đồ án tốt nghiệp thiết kế phân xưởng sản xuất nitrobensen.DOC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết Kế Phân Xưởng Sản Xuất Nitrobenzen
MỤC LỤC
  
MỤC LỤC 1
GIỚI THIỆU CHUNG 3
Chương I :TÍNH CHẤT CỦA NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 4
I. Tính chất của nguyên liệu 4
A. Tính chất của benzen 4
1. Cấu tạo của vòng benzen 4
2. Tính chất vật lý của benzen 5
3. Tính chất hóa học của benzen 6
B. Tính chất của axit nitric 8
1. Tính chất vật lý của axit nitrric 8.
2. Tính chất hóa học của axit nitrric 9
C. Tính chất của axit sulfuric 11
1. Tính chất vật lý của axit sulfuric 11
2. Tính chất hóa học của axit sulfuric 11
D. Tính chất của Na
2
CO
3
13
1. Tính chất vật lý của Na
2
CO
3
13
2. Tính chất hóa học của Na
2
CO
3

13
II. Tính chất của sản phẩm 14
1. Tính chất vật lý của nitrobenzen 14
2. Tính chất hóa học của nitrobenzen 15
Chương II : CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT NITROBENZEN 18
1. Nitro hóa bằng axit HNO
3
18
2. Nitro hóa bằng axit HNO
3
+ H
2
SO
4
18
3. Nitro hóa bằng muối của HNO
3
19
4. Nitro hóa bằng khi có thêm HCH
3
COO hay alhydric-axetic 19
5. Nitro hóa bằng phương pháp thế các nhóm sulfo, amino, diazo… bằng
nhóm NO
2
20
6. Nitro hóa bằng oxit nitơ 20
7. Nitro hóa bằng oxit nitơ có mặt H
2
SO
4

22
8. Nitro hóa bằng HNO
3
với sự tách nước phản ứng 22
SV: Phạm Ngọc Hợp- Lớp: Hoá Dầu - K
44.
1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết Kế Phân Xưởng Sản Xuất Nitrobenzen
Chương III : SẢN XUẤT NITROBENZEN TRONG CÔNG NGHIỆP 24
I. Quá trình nitro hóa 24
II. Lý thuyết chung 25
1. Bản chất tác nhân nitro hóa 25
2. Cơ chế phản ứng nitro hóa bằng hỗn hợp H
2
SO
4
+ HNO
3
28
3. Động học phản ứng quá trình nitro hóa bằng hỗn hợp HNO
3
+ H
2
SO
4
31
4. Qúa trình phụ khi nitro hóa 33
5. Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nitro hóa 34
III. Kỹ thuật sản xuất quá trình nitro hóa 38
1. Thiết bò nitro hóa 38

2. Chuẩn bò hỗn hợp nitro hóa 41
3. Sản xuất những hợp chất nitro 45
IV.Sản xuất nitrobenzen 46
1. Sơ đồ sản xuất nitrobenzen bằng phương pháp liên tục hai bậc 46
2. Sơ đồ nitro hóa benzen theo Katter 47
3. Sơ đồ sản xuất nitrobenzen của Nga 47
4. Sơ đồ sản xuất nitrobenzen theo phương pháp liên tục 48
Chương IV. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 54
I. Tính cân bằng vật chất thiết bò nitro hóa 54
1. Lượng vật chất vào thiết bò phản ứng 55
2. Lượng vật chất ra khỏi thiết bò phản ứng 56
II. Tính cân bằng nhiệt lượng thiết bò nitro hóa 57
1. Nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào 58
2. Nhiệt lượng do nước lạnh mang vào 59
3. Nhiệt lượng do quá trinh nitro hóa sinh ra 59
4. Nhiệt lượng do nước lạnh mang ra 59
5. Nhiệt lượng do sản phẩm mang ra 59
6. Nhiệt lượng mất mát ra môi trường 60
KẾT LUẬN 62
TÀI LIỆU THAM KHẢO 63
SV: Phạm Ngọc Hợp- Lớp: Hoá Dầu - K
44.
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết Kế Phân Xưởng Sản Xuất Nitrobenzen
GIỚI THIỆU CHUNG
  
Các sản phẩm hóa học nói chung và đặc biệt là các sản phẩm của
ngành công nghệ tổng hợp hữu cơ nói riêng, đóng vai trò quan trọng trong
đời sống cũng như trong sự phát triển của nền kinh tế quốc dân. Các sản
phẩm này được sản xuất chủ yếu từ nguyên liệu ban đầu là than đá và dầu

