硝基苯的合成

综合考虑各方面优劣我们选用 方法一
混酸硝化法
2.合成实验仪器
实验仪器
2.1分析方法及流程
本研究的目的是在色谱条件为:色谱柱型号0V-17(30m)，载气(氮气)流速 45ml/min，空气流速40Qm功吐in，氢气流速4肠mUmin，检测器温度250oC， 气化室温度 250oC，扫描时间20min的条件下确定最佳的柱箱温度参数。所分析的样品 为实验制备 的为经过蒸馏的粗产品，其主要成分为硝基苯，还存在水分，原料苯，二硝 基苯，硝 基苯酚等杂质。确定最佳柱箱温度参数的意义在于能够把不同的杂质分离开， 在色谱 图上，尽量避免基线漂移、色谱峰重叠、拖尾等现象的发生，为以后的定性 定量分析‘ 做好前期准备。在本研究中，以75OC条件下制备的硝基苯产品为样品，通 过改变柱箱 温度条件进行分析比较，以确定最佳的柱箱温度参数。
特点：反应在较高温度下进行，反应速度快，由于采用过 量 苯，硝酸几乎全部转化，且副产物少(二硝基苯的质量分 数<sooxl护)，与上述混酸硝化法相比，该法混酸中含水 量高，酸含量低，因此，较为安全。不需要冷却系统，可 利用反应热浓缩废酸，具有操作费用低、能耗低、设备密 闭、废水少、污染少等优点。是目前较先进的硝基苯生产 工艺路线。绝热硝化为了防止硝基苯的挥发，损失热量， 并防止空气氧化，需要在压力下密闭操作。但是绝热硝化 法设备投资高，产生的废酸含量低，含水量高，闪蒸设备 要求用特殊材质担，因此国内目前还没有进行绝热硝化法 的工业化。
1．1混酸硝化法
混酸硝化工艺过程包括：混酸配制、硝化、产物 分离、产品精制、废酸处理等。传统硝化有釜式 硝化、环形硝化、静态混合器硝化等多种方式。 目前，国内最成熟可靠的是釜式硝化。 特点：混酸硝化法的优点是：硝化能力强，反应 速度快，硝化产率高；硫酸比热容大，能吸收硝 化反应中放出的热量，传热效率高，可使硝化反 应平稳地进行；产品纯度较高，不易发生氧化等 副反应。但上述工艺过程的主要缺点是：产生大 量待浓缩的废硫酸和含硝基苯的废水，以及对于 硝化设备要求具有足够的冷却面积。
废酸提浓部分:废酸提浓目前一般采用真空 浓缩法，利用蒸汽加热浓缩器中的废酸 至高温，再真空闪蒸出大量的水分，经过 提浓后，68%左右浓度的废酸一般可提浓 到 88%一93%
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Hale Waihona Puke Baidu
2.2实验原理
硝基苯制备的基础试验采用混酸滴加的进料方式，取适量的浓硫酸和浓硝酸混合 生成硝酞阳离子NOZ+，然后用针管缓慢滴加到反应器中的苯里面，控制反应温度， 等 反应完全结束是测量反应的转化率。同时来探讨不同的加料方式对反应的影响。 用量筒量取规定体积的浓硫酸和浓硝酸，因硝酸中有37%的水，浓硫酸的稀释热 很大，在混合过程会有很大的放热量，所以在混合时一定要特别注意小心。混合时将 浓硫酸缓慢倒入盛有硝酸的烧杯中，并用玻璃棒不断搅拌，使散热快速，整个过程要 持续几分钟的时间。如果在恒温冷却槽和搅拌条件下进行的话，混酸制备过程所需要 的时间会缩短很多。在工业流程中，因为硝酸和硫酸的用量都很大，混合过程中的放 热量也是实验室的烧瓶实验无法比拟的，所以在以后的工业设计中，硝酸和硫酸混合 装置中一定要加入搅拌和冷却换热设备，缩短生产周期。如果条件允许这部分热量可 以用来预热原料苯或者回收做其他用途，以缩小生产成本。
1.5.2以固体酸催化的气相消化工艺
苯的气相硝化有两种方法:一是用氮的氧化物(主 要是N仇和凡仇)作硝化剂，二是用硝酸作硝化剂。 用比硝酸价格便宜且能循环使用的N02作硝化剂， 一般不产生二硝基化合物，但会产生大量NO， 故必须在02存在下通过原位氧化重新利用NO。 用硝酸作硝化剂，硝酸能完全反应，没有任何副 产物产生，同时，60一70%(质量分数)的硝酸在 工业上是最经济的。采用固体酸催化剂代替硫酸 作为硝化催化剂，是实现气相硝化的主要途径。
