硝基苯合成工藝

　　硝基苯是有機(jī)化合物，無(wú)色或微黃色具苦杏仁味的油狀液體。難溶于水，密度比水大； 易溶于乙醇、乙醚、苯和油。遇明火、高熱會(huì)燃燒、爆炸。與硝酸反應(yīng)劇烈。硝基苯由苯經(jīng)硝酸和硫酸混合硝化而得。作有機(jī)合成中間體及用作生產(chǎn)苯胺的原料。用于生產(chǎn)染料、香料、炸藥等有機(jī)合成工業(yè)。

　　硝基苯主要合成工藝有傳統(tǒng)硝化法、硝酸硝化法、混酸硝化法、絕熱硝化法、氮的氧化物硝化法等，下面小七對(duì)他們的工藝進(jìn)行逐一介紹。

　　傳統(tǒng)硝化法主要分三部分：反應(yīng)部分、洗滌提純部分、廢酸提濃部分。反應(yīng)部分將苯和混酸同時(shí)進(jìn)入到釜式硝化反應(yīng)器中進(jìn)行硝化反應(yīng)。硝化反應(yīng)器一般帶有強(qiáng)力攪拌的反應(yīng)釜，內(nèi)部裝有冷卻蛇管，以導(dǎo)出反應(yīng)熱。硝化反應(yīng)器一般為串聯(lián)操作，物料在反應(yīng)器中停留15分鐘。反應(yīng)完成后，反應(yīng)產(chǎn)物連續(xù)由硝化反應(yīng)器進(jìn)入分離器，分為有機(jī)相和酸相，有機(jī)相即粗硝基苯，去洗滌提純部分，而酸相即為稀釋后的硫酸，去廢酸提存部分。

　　傳統(tǒng)硝化法的優(yōu)點(diǎn)有硝化能力強(qiáng)，反應(yīng)速度快，硝化產(chǎn)率高，可使硝化反應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行，產(chǎn)品純度較高，不易發(fā)生氧化等副反應(yīng)。但是對(duì)于消化設(shè)備要求具有足夠的冷卻面積，必須在硝化鍋中裝置蛇管耗用大量冷卻水冷卻，使公用工程費(fèi)增高，條件不易控制，酸、純苯及氧化氮對(duì)黃精污染嚴(yán)重。

　　硝酸硝化法很早就被提出，主要困難是反應(yīng)生成水會(huì)使硝酸濃度下降，從而導(dǎo)致消化速率的下降，因而必須設(shè)法保持較高的硝酸濃度。而且設(shè)備必須是不銹鋼材質(zhì)，投資較高，而且要是反應(yīng)過(guò)程中硝酸保持高含量，還需有耐腐蝕精餾裝置。該方法雖然陸續(xù)有新研究成果發(fā)表，但迄今為止尚未在生產(chǎn)中普遍推廣。

　　混酸硝化工藝過(guò)程主要包括混酸配置、硝化、產(chǎn)物分離、產(chǎn)品精制、廢酸處理等工序。

　　混酸硝化法是硝酸硝化法的改良。顯著優(yōu)點(diǎn)有：消化能力強(qiáng)，反應(yīng)速度快，硝化產(chǎn)率高；硫酸比容大，能吸收硝化反應(yīng)中放出的熱量，傳熱效率高，可是硝化反應(yīng)平穩(wěn)的進(jìn)行；產(chǎn)品純度較高，不易發(fā)生氧化等副反應(yīng)。

　　但是設(shè)備成本高、會(huì)產(chǎn)生大量的有機(jī)廢水、冷卻工程量大的問(wèn)題十分突出。

      絕熱硝化分三部分：反應(yīng)部分、洗滌提純部分及廢酸提濃部分，絕熱硝化的洗滌提純部分和傳統(tǒng)硝化法基本是相同的，主要差異在反應(yīng)部分及廢酸提濃部分。

　　該絕熱硝化工藝，苯在大量的硫酸存在下進(jìn)行硝化，硫酸則吸收反應(yīng)熱和稀釋熱作為顯熱使得體系溫度升高，這樣在真空條件下便可利用閃蒸濃縮酸，從而大大減少去除水所需的能量。同時(shí)，由于反應(yīng)熱被酸吸收，反應(yīng)器中也就不需要冷卻蛇管。該技術(shù)既避免了硫酸的處理問(wèn)題，有減少了苯的擴(kuò)散損失，并是硝基苯的產(chǎn)率達(dá)到99%以上。

　　由于反應(yīng)在較高溫度下進(jìn)行，反應(yīng)速度快，由于采用過(guò)量的苯，硝酸幾乎全部轉(zhuǎn)化，且副產(chǎn)物少，含水量高，酸含量低，更安全；有能耗低、設(shè)備密閉、廢水少、污染少等優(yōu)點(diǎn)。但是為防止硝基苯的揮發(fā)和氧化，需要在壓力下密閉操作，設(shè)備投資高。

　　20世紀(jì)初便有以氮的氧化物做硝化劑的研究，但因操作復(fù)雜，收率低，未受到重視。近年來(lái)，由于傳統(tǒng)的混酸硝化法所帶來(lái)的廢酸濃縮問(wèn)題、硝酸硝化腐蝕和安全因素比較突出，以氮的氧化物為硝化劑的研究又趨于活躍。其中，多數(shù)是在催化劑存在下一二氧化氮為硝化劑進(jìn)行氣相硝化，所用催化劑有三芳基膦氯化銠等。