本发明公开了一种降低氯碱生产中三氯化氮危险性的装置及方法，该装置包括收集槽与中和罐，收集槽的中上部设有与NCl3排放管连接的NCl3入口，收集槽顶部设有排气口，收集槽底部设有NCl3出口，NCl3出口通过管道与设置在中和罐上部的NCl3进口相连，中和罐上部还设有工业水进口、废气出口和NaOH进口，中和罐底部设有中和液出口，中和液出口通过管道与中和液泵连接，中和液泵通过管道与氯碱系统内部连接。本发明基于NCl3易积累在液氯中，且在酸性或碱性介质中分解的原理，用氯碱系统自产的NaOH配置成一定浓度的吸收液去吸收液氯中的NCl3，同时吸收后的中和液送往氯碱系统内部继续吸收废氯气的思路，以达到氯碱生产中降低NCl3危险性和资源化的目的。
1.一种降低氯碱生产中三氯化氮危险性的装置，其特征在于：包括收集槽（6）与中和罐（13），所述收集槽（6）的中上部设有与NCl3排放管（17）连接的NCl3入口（18），所述NCl3排放管（17）与N2吹扫管（26）连通，所述NCl3排放管（17）上设有NCl3排放阀（2），所述N2吹扫管（26）上设有N2吹扫阀（1），所述收集槽（6）上部设有收集槽液位计（4）和压力表（5），所述收集槽（6）顶部设有排气口（19），所述收集槽（6）底部设有NCl3出口（20），所述NCl3出口（20）通过管道与设置在中和罐（13）上部的NCl3进口（21）相连，所述中和罐（13）上部还设有工业水进口（22）、废气出口（23）和NaOH进口（24），所述中和罐（13）侧下部设有中和罐液位计（10），所述中和罐（13）底部设有中和液出口（25），所述中和液出口（25）通过管道与中和液泵（15）连接，所述中和液泵（15）通过管道与氯碱系统内部连接。
2.根据权利要求1所述的一种降低氯碱生产中三氯化氮危险性的装置，其特征在于：所述收集槽（6）包括上封头（27）、筒体（28）和折边锥形下封头（29），所述上封头（27）与筒体（28）通过法兰（30）连接，所述折边锥形下封头（29）与筒体（28）焊接，所述筒体（28）上部设有NCl3入口（18），所述上封头（27）上设有收集槽液位计（4）和压力表（5），所述上封头（27）顶部设有排气口（19），所述折边锥形下封头（29）底部设有NCl3出口（20）。
3.根据权利要求1所述的一种降低氯碱生产中三氯化氮危险性的装置，其特征在于：所述NCl3出口（20）与中和罐（13）上部的NCl3进口（21）相连的管道上设有取样口（9），所述取样口（9）处设有取样阀（8），所述NCl3出口（20）处设有NCl3控制阀（7）。
4.根据权利要求1所述的一种降低氯碱生产中三氯化氮危险性的装置，其特征在于：与排气口（19）连接的管道上设有排气阀（3）。
5.根据权利要求1所述的一种降低氯碱生产中三氯化氮危险性的装置，其特征在于：与工业水进口（22）连接的管道上设有工业水加入阀（11），与NaOH进口（24）连接的管道上设有NaOH加入阀（12）。
6.根据权利要求1所述的一种降低氯碱生产中三氯化氮危险性的装置，其特征在于：所述中和液出口（25）与中和液泵（15）连接的管道上设有中和液泵入口阀（14），所述中和液泵（15）与氯碱系统内部连接的管道上设有中和液控制阀（16）。
7.一种降低氯碱生产中三氯化氮危险性的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
A、NCl3排放：打开NCl3排放阀（2），根据压力表（5）和收集槽液位计（4）的指示，将NCl3和液氯的混合液通过NCl3排放管（17）排放至收集槽（6）中,排放的同时打开收集槽（6）顶部的排气阀（3），混合液排放完毕后关闭NCl3排放阀（2），打开N2吹扫管（26）上的N2吹扫阀（1），对NCl3排放管（17）中残余的NCl3进行吹扫；
