氯碱生产中三氯化氮的生成及其防治措施 9 H7 c.doc

氯碱生产中三氯化氮的生成及其防治措施 9 H7 c; Y% b7 % i $ L9 E# k/ 9 1 三氯化氮的性质) p- K+ |% & t3 z( Y. D. Y7 H三氯化氮，分子式：NCl3，相对分子质量120.5，NCl3是一种呈淡黄色或琥珀色光敏性粘稠液体，结晶为斜方形晶体，有类似氯气的强烈刺激气味，密度1653kg/m3，熔点-40，沸点71，自燃自爆炸点95。NCl3不溶于水，可溶于二硫化碳、三氯化磷、四氯化碳、氯仿、氯苯、液氯、乙醚等。NCl3极不稳定，在阳光下激剧分解爆炸，与自氧、氧化氮、油脂或有机物接触也可诱发爆炸。三氯化氮在氯气中的体积占5%-6%时，就可能爆炸，三氯化氮在液氯中的爆炸下限为18%。 NCl3爆炸反应式如下：) h8 4 e+ a) o! 2NCl3N2+3NCl2+460 kJ : H$ : z0 z4 U c* b0 h1 T iNCl3爆炸威力相当巨大，在容积不变的条件下爆炸时，温度可达2128，压力为536.1MPa，在空气中爆炸温度为1700。2 三氯化氮的生成) 9 7 M1 j& , NCl3产生于NaCl电解过程中，在电解槽阳扭室pH为24的条件下，盐水中的NH4+和Cl2即可生成NCl3，其反应式为：: d/ W* N4 f9 e: NH4+C12NCl3+HCl盐水中的NH4+一是来自于化盐水和卤水，二：是来自于原盐。由于农田施用化肥，使江河水域带铵，流入电解槽的精盐水中氨浓度明显增加。: A( X( T4 V. x) V5 x, n3 三氯化氮的富集( k+ b o7 / K: 在氯碱生产中，正常情况下，无论气氯还是液氯中的NCl3一般都达不到爆炸浓度。危险主要发生在液氯汽化器，液氯汽化器通过热水将其汽化，其作用一是通过汽化增压进行液氯包装；二是汽化为高纯度的氯气供使用。由于氯和NCl3沸点存在较大差异，随氯一同汽化的NCl3量很小，随着液氯汽化量的增加，NCl3即在汽化器内富集，达到一定的浓度，遇到引爆因素，即发生爆炸。+ n/ O- p! _. % E: a L: 4 NCl3危害的防治4.1 控制原料中铵离子含量严格控制原盐(卤水)，化盐用水及精盐水中的含铵量。一般控制指标见表1。) m: i B! N$ z$ R J表1 一般控制指标2 R% 8 ?* # o$ t+ W: R指标 原盐 卤水 化盐用水 精盐水 c e/ E9 e: f* A3 G(无机铵) 0.3mg/100g 0.1mg/L 0.2mg/L 1.0mg/L1 S7 X j y7 r(总铵) 1.0mg/100g 0.4mg/L 1mg/L 4.0mg/L+ h2 P) x 8 / H 在盐水中加入次氯酸钠可以有效的脱除铵类物质，氯碱厂一般都有NaCl产品。NaCl和铵类物质在pH值大于9时生成易分解的一氯铵及二氯铵： NH4+ Cl- NH2Cl H2O, 5 N/ A& , h) ?然后用压缩空气吹除，脱除率一般无机铵约80%90%，总铵约60%-70%。$ $ 0 K4 ?$ w9 # - u6 Z8 K0 r4.2 喷淋洗涤方法可以采用盐酸、液氯或氯水在专用的洗涤塔中进行喷淋洗涤，也可以除去氯气中的NCl3，但因喷淋后的洗涤液较难处理，对wiki设备/wiki的防腐要求高，所以在生产实践中很少应用。4.3 催化分解法 u, I! f5 I: F+ W4.3.1蒙乃尔合金法蒙乃尔合金是1种以铜、镍为主的合金，当氯气或液氯通过装填有蒙乃尔合金的设备时，NCl3即分解。使用过的蒙乃尔合金可以再生。该法对NCl3的去除率较高，但设备造价高，氯碱厂家也较少使用。