硝化nitration
工業(yè)上應用較多的是芳烴的硝化，以硝基取代芳環(huán)（Ar）上的氫，可用以下通式表示：
Ar─H+HNO3─→Ar─NO2+H2O
硝化方法 常用的硝化劑有各種濃度的硝酸、硝酸和硫酸的混合物（即混酸）、硝酸和醋酐的混合物等。根據(jù)被硝化物的性質和所用硝化劑的不同，硝化方法主要有：稀硝酸硝化、濃硝酸硝化、在濃硫酸中用硝酸硝化、在有機溶劑中用硝酸硝化和非均相混酸硝化等。其中混酸硝化主要用于苯、甲苯和氯苯等的硝化?；焖嵯趸a(chǎn)物的需要量很大，因此，混酸硝化是最重要的硝化過程。硝基苯的生產(chǎn) 將苯、混酸和循環(huán)廢酸分別經(jīng)過轉子流量計連續(xù)地送入第一硝化反應器，反應物流經(jīng)第二和第三硝化反應器后進入連續(xù)分離器。分出的硝基苯經(jīng)水洗、堿洗、水洗、蒸餾即得工業(yè)品硝基苯。分出的廢酸一部分作為循環(huán)廢酸送回第一硝化反應器，以吸收硝化反應釋放的部分熱量并使混酸稀釋，以減少多硝基物的生成。大部分廢酸要另外濃縮成濃硫酸，再用于配制混酸。
硝基烷烴的生產(chǎn) 烷烴硝化采用氣相反應，將預熱后的丙烷與液體硝酸同時送入反應器，在370～450°C和0.8～1.2MPa條件下反應，反應在絕熱反應器中進行。利用過量的丙烷和酸的汽化移走反應熱。硝化產(chǎn)物經(jīng)冷凝，液相產(chǎn)物先經(jīng)化學處理再精制得四種硝基烷烴成品，氣相產(chǎn)物分別送丙烷和氧化氮回收系統(tǒng)。
過程特點 硝化要求保持適當?shù)姆磻獪囟?，以避免生成多硝基物和氧化等副反應。硝化是放熱反應，而且反應速率快，控制不好會引起爆炸。為了保持一定的硝化溫度，通常要求硝化反應器具有良好的傳熱裝置?；焖嵯趸ㄟ€具有以下特點：①被硝化物或硝化產(chǎn)物在反應溫度下是液態(tài)的，而且不溶于廢硫酸中，因此，硝化后可用分層法回收廢酸；②硝酸用量接近于理論量或過量不多，廢硫酸經(jīng)濃縮后可再用于配制混酸，即硫酸的消耗量很??；③混酸硝化是非均相過程，要求硝化反應器裝有良好的攪拌裝置，使酸相與有機相充分接觸；④混酸組成是影響硝化能力的重要因素，混酸的硝化能力用硫酸脫水值（DVS）或硝化活性因數(shù)（FNA）表示。DVS是混酸中的硝酸完全硝化生成水后，廢硫酸中硫酸和水的計算質量比。FNA是混酸中硝酸完全硝化生成水后，廢酸中硫酸的計算質量百分濃度。DVS高或FNA高表示硝化能力強。對于每個具體硝化過程，其混酸組成、DVS或FNA都要通過實驗來確定它們的適宜范圍。例如苯硝化制硝基苯時，混酸組成(％)為：H2SO446～49.5，HNO344～47，其余是水，DVS2.33～2.58，F(xiàn)NA70～72。
硝化反應器 硝化過程在液相中進行，通常采用釜式反應器。根據(jù)硝化劑和介質的不同，可采用搪瓷釜、鋼釜、鑄鐵釜或不銹鋼釜。用混酸硝化時為了盡快地移去反應熱以保持適宜的反應溫度，除利用夾套冷卻外，還在釜內(nèi)安裝冷卻蛇管。產(chǎn)量小的硝化過程大多采用間歇操作。產(chǎn)量大的硝化過程可連續(xù)操作，采用釜式連續(xù)硝化反應器（圖1）或環(huán)型連續(xù)硝化反應器（圖2），實行多臺串聯(lián)完成硝化反應。環(huán)型連續(xù)硝化反應器的優(yōu)點是傳熱面積大，攪拌良好，生產(chǎn)能力大，副產(chǎn)的多硝基物和硝基酚少。
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