B、物理沉降：利用NCl3和液氯密度的差异，将排入到收集槽（6）中的NCl3和液氯的混合液净置半小时，以保证密度较重的NCl3靠重力作用沉淀到收集槽（6）的折边锥形下封头（29）内；
C、吸收液配置：通过工业水进口（22）和NaOH进口（24）向中和罐（13）中分别加入工业水和NaOH，配置成质量浓度为15%～20%的吸收液，根据中和罐液位计（10）指示，保持中和罐（13）中的吸收液液位为容积的1/2～2/3；
D、化学吸收：打开NCl3控制阀（7），通过重力作用缓慢地将NCl3输送至中和罐（13），使之与吸收液反应，反应过程中的气相产物NH3和氯气从废气出口（23）排出进行吸收处理；
E、分析化验：在关闭NCl3控制阀（7）之前从取样口（9）取样，取样完毕后关闭收集槽（6）顶部的排气阀（3），用比色法分析NCl3的质量百分比含量是否≤0.5%，若含量超标则需要增加NCl3排放的频次；
F、中和液回收：打开中和液泵入口阀（14）和中和液控制阀（16），将与NCl3反应后的中和液通过中和液泵（15）输送至氯碱系统内部再次用以吸收废氯气。
一种降低氯碱生产中三氯化氮危险性的装置及方法
技术领域
[0001] 本发明属于氯碱生产技术领域，具体涉及一种降低氯碱生产中三氯化氮危险性的装置及方法。
背景技术
[0002] 在氯碱工业生产过程中，NCl3是在电解饱和盐水的阳极环境下产生，是无法绝对避免的，只能采取合理的措施降低含量，使其控制在允许的指标范围内。
[0003] NCl3容易积累在液氯容器的底部且极不稳定，是液氯中的有害杂质，在稍加震动、光照或在液氯中的浓度超过5%时就会发生爆炸性分解，威胁氯碱工业的安全生产。在容积不变条件下，NCl3爆炸可达2128℃的高温和536.1MPa的高压，爆炸威力十分可怕，后果十分严重。国内氯碱生产企业曾多次发生过因NCl3处理不当而造成的安全事故，给国家和人民生命财产带来了巨大的损失，同时也带来了一系列的环境污染问题，因此合理有效地降低NCl3的危险性是氯碱工业生产面临的难题。目前国内普遍采用氯水洗涤法，即通过氯水中的次氯酸和盐酸洗涤来自电解系统的大量氯气，以达到减小NCl3含量的目的，这种方法设备庞大，反应速率低，氯水喷淋量大，处理NCl3的效率低。
发明内容
[0004] 本发明的目的是为了解决现有技术中存在的技术问题，提供一种结构简单、设备投资少、使用寿命长，能有效降低液氯中NCl3、运行安全可靠的降低氯碱生产中三氯化氮危险性的装置。
[0005] 本发明的另一个目的是为了提供一种降低氯碱生产中三氯化氮危险性的方法。
[0006] 为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种降低氯碱生产中三氯化氮危险性的装置，包括收集槽与中和罐，所述收集槽的中上部设有与NCl3排放管连接的NCl3入口，所述收集槽顶部设有排气口，所述收集槽底部设有NCl3出口，所述NCl3出口通过管道与设置在中和罐上部的NCl3进口相连，所述中和罐上部还设有工业水进口、废气出口和NaOH进口，所述中和罐底部设有中和液出口，所述中和液出口通过管道与中和液泵连接，所述中和液泵通过管道与氯碱系统内部连接。
[0007] 进一步地，所述NCl3排放管与N2吹扫管连通，所述NCl3排放管上设有NCl3排放阀，所述N2吹扫管上设有N2吹扫阀。
[0008] 进一步地，所述收集槽上部设有液位计和压力表。
[0009] 进一步地，所述收集槽包括上封头、筒体和折边锥形下封头，所述上封头与筒体通过法兰连接，所述折边锥形下封头与筒体焊接，所述筒体上部设有NCl3入口，所述上封头上设有收集槽液位计和压力表，所述上封头顶部设有排气口，所述折边锥形下封头底部设有NCl3出口。
[0010] 进一步地，所述NCl3出口与中和罐上部的NCl3进口相连的管道上设有取样口，所述取样口处设有取样阀，所述NCl3出口设有NCl3控制阀。
