简述液氯气化过程中三氯化氮的积聚与预防
摘要：本文简要分析氯气液化过程三氯化氮爆炸的初始原因，从而找出过
程控制的要点和采取措施，并就各种液氯汽化器的型式及安全性做了讨论。
关键词：三氯化氮；液氯汽化器；爆炸
Abstract: this paper briefly analyzes chlorine gas liquefaction process three
chlorinated nitrogen explosion of the initial reason, as to find out the main points of
process control and take measures, and all kinds of liquid chlorine carburetor type and
safety has been discussed.
Keywords: three chlorinated nitrogen; Liquid chlorine carburetor; explosion
氯气作为重要的工业原料，在我国医药、农药、化工等工业上有着
十分广泛的用途。在食盐电解制氯气时，由于盐水中含有氨和铵类物质，氯气中
就伴有三氯化氮生成。在正常情况下，三氯化氮在液氯商品中的含量是微量的，
但在使用液氯时，当三氯化氮被积聚时，就产生潜在的爆炸危险。
三氯化氮分子式为NCl3，呈黄色粘稠性液体或斜方晶体，有强烈刺激性
气味，相对密度为1.653，熔点＜－40℃，沸点＜71℃，自然爆炸点95℃。在电
解槽阳极液pH为2～4的条件下，将产生NCl3，其反应如下：
NCl3是一种极易爆炸的物质。据资料报道，采用汽化氯工艺装液氯时，
当汽化器中液氯蒸发时，三氯化氮与氯的分离系数为6～10，即气相氯中NCl3
含量为1，而液相氯中三氯化氮含量为6～10。所以NCl3大部分存留于未蒸发
的液氯残液中。当汽化器内液氯总量随着汽化越来越少时，积留在其中的NCl3
含量就越来越高，超过5%时即有爆炸的危险。在氯气液化生产中，氯相中NCl3
应小于5%，当NCl3高浓度时仅需要很少能量就能发生爆炸。
近年来，我国在生产和使用液氯过程中，因氯中含三氯化氮超标而引起
爆炸已有多次发生，这不仅危害安全生产，而且造成设备的严重破坏和人员伤亡。
液氯系统中，液氯汽化器是三氯化氮积累的主要部位之一。为了避免和减少三氯
化氮的积累，使用液氯时，如何合理选择液氯汽化器结构类型和防止三氯化氮积
聚是十分重要的。
1.液氯汽化器结构形式及工艺技术操作特性
通常用于氯气输送、提压的液氯汽化器，其结构形式主要有3种：夹套
式、蛇管式、套管式。从液氯汽化器工艺技术操作特点来看，夹套式汽化器是最
易产生三氯化氮富集积聚的。事先充装有液氯的夹套式汽化器，由于液氯的沸点
远比三氯化氮的沸点低，随着液氯的逐渐汽化，液氯残液中的三氯化氮浓度越来
越大，为了不使三氯化氮浓度超过爆炸极限，不能将液氯完全汽化，应保持部分
液氯随同残液一起排到液氯排污器进行处理，这是必须遵守的。
蛇管式、套管式液氯汽化器同夹套式液氯汽化器不同，这二类汽化器的
操作是连续进行的，即一边液氯进去，一边氯气出来，而且可以做到液氯一进入
汽化器，就全部蒸发汽化成气体，它排除了三氯化氮在未蒸发的残余液氯中浓缩
积聚的可能性。
一般地说，液氯汽化器的供热介质采用＜45℃的热水，这是为了防止沉
积于汽化器里的三氯化氮因温度过高而发生爆炸。由于在掌握严格的操作条件
下，液氯一进入套管式液氯汽化器即几乎全部蒸发汽化，且流程中不易造成死角，
从而可避免三氯化氮在汽化器中富集积聚。
液氯多由钢瓶气相出料。钢瓶自身的气化氯气有时不能满足生产需要，
常采用对钢瓶直接加热的方法，以加速气化。这种方法有可能使液氯温度急剧上
升，引起液氯钢瓶或缓冲罐内超压或安全塞熔化，导致事故发生。还有一部分用
户采用钢瓶液相出料法。出钢瓶的氯气进入带加热套的气化罐进行气化，夹套内
通蒸汽加热，此方法可造成罐内液氯急剧气化而不易控制，实践证明，这种方法
是不可行的。
2.液氯气化工艺及安全措施为了操作方便、稳定、安全、可靠、易行，
建议采用如图所示的工艺流程及如下安全措施：
2.1液相出料并配备安全、可靠、方便的流量、气化温度控制系统由钢瓶
液相出来的液氯经气动调节阀进入排管式气化器气化，其流量则根据后系统工艺
需要由缓冲罐上的压力反馈自行调节。汽化器用热水加热，其热水温度控制在
40～45℃ (通过气动调节阀调节蒸汽通量控制)。这样，可避免因误操作(即关闭
后系统阀门，使液氯气化系统形成一个独立的封闭系统，而仍在通氯和加热)导
致超压爆炸的危险，同时还可使液氯气化稳定可靠，操作简单。 2.2汽化器厢内
排管无焊缝排管式气化器厢体内的排管没有焊缝，均整管制作，其焊缝设计在
厢体外的弯头处，从而可避免焊缝受热和内外两面腐蚀。 2.3汽化器和缓冲罐中
没有排污口整个系统液氯贮存量和残存三氯化氮量相当少，即事故发生的机率
本来就相当低。为了安全，气化器和缓冲罐中还设有排污口，定期排放残液，以
防止氯化氮积存。 2.4设备管道要符合有关要求钢瓶对外连接采用经退火处理
的紫铜管，并经耐压试验合格后方可使用。所采用的气化器、管道、缓冲罐等应
符合《压力容器安全技术监察规程》的要求。 2.5压力表、温度计、安全阀安
装用隔离式系统中设备和管道上所有的压力表、温度计、安全阀均采用隔离式，
以防氯的腐蚀而造成计量不准。 2.6缓冲罐顶部装安全阀本系统装有压力报警
(PICA)装置，超压时操作室会发出警报。异常情况下，系统超压而不能自动泄压
时可导致超压爆炸。故为了安全在缓冲罐(三类容器)顶部要安装安全阀进行安全
保护。一旦安全阀起跳．外泄氯气用管道引入事故碱破坏塔处理。 3.结语通
过以上分析可以看出，三氯化氮引起的爆炸，决不是偶然的。如果在原料、工艺
流程和操作规程方面对三氯化氮进行控制及加强过程管理，液氯气化过程采用上
述工艺及安全措施，可大大增加液氯使用的安全、可靠性，同时可使操作更加方
便和稳定，就可以避免类似事故的发生。
参考文献:
[1]李相彪《氯碱生产技术》化学工业出版社
[2]段云龙等主编《氯气安全规程》GB11984-2008中国标准出版社
[3]张继榕《电解食盐制造氯气及烧碱》化学工业出版社
[4]赵凤桐《氯气、烧碱和主要氯产品生产手册》化工部锦西化工研究院
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