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,將引起爆炸事故。因此,在當前氯堿工藝生產(chǎn)活動開展期間,應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,制定其預防與控制措施,達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,并詳細闡述了三氯化氮的具體預防與控制手段。
氯堿工藝;三氯化氮;預防
就當前的現(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,應提高對三氯化氮易爆炸性特性的認識,然后,結(jié)合三氯化氮生成過程,對其生成過程的危害進行控制,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防等相關(guān)問題的詳細闡述。
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,三氯化氮的沸點是71℃,自然爆炸點是95℃。同時,當溫度達到20℃時,三氯化氮的蒸汽壓是20kPa,當環(huán)境溫度是-10℃時,其蒸汽壓是8kPa,當溫度是-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。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。
就當前的現(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、無機銨保持著正相關(guān)系,因此,需在三氯化氮預防作業(yè)中,從這一角度入手。
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,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。應首先,在氯堿工藝操作中,高效控制進槽鹽水的銨含量,并保持鹽水中無機銨質(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)對銨離子進入電解槽現(xiàn)象的控制,應在鹵水使用過程中,保證鹵水無機銨含量小于2.5mg/ l,而化鹽水無機銨質(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,應注重在液氯工段加工期間,做好安全預防工作。即針對液氯分離器、蒸發(fā)器進行排污處理,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行分析,且經(jīng)抽樣檢測,將其含量控制在12000ppm標準范圍內(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,在三氯化氮預防與控制工作中,也應注重定期對液氯儲罐進行清洗,并參照相關(guān)規(guī)定、標準,每4年對液氯儲罐進行定檢一次,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,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,應注重在實際生產(chǎn)過程中,從控制進槽鹽水銨含量、調(diào)整鹵水無機銨含量、進行液氯蒸發(fā)器排污、及時清洗液氯儲罐等層面入手,預防三氯化氮產(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計[J].廣東化工,2015,21(17):149-150.