三氯化氮处理工艺的改进

1999年10月Oct.,1999Chlor-AlkaliIndustry

氯氢处理

三氯化氮处理工艺的改进

龙 荣

(四川国营西昌氯碱电化厂,西昌615013)

摘 要 针对原NCl3处理工艺存在的缺点,提出了改进措施,介绍了NCl3爆炸的危害性以及改进后工艺、特点、单元操作。

关键词 三氯化氮 处理 工艺 改进

前 言

在氯气液化生产过程中,对NCl3处理只能在液氯增压包装后进行,造成NCl3在液化系统积聚量增多,停留时间长,给液氯贮存带来了安全隐患。一些厂家为了消除NCl3的积聚带来的危害,通过增加对NCl3的监测次数,再生产满一液氯贮槽立即包装进行排污处理,由于液氯蒸发器体积较大,导致液氯损失量较多。但仍不能解决NCl3在系统中停留时间长这一憋端。也有的厂家采用填充有AC-Ñ型或AC-Ò型催化剂的分解器对NCl3进行催化分解来降低干燥Cl2中NCl3的含量,该方法虽然分解效率可达92%以上,效果较好,但由于Cl2夹带的微量酸雾腐蚀严重,设备使用周期较短。我厂对NCl3的处理原也采用传统工艺,介于氯产品滞销,生产出来的液氯不能得到及时包装出售,进入贮槽中的NCl3给液氯的贮存带来了安全的不利因素,威胁着人们的生命安全,必须尽快包装对其进行处理。因此。笔者在3年前对我厂NCl3处理工艺进行了改进。通过改进后装置的运作,降低了液化系统NCl3滞留量和缩短了停留时间,取得了良好的效果。该工艺只需增加一台分离设备,结构简单、利于操作、保证了生产安全运作,同时液氯贮槽对贮存液氯可起到一定的缓冲作用。

NCl3(三氯化氮)又名为一氮化氯或氮化次氯,其N-Cl键的键焓较低为192kJ/mol,极不稳定,只需较小能量激发,则可造成该键断裂。据文献报道,纯净的三氯化氮气体在空气中爆炸,其分解焓使生成物等压升温,可产生高达3693K的极限温度;如果在等容条件下瞬间分解产生的极限温度可达4533K,在此高温下,NCl3在常温常压下爆炸产生的最大压力为3104MPa,而钢瓶承受压力为310MPa,足以使钢瓶爆炸。当液氯中NCl3浓度较高时受外界激发会剧烈分解。如NCl3质量分数为5%时,在25e时瞬间完全分解,造成液氯升温到临界温度(417K)后部分气化,可使1000kg的液氯钢瓶达到33182MPa高的压力,使钢瓶发生爆炸;在浓度较低时即NCl3在液氯中质量分数低于0.557%时,不需外界激发条件会发生自催化分解,其分解危害性很小,因NCl3与Cl2碰撞不能造成分解,而是靠NCl3分子间碰撞才能发生分解,其活化能与速度常数都较低。

2 传统处理工艺及缺点

211 传统处理工艺

NCl3主要来源于电解液中含氮氢化物及其衍生物,与氯气反应生成NCl3,产生的NCl3随Cl2一起带走,氯气液化时,NCl3就溶解于液氯中,当液氯蒸发时,由于NCl3和Cl2的沸点不同,液氯不断气化,而三氯化氮聚集在液氯蒸发器中,导致未蒸发的残留液中积累的三氯化氮的量增加,在一定时间内,将残留在液氯蒸发器中的三氯化氮残液压入排污槽中,用热

水气化其中液氯、氯气用氯压机抽至其它工段使用,然后将含有三氯化氮和有机物高沸点残液排入预先盛好低浓度碱液的中和槽,中和处理后排放。212 存在缺点1 NCl3的物理性质及危害性

111 Cl2(l)与NCl3(l)的物理性质

表1列出Cl2(l)与NCl3(l)的物理性质。

表1 Cl2与NCl3的物理性质

密度/(g/L)

