三氯化氮的危害與防治

梅冬青，李建奎

（唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北 唐山 063305）

唐山三友氯堿有限責(zé)任公司（以下簡稱三友氯堿公司）是一家通過離子膜電解法生產(chǎn)燒堿和液氯的企業(yè)，年產(chǎn)燒堿40萬t、液氯6萬t、副產(chǎn)鹽酸20萬t、次氯酸鈉1.2萬t。在生產(chǎn)過程中針對三氯化氮的性質(zhì)危害及生成，采取了一系列防治措施，有效地控制了三氯化氮爆炸事故的發(fā)生。

1 三氯化氮的性質(zhì)及危害[1]

1.1 理化性質(zhì)

三氯化氮是一種黃色粘稠液體或斜方形晶體的含氮化合物，有類似氯的刺激性臭味，在酸、堿介質(zhì)中易分解。比重1.653 kg/m3，熔點低于-40 ℃，沸點低于71 ℃，自燃爆炸溫度95 ℃。在空氣中易揮發(fā)。不溶于水，可溶于二硫化碳、四氯化碳、氯仿等有機溶劑。

1.2 毒害性

三氯化氮具有強烈刺激性氣味，對皮膚、眼睛黏膜、呼吸系統(tǒng)有較大的刺激性。人接觸本品較高濃度，可發(fā)生粘膜充血、聲啞、呼吸道刺激甚至窒息，恢復(fù)過程較慢。

1.3 爆炸危險性

三氯化氮在氣體中的體積百分比5.0%～6.0%時有可能爆炸，在液氯中體積分數(shù)超過5%就有爆炸的危險；60 ℃時，在震動或超聲波條件下，可分解爆炸；在陽光、鎂光直接照射下，瞬間爆炸。與臭氧、氧化氮、油脂或有機物接觸，易誘發(fā)爆炸。三氯化氮的爆炸威力大，破壞力強，因此，在生產(chǎn)過程中要有效控制三氯化氮的產(chǎn)生和富集，確保生產(chǎn)系統(tǒng)安全。

2 三氯化氮的生成

在電解生產(chǎn)氫氧化鈉和氯氣的過程中，鹽水中所含無機銨和有機胺類等含氮化合物，在電解槽陽極液pH 值為2～4的條件下與氯氣或次氯酸根反應(yīng)生成三氯化氮，其化學(xué)反應(yīng)式如下：

鹽水所含無機銨和有機胺的來源主要有以下幾方面[2]：

（1）由原鹽帶來，一是原鹽本身含有，二是在運輸和貯存過程中混入；

（2）由化鹽水夾帶。

3 三氯化氮的預(yù)防與處理措施

三氯化氮的產(chǎn)生在氯堿生產(chǎn)過程中是無法絕對避免的，但可以采用合理的預(yù)防和處理措施，將三氯化氮的危險控制在允許范圍內(nèi)。

3.1 減少銨離子進入電解槽

（1）加強對原鹽的管理，避免在運輸和倉儲過程中原鹽受到含銨物質(zhì)的污染。定期對原鹽總銨含量進行分析，該公司每周對每個廠家的原鹽進行一次總銨分析，控制總銨質(zhì)量分數(shù)≤0.3 mg/100 g。

（2）鹽水精制。該公司從化鹽桶出來的粗鹽水在折流槽流動過程中加入次氯酸鈉，將有機物、菌藻類、腐植酸等有機物氧化為小分子，并經(jīng)加壓空氣溶氣罐處理，有效除去胺類物質(zhì)。在精鹽水生產(chǎn)中控制無機銨質(zhì)量濃度≤1 mg/L，總銨質(zhì)量濃度≤2mg/L。

