主题：硝化反应温习

硝化反应指有机化合物分子中引入硝基取代化合物的反应。工业上应用较多的是芳烃的硝化，以硝基取代芳环上的氢，可用以下通式表示：
Ar—H+HNO3→Ar—NO2+H2O
脂肪族化合物硝化时有氧化断键的副反应，工业上很少采用。
　　硝化方法  常用的硝化剂有各种浓度的硝酸、硝酸和硫酸的混合物等。根据被硝化物的性质和所用硝化剂的不同，硝化方法主要有：稀硝酸的硝化、浓硝酸的硝化、混酸(浓硫酸和浓硝酸)的硝化、有机溶剂中的硝酸硝化和非均相硝化等。其中混酸硝化主要用于苯、甲苯和氯苯的硝化。混酸硝化产物的需要量很大，因此是最重要的硝化反应过程。
　　硝化反应器  硝化反应在液相中进行，通常采用釜式反应器。根据硝化剂和介质的不同，可采用搪瓷釜、钢釜、铸铁釜或不锈钢釜。硝化过程大多采用间歇操作，产量大的硝化反应可采用连续操作，采用釜式连续硝化反应器或环形连续硝化反应器，实现多台串联完成硝化反应。环形连续硝化反应器的特点是传热面积大，搅拌良好，生产能力大，副反应产物少。
　　硝化反应过程中的安全  硝化反应要求保持适宜的温度，以避免浓硝酸的分解、氧化以及生成多硝基化合物等的副反应。多硝基化合物在受热、摩擦或撞击等条件下有可能出现爆炸的危险；有机物的氧化过程中有大量的氧化氮气体的释放，并使体系温度迅速升高，引起反应物从设备中喷出而发生爆炸事故。所以要仔细配制反应混合物并除去其中易氧化的组分，防止油类杂质进入反应设备，并要准确地对温度进行控制，实施连续混合以防止硝化反应过程中发生氧化作用。
　　硝化反应是放热反应，而且反应速度快，控制不好会引起爆炸。为了保持一定的硝化温度，通常要求硝化反应器具有良好的传热装置，一般除利用夹套冷却外，还在釜内安装冷却蛇管，装配温度自动控制系统。反应过程要连续搅拌，保证物料充分混合，并备有惰性气体搅拌和人工搅拌的辅助设备。搅拌机应有自动启动的备用电源，以防止机械搅拌在突然断电时停止转动而引起事故。搅拌轴要用硫酸作润滑剂，温度套管用硫酸作导热剂，不可使用普通机油或甘油，防止机油或甘油被硝化而形成爆炸性物质。
　　硝化设备要密封严密，防止硝化物料溅到蒸汽管道等高温表面上而引起燃烧或爆炸。如管道堵塞，可用蒸汽加热疏通，不能用金属棒敲打或明火加热。硝化厂房外安全地点，应经专门处理后堆放，不可随便挪用，以防止发生意外事故。
　　工业应用  由硝化反应生产的硝基烷烃为优质的溶剂，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。各种芳香族硝基化合物可用于染料、纺织等行业。