[0011] 进一步地，与排气口连接的管道上设有排气阀。
[0012] 进一步地，所述中和罐侧下部设有液位计。
[0013] 进一步地，与工业水进口连接的管道上设有工业水加入阀，与NaOH进口连接的管道上设有NaOH加入阀。
[0014] 进一步地，所述中和液出口与中和液泵连接的管道上设有中和液泵入口阀，所述中和液泵与氯碱系统内部连接的管道上设有中和液控制阀。
[0015] 一种降低氯碱生产中三氯化氮危险性的方法，该方法包括以下步骤：
[0016] A、NCl3排放：打开NCl3排放阀，根据压力表和液位计的指示，将NCl3和液氯的混合液通过NCl3排放管排放至收集槽中,排放的同时打开收集槽顶部的排气阀，排放完毕后关闭NCl3排放阀，打开N2吹扫管上的N2吹扫阀，对NCl3排放管中残余的NCl3进行吹扫；
[0017] B、物理沉降：利用NCl3和液氯密度的差异，将排入到收集槽中的NCl3和液氯的混合液净置半小时，以保证密度较重的NCl3靠重力作用沉淀到收集槽的折边锥形下封头内；
[0018] C、吸收液配置：通过工业水进口和NaOH进口向中和罐中分别加入工业水和NaOH，配置成质量浓度为15%～20%的吸收液，根据中和罐液位计指示，保持中和罐中的吸收液液位为容积的1/2～2/3；
[0019] D、化学吸收：打开NCl3控制阀，通过重力作用缓慢地将NCl3输送至中和罐，使之与吸收液反应，其原理为NaOH与NCl3水解产生的HClO发生反应，从而促使NCl3进一步水解产生NH3，反应方程如下：
[0020]
[0021] 总反应式：
[0022] 为保证中和罐中的气液平衡和反应速率，反应过程中的气相产物NH3和氯气从废气出口排出进行吸收处理；
[0023] E、分析化验：在关闭NCl3控制阀之前从取样口取样，取样完毕后关闭收集槽顶部的排气阀，用比色法分析NCl3的质量百分比含量是否≤0.5%，若含量超标则需要增加NCl3排放的频次；
[0024] F、中和液回收：打开中和液泵入口阀和中和液控制阀，将与NCl3反应后的中和液通过中和液泵输送至氯碱系统内部再次用以吸收废氯气。
[0025] 本发明相对现有技术具有以下有益效果：本发明基于NCl3易积累在液氯中，且在酸性或碱性介质中分解的原理，用氯碱系统自产的NaOH配置成一定浓度的吸收液与液氯中的NCl3反应，同时吸收后的中和液送往氯碱系统内部继续吸收废氯气的思路，以达到氯碱生产中降低NCl3危险性和资源化的目的。本发明设备占地面积小、结构简单、设备投资小，使用寿命长；工艺流程短，控制点较少，工作方法操作简便，运行安全稳定，中和液可再次利用，能有效地处理液氯中的NCl3，为氯碱系统的安全稳定运行提供强有力的保障。
附图说明
[0026] 图1为本发明的结构示意图；
[0027] 图2为本发明收集槽的结构示意图。
[0028] 本发明附图标记含义如下：1、N2吹扫阀；2、NCl3排放阀；3、排气阀；4、收集槽液位计；5、压力表；6、收集槽；7、NCl3控制阀；8、取样阀；9、取样口；10、中和罐液位计；11、工业水加入阀；12、NaOH加入阀；13、中和罐；14、中和液泵入口阀；15、中和液泵；16、中和液控制阀；17、NCl3排放管；18、NCl3入口；19、排气口；20、NCl3出口；21、NCl3进口；22、工业水进口；23、废气出口；24、NaOH进口；25、中和液出口；26、N2吹扫管；27、上封头；28、筒体；29、折边锥形下封头；30、法兰。
具体实施方式
[0029] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0030] 实施例1