3.2 定期分析原氯中三氯化氮含量

原氯中三氯化氮含量將直接決定液氯中三氯化氮含量高低，該公司每周2次對原氯中的三氯化氮進行分析，保證原氯中三氯化氮質(zhì)量分數(shù)≤30×10-6。

3.3 采用合理的氯氣液化工藝

該公司目前采用高壓液氯法和低壓液氯法2種液化方式，工藝流程見圖1。

圖1 氯氣液化及包裝工藝流程圖

（1）高壓法工藝：自氯氫處理來的原料氯氣經(jīng)高壓氯氣壓縮機壓縮至0.8 MPa，在25～35 ℃下進行液化，液氯靠自身重力流入液氯儲罐中。此法無氨、冷凍鹽水等制冷劑，避免了因氯氣管道泄漏與冷凍劑接觸產(chǎn)生三氯化氮。

（2）低壓法工藝。自氯氫處理工序來的原料氯氣（壓力約0.15 MPa（G），40 ℃）在進入氯氣緩沖罐前分出一支進入氯氣液化機組，原料氯氣與氟利昂換熱，90%以上的氯氣被液化，其余的不凝氣送往鹽酸工序或廢氣處理工序，液氯靠自身重力流入液氯儲罐中。由于采用氟利昂代替氨作為制冷劑，從根本上杜絕了氯與氨接觸生成三氯化氮。

3.4 液氯充裝

氯堿行業(yè)液氯充裝一般有汽化氣壓法和泵提壓法2種。氣化氣壓充裝是利用熱水將氣化器內(nèi)的液氯氣化來提高液氯儲罐的壓力，將液氯儲罐內(nèi)的液氯壓入到液氯鋼瓶或槽車內(nèi)。此法極易造成三氯化氮在氣化器中富集，構(gòu)成爆炸危險[3]。三友氯堿公司通過液氯液下泵將液氯直接從液氯儲罐充裝到鋼瓶和槽車中，很好地避免了三氯化氮在液氯儲罐中的富集，保障了系統(tǒng)的安全。

3.5 定期排污

高壓法生產(chǎn)液氯中，三氯化氮在氯氣液化器中容易富集，且因三氯化氮比重大于液氯，三氯化氮積聚在液化器底部。在氯氣液化器下部設(shè)排污處理裝置，定期排污，并用稀堿液對排污物進行處理。排污物中的三氯化氮質(zhì)量分數(shù)≤0.5%，如三氯化氮質(zhì)量分數(shù)≥0.5%，應(yīng)增加排污次數(shù)，加強監(jiān)測，查找原因，直至停車處理。在排污時應(yīng)帶液氯排放，嚴(yán)禁干排。嚴(yán)禁敲擊排污閥門或管線，嚴(yán)禁排污物與油脂等物質(zhì)接觸，以防發(fā)生爆炸。

3.6 消除三氯化氮的其他措施

氯氣處理中從離子膜出來的高溫氯氣首先進入氯氣洗滌塔，通過氯水洗滌，控制出口氯氣溫度≤45 ℃，降低氯氣中三氯化氮的溶解度。在分別通過填料干燥塔（采用稀硫酸干燥）和泡罩干燥塔（采用98%濃硫酸干燥），保證氯氣充分脫水，帶走部分三氯化氮。

3.7 正確處理三氯化氮超標(biāo)

三氯化氮超標(biāo)時非常危險，稍有不慎就可能發(fā)生爆炸，此時應(yīng)避免敲打閥門管線、明火、震動、高溫等，應(yīng)制定嚴(yán)密的方案，科學(xué)謹慎處理。

4 結(jié)語

三氯化氮雖然危害性較大，但只要根據(jù)其性質(zhì)和產(chǎn)生根源，采取相應(yīng)的措施，就能很好地控制三氯化氮爆炸事故的發(fā)生，確保企業(yè)的安全穩(wěn)定運行。

［1］氯中三氯化氮安全規(guī)程.國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局危化司，2008.4.

［2］劉廉斐、丁曉玲.淺談三氯化氮的危害、性質(zhì)及預(yù)防.中國氯堿，2007（5）：37－39.

［3］何豐燕、楊清忠.三氯化氮產(chǎn)生危害的預(yù)防.氯堿工業(yè)，2009（2）：33－35.