mỏ, qua nhiều quá trình chế biến hóa học khác nhau, tạo nên các hợp chất
hữu cơ trung gian. Nitrobenzen là một trong các sản phẩm trung gian đó.Do
nhu cầu của con người ngày càng cao, cho nên việc tôngr hợp ra hợp chất
nitrobenzen là hết sức cần thiết. Nó chiếm một vò trí quan trọng trong
ngành công nghiệp hoá chất của nước ta hiện nay .
Nitrobenzen có rất nhiều ứng dụng. Phần lớn được dùng để tổng hợp
anilin, benzidin, dinitrobenzen, thuốc nhuộm … Một lượng nhỏ nhưng không
kém phần quan trọng dùng để làm dung môi chọn lọc, sản xuất thuốc nổ và
dùng trong y dược.
Đến nay, nitrobenzen vẫn được sản xuất theo một phương pháp duy
nhất là nitro hóa benzen với qui mô lớn và khá hoàn thiện về mặt kỹ thuật.
Nguyên liệu chủ yếu là benzen , còn tác nhân nitro hóa có thể có nhiều
loại như axit nitric, muối nitrat, oxit nitơ … Nhưng trong công nghiệp hiện
nay hầu như chỉ sử dụng tác nhân nitro hóa là hỗn hợp axit nitric và axit
sulfuric, ngoài ra có sử dụng natricacbonat và nước.
Do sự đa dạng về những ứng dụng quan trọng của nitrobenzen và do
các nguyên liệu đầu cho sản xuất nitrobenzen đều không phải nguyên liệu
nhập ngoại nên việc thiết kế một dây chuyền sản xuất nitrobenzen là cần
thiết. Có như vậy mới tạo ra được nhiều sản phẩm ứng dụng trong các
ngành công nghiệp đưa nước ta dần dần tiến đến một nền công nghiệp hóa
học tiên tiến hiện đại.

SV: Phạm Ngọc Hợp- Lớp: Hoá Dầu - K
44.
3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết Kế Phân Xưởng Sản Xuất Nitrobenzen
Chương I.
TÍNH CHẤT CỦA NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM.
  
A. TÍNH CHẤT CỦA NGUYÊN LIỆU.

I.Tính chất của benzen [ 1 – 120 ].
Benzen có công thức hóa học là C
6
H
6
. Benzen là một hydrocacbon
thơm ở trạng thái lỏng, không màu, linh động, có chiết suất cao, có mùi
thơm đặc biệt. Benzen không tan trong nước, nhưng tan trong rượu, ete, dầu
hỏa. Benzen hòa tan được nhiều chất nhựa, mỡ, lưu huỳnh và nhiều chất
khác không tan trong nước. Do đó benzen là một dung môi rất thông dụng.
Benzen là nguồn nguyên liệu quan trọng trong công nghiệp phẩm nhuộm
anilin, dược phẩm, trong việc sản xuất chất phụ để nâng cao chỉ số octan
đối với nhiên liệu động cơ ôtô và máy bay.Năm 1825 Faraday là người tìm
ra benzen . Benzen được tách từ chất lỏng ngưng tụ bằng cách nén khí dầu
mỏ.Năm 1845 A.W.Hofman thu được benzen từ đàu nhẹ trong nhựa than.
1. Cấu tạo của vòng benzen [ 2 – 12 ].
*Theo quan điểm cổ điển: phân tư ûbenzen có cấu tạo mạch vòng
khép kín. Nhiều tác giả đã đề nghò các công thức cấu tạo của vòng benzen,
trong đó có công thức Kekule được sử dụng nhiều hơn cả. Mặc dù vậy,
công thức Kekule không phản ánh được đầy đủ các tính chất của benzen.
∗Theo quan điểm hiện đại: Benzen có cấu tạo vòng 6 cạnh phẳng.
Các nguyên tử cacbon trong vòng đều ở trạng thái lai hóa sp
2
. Mỗi nguyên
tử cacbon còn một electron p chưa lai hóa. Sáu electron p của 6 nguyên tử
cacbon không xen phủ đều cả hai bên tạo ra đám mây electron p phân bố
đều trên cả 6 nguyên tử cacbon của vòng và được biểu diễn bằng công
thức sau:

SV: Phạm Ngọc Hợp- Lớp: Hoá Dầu - K

44.
4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết Kế Phân Xưởng Sản Xuất Nitrobenzen
Các góc hóa trò đều bằng 120
0
.

C C

C C H C
Độ dài kiên kết C – C có giá trò trung gian giữa liên kết đơn C – C
và liên kết đôi C = C
C C C C C C
1,54 A
0
1,40 A
0
1,34 A
0

Chúng ta dễ dàng nhận thấy rằng do các electron p xen phủ khép kín
nên các liên kết C – C của vòng không mang tính chất của một liên kết đôi
C = C. Phân tử benzen có mật độ electron p phân bố đều, phân tử hoàn
toàn đối xứng, bền, vì thế mà khó cộng hợp, khó oxi hóa. Nó chỉ dễ phá vỡ
cấu trúc bền của vòng.
2 .Tính chất vật lý của benzen [ 6 ].
Dưới đây là các thông số vật lý của benzen:
Điểm nóng chảy 5,533
0
C

Điểm sôi 80,1
0
C
Khối lượng riêng ở 25
o
C: 879 kg/m
3
Độ nhớt ở 20
0
C 0,649.10
-3
N.s/m
2
Sức căng bề mặt ở 20
0
C 29.10
-3
N/m
Nhiệt dung riêng ở 20
0
C 1730 J/kg.đo
Nhiệt độ chớp cháy cốc kín –11,1
o
C.
Nhiệt cháy đẳng áp ở 25
o
C 9,999 kcal/mol.
Nhiệt hóa hơi 8.09kcal/kmol.
SV: Phạm Ngọc Hợp- Lớp: Hoá Dầu - K
44.

