关于氯碱工艺三氯化氮产生过程及预防性研究

刘世平 高鹏程 杨海红 刘志颖(青海盐湖工业股份有限公司化工分公司，青海 格尔木 816009)

关于氯碱工艺三氯化氮产生过程及预防性研究

刘世平 高鹏程 杨海红 刘志颖(青海盐湖工业股份有限公司化工分公司，青海 格尔木 816009)

三氯化氮，即NCl3，属于液氯生产过程中的一种副产品，但在生产和使用过程中，如若方法不当，将引起爆炸事故。因此，在当前氯碱工艺生产活动开展期间，应做好三氯化氮的安全监控与防治工作，并结合氯碱工艺生产中三氯化氮爆鸣、爆炸事故发生规律，制定其预防与控制措施，达到最佳的危害因素控制效果，营造安全的生产环境。本文从三氯化氮特性分析入手，并详细阐述了三氯化氮的具体预防与控制手段。

氯碱工艺；三氯化氮；预防

就当前的现状来看，在氯碱工艺生产过程中，将产生一定量的三氯化氮，而因三氯化氮物质中N-Cl键键焓较低，是192kJ/mol，所以，不稳定，只需较小能量，便可引起爆炸事故。为此，在氯碱工艺实际生产过程中，应提高对三氯化氮易爆炸性特性的认识，然后，结合三氯化氮生成过程，对其生成过程的危害进行控制，最终满足氯碱工艺生产条件。以下就是对三氯化氮生成和预防等相关问题的详细阐述。

1 三氯化氮特性

三氯化氮是液氯生产过程中的一种副产品，其性状是液体，呈现黄色、粘稠状。同时，有着刺激性气味，比重是1.653。此外，若三氯化氮存储环境温度是-27℃，将表现出固化现象，而经实验表明，三氯化氮的沸点是71℃，自然爆炸点是95℃。同时，当温度达到20℃时，三氯化氮的蒸汽压是20kPa，当环境温度是-10℃时，其蒸汽压是8kPa，当温度是-20℃时，蒸汽压是2.67kPa。生成热是232.0kJ/mol。另外，从三氯化氮溶解性角度来看，三氯化氮遇冷水，表现出不溶现象，而在遇到二硫化碳、三氯化磷、四氯化碳、乙醚等有机溶剂时，将溶于其中[1]。同时，若三氯化氮生成环境有火花、热、光、震动，将产生爆炸反应。而在接触日光照射时，爆炸事故发生的可能性将因此提升。

2 三氯化氮生成的主要原因

就当前的现状来看，在氯碱工艺中三氯化氮生成的原因主要体现在以下几个方面：

第一，经氯碱系统氮平衡测试实验可知，能够进入到系统中的氮主要来自卤水、原盐、化盐水等。同时，由于氯碱工艺中硫酸、盐酸、纯碱等物质中的氮含量较低，因此不是NCl3生成过程的控制对象，即只有调整氯碱工艺中原盐、卤水、化盐水等物质中的氮量，才能达到NCl3生成过程的有效控制；

第二，由于在氯碱工艺中涉及到了氯气的使用，因而，氯气中NCl3含量，也是三氯化氮生成的主要原因之一；

第三，经过实验研究表明，三氯化氮的生成与盐水中氨性氮、总铵、无机铵保持着正相关系，因此，需在三氯化氮预防作业中，从这一角度入手。

3 三氯化氮的预防与控制

在氯碱工艺实际生产过程中，由于盐水中铵盐、氨、含铵化合物将在电解中与电解槽阳极的氯气、次氯酸钠发生反应，即NH4Cl+3Cl2→NCl3+4HCl；2（NH4）CO3+3Cl2→NCl3+3NH4Cl+ 2CO2+2H2O，这一过程将产生一定的三氯化氮，且若在液氯产品储存期间，经过倒料→蒸发→排气→倒料的循环操作，但未处理残液中未蒸发的三氯化氮，将造成三氯化氮浓度不断累积升高。为此，为了避免此时爆炸事故问题的凸显。应首先，在氯碱工艺操作中，高效控制进槽盐水的铵含量，并保持盐水中无机铵质量浓度小于等于1mg/l，总铵质量浓度小于等于4mg/l，且实施监控化盐用水情况，就此避免铵离子进入到电解槽，引起三氯化氮分解爆炸。同时，为了实现对铵离子进入电解槽现象的控制，应在卤水使用过程中，保证卤水无机铵含量小于2.5mg/ l，而化盐水无机铵质量浓度小于等于0.2mg/l，总铵质量浓度小于等于1mg/l，并尽量使用蒸发冷凝水化盐用水，从根本上避免三氯化氮分解爆炸，且通过对氯气处理工序中氯水的喷淋，高效去除氯气中所含有的三氯化氮，保持三氯化氮含量处于20mg/kg，最终就此控制电解中三氯化氮的产生，达到最佳的三氯化氮爆炸事故控制效果。其次，为了避免在氯碱工艺生产中因三氯化氮的产生而引起爆炸事故，应注重在液氯工段加工期间，做好安全预防工作。即针对液氯分离器、蒸发器进行排污处理，且保持每蒸发30次排污一次，并待原氯含量达到50ppm时，增加蒸发器排污次数。同时，为了在液氯工段控制三氯化氮产生含量，必须在液氯分离器排污作业中，对三氯化氮实际总含量进行分析，且经抽样检测，将其含量控制在12000ppm标准范围内，并利用NaCO3，降低三氯化氮高含量，做好三氯化氮产生过程的控制工作。再次，在三氯化氮预防与控制工作中，也应注重定期对液氯储罐进行清洗，并参照相关规定、标准，每4年对液氯储罐进行定检一次，从而有效杜绝三氯化氮在储罐底部的存积，引起爆炸事故，威胁人体安全和健康。

综上可知，由于氯碱工艺中会产生一定含量的三氯化氮，因而，若三氯化氮含量超标，将引起爆炸事故，造成人员伤亡或者财产损失。为此，为了打造一个安全的氯碱工艺生产空间，保证工艺质量，应注重在实际生产过程中，从控制进槽盐水铵含量、调整卤水无机铵含量、进行液氯蒸发器排污、及时清洗液氯储罐等层面入手，预防三氯化氮产生含量的增加，造成爆炸事故，并通过三氯化氮含量的定期检测，保持工艺安全性。

[1]许柱，胡惠蓉.液氯工序中关于三氯化氮的安全设计[J].广东化工，2015，21(17)：149-150.