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液氯汽化器及防止三氯化氮积聚问题

农药、医药、化工等工业上使用液氯十分普遍。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，商品液氯含三氯化氮是微量的［如英、前苏联标准规定，液氯含三氯化氮≤0.005%（w/w）］，但使用液氯时，当三氯化氮被积聚时，就产生潜在的爆炸危险。

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。

一、三氯化氮性质

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℃，溶于氯，也溶于苯、四氯化碳、氯仿等有机溶剂，在碱、酸中易分解。

据资料报道，三氯化氮在气相中的爆炸体积极限≥5%，液体在加热到60℃～95℃会发生爆炸；在震动或超声波条件下可分解爆炸；在光的照射下，瞬间爆炸；与油脂、橡皮等有机物接触，易促使爆炸发生。在液氯残液中含三氯化氮＜18%（w/w）不发生爆炸，氯仿中含三氯化氮18%（w/w）也是稳定的。

2mol三氯化氮爆炸时，分解成1mol氮气和3mol氯气，同时放出4.6×10⁵J热量，在容积不变的情况下爆炸时，温度高达2128℃，压力高达5.4×10²MPa，爆炸威力是相当大的。

二、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。它们的工艺技术操作特性见下表。

三、安全性讨论及应用范围

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，尽管里面的液氯本身含三氯化氮是符合标准的，但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，如用氯部门要求氯压较高，氯量较大时，可采用低压蒸汽作供热介质。即使在通常环境中，只要保持进入汽化器的液氯有足够高的压力，要求出汽化器的气氯达到0.98MPa（表压）也是能做到的。

目前，国内用于提高氯压（表压0.98MPa）灌装液氯的汽化器大都采用夹套式液氯汽化器，汽化器中残液排入排污器后，可用以下方法进行处理：①蒸出氯气，污液用30%烧碱溶液分解。这种方法仅限于液氯中三氯化氮含量低时，且排出的污物含三氯化氮不超过50g/L；②事先在排污器内加入惰性有机溶剂（四氯化碳、氯仿等）稀释三氯化氮，蒸出氯气，然后在残液中加入足够量的还原剂，使三氯化氮转变为氯化铵。适合的还原剂有无水氯化氢、硫酸钠、硫代硫酸钠等；③将伴有液氯的残液通入烧碱溶液中，用于制次氯酸钠产品。