有機(jī)化合物分子中引入硝基取代氫原子而生成硝基化合物的反應(yīng),稱為硝化。用硝酸根取代有機(jī)化合物中的羥基的化學(xué)反應(yīng),則是另一種類型的硝化反應(yīng),產(chǎn)物稱為硝酸酯。硝化反應(yīng)是生產(chǎn)染料、藥物及某些炸藥的重要反應(yīng)。
硝化過程常用的硝化劑是濃硝酸或濃硝酸和濃硫酸配制的混合酸。此外,硝酸鹽和氧化氮也可做硝化劑。一般的硝化反應(yīng)是先把硝酸和硫酸配制成混酸,然后在嚴(yán)格控制溫度的條件下將混酸滴入反應(yīng)器,進(jìn)行硝化反應(yīng)。
1.硝化反應(yīng)的主要危險(xiǎn)性
(1)、硝化反應(yīng)是放熱反應(yīng),溫度越高,硝化反應(yīng)的速度越快,放出的熱量越多,越極易造成溫度失控而爆炸。
(2)、被硝化的物質(zhì)大多為易燃物質(zhì),有的兼具毒性,如苯、甲苯、脫脂棉等,使用或儲(chǔ)存不當(dāng)時(shí),易造成火災(zāi)。
(3)、混酸具有強(qiáng)烈的氧化性和腐蝕性,與有機(jī)物特別是不飽和有機(jī)物接觸即能引起燃燒。硝化反應(yīng)的腐蝕性很強(qiáng),會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的強(qiáng)烈腐蝕?;焖嵩谥苽鋾r(shí),若溫度過高或落入少量水,會(huì)促使硝酸的大量分解,引起突沸沖料或爆炸。
(4)、硝化產(chǎn)品大都具有火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)性,尤其是多硝基化合物和硝酸酯,受熱、摩擦、撞擊或接觸點(diǎn)火源,極易爆炸或著火。
2.硝化反應(yīng)過程的安全措施
(1)、制備混酸時(shí),應(yīng)嚴(yán)格控制溫度和酸的配比,并保證充分的攪拌和冷卻條件,嚴(yán)防因溫度猛升而造成的沖料或爆炸。不能把未經(jīng)稀釋的濃硫酸與硝酸混合。稀釋濃硫酸時(shí),不可將水注入酸中。
(2)、必須嚴(yán)格防止混酸與紙、棉、布、稻草等有機(jī)物接觸,避免因強(qiáng)烈氧化而發(fā)生燃燒爆炸。
(3)、應(yīng)仔細(xì)配制反應(yīng)混合物并除去其中易氧化的組分,不得有油類、酐類、甘油、醇類等有機(jī)物雜質(zhì),含水也不能過高;否則,此類雜質(zhì)與酸作用易引發(fā)爆炸事故。
(4)、硝化過程應(yīng)嚴(yán)格控制加料速度,控制硝化反應(yīng)溫度。硝化反應(yīng)器應(yīng)有良好的攪拌和冷卻裝置,不得中途停水?dāng)嚯娂皵嚢柘到y(tǒng)發(fā)生故障。硝化器應(yīng)安裝嚴(yán)格的溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)、報(bào)警及自動(dòng)連鎖裝置,當(dāng)超溫或攪拌故障時(shí),能自動(dòng)報(bào)警并停止加料。硝化器應(yīng)設(shè)有泄爆管和緊急排放系統(tǒng),一旦溫度失控,緊急排放到安全地點(diǎn)。
(5)、處理硝化產(chǎn)物時(shí),應(yīng)格外小心,避免摩擦、撞擊、高溫、日曬,不能接觸明火、酸、堿等。管道堵塞時(shí),應(yīng)用蒸氣加溫疏通,不得用金屬棒敲打或明火加熱。
(6)、要注意設(shè)備和管道的防腐,確保嚴(yán)密不漏。