在氯堿生產過程中，三氯化氮爆炸事故曾多次發生，爆炸不僅會造成氯氣泄漏事故，而且爆炸本身可能造成人身傷害，因此做好三氯化氮爆炸的預防工作顯得尤為重要。
1 三氯化氮的性質及危險性
三氯化氮(NCl3)分子為三角錐形，由于分子內3個氯原子聚集在同一側，相互間有較大的排斥力和阻礙，同時氮氯元素電負性接近(氮稍大于氯)，在外界較小能力的激發下，就可能引起氮氯鍵(N-Cl)斷裂而造成三氯化氮發生分解。自燃爆炸點95℃。
三氯化氮是一種危險且不穩定的物質，在60℃以下逐漸分解產生氮和氯，在一定條件下與生成反應達成可逆平衡。
純的三氯化氮和臭氧、磷化物、氧化氮、橡膠、油類等有機物相遇，可發生強烈反應。
液體加熱到60-95℃時會發生爆炸，空氣中爆炸溫度約為1700℃，密閉容器中爆炸最高溫度為2128℃，最大壓力為543.2MPa。
氣體在氣相中體積分數為5.0%-6.0%時存在潛在爆炸危險。在密閉容器中60℃時受震動或在超聲波條件下可分解爆炸，在非密閉容器中93-95℃時能自燃爆炸。在日光、鎂光照射或碰撞“能”的影響下，更易爆炸，有實驗表明三氯化氮體積分數大于1%時有電火花即可引爆。
三氯化氮爆炸前沒有任何跡象，都是突然間發生。爆炸產生的能量與NCl3積聚的濃度和數量有關，少量NCl3瞬間分解引起無損害爆鳴。大量NCl3瞬間分解可引起劇烈爆炸，并發出巨響，有時伴有閃光，破壞性很大。爆炸方程式為：
2NCl3=N2+3Cl2+459.8kJ
三氯化氮液體在空氣中易揮發，在熱水中易分解，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溶液中及暗處可以存放數天，在酸堿介質中易分解。NCl3在濕氣中易水解生成一種常見的漂白劑，顯示酸性，NCl3與水反應的產物為HClO和NH3。水解的化學方程式：NCl3+3H2O=NH3+3HClO；NCl3遇堿迅速分解，反應式為NCl+6NaOH=N2+3NaClO+3NaCl+3H2O
NCl3+3NaOH=NH3+3NaClO
2 三氯化氮的來源
在氯氣生產和使用過程中，所有和氯氣接觸的物質，當其中含有銨鹽、氨及含銨化合物等雜質時，就可能產生三氯化氮。
(1)鹽水中含有銨鹽、氨及含銨化合物等雜質，其中無機銨，例如NH4Cl、(NH4)2CO3，有機銨，例如胺(RNH2)、酰胺(RCONH2)、氨基酸[RCH(NH2)COOH)。鹽水在電解中與電解槽陽極室的氯氣或次氯酸鈉在pH<5的條件下反應，產生NCl3，其反應式如下：
NH4Cl+3Cl2=NCl3+4HCl
2(NH4)2CO3+3Cl2=NCl3+3NH4Cl+2COa+2H2O
NH3+3HClO=3H2O+NCl3
鹽水中銨鹽、氨及含銨化合物的來源有以下幾個方面。
a.由原鹽帶來，一是原鹽本身含有，二是在運輸和貯存的過程中混入；
b.由化鹽用水夾帶；
c.由鹽水精制劑、助沉劑夾帶。
(2)氯氣冷卻洗滌水、干燥氯氣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)，與含氯的水會發生如下反應。
NH3+HClO=H2O+NHaCl(pH>8.5)
