典型化学反应的基本安全技术ppt-课件
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4.5典型化学反应 基本安全技术
化工生产过程的三个基本环节：
原料预处理过程、反应过程和反应产物 后处理过程。
反应过程是化工生产过程的中心环节。
常见的典型化学反应：氧化、还原、硝化、
磺化、聚合等
第一节 氧化
一 氧化反应及其应用
定义：广义的讲，氧化是失去电子的作用， 狭义的讲，氧化是指物质与氧的化合作用。
② 车间厂房设计应符合国家爆炸危险场所安全规 定
③ 最好采用多段式硝化器 ④ 硝化过程中一定要避免有机物质的氧化 ⑤ 往硝化器中加入固体物质，必须使加料工作机
械化
⑥硝基化合物具有爆炸性，形成的中间产物有 巨大的爆炸威力
⑦硝化器搅拌轴不可以使用普通普通机油或甘 油作润滑剂
⑧对于特别危险的硝化产物，需将其放入装有 大量水的事故处理槽中
④ 使用还原剂时应注意相应的安全问题 ⑤ 操作中应严格控制温度、压力、流量等反应条件及反
应参数 ⑥ 尽量采用危险性小还原效率高的新型还原剂代替火灾
危险性大的还原剂
第三节 硝化
一 硝化反应及其应用
1、硝化反应的定义
硝化反应是发现最早的有机反应之 一，早在1834年就发现了硝化生成硝基苯的 方法。到了19世纪中期，由于燃料等化学工 业的发展，硝化反应开始在有机化学工业上 得到广泛的应用。
ONa
+ NaCl + H2O
NO2 ONa
NO2 + NaCl + H2O
NO2
满足产品性能要求 a, 加深染料的颜色
NN
O2N
NN
NH2 （黄色） NH2 （红色）
b,引入NO2提高芳香族化合物的极性，使其作为极 性溶剂
NO 2
c, 引入NO2使其产物作为温和的氧化剂使用
NaO 3S
NO 2
(2)
SO3H
H2SO4(SO3) 200-250
SO3H
仔细观察第4个方程式，
其特点为：
CH3SO3H
CH3
(3)
CH3
H2SO4 室温
SO3H
SO3H
(4) CH3OH HOSO2OH
CH3OSO2OH H2O O-S键的生成
一、什么是磺化反应
1 定义：向有机物分子中引入磺酸基(－SO3H) 的反应； 磺化是磺基中的硫原子与有机分子中的碳原子相连接形成C-S
工业上氧化反应的应用：
1 硫磺氧化制备硫酸
S + O2→SO2 2SO2+O2→2SO3 SO3+H2O→H2SO4
2 氨氧化制备稀硫酸
4NH3+5O2→4NO+6H2O 2NO+O2→2NO2 3NO2+H2O→2HNO3+NO
3 甲醇氧化制取甲醛
CH3OH+O2→HCHO+H2O
4 乙醇氧化制取醋酸
C2H5OH+O2→CH3CHO+H2O CH3CHO+O2→CH3COOH
5 甲苯氧化制备苯酐
6 萘氧化制备苯酐
7 乙烯氧化制备环氧乙烷
CH2=CH2+O2→
二 氧化的危险性分析
① 氧化反应初期需要吸热，但反应过程 又会放热，应注意及时出去反应热
② 有的氧化过程物料配比接近于爆炸下 线，极易引起爆炸起火
键的反应，得到的产物为磺酸化合物(RSO2OH或ArSO2OH); 硫酸化是硫原子与氧原子相连O-S键的反应，得到的产物为硫
酸烷酯(ROSO2OH). 磺化是在有机化合物分子中引入磺(酸)基(－SO3H)的反应。常
③ 被氧化的物质大部分是易燃易爆物质 ④ 氧化剂具有很大的火灾危险性 ⑤ 部分氧化产品也具有火灾危险性
三 氧化的安全技术要点
① 必须保证反应设备的良好传热能力 ② 反应设备应有必要的安全防护装置 ③ 当反应需要通入空气或氧气时，反应物料
的配比应严格控制在爆炸范围之外 ④ 要严格控制氧化剂的加料速度和加料顺序 ⑤ 应严格控制产品烘干温度不超过其燃点 ⑥ 使用的原料和产品应采取相应的防火措施
第二节 还原
一 还原反应及其应用
定义：广义的讲，还原是指得到电子的作用。
狭义的讲，还原是指物质被夺去氧或得到氢 的反应。
工业应用： 1 硝基苯还原制备苯胺
2 苯催化加氢制备环己烷 3 植物油催化加氢制备硬化油 4 硝基苯用保险粉还原制备苯胺
二 还原的危险性分析
① 还原过程都有氢气存在，氢气的爆炸极限 很低，且对金属有渗碳作用，易造成腐蚀