5
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết Kế Phân Xưởng Sản Xuất Nitrobenzen
Nhiệt độ tự bốc cháy trong không khí 538
o
C.
Nhiệt độ tới hạn 289.45
o
C.
Độ hoà tan trong nước ở 25
o
C 0.18g/100g H
2
0.
p suất tới hạn 48.6 atm
Nhiệt nóng chảy 30,1 kcal/kmol.
Độ hoà tan của nước trong benzen 0.05g/100g C
6
H
6.
Nhiệt lượng nóng chảy 2,351 kcal/mol.
Tỷ trọng tới hạn 0,3 g/ml.
Hằng số vật lý một số hydrocacbon thơm [ 1 ] :
Công thức Tên gọi t
nc
0
C t
sôi
0
C Tỷ khối
C

6
H
6
C
6
H
5
CH
3
C
6
H
5
(CH
3
)
2
C
6
H
5
C
2
H
5
Benzen
Toluen
Xilen
Para-xilen
Octo-xilen

Meta-xilen
Etylbenzen
+5,51
-95
+13,2
-29,0
-53,6
-94,0
80,1
110,6
138,4
144,4
139,1
136,2
0,8790
0,8669
0,8610
0,8802
0,8641
0,8669
3. Tính chất hóa học của benzen [ 2 ].
a. Phản ứng cộng hợp :
Khó thực hiện, đòi hỏi điều kiện khắc nghiệt : nhiệt độ, xúc tác,
áp suất.
+ Phản ứng khử :
SV: Phạm Ngọc Hợp- Lớp: Hoá Dầu - K
44.
6
450
0

C
V
2
O
5
ánh sáng
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết Kế Phân Xưởng Sản Xuất Nitrobenzen
+ 3H
2

0
Ni,200 - 300 C,300 atm
→

benz en xyclohexan
+ Tác dụng với clo :

+ 3 CI
2

a. Phản ứng oxi hóa : Rất khó thực hiện.
Các chất oxi hóa thông thường như KMNO
4
,K
2
Cr
2
O
7
/ H

2
SO
4
không
có khả năng oxi hóa nhân benzen. nhiệt độ cao, benzen bò oxi hóa bởi
oxi tạo anhydric maleic với sự có mặt của xúc tác V
2
O
5
:
O
CH C
+ 9/2O
2
O
benzen CH C
O
anhydricaxetic
b.Phản ứng thế electrophyl S
E
:
SV: Phạm Ngọc Hợp- Lớp: Hoá Dầu - K
44.
7
nhiệt độ, áp suất
Cl
CH
Cl– CH CH- Cl
Cl – CH CH–Cl
CH

Cl
X
NO
2
FeX
3
55 – 60
0
C
SO
3
H
R
O
C R
H
2
SO
4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết Kế Phân Xưởng Sản Xuất Nitrobenzen
phản ứng halogen hóa :
+ X
2
+ HX ; (X = Cl, Br)

Phản ứng nitro hóa :
+ HNO
3
+ H
2

O

Phản ưnùg sulfo hóa :
+ H
2
SO
4
+ H
2
O

Phản ứng ankyl hóa :

+ RCl

+ HCl

Phản ứng axyl hóa :
O
+ R – C – Cl
+
+ HCl

II.Tính chất của axit nitric [ 3 – 134 ], [ 4 – 183 ].
Axit nitric có công thức phân tử HNO
3
là một axit mạnh được dùng
làm tác nhân nitro hóa benzen để sản xuất nitrobenzen.
Ở trạng thái hơi, phân tử axit nitric có cấu tạo phẳng.

SV: Phạm Ngọc Hợp- Lớp: Hoá Dầu - K
44.
8
AlCl
3
AlCl
3
102
0
116
0
130
0
114
0
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết Kế Phân Xưởng Sản Xuất Nitrobenzen
H O
0,96 A
0
1,21 A
0
O N
1,41 A
0
O
I. Tính chất vật lý của axit nitric.
Ởû điều kiện thường axit nitric là chất lỏng không màu, bốc khói
mạnh trong không khí. Axit nitric đặc tan trong nước theo bất kì tỷ lệ nào.
Nó tạo nên với nước hỗn hợp đồng sôi chứa 69,2% axit và sôi ở 121,8
0