液氯

三氯化氮

1.46811653

沸点/e-34.6[71

熔点/e汽化热/(kJ/kg)-101e<-40e

287.54

112 NCl3的爆炸危害性

24 氯碱工业 1999年第10期

(1)液化系统存留NCl3量太多,且多数积聚在液氯贮槽内,不仅影响产品质量,而且对液氯的生产、贮存和使用都存在安全隐患。

(2)NCl3在系统中停留时间长。从氯气液化液氯分离贮槽加压包装排污中和处理,NCl3贯穿了整个生产过程。

(3)贮槽内NCl3滞留量过多。由于输液管与贮槽底部存在一定间隙,NCl3沉积于贮槽底部,浓度较高,不易排除干净,包装时会将残留NCl3带入钢瓶,给包装、贮存、运输、使用带来危害。

(4)包装时,带有大量NCl3的液氯进入液氯蒸发器后,气化液氯时操作危险性大。

(5)从氯气处理带入液化工序的杂质,完全存积于液氯贮槽内,几乎每年都要对液氯贮槽进行一次清洗,增大了劳动强度。

(1)将排污槽、中和槽内余压排尽后,关死排污槽氯气出口,中和槽进出口,中和槽应事先加好10%左右的碱液。

(2)打开排污槽进口,缓慢打开NCl3分离器(或液氯蒸发器)排污阀进行排污。

(3)污物排完后,关死排污阀和排污槽进口,用常温水淋洗排污槽的表面,以利于液氯汽化,气氯用泵抽至尾气处理,剩下的NCl3污物排入中和槽与碱液中和后排放。

314 操作要点

(1)加强气、液分离器、NCl3分离器排压处理(根据压力表指示)。

(2)每天分析一次NCl3含量,达到排污标准,及时处理。

(3)排污完全后,应分析NCl3分离器中NCl3含量必须符合要求,否则应再次排污,方可关闭排污阀。

(4)停车时,必须将NCl3分离器内残液处理干净。

(5)生产期间严禁在其周围进行动火及焊割作业。

315 工艺特点

(1)该工艺在NCl3分离器后续系统NCl3含量少,一般情况下,液氯蒸发器内残液可不作排污处理。

(2)避免了下槽管被堵塞的现象。

(3)排污处理及时,不受包装的局限性。

(4)对NCl3积聚量的检测方便且停留时间短。(5)液氯排污物要求带液氯排污,其中NCl3含量小于60g/L。

(6)所有排污管道都要按一定的坡度安装,便于

3 NCl3处理工艺的改进

311 流程简述

氯气被液化成液氯后经气、液分离出来的液氯进入NCl3分离器,分离后的液氯进入液氯贮槽、NCl3沉积于NCl3分离器底部,达到一定浓度后,排入排污槽,用常温水使液氯气化、残液排入中和槽与碱进行中和反应,而除去NCl3。其流程图见图1。

1-液氯分离器;2-NCl3分离器;3-排污槽;4-中和槽;5-液氯贮槽排污物的排出并不能与高温介质接触。

图1 改进后工艺流程简图

4 结论

通过3年的运作,实践证明该改进措施切实可行,缩短了NCl3在整个液化生产过程中的滞留时间,降低了系统中NCl3含量,对液氯的贮存、使用消除了一大隐患。

参考文献(略)

(1998-09-18收稿)

312 主要设备

改进后工艺增加了一台NCl3分离器,其原理根据NCl3与液氯的密度不同,将液氯出口设置较高,液氯上浮而溢出,NCl3则沉积于分离器底部,而达到自动分离的目的。313 单元操作

浏阳开发出优质给氯剂

湖南省浏阳市居民罗永年用氯化石蜡作为新型给氯剂获得成功。

焰火中的给氯剂一直都用聚氯乙烯和氯化橡胶,不仅蓝

光效果不理想,而且烟量大、污染严重,同时成本高。采用氯化石蜡,不仅克服了上述不足,而且因氯化石蜡具有阻燃性,使烟火燃速降低,面色彩艳并相对持久,安全性高。