液氯汽化器及防止三氯化氮積聚問題
評(píng)論： 更新日期：2011年12月25日
農(nóng)藥、醫(yī)藥、化工等工業(yè)上使用液氯十分普遍。在食鹽電解制氯氣時(shí)，由于鹽水中含有氨和銨類物質(zhì)，氯氣中就伴有三氯化氮生成。在正常情況下，商品液氯含三氯化氮是微量的［如英、前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，液氯含三氯化氮≤0.005%（w/w）］，但使用液氯時(shí)，當(dāng)三氯化氮被積聚時(shí)，就產(chǎn)生潛在的爆炸危險(xiǎn)。
近年來，我國在生產(chǎn)和使用液氯過程中，因氯中含三氯化氮超標(biāo)而引起爆炸，已有多次發(fā)生，這不僅危害安全生產(chǎn)，而且造成設(shè)備的嚴(yán)重破壞和人員傷亡。液氯系統(tǒng)中，液氯汽化器是三氯化氮積累的主要部位之一，為了避免和減少三氯化氮的積累，使用液氯時(shí)，如何合理選擇液氯汽化器結(jié)構(gòu)類型和防止三氯化氮積聚是十分重要的。
一、三氯化氮性質(zhì)
三氯化氮分子式為NCl3，呈黃色粘稠性液體或斜方晶體，有強(qiáng)烈刺激性氣味，相對(duì)密度為1.653，熔點(diǎn)＜－40℃，沸點(diǎn)＜71℃，自然爆炸點(diǎn)95℃，溶于氯，也溶于苯、四氯化碳、氯仿等有機(jī)溶劑，在堿、酸中易分解。
據(jù)資料報(bào)道，三氯化氮在氣相中的爆炸體積極限≥5%，液體在加熱到60℃～95℃會(huì)發(fā)生爆炸；在震動(dòng)或超聲波條件下可分解爆炸；在光的照射下，瞬間爆炸；與油脂、橡皮等有機(jī)物接觸，易促使爆炸發(fā)生。在液氯殘液中含三氯化氮＜18%（w/w）不發(fā)生爆炸，氯仿中含三氯化氮18%（w/w）也是穩(wěn)定的。
2mol三氯化氮爆炸時(shí)，分解成1mol氮?dú)夂?mol氯氣，同時(shí)放出4.6×105J熱量，在容積不變的情況下爆炸時(shí)，溫度高達(dá)2128℃，壓力高達(dá)5.4×102MPa，爆炸威力是相當(dāng)大的。
二、液氯汽化器結(jié)構(gòu)形式及工藝技術(shù)操作特性
通常用于氯氣輸送、提壓的液氯汽化器，其結(jié)構(gòu)形式主要有3種：夾套式、蛇管式、套管式。它們的工藝技術(shù)操作特性見下表。
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汽化器類型
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夾套式
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蛇管式
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套管式
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供熱介質(zhì)側(cè)
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介質(zhì)名稱
工作溫度/℃
工作壓力（表壓）/Pa
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熱水
＜45℃
常壓
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熱水
＜45℃
常壓
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熱水
＜45℃
常壓
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水蒸氣
＜119
＜9.8×104
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氯介質(zhì)側(cè)
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工作溫度/℃
工作壓力（表壓）/Pa
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容器上部是氣氯；容器下部是液氯；隨著液氯汽化，沉積出殘液。殘液中包括三氯化氮、有機(jī)氯化物等
＜45
＜10
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氯氣；進(jìn)口處有微量液氯
＜45
一般＜1.96×105
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氯氣；進(jìn)口處有微量液氯
＜45
一般＜1.96×105
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氯氣
＜45
≤9.8×105
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三、安全性討論及應(yīng)用范圍
從液氯汽化器工藝技術(shù)操作特點(diǎn)來看，夾套式汽化器是最易產(chǎn)生三氯化氮富集積聚的。事先充裝有液氯的夾套式汽化器，盡管里面的液氯本身含三氯化氮是符合標(biāo)準(zhǔn)的，但由于液氯的沸點(diǎn)遠(yuǎn)比三氯化氮的沸點(diǎn)低，隨著液氯的逐漸汽化，液氯殘液中的三氯化氮濃度越來越大，為了不使三氯化氮濃度超過爆炸極限，不能將液氯完全汽化，應(yīng)保持部分液氯隨同殘液一起排到液氯排污器進(jìn)行處理，這是必須遵守的。
蛇管式、套管式液氯汽化器同夾套式液氯汽化器不同，這二類汽化器的操作是連續(xù)進(jìn)行的，即一邊液氯進(jìn)去，一邊氯氣出來，而且可以做到液氯一進(jìn)入汽化器，就全部蒸發(fā)汽化成氣體，它排除了三氯化氮在未蒸發(fā)的殘余液氯中濃縮積聚的可能性。
一般地說，液氯汽化器的供熱介質(zhì)采用＜45℃ 的熱水，這是為了防止沉積于汽化器里的三氯化氮因溫度過高而發(fā)生爆炸。由于在掌握嚴(yán)格的操作條件下，液氯一進(jìn)入套管式液氯汽化器即幾乎全部蒸發(fā)汽化，且流程中不易造成死角，從而可避免三氯化氮在汽化器中富集積聚，如用氯部門要求氯壓較高，氯量較大時(shí)，可采用低壓蒸汽作供熱介質(zhì)。即使在通常環(huán)境中，只要保持進(jìn)入汽化器的液氯有足夠高的壓力，要求出汽化器的氣氯達(dá)到0.98MPa（表壓）也是能做到的。
目前，國內(nèi)用于提高氯壓（表壓0.98MPa）灌裝液氯的汽化器大都采用夾套式液氯汽化器，汽化器中殘液排入排污器后，可用以下方法進(jìn)行處理：
①蒸出氯氣，污液用30%燒堿溶液分解。這種方法僅限于液氯中三氯化氮含量低時(shí)，且排出的污物含三氯化氮不超過50g/L；
②事先在排污器內(nèi)加入惰性有機(jī)溶劑（四氯化碳、氯仿等）稀釋三氯化氮，蒸出氯氣，然后在殘液中加入足夠量的還原劑，使三氯化氮轉(zhuǎn)變?yōu)槁然@。適合的還原劑有無水氯化氫、硫酸鈉、硫代硫酸鈉等；
③將伴有液氯的殘液通入燒堿溶液中，用于制次氯酸鈉產(chǎn)品。
氯壓低（如表壓小于0.2MPa）的用氯部門最適宜采用蛇管式液氯汽化器，這種液氯汽化器在使用上最安全。
