劉世平 高鵬程 楊海紅 劉志穎(青海鹽湖工業(yè)股份有限公司化工分公司，青海 格爾木 816009)

關(guān)于氯堿工藝三氯化氮產(chǎn)生過程及預(yù)防性研究

劉世平 高鵬程 楊海紅 劉志穎(青海鹽湖工業(yè)股份有限公司化工分公司，青海 格爾木 816009)

三氯化氮，即NCl3，屬于液氯生產(chǎn)過程中的一種副產(chǎn)品，但在生產(chǎn)和使用過程中，如若方法不當(dāng)，將引起爆炸事故。因此，在當(dāng)前氯堿工藝生產(chǎn)活動開展期間，應(yīng)做好三氯化氮的安全監(jiān)控與防治工作，并結(jié)合氯堿工藝生產(chǎn)中三氯化氮爆鳴、爆炸事故發(fā)生規(guī)律，制定其預(yù)防與控制措施，達(dá)到最佳的危害因素控制效果，營造安全的生產(chǎn)環(huán)境。本文從三氯化氮特性分析入手，并詳細(xì)闡述了三氯化氮的具體預(yù)防與控制手段。

氯堿工藝；三氯化氮；預(yù)防

就當(dāng)前的現(xiàn)狀來看，在氯堿工藝生產(chǎn)過程中，將產(chǎn)生一定量的三氯化氮，而因三氯化氮物質(zhì)中N-Cl鍵鍵焓較低，是192kJ/mol，所以，不穩(wěn)定，只需較小能量，便可引起爆炸事故。為此，在氯堿工藝實際生產(chǎn)過程中，應(yīng)提高對三氯化氮易爆炸性特性的認(rèn)識，然后，結(jié)合三氯化氮生成過程，對其生成過程的危害進(jìn)行控制，最終滿足氯堿工藝生產(chǎn)條件。以下就是對三氯化氮生成和預(yù)防等相關(guān)問題的詳細(xì)闡述。

1 三氯化氮特性

三氯化氮是液氯生產(chǎn)過程中的一種副產(chǎn)品，其性狀是液體，呈現(xiàn)黃色、粘稠狀。同時，有著刺激性氣味，比重是1.653。此外，若三氯化氮存儲環(huán)境溫度是-27℃，將表現(xiàn)出固化現(xiàn)象，而經(jīng)實驗表明，三氯化氮的沸點(diǎn)是71℃，自然爆炸點(diǎn)是95℃。同時，當(dāng)溫度達(dá)到20℃時，三氯化氮的蒸汽壓是20kPa，當(dāng)環(huán)境溫度是-10℃時，其蒸汽壓是8kPa，當(dāng)溫度是-20℃時，蒸汽壓是2.67kPa。生成熱是232.0kJ/mol。另外，從三氯化氮溶解性角度來看，三氯化氮遇冷水，表現(xiàn)出不溶現(xiàn)象，而在遇到二硫化碳、三氯化磷、四氯化碳、乙醚等有機(jī)溶劑時，將溶于其中[1]。同時，若三氯化氮生成環(huán)境有火花、熱、光、震動，將產(chǎn)生爆炸反應(yīng)。而在接觸日光照射時，爆炸事故發(fā)生的可能性將因此提升。

2 三氯化氮生成的主要原因

就當(dāng)前的現(xiàn)狀來看，在氯堿工藝中三氯化氮生成的原因主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

第一，經(jīng)氯堿系統(tǒng)氮平衡測試實驗可知，能夠進(jìn)入到系統(tǒng)中的氮主要來自鹵水、原鹽、化鹽水等。同時，由于氯堿工藝中硫酸、鹽酸、純堿等物質(zhì)中的氮含量較低，因此不是NCl3生成過程的控制對象，即只有調(diào)整氯堿工藝中原鹽、鹵水、化鹽水等物質(zhì)中的氮量，才能達(dá)到NCl3生成過程的有效控制；

第二，由于在氯堿工藝中涉及到了氯氣的使用，因而，氯氣中NCl3含量，也是三氯化氮生成的主要原因之一；

第三，經(jīng)過實驗研究表明，三氯化氮的生成與鹽水中氨性氮、總銨、無機(jī)銨保持著正相關(guān)系，因此，需在三氯化氮預(yù)防作業(yè)中，從這一角度入手。

