定濃度而發生爆炸。

由于采用了帶氯排污，在排污液中含有大量的液氯，要防止其在排污液中大量氣化。目前，普遍采用的方法是用堿液對排污液進行吸收，這樣在消除危害的同時，還可以制取次氯酸鈉。

3.5 液氯鋼瓶使用注意事項

（1）嚴禁使用加熱鋼瓶的方法抽提鋼瓶內的液氯，只能靠瓶內液氯在常溫下氣化產生的壓力將其壓出。當停止使用液氯時，應將鋼瓶到用氯設備之間的管道用氮氣或壓縮空氣進行置換，以防液氯和NCl3殘留于管道中。

（2）用戶在使用中，嚴禁將液氯氣化用完，鋼瓶內禁止產生負壓或物料倒灌混入其他物質，有條件時，可以配置緩沖罐，但必須要定期對緩沖罐進行排污并分析其中的NCl3含量。

（3）在每次充裝前要對鋼瓶進行檢查，并抽空瓶中的殘余物，還要定期對鋼瓶進行清洗或校驗。

4 小結

NCl3作為氯堿生產的副產物，雖然絕對量很小，但其危害極大，是氯堿生產中的一個重大隱患。對NCl3進行有效的控制與治理已經成為關系到氯堿行業長期、穩定、安全發展的重要課題。只要在原料質量、工藝指標、操作方法等方面把好關，才能夠將NCl3對氯堿生產的危害控制和根除，進而從根本上保證生產裝置的安全、高產、穩產的。

［1］時 鈞、汪家鼎、余國琮、陳敏恒.化學工程手冊，第2版.北京：化學工業出版社.

［2］王鴻疇.氯堿生產中三氯化氮的生成及防治措施.云南化工,2004（8）：38-39.

［3］趙素梅.淺談燒堿生產中三氯化氮的危害與防治.氯堿工業，2004（1）:38-39.

Source of nitrogen trichloride and prevention measures of explosion

DING Zhang-yong
(Changzhou Xindong Chemical Co.,Ltd.,Changzhou 213000,China)

The source,reasons of enrichment and existing harm of nitrogen trichloride were analysed.The prevention measures of explosion were put forward.

nitrogen trichloride;explosion;harm;prevention measures

TQ086.3

B

1009－1785(2011)10-0031-02

2011-06-14