在硝化剂的作用下，向有机化合物分子
中引入硝基的过程成为硝化反应。生成的产
物为硝基化合物。
硝化产物的分类
硝 化 产
硝基与碳相连－称为硝基化合物 －C－NO2
例如： NO2
三硝基甲苯
物 分 三
硝基与氧相连－称为硝酸酯
2ON
CH3
NO2
例如：
CH3
CH3 －C－O－NO2
－C－O－NO2
硝酸叔丁酯
类
硝基与氮相连－称为硝C胺H3 －N－NO2
d,制备炸药 －TNT
H3C O2N
NO 2
NO 2
二 硝化的危险性分析
① 硝化是一个放热反应，所以硝化需要在降温 的条件下进行
② 常用的硝化剂都具有较强的氧化性、吸水性、 和腐蚀性
③ 被硝化的物质大多易燃
④ 硝化产物大都有着火爆炸的危险性，如TNT， 苦味酸等
三 硝化的安全技术要点
① 硝化设备应确保严密不漏，防止硝化物料溅到 蒸汽管道等高温表面上引起爆炸或者燃烧
⑨分析取样时应当防止未完全硝化的产物突然 着火，防止烧伤事故
磺化
掌握磺化反应的原理 了解磺化反应的主要应用 了解磺化反应的危险性 分析磺化反应的安全技术要点
导入
什么是磺化？
请同学们回忆单环芳烃的性质：
仔细观察这(1)~(3)三个方程式， 它们有一个共同特点：
(1)
H2SO4
SO3H
70
C-S键的生成
② 还原反应中所使用的催化剂雷氏镍吸潮后 在空气中有自燃危险
③ 固体还原剂保险粉、硼氢化钾，氢化铝等 都是遇湿易燃物品
④ 有些还原反应的中间体亦有一定的火灾危 险
三 还原的安全技术要 点
① 由于有氢的存在，必须遵守国家爆炸危险场所安全规 定
② 可能造成氢腐蚀的场合，设备、管道的选材要符合要 求
③ 当使用雷氏镍来火花氢气进行还原反应时，必须先确 定反应器内含氧量达到一定标准时才可通入空气
例如：
－NH－NO2 N－硝基苯胺
2 硝化反应的应用
提高亲核置换反应活性
Cl + 2NaOH
10% NaOH 350-400℃,20-30MPa
Cl
+来自百度文库2NaOH
10% NaOH 160℃,0.6MPa
NO2 Cl
NO2 + 2NaOH
10% NaOH 100℃,常压
NO2
ONa + NaCl + H2O
化工生产过程的三个基本环节：
原料预处理过程、反应过程和反应产物 后处理过程。
反应过程是化工生产过程的中心环节。
常见的典型化学反应：氧化、还原、硝化、
磺化、聚合等
第一节 氧化
一 氧化反应及其应用
定义：广义的讲，氧化是失去电子的作用， 狭义的讲，氧化是指物质与氧的化合作用。
② 车间厂房设计应符合国家爆炸危险场所安全规 定
③ 最好采用多段式硝化器 ④ 硝化过程中一定要避免有机物质的氧化 ⑤ 往硝化器中加入固体物质，必须使加料工作机
械化
⑥硝基化合物具有爆炸性，形成的中间产物有 巨大的爆炸威力
⑦硝化器搅拌轴不可以使用普通普通机油或甘 油作润滑剂
⑧对于特别危险的硝化产物，需将其放入装有 大量水的事故处理槽中
④ 使用还原剂时应注意相应的安全问题 ⑤ 操作中应严格控制温度、压力、流量等反应条件及反
应参数 ⑥ 尽量采用危险性小还原效率高的新型还原剂代替火灾
危险性大的还原剂
第三节 硝化
一 硝化反应及其应用
1、硝化反应的定义
硝化反应是发现最早的有机反应之 一，早在1834年就发现了硝化生成硝基苯的 方法。到了19世纪中期，由于燃料等化学工 业的发展，硝化反应开始在有机化学工业上 得到广泛的应用。
ONa
+ NaCl + H2O
NO2 ONa
NO2 + NaCl + H2O
NO2
满足产品性能要求 a, 加深染料的颜色
NN
O2N
NN
NH2 （黄色） NH2 （红色）
b,引入NO2提高芳香族化合物的极性，使其作为极 性溶剂
NO 2
c, 引入NO2使其产物作为温和的氧化剂使用
NaO 3S
NO 2
(2)
SO3H
H2SO4(SO3) 200-250
SO3H
仔细观察第4个方程式，
其特点为：
CH3SO3H
CH3
(3)
CH3
H2SO4 室温
SO3H
SO3H
(4) CH3OH HOSO2OH
CH3OSO2OH H2O O-S键的生成
一、什么是磺化反应