3 三氯化氮的預(yù)防與控制

在氯堿工藝實際生產(chǎn)過程中，由于鹽水中銨鹽、氨、含銨化合物將在電解中與電解槽陽極的氯氣、次氯酸鈉發(fā)生反應(yīng)，即NH4Cl+3Cl2→NCl3+4HCl；2（NH4）CO3+3Cl2→NCl3+3NH4Cl+ 2CO2+2H2O，這一過程將產(chǎn)生一定的三氯化氮，且若在液氯產(chǎn)品儲存期間，經(jīng)過倒料→蒸發(fā)→排氣→倒料的循環(huán)操作，但未處理殘液中未蒸發(fā)的三氯化氮，將造成三氯化氮濃度不斷累積升高。為此，為了避免此時爆炸事故問題的凸顯。應(yīng)首先，在氯堿工藝操作中，高效控制進(jìn)槽鹽水的銨含量，并保持鹽水中無機(jī)銨質(zhì)量濃度小于等于1mg/l，總銨質(zhì)量濃度小于等于4mg/l，且實施監(jiān)控化鹽用水情況，就此避免銨離子進(jìn)入到電解槽，引起三氯化氮分解爆炸。同時，為了實現(xiàn)對銨離子進(jìn)入電解槽現(xiàn)象的控制，應(yīng)在鹵水使用過程中，保證鹵水無機(jī)銨含量小于2.5mg/ l，而化鹽水無機(jī)銨質(zhì)量濃度小于等于0.2mg/l，總銨質(zhì)量濃度小于等于1mg/l，并盡量使用蒸發(fā)冷凝水化鹽用水，從根本上避免三氯化氮分解爆炸，且通過對氯氣處理工序中氯水的噴淋，高效去除氯氣中所含有的三氯化氮，保持三氯化氮含量處于20mg/kg，最終就此控制電解中三氯化氮的產(chǎn)生，達(dá)到最佳的三氯化氮爆炸事故控制效果。其次，為了避免在氯堿工藝生產(chǎn)中因三氯化氮的產(chǎn)生而引起爆炸事故，應(yīng)注重在液氯工段加工期間，做好安全預(yù)防工作。即針對液氯分離器、蒸發(fā)器進(jìn)行排污處理，且保持每蒸發(fā)30次排污一次，并待原氯含量達(dá)到50ppm時，增加蒸發(fā)器排污次數(shù)。同時，為了在液氯工段控制三氯化氮產(chǎn)生含量，必須在液氯分離器排污作業(yè)中，對三氯化氮實際總含量進(jìn)行分析，且經(jīng)抽樣檢測，將其含量控制在12000ppm標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，并利用NaCO3，降低三氯化氮高含量，做好三氯化氮產(chǎn)生過程的控制工作。再次，在三氯化氮預(yù)防與控制工作中，也應(yīng)注重定期對液氯儲罐進(jìn)行清洗，并參照相關(guān)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)，每4年對液氯儲罐進(jìn)行定檢一次，從而有效杜絕三氯化氮在儲罐底部的存積，引起爆炸事故，威脅人體安全和健康。

綜上可知，由于氯堿工藝中會產(chǎn)生一定含量的三氯化氮，因而，若三氯化氮含量超標(biāo)，將引起爆炸事故，造成人員傷亡或者財產(chǎn)損失。為此，為了打造一個安全的氯堿工藝生產(chǎn)空間，保證工藝質(zhì)量，應(yīng)注重在實際生產(chǎn)過程中，從控制進(jìn)槽鹽水銨含量、調(diào)整鹵水無機(jī)銨含量、進(jìn)行液氯蒸發(fā)器排污、及時清洗液氯儲罐等層面入手，預(yù)防三氯化氮產(chǎn)生含量的增加，造成爆炸事故，并通過三氯化氮含量的定期檢測，保持工藝安全性。

[1]許柱，胡惠蓉.液氯工序中關(guān)于三氯化氮的安全設(shè)計[J].廣東化工，2015，21(17)：149-150.