C
dưới áp suất thường.
Axit nitric tinh khiết kém bền, dễ bò phân hủy dưới tác dụng của ánh
sáng và nhiệt :
4 HNO
3
= 4 NO
2
+ O
2
+ 2 H
2
O
Khí NO
2
sinh ra lại tan vào axit nitric làm cho chất lỏng từ không
màu trở nên có màu vàng.
Bản thân axit nitric tinh khiết tự ion hóa như sau :
2 HNO
3
NO
2
+
+ NO
3
-
+ H
2
O
Trong đó nồng độ của mỗi loại ion là 0,5 mol/lít ở nhiệt độ –10

0
C.
Khi tan trong dung môi có khả năng cho proton mạnh hơn, như axit
sulfuric và axit pecloric, axit nitric phân ly cho ion nitroni NO
2
+
:
HNO
3
+ 2HClO
4
NO
2
+
+ 2ClO
4
-
+ H
3
O
+
4HNO
3
+

2H
2
SO
4
4NO

2
+
+ 2HSO
4
-
+ H
3
O
+
Qúa trình phân ly này tạo nên nhiều ion nitroni hơn sự tự ion hóa của
axit nitric.
Một số tính chất vật lý của axit nitric [6] :
Nhiệt độ sôi 82,6
0
C
Nhiệt độ kết tinh -41,59
0
C
SV: Phạm Ngọc Hợp- Lớp: Hoá Dầu - K
44.
9
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết Kế Phân Xưởng Sản Xuất Nitrobenzen
Khối lượng riêng ở 20
0
C 1512,8 kg/m
3
Chỉ số khúc xạ n
D
25
1,397

Độ nhớt ở 20
0
C 0,8.10
-3
N.s/m
2+
Nhiệt tạo thành pha lỏng 2,7474 J/g
Nhiệt tạo thành pha khí 2,1258 J/g
Nhiệt hóa hơi ở 20
0
C 626,3 J/g
Nhiệt dung riêng ở 20
0
C 1.748 j/g.độ
Nhiệt nóng chảy 600 kcal/kmol
2.Tính chất hóa học của axit nitric :
Axit nitric là axit mạnh, tương đối ít bền, oxi hóa mạnh và là tác
nhân nitric hóa.
a. Tác dụng với kim loại :
Axit nitric có thể tương tác với hầu hết kim loại trừ Au, Pt, Rh, Ta và
Ir. Tùy thuộc vào nồng độ của axit, nhiệt độ và bản chất của kim loại mà
sản phẩm thu được là HNO
2
, NO
2
, N
2
O, N
2
, NH

4
+
.
Nói chung những kim loại có thế điện cực khá nhỏ hơn thế điện cực
của hidro sẽ khử axit nitric đến N
2
O, N
2
, NH
4
+
.
Ví dụ :
4Zn + 10HNO
3(loãng)
= 4Zn(NO
3
)
2
+ NH
4
NO
3
+ 3H
2
O
Những kim loại khác khử axit nitric đặc đến NO
2
và khử axit nitric
loãng đến NO.

Ví dụ :
3C
U
+ 8HNO
3(loãng)
= 3C
U
(NO
3
)
2
+ 2NO + 4H
2
O
Pb + 4HNO
3(đặc)
= Pb(NO
3
)
2
+ 2NO
2
+ 2H
2
O
Điều lạ là một số kim loại thông thường như Fe, Al, và Cr không
những không tương tác với axit nitric đặc mà còn được axit đó thụ động hóa
(do tạo thành màng oxit rất mỏng và khó tan).
b. Tác dụng với phi kim :
SV: Phạm Ngọc Hợp- Lớp: Hoá Dầu - K

44.
10
H NO
2
H
2
SO
4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết Kế Phân Xưởng Sản Xuất Nitrobenzen
Axit nitric có thể oxi hóa được một số nguyên tố không kim loại như
C, P, As, S lên số oxi hóa cao nhất :
S + 2HNO
3(loãng)
= H
2
SO
4
+ 2 NO
S + 6HNO
3(đặc)
= H
2
SO
4
+ 4NO
2
+ 2H
2
O
Giống với axit nitrơ, axit nitric đặc oxi hóa ion Fe

2+
đến ion Fe
3+
còn
bản thân axit được khử đến NO. Khi có dư ion Fe
2+
, NO sẽ kết hợp với ion
đó cho hợp chất màu nâu và kém bền :
6FeSO
4
+ 3H
2
SO
4
+ 2HNO
3
= 3Fe
2
(SO
4
)
3
+ NO + 4H
2
O
FeSO
4
+ NO = [Fe(NO)]SO
4
Khác với axit nitrơ, axit nitric loãng không oxi hóa được HI đến I

