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第三节

硝化

一、硝化反应及其应用

硝化通常是指在有机化合物分子中引入硝基(—NO 2 )取代氢原子而生成硝基化合物的反应。常用的硝化剂是浓硝酸或混酸(浓硝酸和浓硫酸的混合物)。

硝化是染料、炸药及某些药物生产中的重要反应过程。通过硝化反应可生产硝基苯、TNT、硝化甘油、对硝基氯苯、苦味酸、1-氨基蒽醌等重要化工医药原料。

(1)苯硝化制取硝基苯。硝基苯用途甚广,如制苯胺、联苯胺、偶氮苯、染料等。硝化反应式为:

(2)甲苯硝化制取TNT。TNT可单独或与其他炸药混合使用,也用作制染料和照相药品等的原料。硝化反应式为:

(3)甘油硝化制取硝化甘油。硝化甘油主要用作炸药,也是硝酸纤维素的良好胶化剂,医药上用其溶液作为冠状动脉扩张药。硝化反应式为:

(4)氯苯硝化制取对硝基氯苯。对硝基氯苯是偶氮染料和硫化染料的中间体。硝化反应式为:

(5)2,4-二硝基苯酚硝化制取苦味酸。苦味酸是军事上最早用的一种烈性炸药,常用于有机碱的离析和提纯,本身是一种酸性染料,也可用于制其他染料和照相药品,医药上用作外科收敛剂。其化学反应过程为:

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条件下进行。在硝化反应中,倘若稍有疏忽,如中途搅拌停止、冷却水供应不良、加料速度过快等,都会使温度猛增、混酸氧化能力增强,并有多硝基物生成,容易引起着火和爆炸事故。

(2)常用硝化剂都具有较强的氧化性、吸水性和腐蚀性。它们与油脂、有机物,特别是不饱和的有机化合物接触即能引起燃烧。在制备硝化剂时,若温度过高或落入少量水,会促使硝酸的大量分解和蒸发,不仅会导致设备的强烈腐蚀,还可造成爆炸事故。

(3)被硝化的物质大多易燃,如苯、甲苯、甘油、氯苯等,不仅易燃,有的还有毒性,如使用或储存管理不当,很易造成火灾及中毒事故。

(4)硝化产物大都有着火爆炸的危险性,如TNT、硝化甘油、苦味酸等,当受热摩擦、撞击或接触点火源时,极易发生爆炸或着火。

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气管道等高温表面上而引起爆炸或燃烧,同时严防硝化器夹套焊缝因腐蚀使冷却水漏入硝化物中。如果管道堵塞时,可用蒸汽加温疏通,千万不能用金属棒敲打或明火加热。

(2)车间厂房设计应符合国家爆炸危险场所安全规定。车间内电气设备要防爆,通风良好。严禁带入火种。检修时尤其注意防火安全,报废的管道不可随便拿用,避免意外事故发生。必要时硝化反应器应采取隔离措施。

(3)采用多段式硝化器可使硝化过程达到连续化,使每次投料少,减少爆炸中毒的危险。

(4)配制混酸时,应先用水将浓硫酸稀释,稀释应在搅拌和冷却情况下将浓硫酸缓慢加入水中,以免发生爆溅。浓硫酸稀释后,在不断搅拌和冷却条件下加浓硝酸。应严格控制温度以及酸的配比,直至充分搅拌均匀为止。配制混酸时要严防因温度猛升而冲料或爆炸,更不能把未经稀释的浓硫酸与硝酸混合,以免引起突然沸腾冲料或爆炸。

(5)硝化过程中一定要避免有机物质的氧化。仔细配制反应混合物并除去其中易氧化的组分,硝化剂加料应采用双重阀门控制好加料速度,反应中应连续搅拌,搅拌机应当有自动启动的备用电源,并备有保护性气体搅拌和人工搅拌的辅助设施,随时保持物料混合良好。

(6)往硝化器中加入固体物质,必须采用漏斗等设备使加料工作机械化,从加料器上部的平台上使物料沿专用的管子加入硝化器中。

(7)硝基化合物具有爆炸性,形成的中间产物(如二硝基苯酚盐,特别是铅盐)有巨大的爆炸威力。在蒸馏硝基化合物(如硝基甲苯)时,防止热残渣与空气混合发生爆炸。

(8)避免油从填料函落入硝化器中引起爆炸,硝化器搅拌轴不可使用普通机油或甘油作润滑剂,以免被硝化形成爆炸性物质。

(9)对于特别危险的硝化产物(如硝化甘油),则需将其放入装有大量水的事故处理槽中。在万一发生事故时,将物料放入硝化器附设的相当容积的紧急放料槽。

(10)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。 IR13U/eg18Qudvaonocy2WlLQVwP5tDj0GhCpIQzN5g4h5GONpP5Db/pCFiIJvnX

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