精细有机合成化学与工艺学电子教案5.3 混酸硝化.ppt

《精细有机合成化学与工艺学电子教案5.3 混酸硝化.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、5.3混酸硝化优点：（1）硝化能力强，反应速度快，生产能力高；（2）硝酸用量接近理论量；（3）混酸中硝酸的氧化性低，氧化副反应少；（4）硫酸用量不多，硝化完毕废酸中硫酸的质量分数为50～80％，硝化废酸可回收利用；混酸硝化动力学混酸硝化能力混酸硝化的影响因素废酸处理混酸硝化工艺和反应器苯一硝化制硝基苯其他生成实例5.3.1混酸硝化动力学（以甲苯一硝化为例）甲苯从有机相向相界面扩散甲苯从相界面扩散进入酸相甲苯在扩散进入酸相的同时生产一硝基甲苯生成的一硝基甲苯从酸相扩散返回相界面一硝基甲苯从相界面扩散进入有机相硝酸从酸相向

2、相界面扩散，在扩散途中与甲苯反应硝化生成的水从相界面扩散返回酸相有些硝酸从相界面扩散进入有机相5.3.2混酸的硝化能力硫酸的脱水值废酸计算含量配酸计算5.3.2.1硫酸的脱水值硝化终了时废酸中硫酸和水的质量比，叫做硫酸脱水值（DehydratingValueofSulfuricacid），简称脱水值（D.V.S.）。D.V.S.＝废酸中水的质量废酸中硫酸的质量混酸中硫酸的质量混酸中水的质量＋反应生成水的质量＝w(H2SO4)100－w(H2SO4)－w(HNO3)＋2w(HNO3)/7Φ＝硝化终了时废酸中硫酸的计算含量

3、（质量分数）叫做废酸计算含量，也叫做硝化活性因数（FactorofNitratingActivity），简称F.N.A。5.3.2.2废酸计算含量F.N.A.＝废酸的总质量废酸中硫酸的质量×100％w(H2SO4)100－5w(HNO3)/7Φ＝×100％D.V.S.与F.N.A.的关系（Φ＝1）D.V.S.＝100－F.N.A.F.N.A.F.N.A.＝1＋D.V.S.D.V.S.×100％5.3.2.3配酸计算用已知浓度的原料酸配制所需混酸调整混酸浓度已知D.V.S.、相比、Φ，计算混酸组成。5.3.3混酸硝化的影

4、响因素被硝化物的性质硝酸比混酸组成温度反应介质搅拌相比和循环废酸比加料方式副反应5.3.3.1被硝化物的性质苯系表取代基对硝化反应速度的影响ROHOCH3HCNNO2N+(CH3)3v相对100024.5110-410-5～-710-7萘系蒽醌杂环化合物()HNO3-(CH3CO)2O5.3.3.2硝酸比硝酸与被硝化物的摩尔比叫做硝酸比。容易进行的硝化反应：过量1～5％较难进行的硝化反应：过量10～20％选择混酸的原则（1）使反应容易进行，副反应少；（2）在原料酸所能配出的范围内，且原料酸易得；（3）生产能力适宜。5.

5、3.3.3混酸组成表氯苯一硝化时采用三种不同混酸的计算数据硝酸比Φ＝1混酸Ⅰ混酸Ⅱ混酸Ⅲ混酸组成％H2SO444.549.059.0HNO355.546.927.9H2O04.113.1D.V.S.73.7F.N.A.2.801mol氯苯所需混酸，kg119141237所需100％H2SO4，kg53.069.1139.8废酸量，kg74.196.0192.0配酸工艺（1）使用耐酸设备；（2）有良好搅拌；（3）需要冷却设备；（4）注意加料顺序。5.3.3.4温度反应温度升高，硝化反应速度加快。硝化产物k25℃k35℃k

6、35℃/k25℃0.180.472.610.391.233.15表温度对硝化反应速度的影响反应温度升高，硝酸分解和氧化副反应速度加快。反应温度升高，反应选择性下降。表氯苯硝化温度对反应选择性的影响温度，℃o,%m,%p,%3057.23.539.36057.67.135.3容易进行的硝化反应：10～90℃较难进行的硝化反应：30～130℃5.3.3.5反应介质表反应介质对硝化产物异构体比例的影响被硝化物硝化剂-介质温度,℃o,%m,%p,%o/p苯甲醚HNO3-H2SO445312670.46HNO3(d.1.42)4

7、5402580.6925%HNO3-CH3COOH65442540.80O2NBF4－－环丁砜690312.23HNO3-(CH3CO)2O10711282.54苄甲醚HNO3-H2SO4252918530.55HNO3-(CH3CO)2O25517421.21苯乙基甲醚HNO3-H2SO425329590.54HNO3-(CH3CO)2O25624341.82甲苯HNO3(d.1.47)30573401.43HNO3-(CH3CO)2O25563411.375.3.3.6搅拌提高传热：及时移除反应热提高传质：增加反应

8、界面5.3.3.7相比和循环废酸比相比混酸与被硝化物的质量比叫做相比，也叫酸油比。提高相比有利于：被硝化物的溶解和分散；增加反应界面，加快反应；控制反应温度，使反应平稳。循环废酸比加入循环废酸有利于提高传质和反应速率循环废酸量太多会降低设备的生产能力5.3.3.8加料方式制备二硝基物：将被硝化物加入酸和硝化剂中。制备一硝基物液态：