2
.
Tuy nhiên axit đặc oxi hóa được không những HI mà cả HCl :
HNO
3(đặc)
+ 3HCl NO + Cl
2
+ 2H
2
O
Hỗn hợp của một thể tích axit nitric đặc và ba thể tích axit clohidric
đặc được gọi là cường thủy, nó có thể hòa tan được cả vàng và Platin.
3Pt + 4HNO
3
+ 12HCl = 3PtCl
4
+ 4NO + 8H
2
O
PtCl
4
+ 2HCl = H
2
[PtCl
6
]
Axit cloroplatinic
Axit nitric tinh khiết hỗn hợp với axit sunfuric đặc là tác nhân nitro
hóa các hợp chất hữu cơ mạch vòng thơm.
Ví dụ :

+ H – NO
2
+ H
2
O
II.Tính chất của axit sulfuric [3 – 117],[4 – 230]
Axit sulfuric (H
2
SO
4
) được sử dụng như một chất xúc tác trong quá
trình nitro hóa đồng thời còn tạo điều kiện cho việc sử dụng axit nitric triệt
để hơn.
1. Tính chất vật lý của axit sulfuric.
SV: Phạm Ngọc Hợp- Lớp: Hoá Dầu - K
44.
11
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết Kế Phân Xưởng Sản Xuất Nitrobenzen
Axit sulfuric là một chất lỏng nặng (d = 1,827 g/cm
3
), sánh như dầu,
không có màu và mùi, các phân tử liên hợp với nhau bằng liên kết hidro,
đông đặc ở 10,37
0
C và sôi kèm theo sự phân hủy ở khoảng 280
0
C. Hỗn hợp
đồng sôi ở áp suất 1 atm chứa 98,2% H
2
SO

4
sôi ở 338
0
C.
Axit sulfuric tan vô hạn trong nước và quá trình tan đó tỏa rất nhiều
nhiệt. Vì vậy khi pha loãng cần phải đổ dần dần axit vào nước đồng thời
khuấy đều, tuyệt đối không được đổ nước vào axit.
Axit sulfuric có khả năng hút nước mạnh nên thường được dùng như
một chất làm khô.
2. Tính chất hóa học của axit sulfuric.
Axit sulfuric có những tính chất hóa học chủ yếu sau : axit mạnh, oxi
hóa, sulfo hóa, hidrat hóa. Trong dung dòch nước axit sulfuric là axit mạnh
ở nấc điện ly đầu tiên, nấc thứ hai nó điện ly yếu hơn :
H
2
SO
4
H
+
+ HSO
-
4
HSO
-
4
H
+
+ SO
-
4

Axit sulfuric tinh khiết là dung môi ion hóa (ε = 100 ở 25
0
C). Bản
thân axit cũng tự ion hóa theo sơ đồ :
H
2
SO
4
+ H
2
SO
4
H
3
SO
4
+

+ HSO
4
-
Axit sulfuric đặc nóng oxi hóa được cả những kim loại kém hoạt
động như đồng, bạc, thủy ngân (ε
0
> 0) và sản phẩm sựï khử H
2
SO
4
là SO
2

.
Ví dụ :
2 H
2
SO
4
+ Cu CuSO
4
+ SO
2
+ 2H
2
O
Với các kim loại hoạt động, sản phẩm sự khử axit sulfuric ngoài SO
2
còn tạo thành S, H
2
S.
Ví dụ :
Mg + 2H
2
SO
4
MgSO
4
+ SO
2
+ 2H
2
O

3Mg + 4H
2
SO
4
3MgSO
4
+ S + 4H
2
O
4Mg + 5H
2
SO
4
4MgSO
4
+ H
2
S + 4H
2
O
SV: Phạm Ngọc Hợp- Lớp: Hoá Dầu - K
44.
12
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết Kế Phân Xưởng Sản Xuất Nitrobenzen
Axit sulfuric nồng độ lớn hơn 65%, nguội không tác dụng với sắt.
Với một số phi kim như P, S, C bò axit sulfuric đặc nóng oxi hóa đến
oxit hoặc axit tương ứng.
Ví dụ :
2 H
2

SO
4
+ S 3SO
2
+ 2H
2
O
Tính chất sunfo hóa các hợp chất hữu cơ vòng thơm của axit sulfuric
đặc thể hiện ở phản ứng :
Ar H + 2H
2
SO
4
ArSO
3
H + H
3
O
+
+ HSO
4
-
Cuối cùng axit sulfuric đặc là tác nhân hidrat hóa, nó có thể hóa than
gluxit.
Ví dụ :
(C
6
H
10
O

5
)
n
+ H
2
SO
4
6nC + H
2
SO
4
. 5nH
2
O
Trái với axit đặc, axit sulfuric loãng không tác dụng với phi kim và
chỉ phản ứng với những kim loại có thế khử âm và sản phẩm sự khử axit là
khí hidro :
Zn + H
2
SO
4
ZnSO
4
+ H
2
II.Tính chất của Na
2
CO
3
[ 6 ] , [ 4 – 147 ].

