三氯化氮的性質(zhì)、危害及預(yù)防

1、 三氯化氮的性質(zhì)、危害及預(yù)防 在氯堿生產(chǎn)過(guò)程中，三氯化氮爆炸事故曾多次發(fā)生，爆炸不僅會(huì)造成氯氣泄漏事故，而且爆炸本身可能造成人身?yè)p害，因此做好三氯化氮爆炸的預(yù)防工作顯得尤為重要。 1 三氯化氮的性質(zhì)及危急性 三氯化氮(NCl3)分子為三角錐形，由于分子內(nèi)3個(gè)氯原子聚集在同一側(cè)，相互間有較大的排斥力和阻礙，同時(shí)氮氯元素電負(fù)性接近(氮稍大于氯)，在外界較小力量的激發(fā)下，就可能引起氮氯鍵(N-Cl)斷裂而造成三氯化氮發(fā)生分解。自燃爆炸點(diǎn)95。 三氯化氮是一種危急且不穩(wěn)定的物質(zhì)，在60以下漸漸分解產(chǎn)生氮和氯，在肯定條件下與生成反應(yīng)達(dá)成可逆平衡。 純的三氯化氮和臭氧、磷化物、氧化氮、橡膠、油類等有機(jī)物相

2、遇，可發(fā)生劇烈反應(yīng)。 液體加熱到60-95時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸，空氣中爆炸溫度約為1700，密閉容器中爆炸最高溫度為2128，最大壓力為543.2MPa。 氣體在氣相中體積分?jǐn)?shù)為5.0%-6.0%時(shí)存在潛在爆炸危急。在密閉容器中60時(shí)受震驚或在超聲波條件下可分解爆炸，在非密閉容器中93-95時(shí)能自燃爆炸。在日光、鎂光照耀或碰撞“能”的影響下，更易爆炸，有試驗(yàn)表明三氯化氮體積分?jǐn)?shù)大于1%時(shí)有電火花即可引爆。 三氯化氮爆炸前沒(méi)有任何跡象，都是突然間發(fā)生。爆炸產(chǎn)生的能量與NCl3積聚的濃度和數(shù)量有關(guān)，少量NCl3瞬間分解引起無(wú)損害爆鳴。大量NCl3瞬間分解可引起猛烈爆炸，并發(fā)出巨響，有時(shí)伴有閃光，破壞性很大

3、。爆炸方程式為： 2NCl3=N2+3Cl2+459.8kJ 三氯化氮液體在空氣中易揮發(fā)，在熱水中易分解，在冷水中不溶，溶于二硫化碳、三氯化磷、氯、苯、乙醚、氯仿等。在(NH4)2SO4溶液中及暗處可以存放數(shù)天，在酸堿介質(zhì)中易分解。NCl3在濕氣中易水解生成一種常見(jiàn)的漂白劑，顯示酸性，NCl3與水反應(yīng)的產(chǎn)物為HClO和NH3。水解的化學(xué)方程式：NCl3+3H2O=NH3+3HClO；NCl3遇堿快速分解，反應(yīng)式為NCl+6NaOH=N2+3NaClO+3NaCl+3H2O NCl3+3NaOH=NH3+3NaClO 2 三氯化氮的來(lái)源 在氯氣生產(chǎn)和使用過(guò)程中，全部和氯氣接觸的物質(zhì)，當(dāng)其中含有銨

4、鹽、氨及含銨化合物等雜質(zhì)時(shí)，就可能產(chǎn)生三氯化氮。 (1)鹽水中含有銨鹽、氨及含銨化合物等雜質(zhì)，其中無(wú)機(jī)銨，例如NH4Cl、(NH4)2CO3，有機(jī)銨，例如胺(RNH2)、酰胺(RCONH2)、氨基酸RCH(NH2)COOH)。鹽水在電解中與電解槽陽(yáng)極室的氯氣或次氯酸鈉在pH5的條件下反應(yīng)，產(chǎn)生NCl3，其反應(yīng)式如下： NH4Cl+3Cl2=NCl3+4HCl 2(NH4)2CO3+3Cl2=NCl3+3NH4Cl+2COa+2H2O NH3+3HClO=3H2O+NCl3 鹽水中銨鹽、氨及含銨化合物的來(lái)源有以下幾個(gè)方面。 a.由原鹽帶來(lái)，一是原鹽本身含有，二是在運(yùn)輸和貯存的過(guò)程中混入； b.由

5、化鹽用水夾帶； c.由鹽水精制劑、助沉劑夾帶。 (2)氯氣冷卻洗滌水、干燥氯氣用硫酸等含有氨和某些氨基(氮基)的化合物(污水即是典型例子)，與含氯的水會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)。 NH3+HClO=H2O+NHaCl(pH8.5) NH3+2HClO=2H2O+NHCl2(4.2pH8.5) NH3+3HClO=3H2O+NCl3(pH4.2) 這些反應(yīng)基本上是瞬間完成并同水的pH值有關(guān)。pH值在4.2-8.5時(shí)，3種形態(tài)的氯胺均會(huì)存在。 氯氣液化時(shí)因冷卻器裂開(kāi)，冷凍劑混入時(shí)也會(huì)帶入含銨化合物，從而產(chǎn)生三氯化氮。 3 三氯化氮富集的緣由 假如把好原料關(guān)，在電解、干燥過(guò)程中由于三氯化氮含量少而且在水溶液的環(huán)

6、境下，不會(huì)發(fā)生富集以致產(chǎn)生爆炸的危急。其爆炸危急主要存在于氯氣壓縮液化產(chǎn)生液氯以后的環(huán)節(jié)。 (1)在氯氣液化生產(chǎn)中，正常狀況下氣相中NCl3的體積分?jǐn)?shù)小于5%，不會(huì)發(fā)生爆炸。但是采納冷凍鹽水作為冷卻劑時(shí)，假如冷凍鹽水中的銨鹽、氨及含銨化合物含量高尤其是制冷劑氨混入冷凍鹽水時(shí)，當(dāng)液化器裂開(kāi)造成冷凍鹽水與液氯直接接觸，將生成大量的三氯化氮。 (2)液體三氯化氮在液氯中的分布較為勻稱，因二者密度稍有不同，造成下部的三氯化氮含量稍高。而氣化時(shí)狀況有所不同，因二者沸點(diǎn)差別很大，且液氯的蒸氣壓比三氯化氮高得多，當(dāng)液氯大部分被氣化時(shí)，三氯化氮僅有少量蒸發(fā)，從而簡(jiǎn)單造成富集.有文獻(xiàn)介紹，當(dāng)氣化器中液氯蒸發(fā)時(shí)，三氯化氮的分別系數(shù)為6-10，即氣相氯中NCl3含量為1，而液相氯中三氯化氮含量為6-10。因此，在液氯氣化器操作中，隨著每次倒料氣化排氣倒料的循環(huán)討程，氣化器底部殘液中的三氯化氮濃度不斷上升，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)5%時(shí)就有爆