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龙源期刊网硝基苯生产工艺简述作者：赵静来源：《商情》2016年第31期【摘要】硝基苯是重要的工业中间品，多用来作为生产苯胺的原料。本文对主要的两种硝基苯生产工艺——传统硝化（即等温硝化）和绝热硝化进行了比较。最后以加拿大NORAM的硝化工艺为例，对硝基苯生产的具体流程进行了介绍。硝基苯是一种重要的化工原料和中间体，可用于生产苯胺、联苯胺、二硝基苯等多种医药和染料中间体，也可用作农药、炸药及橡胶硫化促进剂的原料，目前主要用途是用于制取苯胺。早期工业生产采用的是混酸间歇硝化法，2O世纪60年代后，逐渐发展了釜式串联、管式、环式或泵式循环等连续硝化工艺，后来又发展了绝热硝化法，这些都为非均相混酸硝化工艺。硝基苯生产方法按硝化种类可分为硝酸硝化法、氮氧化物硝化法、混酸法。按反应物料的物理状态来分，则有气相硝化、气液相硝化和液相硝化。目前，工业上应用最多的是以混酸为硝化剂的液相硝化工艺。其特点是硝化能力强，反应速度快，硝化产率高，产物纯度较高，不易发生氧化等副反应。19世纪人类便已经掌握了常规的硝化方法。此方法由于工艺条件要求低，应用范围广，所以一直沿用到现在，今天仍有部分化工厂在以此方法进行生产。1941年卡斯特纳（Castner）针对苯常规硝化工艺存在的问题，第一个提出了绝热硝化的设想，不过他给出的方法同样存在问题，一是该方法是在高于苯沸点的条件下进行反应的，所以需要在常压下缓慢加入原料苯，这导致产生的副产物——二硝产物过多；二是反应起始温度高，且副反应多，所以不安全，因此这个方法未能实现工业化。1977年，美国氰胺公司在该方法的基础上进行改进，曾制得含极低二硝产物（在我国，80年代才有绝热硝化的相关报导。天津、大连最先进行了苯和氯苯等绝热硝化的研究，并完成了万吨级绝热硝化生产硝基氯苯的工艺设计。到90年代，沈阳化工学院和辽阳庆阳化工厂合作，开发完成了一种新的绝热硝化工艺，一种装有静态混合元件的管道式绝热硝化工艺，使得绝热硝化工艺又在原有基础上向前迈进了一大步，也使得我国的绝热硝化理论处于世界领先地位。之后他们进行了静态混合苯绝热硝化技术的开发，并系统地进行了热力学、动力学、流体力学及传热特性的研究。1等温硝化（1）等温硝化工艺优点。工艺条件要求低，应用范围广。间歇式反应，前边反应停止不影响后续反应。工艺简单，反应控制温度范围大，易操作。龙源期刊网（2）等温硝化工艺缺点。传统硝化工艺采用的是锅式间歇或连续等温硝化的方法，这种工艺最大的缺点是必须消耗大量的冷却剂去移除反应产生的热量，同时又要提供大量的热量浓缩废酸，能量浪费很大，而且由于反应时间长，副产物多，所以生产能力较低，生产出来的产品质量较差。2绝热硝化绝热硝化工艺突破了硝化反应必须在低温下恒温操作的传统观念，取消了冷却装置，充分利用混合和反应产生的热量来提高反应速度，浓缩回收废酸，因此不仅节省了大量的冷却剂和90%左右的能量，还使得物料停留时间变短，副反应大大减少。绝热硝化的主要优点有：①亲电子反应器、苯喷射混合元件的特殊设计提高了转化率，降低了副产物产生的机率。②反应热量不需冷却，利用其进行硫酸闪蒸浓缩循环利用，降低了能量消耗。③可选用硝酸浓度58%-98%，选择余地大，可选用稀硝酸作为原料，降低成本。④产品纯度高，单套装置能力大。⑤反应停留时间短，系统存液量少，运转安全稳定。就装置投资方面而言，根据国外PEP报告介绍，在公用工程、储运投资都等同的情况下，绝热装置投资比传统硝化装置省1000万美元，再加上操作费用低，绝热硝化的产品成本要比传统硝化低很多。从装置操作的安全性考虑，绝热硝化具有与生俱来的安全性，主要体现在三个方面：第一是硫酸在整个过程中充当了热吸收器，因此没有热交换的问题也不会发生热聚危险；第二是停留时间短，系统存液量少，减少因为无法控制反应时间而产生的危险；第三是过程控制比较简单，主要控制苯和硝酸的进料以及硫酸的浓度，操作上具有较好的安全性。3.工业化硝化工艺比较目前，国外的绝热硝化技术以加拿大的NORAM公司为代表，采用管式反应器，反应物料的流体形式是平推流，其技术核心为静态混合绝热硝化。我国沈阳化工学院与辽宁庆阳化工厂合作开发了一种采用静态混合反应器的管道式绝热硝化工艺。静态混合即以静止元件改变流体在管道内的流动状态，以达到各种工艺目的的以后总混合方法。静态混合有以下特点：1.无活动件，设备投资相对较少，且更节能；2.物料在管道中混合，物料与大气隔绝，减少环境污染；3.易于控制反应的温度，不容易发生危险；4.可以完成液液、气液、气气之间的连续混合、分散；5.混合均匀，反应彻底，原料利用率高，反应热容易移走。4.结论龙源期刊网通过对比可以发现，无论是从收率、生产成本、装置投资，还是操作安全性、环保的角度看，绝热硝化都比等温硝化更为理想。这也是我们公司选择的两套工艺都是绝热硝化的主要原因。硝基苯是一种重要的基本有机中间体，随着化学工业及其相关产业的发展，我国硝基苯的消耗量必然不断增加。目前已有的生产工艺虽然已经相当成熟，不过仍存在一些不足，如产生大量废酸和含有硝基苯的废水，工艺条件不易控制等，有很大的改进空间。随着研究的不断深入与工业生产的应优化，硝基苯生产工艺必将更加安全，更加完善，更加先进，相信每一次硝化技术上的重大突破，都将会为整个人类社会带来显著的经济效益和社会效益。参考文献：[1]赵红林，田先国.硝基苯生产工艺评述和技术进展.[J].化学工业与技术科技.2003，（1）：37～40.[2]梁兴雨，吴剑华.新硝基苯绝热硝化工艺研究及其实现.[J].辽宁化工.2003，（2）：1～4.