有機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,稱為硝化。用硝酸根取代有機化合物中的羥基的化學反應,則是另一種類型的硝化反應,產物稱為硝酸酯。硝化反應是生產染料、藥物及某些炸藥的重要反應。
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。一般的硝化反應是先把硝酸和硫酸配制成混酸,然后在嚴格控制溫度的條件下將混酸滴入反應器,進行硝化反應。
1.硝化反應的主要危險性
(1)、硝化反應是放熱反應,溫度越高,硝化反應的速度越快,放出的熱量越多,越極易造成溫度失控而爆炸。
(2)、被硝化的物質大多為易燃物質,有的兼具毒性,如苯、甲苯、脫脂棉等,使用或儲存不當時,易造成火災。
(3)、混酸具有強烈的氧化性和腐蝕性,與有機物特別是不飽和有機物接觸即能引起燃燒。硝化反應的腐蝕性很強,會導致設備的強烈腐蝕。混酸在制備時,若溫度過高或落入少量水,會促使硝酸的大量分解,引起突沸沖料或爆炸。
(4)、硝化產品大都具有火災、爆炸危險性,尤其是多硝基化合物和硝酸酯,受熱、摩擦、撞擊或接觸點火源,極易爆炸或著火。
2.硝化反應過程的安全措施
(1)、制備混酸時,應嚴格控制溫度和酸的配比,并保證充分的攪拌和冷卻條件,嚴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,不可將水注入酸中。
(2)、必須嚴格防止混酸與紙、棉、布、稻草等有機物接觸,避免因強烈氧化而發(fā)生燃燒爆炸。
(3)、應仔細配制反應混合物并除去其中易氧化的組分,不得有油類、酐類、甘油、醇類等有機物雜質,含水也不能過高;否則,此類雜質與酸作用易引發(fā)爆炸事故。
(4)、硝化過程應嚴格控制加料速度,控制硝化反應溫度。硝化反應器應有良好的攪拌和冷卻裝置,不得中途停水斷電及攪拌系統(tǒng)發(fā)生故障。硝化器應安裝嚴格的溫度自動調節(jié)、報警及自動連鎖裝置,當超溫或攪拌故障時,能自動報警并停止加料。硝化器應設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。
(5)、處理硝化產物時,應格外小心,避免摩擦、撞擊、高溫、日曬,不能接觸明火、酸、堿等。管道堵塞時,應用蒸氣加溫疏通,不得用金屬棒敲打或明火加熱。
(6)、要注意設備和管道的防腐,確保嚴密不漏。