NH3+2HClO=2H2O+NHCl2(4.2<pH<8.5)
NH3+3HClO=3H2O+NCl3(pH<4.2)
這些反應基本上是瞬間完成并同水的pH值有關。pH值在4.2-8.5時，3種形態的氯胺均會存在。
氯氣液化時因冷卻器破裂，冷凍劑混入時也會帶入含銨化合物，從而產生三氯化氮。
3 三氯化氮富集的原因
如果把好原料關，在電解、干燥過程中由于三氯化氮含量少而且在水溶液的環境下，不會發生富集以致產生爆炸的危險。其爆炸危險主要存在于氯氣壓縮液化產生液氯以后的環節。
(1)在氯氣液化生產中，正常情況下氣相中NCl3的體積分數小于5%，不會發生爆炸。但是采用冷凍鹽水作為冷卻劑時，如果冷凍鹽水中的銨鹽、氨及含銨化合物含量高尤其是制冷劑氨混入冷凍鹽水時，當液化器破裂造成冷凍鹽水與液氯直接接觸，將生成大量的三氯化氮。
(2)液體三氯化氮在液氯中的分布較為均勻，因二者密度稍有不同，造成下部的三氯化氮含量稍高。而氣化時情況有所不同，因二者沸點差別很大，且液氯的蒸氣壓比三氯化氮高得多，當液氯大部分被氣化時，三氯化氮僅有少量蒸發，從而容易造成富集.有文獻介紹，當氣化器中液氯蒸發時，三氯化氮的分離系數為6-10，即氣相氯中NCl3含量為1，而液相氯中三氯化氮含量為6-10。因此，在液氯氣化器操作中，隨著每次倒料—氣化—排氣—倒料的循環討程，氣化器底部殘液中的三氯化氮濃度不斷升高，當質量分數超過5%時就有爆炸的危險。
因此，如果不注意氣化溫度(采用蒸汽或明火加熱)和蒸發量，且不及時對積累的三氯化氮進行處理，就存在安全隱患。
(3)液氯儲存容器中的液氯用盡，積累的三氯化氮質量分數達到5%時有爆炸危險。
4 三氯化氮的預防及處理
從以上的分析可以看出，三氯化氮的產生是無法絕對避免的，應采取合理的措施把三氯化氮的危險控制在允許的范圍內。
4.1 阻止銨離子進入電解槽是防止三氯化氮產生的治本之法
(1)原鹽的管理。首先要避免運輸、堆垛、倉儲過程含銨物質污染原鹽。定期對原鹽總銨和無機銨含量進行分析(一般總銨的質量分數控制在10×10-6，無機銨指標控制在3×10-6，每批分析一次)，必要時調整鹽種。
(2)水源的分析。選用合適的水源并加強監控[有的企業要求ρ(無機銨)≤0.2mg/L，ρ(總銨)≤1.0mg/L，每周分析一次]。特別是采用河水化鹽時，在使用化肥的季節，應嚴密監視化肥對水體的污染，避免化鹽水含銨量超標。
(3)精制劑、助沉劑的控制。在鹽水精制過程，應選用不含銨或含銨低的精制劑、助沉劑。
(4)入槽鹽水的分析。ρ(無機銨)≤1 mg/L，戶(總銨)≤4mg/L，一般每日分析1次，隨情況不同分析頻次可調整有的企業因各方面的情況比較穩定，規定每月分析1次。
4.2 采用合理氯氣液化工藝
國內許多企業采用制冷劑-冷凍鹽水-氯氣液化間接熱交換工藝，避免制冷劑(氨)與氯氣接觸。通常采用氨作為冷媒，一般是將氨蒸發器和氯冷凝器分別與冷凍鹽水熱交換，一旦設備腐蝕泄漏，也不至于氯和氨直接接觸，由此發生事故的幾率是很小的。但是應加強換熱器內漏的定期檢查。
個別企業采用氟昂代替氨作為制冷劑，從根本上杜絕了氯和氨接觸生成三氯化氮。
4.3 液氯的氣化及氣化器的排污