1 定义：向有机物分子中引入磺酸基(－SO3H) 的反应； 磺化是磺基中的硫原子与有机分子中的碳原子相连接形成C-S
工业上氧化反应的应用：
1 硫磺氧化制备硫酸
S + O2→SO2 2SO2+O2→2SO3 SO3+H2O→H2SO4
2 氨氧化制备稀硫酸
4NH3+5O2→4NO+6H2O 2NO+O2→2NO2 3NO2+H2O→2HNO3+NO
3 甲醇氧化制取甲醛
CH3OH+O2→HCHO+H2O
4 乙醇氧化制取醋酸
C2H5OH+O2→CH3CHO+H2O CH3CHO+O2→CH3COOH
5 甲苯氧化制备苯酐
6 萘氧化制备苯酐
7 乙烯氧化制备环氧乙烷
CH2=CH2+O2→
二 氧化的危险性分析
① 氧化反应初期需要吸热，但反应过程 又会放热，应注意及时出去反应热
② 有的氧化过程物料配比接近于爆炸下 线，极易引起爆炸起火
键的反应，得到的产物为磺酸化合物(RSO2OH或ArSO2OH); 硫酸化是硫原子与氧原子相连O-S键的反应，得到的产物为硫
酸烷酯(ROSO2OH). 磺化是在有机化合物分子中引入磺(酸)基(－SO3H)的反应。常
③ 被氧化的物质大部分是易燃易爆物质 ④ 氧化剂具有很大的火灾危险性 ⑤ 部分氧化产品也具有火灾危险性
三 氧化的安全技术要点
① 必须保证反应设备的良好传热能力 ② 反应设备应有必要的安全防护装置 ③ 当反应需要通入空气或氧气时，反应物料
的配比应严格控制在爆炸范围之外 ④ 要严格控制氧化剂的加料速度和加料顺序 ⑤ 应严格控制产品烘干温度不超过其燃点 ⑥ 使用的原料和产品应采取相应的防火措施
第二节 还原
一 还原反应及其应用
定义：广义的讲，还原是指得到电子的作用。
狭义的讲，还原是指物质被夺去氧或得到氢 的反应。
工业应用： 1 硝基苯还原制备苯胺
2 苯催化加氢制备环己烷 3 植物油催化加氢制备硬化油 4 硝基苯用保险粉还原制备苯胺
二 还原的危险性分析
① 还原过程都有氢气存在，氢气的爆炸极限 很低，且对金属有渗碳作用，易造成腐蚀
在硝化剂的作用下，向有机化合物分子
中引入硝基的过程成为硝化反应。生成的产
物为硝基化合物。
硝化产物的分类
硝 化 产
硝基与碳相连－称为硝基化合物 －C－NO2
例如： NO2
三硝基甲苯
物 分 三
硝基与氧相连－称为硝酸酯
2ON
CH3
NO2
例如：
CH3
CH3 －C－O－NO2
－C－O－NO2
硝酸叔丁酯
类
硝基与氮相连－称为硝C胺H3 －N－NO2
d,制备炸药 －TNT
H3C O2N
NO 2
NO 2
二 硝化的危险性分析
① 硝化是一个放热反应，所以硝化需要在降温 的条件下进行
② 常用的硝化剂都具有较强的氧化性、吸水性、 和腐蚀性
③ 被硝化的物质大多易燃
④ 硝化产物大都有着火爆炸的危险性，如TNT， 苦味酸等
三 硝化的安全技术要点
① 硝化设备应确保严密不漏，防止硝化物料溅到 蒸汽管道等高温表面上引起爆炸或者燃烧
⑨分析取样时应当防止未完全硝化的产物突然 着火，防止烧伤事故
磺化
掌握磺化反应的原理 了解磺化反应的主要应用 了解磺化反应的危险性 分析磺化反应的安全技术要点
导入
什么是磺化？
请同学们回忆单环芳烃的性质：
仔细观察这(1)~(3)三个方程式， 它们有一个共同特点：
(1)
H2SO4
SO3H
70
C-S键的生成
② 还原反应中所使用的催化剂雷氏镍吸潮后 在空气中有自燃危险
③ 固体还原剂保险粉、硼氢化钾，氢化铝等 都是遇湿易燃物品
④ 有些还原反应的中间体亦有一定的火灾危 险
三 还原的安全技术要 点
① 由于有氢的存在，必须遵守国家爆炸危险场所安全规 定
② 可能造成氢腐蚀的场合，设备、管道的选材要符合要 求
③ 当使用雷氏镍来火花氢气进行还原反应时，必须先确 定反应器内含氧量达到一定标准时才可通入空气
例如：
－NH－NO2 N－硝基苯胺
2 硝化反应的应用
提高亲核置换反应活性
Cl + 2NaOH
10% NaOH 350-400℃,20-30MPa
Cl
+来自百度文库2NaOH
10% NaOH 160℃,0.6MPa
NO2 Cl
NO2 + 2NaOH
10% NaOH 100℃,常压
NO2
ONa + NaCl + H2O