Natri cacbonat hay soda (Na
2
CO
3
) được dùng làm chất trung hòa axit
dư.
1. Tính chất vật lý của Na
2
CO
3
.
∗Những thông số vật lý của Na
2
CO
3
:
Khối lượng riêng ở 20
0
C 2533 kg/m
3
Nhiệt độ nóng chảy 854
0
C.
Khối lượng phân tử 105.99 kg/kmol.
Tỷ trọng ở 20
o
C 2.533 g/cm
3.
Nhiệt tạo thành 10.676 j/g.
SV: Phạm Ngọc Hợp- Lớp: Hoá Dầu - K

44.
13
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết Kế Phân Xưởng Sản Xuất Nitrobenzen
Nhiệt nóng chảy 7000 kcal/kmol
Nhiệt dung riêng ở 25
0
C 0,2493 kcal/kg.độ
Natri cacbonat khan là chất bột màu trắng, hút ẩm. Nó dễ tan trong
nước, quá trình tan phát ra nhiều nhiệt do sự tạo thành các hidrat. Từ dung
dòch ở nhiệt độ dưới 32,5
0
C, natri cacbonat kết tinh dưới dạng đecahidrat
Na
2
CO
3
.10 H
2
O. Đây là những tinh thể đơn tà trong suốt, không màu, dễ
tan trong nước và nóng chảy trong nước kết tinh ở 32,5
0
C. Giữa nhiệt độ đó
và 35,4
0
C, nó mất nước biến thành heptahidrat Na
2
CO
3
.7 H
2

O, trên 35,4
0
C
biến thành monohidrat Na
2
CO
3
.H
2
O và đến 107
0
C mất nước hoàn toàn biến
thành soda khan. Độ tan của các hidrat chứa nhiều phân tử nước tăng lên
theo nhiệt độ, còn độ tan của monohidrat giảm xuống. Khi để trong không
khí, đecahidrat mất bớt nước kết tinh trở nên trắng vụn.
2. Tính chất hóa học của Na
2
CO
3
.
Khi tan trong nước, natri cacbonat bò thủy phân làm cho dung dòch có
phản ứng kiềm :
Na
2
CO
3
+ H
2
O NaHCO
3

+ NaOH
Tác dụng vơiù vôi tôi :
Na
2
CO
3
+ Ca(OH)
2
CaCO
3
↓ + 2NaOH
Tác dụng với CO
2
và H
2
O :
Na
2
CO
3
+ CO
2
+ H
2
O = 2NaHCO
3
B. TÍNH CHẤT CỦA SẢN PHẨM.
Nitrobenzen có công thức phân tử C
6
H

5
NO
2
, là hợp chất nitro thơm
đơn giản nhất. Chất lỏng như dầu. Nitrobenzen được điều chế bằng cách
dùng hỗn hợp HNO
3
và H
2
SO
4
để nitro hóa benzen. Dùng làm nguyên liệu
để sản xuất anilin, benzidin, thuốc nhuộm, dung môi và chất oxi hóa.
1.Tính chất vật lý của nitrobenzen :
Nitrobenzen tinh khiết là chất lỏng không màu (nitrobenzen công
nghiệp có màu vàng), có mùi hạnh nhân, độc, ít tan trong nước, có thể bay
hơi theo hơi nước. Nitrobenzen dễ tan được trong hầu hết các dung môi hữu
SV: Phạm Ngọc Hợp- Lớp: Hoá Dầu - K
44.
14
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết Kế Phân Xưởng Sản Xuất Nitrobenzen
cơ và tan lẫn với benzen ở mọi tỷ lệ. Nitrobenzen là một dung môi hữu cơ
tốt có thể hòa tan được AlCl
3
.
Những thông số vật lý quan trọng của nitrobenzen :
+ Nhiệt độ nóng chảy 5,85
0
C
+ Nhiệt độ sôi

ở 101 kPa 210,9
0
C
ở 13 kPa 139,9
0
C
ở 4 kPa 108,2
0
C
ở 0,13 kPa 53,1
0
C
+ Tỷ trọng
d
4
1,5
1,344
d
4
10
1,213
d
4
15,5
1,208 - 1,221
d
4
25
1,119
+ Độ nhớt (15

0
C) 2,17.10
-2
mPa.s
+ Sức căng bề mặt (20
0
C) 43,35 mN/m
+ Hằng số điện môi
ở 20
0
C 35,97
ở 170
0
C 18,15
+ Nhiệt dung riêng (30
0
C) 14,18 J/g
+ Nhiệt nóng chảy 94,1 J/g
+ Nhiệt hóa hơi 331 J/g
+ Nhiệt độ chớp cháy cốc kín 88
0
C
+ Nhiệt độ tự bốc cháy 482
0
C
+ Giới hạn nổ trong không khí (93
0
C) 1,8% V
+ Tỷ trọng pha hơi 4,1
+ Chỉ số khúc xạ n

