全面认识硝化反应

全面认识硝化反应

硝化反应是生产染料、药物及某些炸药的重要反应，在现在化工工业中被广泛利用。

定义

硝化是向有机化合物分子中引入硝基的过程，硝基就是硝酸失去一个羟基形成的一价的硝基。

应用领域

对于脂肪族化合物的硝化

代表产品为硝基烷烃，硝基烷烃为优良的溶剂，对纤维素化合物、聚氯乙烯、聚酰胺、环氧树脂等均有良好的溶解能力，并可作为溶剂添加剂和燃料添加剂。它们也是有机合成的原料，如用于合成羟胺、三羟甲基硝基甲烷、炸药、医药、农药和表面活性剂等。

对于芳香族化合物的硝化

各种芳香族硝基化合物，如硝基苯、硝基甲苯和硝基氯苯等是染料中间体（见苯系中间体）。有些硝基化合物是单质炸药，如2，4，6-三硝基甲苯（即梯恩梯）。芳香族硝基化合物还原可制得各种芳伯胺，如苯胺等。

硝化工艺分类

1、直接硝化法：直接引入硝基的反应。

典型反应有：

丙三醇与混酸反应制备硝酸甘油

苯硝化制备硝基苯

氯苯硝化制备邻硝基氯苯、对硝基氯苯

甲苯硝化制备三硝基甲苯

丙烷等烷烃硝化制备硝基烷烃

2、间接硝化法：间接的向分子中引入硝基（先磺化再硝化）。

典型反应：

苯酚制备苦味酸

3、亚硝化法：有机化合物分子中的氢被亚硝基取代的反应。主要用于酚、酚醚、三级芳胺等的亚硝化以及二甲胺的亚硝化。

典型反应：

2-萘酚亚硝化制备1-亚硝基-2-萘酚

二苯胺亚硝化制备N-亚硝基二苯胺

硝化工艺的硝化剂

硝化剂：浓硝酸或混酸（浓硝酸与浓硫酸的混合物），也有用氧化氮做硝化剂。

亚硝化剂：一般采用亚硝酸盐作为亚硝化剂。在反应中，先将反应物溶于酸（盐酸、稀硫酸、醋酸）中，再讲亚硝酸钠的水溶液逐滴加入到反应物中使生成的亚硝酸立即与反应物作用。

硝化反应的危险特点

1、反应速度快，放热量大

硝化反应是放热反应，温度越高，硝化反应的速度越快，放出的热量越多，越极易造成温度失控而爆炸。

2、反应物料易燃

被硝化的物质大多为易燃物质，有的兼具毒性，如苯、甲苯、脱脂棉等，使用或储存不当时，易造成火灾。

3、硝化剂有强烈的氧化性和腐蚀性

混酸具有强烈的氧化性和腐蚀性，与有机物特别是不饱和有机物接触即能引起燃烧。硝化反应的腐蚀性很强，会导致设备的强烈腐蚀。混酸在制备时，若温度过高或落入少量水，会促使硝酸的大量分解，引起突沸冲料或爆炸。

4、硝化产物、副产物大都具有爆炸危险性

硝化产品大都具有火灾、爆炸危险性，尤其是多硝基化合物和硝酸酯，受热、摩擦、撞击或接触点火源，极易爆炸或着火。

安全措施

1、温度控制

制备混酸时，应严格控制温度和酸的配比，并保证充分的搅拌和冷却条件，严防因温度猛升而造成的冲料或爆炸。

2、硝化剂妥善保存

必须严格防止混酸与纸、棉、布、稻草等有机物接触，避免因强烈氧化而发生燃烧爆炸。

3、反应物控制

应仔细配制反应混合物并除去其中易氧化的组分，不得有油类、酐类、甘油、醇类等有机物杂质，含水也不能过高；否则，此类杂质与酸作用易引发爆炸事故。

4、进料控制

硝化过程应严格控制加料速度，控制硝化反应温度。硝化反应器应有良好的搅拌和冷却装置，不得中途停水断电及搅拌系统发生故障。硝化器应安装严格的温度自动调节、报警及自动连锁装置，当超温或搅拌故障时，能自动报警并停止加料。硝化器应设有泄爆管和紧急排放系统，一旦温度失控，紧急排放到安全地点。

5防燃防爆

处理硝化产物时，应格外小心，避免摩擦、撞击、高温、日晒，不能接触明火、酸、碱等。管道堵塞时，应用蒸气加温疏通，不得用金属棒敲打或明火加热。

6、设备防腐

要注意设备和管道的防腐，确保严密不漏。