三氯化氮的危害与防治

梅冬青，李建奎

（唐山三友氯碱有限责任公司，河北 唐山 063305）

唐山三友氯碱有限责任公司（以下简称三友氯碱公司）是一家通过离子膜电解法生产烧碱和液氯的企业，年产烧碱40万t、液氯6万t、副产盐酸20万t、次氯酸钠1.2万t。在生产过程中针对三氯化氮的性质危害及生成，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发生。

1 三氯化氮的性质及危害[1]

1.1 理化性质

三氯化氮是一种黄色粘稠液体或斜方形晶体的含氮化合物，有类似氯的刺激性臭味，在酸、碱介质中易分解。比重1.653 kg/m3，熔点低于-40 ℃，沸点低于71 ℃，自燃爆炸温度95 ℃。在空气中易挥发。不溶于水，可溶于二硫化碳、四氯化碳、氯仿等有机溶剂。

1.2 毒害性

三氯化氮具有强烈刺激性气味，对皮肤、眼睛黏膜、呼吸系统有较大的刺激性。人接触本品较高浓度，可发生粘膜充血、声哑、呼吸道刺激甚至窒息，恢复过程较慢。

1.3 爆炸危险性

三氯化氮在气体中的体积百分比5.0%～6.0%时有可能爆炸，在液氯中体积分数超过5%就有爆炸的危险；60 ℃时，在震动或超声波条件下，可分解爆炸；在阳光、镁光直接照射下，瞬间爆炸。与臭氧、氧化氮、油脂或有机物接触，易诱发爆炸。三氯化氮的爆炸威力大，破坏力强，因此，在生产过程中要有效控制三氯化氮的产生和富集，确保生产系统安全。

2 三氯化氮的生成

在电解生产氢氧化钠和氯气的过程中，盐水中所含无机铵和有机胺类等含氮化合物，在电解槽阳极液pH 值为2～4的条件下与氯气或次氯酸根反应生成三氯化氮，其化学反应式如下：

盐水所含无机铵和有机胺的来源主要有以下几方面[2]：

（1）由原盐带来，一是原盐本身含有，二是在运输和贮存过程中混入；

（2）由化盐水夹带。

3 三氯化氮的预防与处理措施

三氯化氮的产生在氯碱生产过程中是无法绝对避免的，但可以采用合理的预防和处理措施，将三氯化氮的危险控制在允许范围内。

3.1 减少铵离子进入电解槽

（1）加强对原盐的管理，避免在运输和仓储过程中原盐受到含铵物质的污染。定期对原盐总铵含量进行分析，该公司每周对每个厂家的原盐进行一次总铵分析，控制总铵质量分数≤0.3 mg/100 g。

（2）盐水精制。该公司从化盐桶出来的粗盐水在折流槽流动过程中加入次氯酸钠，将有机物、菌藻类、腐植酸等有机物氧化为小分子，并经加压空气溶气罐处理，有效除去胺类物质。在精盐水生产中控制无机铵质量浓度≤1 mg/L，总铵质量浓度≤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将直接决定液氯中三氯化氮含量高低，该公司每周2次对原氯中的三氯化氮进行分析，保证原氯中三氯化氮质量分数≤30×10-6。

3.3 采用合理的氯气液化工艺

该公司目前采用高压液氯法和低压液氯法2种液化方式，工艺流程见图1。

图1 氯气液化及包装工艺流程图

（1）高压法工艺：自氯氢处理来的原料氯气经高压氯气压缩机压缩至0.8 MPa，在25～35 ℃下进行液化，液氯靠自身重力流入液氯储罐中。此法无氨、冷冻盐水等制冷剂，避免了因氯气管道泄漏与冷冻剂接触产生三氯化氮。

（2）低压法工艺。自氯氢处理工序来的原料氯气（压力约0.15 MPa（G），40 ℃）在进入氯气缓冲罐前分出一支进入氯气液化机组，原料氯气与氟利昂换热，90%以上的氯气被液化，其余的不凝气送往盐酸工序或废气处理工序，液氯靠自身重力流入液氯储罐中。由于采用氟利昂代替氨作为制冷剂，从根本上杜绝了氯与氨接触生成三氯化氮。

3.4 液氯充装

氯碱行业液氯充装一般有汽化气压法和泵提压法2种。气化气压充装是利用热水将气化器内的液氯气化来提高液氯储罐的压力，将液氯储罐内的液氯压入到液氯钢瓶或槽车内。此法极易造成三氯化氮在气化器中富集，构成爆炸危险[3]。三友氯碱公司通过液氯液下泵将液氯直接从液氯储罐充装到钢瓶和槽车中，很好地避免了三氯化氮在液氯储罐中的富集，保障了系统的安全。

3.5 定期排污

高压法生产液氯中，三氯化氮在氯气液化器中容易富集，且因三氯化氮比重大于液氯，三氯化氮积聚在液化器底部。在氯气液化器下部设排污处理装置，定期排污，并用稀碱液对排污物进行处理。排污物中的三氯化氮质量分数≤0.5%，如三氯化氮质量分数≥0.5%，应增加排污次数，加强监测，查找原因，直至停车处理。在排污时应带液氯排放，严禁干排。严禁敲击排污阀门或管线，严禁排污物与油脂等物质接触，以防发生爆炸。

3.6 消除三氯化氮的其他措施

氯气处理中从离子膜出来的高温氯气首先进入氯气洗涤塔，通过氯水洗涤，控制出口氯气温度≤45 ℃，降低氯气中三氯化氮的溶解度。在分别通过填料干燥塔（采用稀硫酸干燥）和泡罩干燥塔（采用98%浓硫酸干燥），保证氯气充分脱水，带走部分三氯化氮。

3.7 正确处理三氯化氮超标

三氯化氮超标时非常危险，稍有不慎就可能发生爆炸，此时应避免敲打阀门管线、明火、震动、高温等，应制定严密的方案，科学谨慎处理。

4 结语

三氯化氮虽然危害性较大，但只要根据其性质和产生根源，采取相应的措施，就能很好地控制三氯化氮爆炸事故的发生，确保企业的安全稳定运行。

［1］氯中三氯化氮安全规程.国家安全生产监督管理总局危化司，2008.4.

［2］刘廉斐、丁晓玲.浅谈三氯化氮的危害、性质及预防.中国氯碱，2007（5）：37－39.

［3］何丰燕、杨清忠.三氯化氮产生危害的预防.氯碱工业，2009（2）：33－35.