15
1,55457
SV: Phạm Ngọc Hợp- Lớp: Hoá Dầu - K
44.
15
NO
2
NO NHOH
2H
NO
2
-H
2
O
[ H ]
2H
NO
2
NO NHOH
NH
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết Kế Phân Xưởng Sản Xuất Nitrobenzen
2. Tính chất hóa học của nitrobenzen :
Hợp chất nitro thơm tham gia hai loại phản ứng chính là : phản ứng
khử hóa nhóm nitro (NO
2
) thành nhóm amin NH
2
và các phản ứng thế xảy
ra ở nhân thơm (thế electrophylvaf thế nucleophyl).

a. Phản ứng khử : Hợp chất nitro thơm bò khử hoá tạo ra các sản phẩm
trung gian khá phức tạp.
- Khử trong môi trường axit : chất khử được dùng là kim loại , ví dụ:
Fe hoặc Sn, Zn trong môi trường axit (HCl)
2H

Nitrobenzen Nitrozo Hydroxylamin Anilin
- Khử trong môi trường kiềm : chất khử Zn + NaOH hoặc NiAlH
4
.
Phản ứng tạo ra các sản phẩm trung gian khá phức tạp và khó tách.
N = N
nitrrobenzen nitrrozo hydroxyamin
O
Azoxibenzen
N = N NH – NH 2
Azobenzen Hydrazobenzen
- Khử trong môi trường trung tính : chất khử : Zn + NH
4
Cl. Phản ứng
khử dừng lại ở sản phẩm hydroxylamin.
+ 2Zn + NH
4
Cl + H
2
O
benzen hydroxylamin
SV: Phạm Ngọc Hợp- Lớp: Hoá Dầu - K
44.
16

+ H
2
O
NO
2
NHOH
NH
2
NO
2
NO
2
FeC
3
Cl
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết Kế Phân Xưởng Sản Xuất Nitrobenzen
Phản ứng khử hoá có thể tiến hành với hydro phân tử H
2
, dùng xúc
tác Ni hoặc Pt, Pd.
b. Phản ứng thế electrophyl : NO
2
là nhóm thụ động hoá nhân benzen
trong phản ứng S
E
, và là nhóm đònh hướng meta :
Ví dụ :
+ Cl
2
+ HCl

Nitrobenzen m – clo – nitrobenzen
c .Phản ứng thế nucleophyl:
Nhóm -NO
2
thể hiện hai hiệu ứng âm : -C, -I , là nhóm hút
electron mạnh , làm giảm khả năng phản ứng của nhân trong phản ứng thế
electrophyl. Ngược lại nó làm hoạt động hoá vòng thơm trong phản ứng thế
nucleophyl .
Ví dụ:Phản ứng thế nucleophyl của dẫn xuất halogen xảy ra thuận
lợi khi trong vòng benzen ,ngoài nguyên tử halogen còn có nhóm -NO
2
ở
các vò trí octo và para.
O
2
N CL + NaOH O
2
N OH + NaCL
Nhóm -NO
2
là nhóm hút electron mạnh làm phân tán điện tích âm
và làm bề cacbanion trong phản ứng thế electrophyl.
3. Ứng dụngcủa nitrobenzen:
Nitrobenzen là một sản phẩm trung gian quan trọng . Hầu hết
nitrobenzene được dùng để chuyển hoá thành anilin ,benzidin,
dinitrobenzene,lamf chất xúc tiến lưu hoá cao su, dùng để sản xuất thuốc
nhuộm anilin đen .Ngoài ra còn dùng làm dung môi chọn lọc để tinh chế
dầu mỏ và moat số ứng dụng quan trọng nửa là dùng để sản xuất thuốc nổ
và dùng trong y dược.
SV: Phạm Ngọc Hợp- Lớp: Hoá Dầu - K

44.
17
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết Kế Phân Xưởng Sản Xuất Nitrobenzen
Chương II.
CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT NITROBENZEN [ 8 ].
  
1. Niro hoá bằng axit HNO
3
:
Phản ứng xảy ra theo phương trình :
ArH + HONO
2
→ ArNO
2
+ H
2
O
Nước tạo ra trong quá trình sẽ làm loãng nồng độ của HNO
3
. Hằng
số vận tốc phản ứng nitro hoá phụ thuộc vào nồng độ axit cho nên vận tốc
nitro hoá giảm xuống khi nồng độ axit giảm tới một trò số xác đònh thì phản
ứng thực tế không thể xảy ra nữa .
ví dụ : nitro hoá toluen khi nồng độ HNO
3
< 50% sẽ không xảy ra
nữa.
Để tăng cường vận tốc nitro hoá thì tăng nhiệt độ lên nhưng quá trình
oxi hoá lại tăng, làm sinh ra các sản phẩm phụ không mong muốn.
Đối với phương pháp này tốt hơn hết là nên làm việc ở nhiệt độ thấp

và phải dùng axit nitric thật tinh khiết.
Nhiều chất bò nitro hoá bởi HNO
3
như : phenol, phennangtren,
naptalin, angtraxen
Nhưng thực tế trong công nghệ ít dùng độc nhất HNO
3
thường thêm
chất hút nước vào.
2.Nitro hoá bằng axit HNO
3
+ H
2
SO
4
:
Đây là phương pháp thông dụng nhất hiện nay vì có những ưu điểm
sau :
- Sử dụng được hoàn toàn HNO
3
.
- Giảm bớt được quá trình oxi hoá của HNO
3
đến mức tối thiểu.
- Có thể dùng lại được axit đã làm việc (rất kinh tế).
- Có thể nitro hoá ở nhiệt độ cao được (cao hơn so với phương pháp
dùng HNO
3
).
SV: Phạm Ngọc Hợp- Lớp: Hoá Dầu - K

