液氯中三氯化氮的危害及防治

何 衛

（湖北雙環科技股份有限公司，湖北 應城432407）

湖北雙環科技公司氯堿生產系統生產的液氯是該公司3 個重大危險源之一， 液氯中三氯化氮含量是非常重要的安全指標。只要有科學的理論和技術、準確的分析數據、加強監控管理，三氯化氮是可防可治的。

1 氯堿生產系統中三氯化氮的產生、爆炸機理、危害及分析監測的重要性

氯堿系統生產用精鹽水中含有微量氨， 包括無機氨和有機氨， 統稱為總氨， 工藝要求精鹽水中總氨≤4 mg/L，其中，無機銨≤1 mg/L，精鹽水中微量總氨在電解槽中很容易轉化成危害性很大的三氯化氮，氯氣、氨以及水發生反應的系列化學反應式為：NH4++3C12→NCl3+3HCl+H+；C12+H2O→HCIO+HCl；NH3+3HCIO→NCl3+3H2O。產生的三氯化氮隨著氯氣被帶到液氯中。 當液氯或氯氣中三氯化氮達到一定濃度時，在一定的條件下如震動、摩擦、強光、高溫等， 很容易發生爆炸， 其爆炸機理可用下式表示：2NCl3→（光或催化劑）3Cl2+N2。液氯中高含量三氯化氮在瞬間分解成氯氣、氮氣，體積膨脹640 倍，導致盛裝液氯的貯槽、鋼瓶、氣化器、管道、閥門內產生大量氮氣而壓力大增， 當壓力超過最高承受壓力上限時便會發生爆炸，大量液氯迅速氣化釋放到空氣中，毒害環境和危及人身安全。因此，準確測定精鹽水中總氨及液氯中三氯化氮含量對氯堿系統的安全生產是十分重要的。一旦發現總銨和三氯化氮超標，應該采取正確的處理方式，避免出現三氯化氮爆炸、氯氣泄漏等安全事故。

2 三氯化氮流向、累積、分布、消亡及重要監控點

監控精鹽水中的總銨含量非常重要， 必須高度重視，重點監測。因總銨能與液氯或氯氣迅速發生反應生成三氯化氮， 使用的工業鹽原材料不能含超標的無機銨或有機銨， 氯堿生產系統中也不能向液氯中混入無機銨或有機銨。正常情況下，只要精鹽水中總銨含量合格， 氯氣中三氯化氮含量一般穩定在10×10-6～20×10-6。 液氯中三氯化氮含量一般穩定在20×10-6～40×10-6，因此，液氯貯槽及其管道中氯氣中三氯化氮監測可作為一般定期監測即可。 為了便于向液氯鋼瓶中充裝氯氣， 雙環公司將液氯氣化提高壓力后灌裝和輸送。但是，這樣就會導致氣化器底部三氯化氮累積（在氣化過程中，液氯中三氯化氮絕大部分留在液氯中， 僅有少部分三氯化氮隨氯氣帶入液氯鋼瓶中），隨著氣化器中液氯不斷氣化，三氯化氮在液氯中不斷累積增高。一般地，氣化器底部液氯中三氯化氮含量可能會高達10 000×10-6，該處是整個氯堿系統三氯化氮含量最高、最危險、最容易發生爆炸的地方，因此，高度重視氣化器底部液氯中三氯化氮含量非常關鍵。液氯鋼瓶使用后，如果使用廠家是將液氯鋼瓶整體液態排出使用， 回收后的空鋼瓶中液氯三氯化氮含量較低， 如果使用廠家是將液氯鋼瓶中的液氯氣化后排出使用， 回收后的空鋼瓶中液氯三氯化氮含量會累計增加。 一般要求鋼瓶中必須保留少量液氯，以確保液氯中三氯三氮含量在爆炸極限范圍內。 當多次重復使用后，液氯鋼瓶中三氯化氮含量會增加許多，使用一段時間后，需整體排污處理，以徹底消除三氯化氮。 總之，液相中的三氯化氮含量比氣相中的高，特別容易累積在多次氣化的氣化器液相底部，液氯蒸發氣化過多，放置時間較長的設備、閥門、管道底部和反復使用的液氯鋼瓶液相底部。

3 總銨及三氯化氮含量非常高的異情處理

（1）當精鹽水中總銨含量非常高時，必須置換成合格的精鹽水。 如果液氯系統中三氯化氮含量非常高（超過100×10-6或者更高），必須對三氯化氮高含量的液氯采取排污法處理。

（2）在氣化器用蒸汽氣化過程中，液氯中三氯化氮絕大部分留在液氯中， 導致氣化器底部液氯中三氯化氮超標，對于投用的氣化器設備，要控制氣化量、濃縮倍數、定期監控，定期排污，一旦發現汽化器三氯化氮超標， 及時將液氯直接排放到氫氧化鈉溶液中吸收，并用正常合格液氯置換處理。停用的氣化器設備及其管道（如雙環公司現在液氯包裝崗位采用氯泵增壓直接包裝生產線及管道） 也會因為局部液氯長期蒸發氣化，導致三氯化氮超標，必須嚴格定期排放、定期檢查、定期對正常產品液氯進行置換處理。 氣化器、液氯槽停用期間要保持一定液位，定期充補充液氯，防止液氯蒸發后，三氯化氮富集超標發生危險。

4 三氯化氮的防治措施

三氯化氮的防治措施可有以下幾個。

（1）監測氯堿整個系統銨含量，杜絕銨帶入。 每天取樣分析1 次精鹽水中總銨含量，如含量超標，連續取樣分析，并追查原因。對銨含量嚴重超標的精鹽水通過直接排放處理。

（2）定期用排污和置換方式降低氣化器、氯泵及中間槽中三氯化氮含量。 每12 h 取樣分析1 次氣化器三氯化氮含量， 每周取樣分析2 次中間槽中三氯化氮含量，含量超標追查原因，連續取樣分析，直接排污，直到合格為止。

（3）含三氯化氮非常高的液氯不能用強行氣化方式來處理。

（4）停用液氯設備要定期排污、定期用含三氯化氮較低的正常產品液氯進行置換處理， 保持一定的液氯液位，定期檢查、巡查。

（5）定期監測液氯、氣氯中三氯化氮含量；每周分析2 次氣氯及液氯鋼瓶中三氯化氮含量，超標追查原因，連續取樣分析，并采取必要措施直到合格為止。

（6）定期檢測液氯、氣氯設備管道閥門完好情況。

（7）加強日常管理與監控，建立暢通的信息渠道，發現異情，及時上報并處理。

5 問題討論

由于該公司主要是用聯合制堿法生產純堿和氯化銨，整個生產過程中有大量的氨氣、銨離子等無機銨產生，給分析帶來了一定的麻煩，在分析過程中，不能帶入其他氨雜質，總氨分析有時出現空白比樣品高的情況，同時，也給該公司氯化生產系統構成一定的威脅（精鹽水中不能混入任何高含量的含氨物質），分析時間比較長，三氯化氮取樣分析需要近1.5 h，總銨取樣分析需要近2.5 h；取樣、分析過程又復雜又危險，氯氣、三氯化氮、氣化器、高溫沸騰的濃硫酸有危險性， 在總氨消化和蒸餾過程中經常會暴沸， 溫度高并產生有毒氣體， 這些都需要開發出更好、更安全的分析監測方法。