各種液氯生產、貯存容器的使用溫度應低于45℃，盛裝的液氯嚴禁完全氣化，必須留有足夠的液氯剩余量，并定期排污。例如有的企業液氯氣化器每周排污1次，液氯氣液分離器每半月排污1次。
液氯氣化器定期做三氯化氮含量分析(有的企業每周2次)，氣體主氯化氮體積分數嚴格控制在50×10-5。如高于此指標，則增加排污次數，加大液氯攜帶量，確保三氯化氮含量低于指標。
氣化器的加熱只能使用低于45℃的熱水作熱源，嚴禁用明火、電或蒸汽等直接加熱。
氣化器必須經排污處理、清洗置換徹底后方可檢修，避免殘余液氯氣化后NCl3濃縮，在拆卸檢修過程中引起爆炸。
4.4 及時分析原氯中的三氯化氮含量
原氯中三氯化氮的含量將直接影響液氯中三氯化氮含量的高低，因此應定期分析，保證原氯中三氯化氮的體積分數≤50×10-6。
4.5 杜絕三氯化氮的富集
使用液氯液下泵或屏蔽泵包裝液氯，使液氯直接從貯罐底部送出，并對液氯貯罐每年徹底清洗一次，從而徹底杜絕三氯化氮在槽底部的富集。
4.6 排污物的處理和三氯化氮含量控制
在排污時必須帶液氯排放(包括排污罐排放)，即禁止“干排”。有文獻表明，在液氯殘液中三氯化氮質量分數<18%不會發生爆炸，但要防止液氯氣化。排污時嚴禁敲擊排污閥門或管線，嚴禁排污物同油脂、橡皮等引爆物質接觸。
排污物中的NCl3質量濃度不得超過60g/L(質、量分數為4.13%)，如發現排污物中的NCl3質量濃度大于80g/L，應增加排污量和排污次數，并加強檢測；如排污物中的NCl3質量濃度大于100g/L時，應采取停產等措施查找原因并妥善處理，例如加入適量的四氯化碳或氯仿等稀釋NCl3后方可排污，防止NCl3在排污管線或排污閥內富集達到一定濃度而發生爆炸。
對排污物中三氯化氮的處理有排污法和分解法，例如有的企業采取排污后用堿液處理，有的企業采用觸媒分解法除去。
4.7 使用液氯鋼瓶的注意事項
(1)不許使用加熱鋼瓶的方法抽提鋼瓶內液氯或氯氣，只能靠瓶內液氯在常溫下氣化產生的壓力把瓶內氣氯或液氯壓出。通常，當三氯化氮含量低時，可放出氣氯；當三氯化氮含量高時，應放出液氯；當停止使用液氯時，應將鋼瓶到用氯設備之間的管道用氮氣或壓縮空氣吹凈殘留于管道中的液氯和三氯化氮。
(2)用戶在使用中嚴禁將液氯氣化用完。鋼瓶內禁止產生負壓或物料倒灌混入有機物等物質，可配置緩沖罐，但要進行定期排污和分析三氯化氮含量。
(3)液氯充裝單位應采用定期清洗鋼瓶，或每次充裝前檢查確認并抽空鋼瓶中的剩余物。充裝單位應經常走訪液氯使用單位的鋼瓶使用情況，例如是否采用有效措施防止出現瓶內三氯化氮富集、或到其他廠家充裝含三氯化氮高的液氯等。當確知三氯化氮含量高時應謹慎處理，以免在清洗或抽真空時發生爆炸。
4.8 謹慎處理三氯化氮超標狀態
三氯化氮含量超標時或嚴重超標時非常危險，稍有不慎就會引起爆炸。應避免下列操作：啟、閉閥門，敲擊，撞擊，液體沖擊(泵抽)，用水蒸氣氣化，明火，高溫等。因此，應組織確定科學的處理方式，不可貿然處理。
5 小結
通過以上分析可以看出，三氯化氮引起的爆炸決不是偶然的，如果在原料和操作等方面對三氯化氮進行控制，并加強過程管理，就可以避免事故的發生。
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