[0031] 如图1-2所示，一种降低氯碱生产中三氯化氮危险性的装置，包括材质分别选用16MnDR和FRP/PVC-U的收集槽6与中和罐13，收集槽6包括上封头27、筒体28和锥度为60度的折边锥形下封头29，上封头27与筒体28通过法兰30连接，折边锥形下封头29与筒体28焊接，收集槽6的筒体28上部设有与NCl3排放管17连接的NCl3入口18，NCl3排放管17与N2吹扫管26连通，NCl3排放管17上设有NCl3排放阀2，N2吹扫管26上设有N2吹扫阀1，收集槽6的上封头27上设有收集槽液位计4和压力表5，收集槽6的上封头27顶部设有排气口19，与排气口19连接的管道上设有排气阀3，收集槽6的折边锥形下封头29底部设有NCl3出口20，NCl3出口20通过管道与设置在中和罐13上部的NCl3进口21相连，NCl3出口20标高高于NCl3进口21标高至少
500mm，NCl3出口20与NCl3进口21相连的管道上设有取样口9，取样口9处设有取样阀8，NCl3出口20处设有NCl3控制阀7，中和罐13上部还设有工业水进口22、废气出口23和NaOH进口
24，与工业水进口22连接的管道上设有工业水加入阀11，与NaOH进口24连接的管道上设有NaOH加入阀12，中和罐13侧下部设有中和罐液位计10，中和罐13底部设有中和液出口25，中和液出口25通过管道与中和液泵15连接，中和液泵15通过管道与氯碱系统内部连接，中和液出口25与中和液泵15连接的管道上设有中和液泵入口阀14，中和液泵15与氯碱系统内部连接的管道上设有中和液控制阀16。
[0032] 将上述降低氯碱生产中三氯化氮危险性的装置用于某氯碱正常生产过程中，正常情况下NCl3排放的频次为1次/周，排放时打开与氯气液化器和液氯分离器连接的NCl3排放管17上的NCl3排放阀2，排放的同时打开收集槽6顶部的排气阀3，观察压力表5和收集槽液位计4的显示值，将NCl3和液氯的混合液通过NCl3排放管17排放至收集槽6中,混合液排放完毕后关闭NCl3排放阀2，打开N2吹扫管26上的N2吹扫阀1，对NCl3排放管17中残余的NCl3进行吹扫15分钟，整个排放和吹扫过程中收集槽6中的压力控制在200KPa之内；利用NCl3和液氯密度的差异，将排入到收集槽6中的NCl3和液氯的混合液净置半小时，以保证密度较重的NCl3靠重力作用沉淀到收集槽6的折边锥形下封头29内。
[0033] 通过工业水进口22和NaOH进口24向中和罐13中分别加入工业水和NaOH，配置成质量浓度为15%～20%的吸收液，根据中和罐液位计10指示，保持中和罐13中的吸收液液位为容积的1/2～2/3；打开NCl3控制阀7，通过重力作用缓慢地将NCl3输送至中和罐13，使之与吸收液反应，反应过程中的气相产物NH3和氯气从废气出口23排出并抽至废气处理工序进行吸收处理；待收集槽6中液位降至20%时，打开取样阀8从取样口9取样，取样完成后再关闭NCl3控制阀7，取样完毕后关闭收集槽6顶部的排气阀3，然后用比色法分析NCl3的质量百分比含量，分析结果：NCl3的含量为0.2%，指标合格。打开中和液泵入口阀14和中和液控制阀16，将与NCl3反应后的中和液通过中和液泵15输送至氯碱系统内部再次用以吸收废氯气。
[0034] 实施例2
[0035] 本实施例中降低氯碱生产中三氯化氮危险性的装置同实施例1，将其用于某氯碱生产过程中，与实施例1不同之处为分析结果：NCl3的含量为0.8%，指标不合格。系统中NCl3的含量超标，有继续上涨的可能，系统存在安全风险。需将NCl3排放的频次提高至2～3次/周，多次排放达到降低系统中NCl3危险性的目的。另外，分析中和液的碱浓度，若NaOH的质量浓度在15%～20%之内，中和液可再次作为吸收液使用，若NaOH的质量浓度＜15%，需将中和液通过中和液泵15输送至氯碱系统内部再次用以吸收废氯气。中和罐13内则需要再次重新配置合格的中和液。
[0036] 为保证操作安全，整个排放过程中避免剧烈震动，检查并使废气出口23的管路畅通，确保NCl3在排放过程中实现操作本质化安全。