4.3.2 AC催化分解法 H6 q) M2 ( C/ l锦西wiki化工/wiki研究院开发的wiki催化剂/wiki分解NCl3技术是将含NCl3的干燥氯气通过1个填充AC-型和AC-型催化剂的分解器，NCl3与催化剂的活性表面接触，迅速分解成N2和Cl2。分解率一般在90%以上。# D5 d% y: Z! L/ tAC催化剂分解法流程短、设备简单、操作方便、投资不大，已为不少氯碱厂家采用。4.4 排污法! 0 a) z d3 9 Z% |降低氯气和液氯中的NCl3含量，可以有效地预防NCl3的危害，但正如上面谈到的，由于NCl3和Cl2沸点差异较大，因此随着Cl2的汽化，NCl3会在汽化器产生富集，达到一定浓度，仍然会发生爆炸，特别是对于汽化量很大的氯碱企业危险性更大，因此排污法是氯碱厂家普遍采用的1种方法。所谓排污法就是定期将液氯汽化器中的液氯残液排掉，残液中还含有大量的氯气，可回收生产次氯酸钠，然后将排掉的残液用稀碱处理。实践说明，排污是一个有效的防治NCl3的办法，已被氯碱厂家广泛采用。但是在排污操作上，一定要注意以下几点：9 z0 , k a3 K d r# S(1)液氯汽化器内的液氯任何时候都不能用完，一定要保持一定的液氯液位，以稀释NCl3的浓度；(2)排污时一定要带着液氯排，绝对禁止“干排”；(3)加强氯气，液氯中的NCl3监测，发现含量偏高时，增加排污次数，实行勤排。氯气中一般要求(NCl3)510-4%，排污液中的NCl3含量则在60g/L以上； |6 z r3 q+ b! - b& & a$ q(4)排污时间选择在避开阳光直射的时段进行，排污管线要设静电接地装置，不要使用胶管胶垫。 F0 L3 Q( L) Q5 t- g: N# J7 5 关于三氯化氮几个问题的探讨0 k6 x; p; m5 u( f0 1 q2 y! |在生产实践中，我们发现NCl3的影响因素比较多，在此提出和各位同行探讨。 A3 I; o J |% J. t. 5.1 制碱工艺目前烧碱的制碱工艺主要有，离子膜法，隔膜法和汞法，其中离子膜法的NCl3问题比较突出，我厂在汞法生产时，没有发生过NCl3事故，后改造为离子膜法后，NCl3爆炸事故多次发生。这可能和NCl3的生成wiki环境/wiki有关。5.2 氯气的液化率1 V T0 E$ o0 所谓液化效率是氯气在低温下被液化成液氯的量占氯气的百分比。液化效率越高，被液化成液氯的量越多。由于NCl3的沸点比Cl2高得多(NCl3，71，Cl2，34)，所以在低温下，NCl3绝大部门被液化而混入液氯中，显然，液化效率相差1倍，液氯中的NCl3浓度也相差1倍，液化效率越高，液氯中NCl3浓度越低；反之则越高。因此，在日常生产中，要尽量避免在低液化效率下生产。5.3 液氯的汽化温度液氯汽化器以前是用蒸汽汽化，后来按照原化工部的规定，为了安全的原因，改用热水汽化，热水温度不能超过40。NCl3的沸点不高于71，如果用70的热水汽化，那么大部分NCl3将被汽化进行被汽化的氯气中，因为此时NCl3在氯气中的浓度将远低于爆炸下限，因此不会产生危险。至于采用70的热水汽化液氯，笔者认为不会带来什么后果，事实上，现在不少氯碱厂家都在用70热水，其至有些厂家还用蒸汽汽化液氯，这些厂家的NCl3问题都不突出。5.4 关于氯气钢瓶的使用次数. Z* ?0 f( R: t0 f9 u- z! 现在很多氯碱厂家将液氯灌入钢瓶中，作为商品液氯出售，用户再将钢瓶中的液氯汽化后使用，因此，钢瓶实际上也是一个液氯汽化器，随着钢瓶的反复使用，NCl3也会产生富集，也有发生爆炸的潜在危险，虽然液氯钢瓶按规定要定期清洗、试压、检审，但却没有规定在一次使用周期中的使用次数，笔者建议要明确规定使用次数，并记入钢瓶档案中。液氯用户在任何时候都不能将钢瓶中的液氯用尽，要剩余一定量的液氯。&