2.2化学性爆炸
氯气中含有NCl3、H2,在一定浓度、条件下可引起爆炸;氯气与有机物、氨及金属粉末反应易引起爆炸。氯气化学性爆炸的主要原因:
2.2.1NCl3爆炸
2.2.1.1NCl3的性质
NCl3常温下为黄色粘稠的油状液体,密度为1.653,-27℃以下固化,沸点71℃,自燃爆炸温度为95℃。
2.2.1.2NCl3的生成
盐水中含有氨(NH)、铵离子(NH4)、可水解出氨基(-NH)的化合物(无机胺化合物如一氯胺NHCl、二氯胺NHCl等;有机胺化合物如尿素、苯胺、氨基乙酸等)。在电槽阳极析出的氯部分地溶解在阳极液中,生成次氯酸和盐酸,使NH3、NH4+、NH2Cl及NHCl2等在阳极板区生成NCl3,并随同氯气一起析出。其反应式如下:
NH·H2O+Cl2→NH4Cl+HOCl
NH4Cl+3Cl2→4HCl+NCl5→NH2Cl+HOCl→NHCl2+H2O
NHCl3+HOCl→H2O+NCl5→NCl5与氯气混在一起,经冷却、干燥、压缩、液化过程,留存于液氯中。
2.2.1.3NCl3爆炸
NCl5是一种不稳定且危险的爆炸性物质,当体积含量超过5%时,易发生分解爆炸,通常以爆轰方式进行,生成氯气、氮气和大量热量。绝热状态下,爆炸时温度可达2128℃,压力高达531.6MPa;空气中爆炸温度可达1698℃。爆炸的危害取决于NCl2积聚的浓度和数量。爆炸方程式为:
2NCl3→N2+3Cl2+459.9kJ
NCl3爆炸的特点:贮槽内的液氯量少;爆炸的贮槽残骸内有反应产物三氯化铁粉末。
2.2.1.4NCl3富集
NCl3在液氯底部积聚、浓缩,在一定条件下蒸发达到爆炸极限。NCl3富集主要方式:
a)进料→沉淀→出料循环方式。氯槽、冷凝器等每次进料后液氯中NCl3不断沉积到贮槽底部;
b)进料(装瓶)→蒸发→排气循环方式。气化器、氯瓶等随着使用、充装次数增多,其底部余氯NCl3浓度不断升高;
c)余量不足。气化器、氯瓶发料或使用后余氯少于规定量,使NCl3浓度升高;
d)泄漏。氯槽、冷凝器、气化器泄漏,液氯蒸发,余氯不断减少,NCl3浓度不断升高;
e)残留。贮槽、容器未完全清洗干净,残存NCl3蒸发,达到爆炸浓度。
2.2.2氢气爆炸
氢气在氯气中的爆炸范围(体积百分比)为5.5%~89%。氯气含氢量达5.5%以上,则随时可能在光照或受热情况下发生爆炸。光照爆炸反应为:H2+Cl2→2HCl+热量。产生爆炸的原因:
(1)爆炸性混合气体的形成:
a)进槽盐水中含有铁、钙、镁离子等杂质时,特别是铁杂质,致使阳极室产生第二阴极而放出氢气;
b)离子膜损坏,使氯气与氢气混合;