氯化氮

三氯化氮的性质、危害及预防

在氯碱生产过程中，三氯化氮爆炸事故曾多次发生，爆炸不仅会造成氯气泄漏事

故，而且爆炸本身可能造成人身伤害，因此做好三氯化氮爆炸的预防工作显得尤为

重要。

1?三氯化氮的性质及危险性

三氯化氮(NCl3)分子为三角锥形，由于分子内3个氯原子聚集在同一侧，相互

间有较大的排斥力和阻碍，同时氮氯元素电负性接近(氮稍大于氯)，在外界较小能

力的激发下，就可能引起氮氯键(N-Cl)断裂而造成三氯化氮发生分解。自燃爆炸点

95℃。

三氯化氮是一种危险且不稳定的物质，在60℃以下逐渐分解产生氮和氯，在一

定条件下与生成反应达成可逆平衡。

纯的三氯化氮和臭氧、磷化物、氧化氮、橡胶、油类等有机物相遇，可发生强

烈反应。

液体加热到60-95℃时会发生爆炸，空气中爆炸温度约为1700℃，密闭容器中

爆炸最高温度为2128℃，最大压力为543.2MPa。

气体在气相中体积分数为5.0%-6.0%时存在潜在爆炸危险。在密闭容器中60℃

时受震动或在超声波条件下可分解爆炸，在非密闭容器中93-95℃时能自燃爆炸。在

日光、镁光照射或碰撞“能”的影响下，更易爆炸，有实验表明三氯化氮体积分数

大于1%时有电火花即可引爆。

三氯化氮爆炸前没有任何迹象，都是突然间发生。爆炸产生的能量与NCl3积聚

的浓度和数量有关，少量NCl3瞬间分解引起无损害爆鸣。大量NCl3瞬间分解可引

起剧烈爆炸，并发出巨响，有时伴有闪光，破坏性很大。爆炸方程式为：

2NCl3=N2+3Cl2+459.8kJ

三氯化氮液体在空气中易挥发，在热水中易分解，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溶液中及暗处可以存放数天，

在酸碱介质中易分解。NCl3在湿气中易水解生成一种常见的漂白剂，显示酸性，NCl3

与水反应的产物为HClO和NH3。水解的化学方程式：NCl3+3H2O=NH3+3HClO；NCl3

遇碱迅速分解，反应式为NCl+6NaOH=N2+3NaClO+3NaCl+3H2O

NCl3+3NaOH=NH3+3NaClO

2?三氯化氮的来源

在氯气生产和使用过程中，所有和氯气接触的物质，当其中含有铵盐、氨及含

铵化合物等杂质时，就可能产生三氯化氮。

(1)盐水中含有铵盐、氨及含铵化合物等杂质，其中无机铵，例如NH4Cl、

(NH4)2CO3，有机铵，例如胺(RNH2)、酰胺(RCONH2)、氨基酸[RCH(NH2)COOH)。盐水

在电解中与电解槽阳极室的氯气或次氯酸钠在pHNH4Cl+3Cl2=NCl3+4HCl

2(NH4)2CO3+3Cl2=NCl3+3NH4Cl+2COa+2H2O

NH3+3HClO=3H2O+NCl3

盐水中铵盐、氨及含铵化合物的来源有以下几个方面。

a.由原盐带来，一是原盐本身含有，二是在运输和贮存的过程中混入；

b.由化盐用水夹带；

c.由盐水精制剂、助沉剂夹带。

(2)氯气冷却洗涤水、干燥氯气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)，与含氯的水会发生如下反应。

NH3+HClO=H2O+NHaCl(pH>8.5)

NH3+2HClO=2H2O+NHCl2(4.2NH3+3HClO=3H2O+NCl3(pH这些反应基本上

是瞬间完成并同水的pH值有关。pH值在4.2-8.5时，3种形态的氯胺均会存在。

氯气液化时因冷却器破裂，冷冻剂混入时也会带入含铵化合物，从而产生三氯

化氮。

3?三氯化氮富集的原因

如果把好原料关，在电解、干燥过程中由于三氯化氮含量少而且在水溶液的环

境下，不会发生富集以致产生爆炸的危险。其爆炸危险主要存在于氯气压缩液化产

生液氯以后的环节。

(1)在氯气液化生产中，正常情况下气相中NCl3的体积分数小于5%，不会发生

爆炸。但是采用冷冻盐水作为冷却剂时，如果冷冻盐水中的铵盐、氨及含铵化合物

含量高尤其是制冷剂氨混入冷冻盐水时，当液化器破裂造成冷冻盐水与液氯直接接

触，将生成大量的三氯化氮。

(2)液体三氯化氮在液氯中的分布较为均匀，因二者密度稍有不同，造成下部的

三氯化氮含量稍高。而气化时情况有所不同，因二者沸点差别很大，且液氯的蒸气

压比三氯化氮高得多，当液氯大部分被气化时，三氯化氮仅有少量蒸发，从而容易

造成富集.有文献介绍，当气化器中液氯蒸发时，三氯化氮的分离系数为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。因此，在液氯气化器操作

中，随着每次倒料—气化—排气—倒料的循环讨程，气化器底部残液中的三氯化氮

浓度不断升高，当质量分数超过5%时就有爆炸的危险。

因此，如果不注意气化温度(采用蒸汽或明火加热)和蒸发量，且不及时对积累

的三氯化氮进行处理，就存在安全隐患。

(3)液氯储存容器中的液氯用尽，积累的三氯化氮质量分数达到5%时有爆炸危险。