2.3实验装置图
2.4实验流程
3.实验三废的处理
洗涤提纯部分:从分离器来的粗硝基苯先用碱水洗涤，任何带入的硝 酸、硫酸、一 小部分硝基酚、二硝基酚等杂质都被中和并溶解在碱水中，之后混和 物进入分离器分 为有机相和水相，有机相是已分离了酸性介质但含有小部分苯的硝基 苯，水相进入废 水罐中，分离后的有机相再进行水洗，洗涤水来自于脱水塔顶的硝基 苯和水的共沸物。 水洗后的硝基苯再去苯回收塔去分离回收苯，苯和水从苯回收塔项馏 出进入回流罐， 回流罐又分离出有机相苯和水相，分离出的苯循环回硝化过程，水相 进入废水罐。从 苯回收塔底出来的即为干燥脱水的产品硝基苯。
硝基苯的作用（研究背景）
硝基苯是一种重要的化工原料和中间体，用于生产苯胺、联苯胺、 二硝基苯等多种医药和染料中间体，也可用作农药、炸药及橡胶硫化 促进剂的原料，主要用途是制取苯胺和聚氨醋泡沫塑料。目前工业上 仍采用落后的混酸硝化法硝基苯合成工艺，存在着产品收率低，设备 腐蚀严重，环境污染问题，以及重大安全隐患问题。鉴于多次发生的 工厂安全事故，硝基苯的合成制备新工艺的研究一直备受关注。本文 正是结合了目前比较先进的绝热硝化法对硝基苯的合成新工艺进行 了研究。
其流程如图所示
1．2绝热硝化法
绝热硝化是国外70年代开发成功的硝化新技术,目 前已建成年产22万t硝基苯的生产装置。用绝热硝 化法生产硝基苯是将超过理论量10%的苯和预热 至90“C的混酸，连续加到5个串联着的硝化锅中， 在0.44MPa压力下反应，物料出口温度为132一 136“C，分离出的废酸进入硫酸浓缩器，直接浓 缩至硫酸的质量分数达68%一70%，可用于配制 混酸，有机相经水洗、碱洗，除去其中的硫酸和 酚类化合物，蒸去未反应的苯即得硝基苯。
反应流程
1．3硝酸硝化法
很早就有人提出单用硝酸硝化的方法，主 要困难是反应生成的水会使硝化速度下降， 方法主要有液相硝化、气相硝化、苯和硝 酸一同通过高分子膜进行硝化等。设备必 须是不锈钢材质，故投资费用高，而且要 使反应过程中的硝酸保持高含量，还需有 耐腐蚀精馏装置。因此，这种硝化方法虽 具有吸引力，并陆续有新的研究成果发表， 但迄今为止尚未在生产上普遍推广使用。
1．4氮的氧化物硝化法
20世纪初便有以氮的氧化物作硝化剂的研 究，但因操作复杂，收率不高，未受到重 视。近年来，由于传统的混酸硝化法所带 来的废酸浓缩问题、硝酸硝化的腐蚀和安 全因素比较棘手，以氮的氧化物为硝化剂 的研究又趋活跃。其中，多数是在催化剂 存在下以二氧化氮为硝化剂进行气相硝化， 所用催化剂有三芳基膦氯化铑及分子筛等。
染料对位红生产原料之硝基苯的 合成
常见合成方法 第一组汇报人-顾鹏
硝基苯的作用
产品的用途：用于生产染料、香料、炸药 等有机合成工业。硝基苯常用硝酸和硫酸 的混合酸与苯反应制取。主要用于制取苯 胺、联苯胺、偶氮苯等。硝基苯毒性较强， 吸入大量蒸气或皮肤大量沾染，可引起急 性中毒，使血红蛋白氧化或络合，血液变 成深棕褐色，并引起头痛、恶心、呕吐等。
1.5当前硝基苯合成工艺技术进展
1.5.1以固体酸催化的液相消化工艺
苯硝化反应的实质是硝离子N仇+对苯环的亲电进 攻反应，陈皓等利用固体酸的催化作用，选择质 量分数为65%的硝酸为硝化剂，进行了苯硝基化 反应的研究[祠。以改进型MFI拓寸卜结构的沸石 分子筛、氢型B沸石等为催化剂，采用液相硝化 工艺，研究了催化剂类型、用量，硝酸/苯比，反 应温度、时间对苯硝化合成硝基苯的影响。指出 采用M12+Mnl结构沸石为催化剂，在常压、 80~loooc、反应时间3h、硝酶苯(体积比)1.5~3.5 的条件下，合成硝基苯的单程收率大于95%