44.
18
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết Kế Phân Xưởng Sản Xuất Nitrobenzen
- Axit H
2
SO
4
giúp cho quá trình tạo ra NO
2
+
nhanh,làm tăng vận tốc
phản ứng.
- Hiệu suất đạt được tương đối cao đến 98% lại không cần HNO
3
tinh
khiết. Ngoài H
2
SO
4
ra còn có thể dùng các tác nhân khác để hút nước như :
BF
3
, P
2
O
5

Ví dụ :
ArH + HNO
3

+ BF
3
→ ArNO
2
+ BF
3
. H
2
O
3. Nitro hoá bằng muối của HNO
3
:
Phản ứng xảy ra theo phương trình :
NaNO
3
+ H
2
SO
4
→ HNO
3
+ NaHSO
4
HNO
3
là tác nhân nitro hoá.
+Ưu điểm của phương pháp này :
- Môi trường tuyệt đối không có nước.
- Hầu như không có quá trình oxi hoá, không có HNO
2

.
+Nhược điểm :
-Không thể sử dụng cặn thừa là bisulfat natri.
- Nếu ta dùng NH
4
NO
3
thì tốt hơn vì bisulfat amon dùng tốt và xử lý
dễ dàng.
- Nếu dùng HNO
3
để nitro hoá toluen sản phẩm tự oxi hoá là meta
nitrobenzenandehyt. Hiệu suất của nó tăng theo sự tăng của nhiệt độ.
4. Nitro hoá khi có thêm HCH
3
COO hay alhydric axetic :
Hỗn hợp của HNO
3
với HCH
3
COO hay với alhydric axetic là hỗn hợp
tác nhân nitro hoá.
Axit axetic là môi trường tốt để nitro hoá mạch nhánh. Dùng alhydric
axetic còn lợi hơn vì nó còn có tác dụng hút nước tốt.
Alhydric axetic + HNO
3
→ axetylnitrat.
HNO
3
+ (CH

3
CO)
2
O N
2
O
5
+ 2CH
3
COOH
N
2
O
5
+ (CH
3
CO)
2
O 2CH
3
COONO
2
SV: Phạm Ngọc Hợp- Lớp: Hoá Dầu - K
44.
19
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết Kế Phân Xưởng Sản Xuất Nitrobenzen
Đầu tiên là axetyl hoá sau là quá trình tạo ra hợp chất nitro :
ArH + CH
3
COONO

2
→ ArNO
2
+ CH
3
COOH
Axit axetic cũng kết hợp với HNO
3
tạo thành hợp chất phức chất hai
cấu tử (HNO
3
.HCH
3
COO) làm ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng.
5. Nitro hoá bằng phương pháp thế các nhóm sulfo, amino,
diazo bằng nhóm NO
2
:
Ví dụ :
ArN = N – O.NO
2
+ NaNO
2
→ ArN = N – O – NO + NaNO
3
Diazonitrat Diazonitrit
Sau đó chuyển thành hợp chất nitro :
ArN = NO – NO → ArNO
2
+ N

2
↑
Phương pháp này thường dùng trong công nghiệp thuốc nhuộm để
điều chế mêta- nitronaptalin hoặc điều chế trong phòng thí nghiệm para
dinitro benzen tinh khiết từ para nitro-anilin.
6. Nitro hoá bằng oxit nitơ :
Phương pháp này được nghiên cứu và đưa vào sản xuất từ năm 1910
đến 1915. Nitro hoá bằng oxit nitơ trong kỹ thuật rất ưu việt, vì nó không
cần qua giai đoạn điều chế HNO
3
. Như ta đã biết sản xuất HNO
3
từ oxit
nitơ là một điều phức tạp về thiết bò và kỹ thuật, quá trình phải oxi hoá NO
thành NO
2
sau đó dùng nước hấp thụ được axit loãng rồi dùng H
2
SO
4
đặc
để tăng nồng độ của HNO
3
. Vì vậy dùng ngay oxit nitơ trong quá trình oxi
hoá nitơ là một vấn đề rất kinh tế.
N
2
O
4
nằm ở hai dạng đồng phân :

N
2
O
4
2NO
2
Ở nhiệt độ thấp nằm ở dạng đồng phân đimer oxit nitơ khi nhiệt độ
lớn hơn 140
0
C thì N
2
O
4
phân ly hoàn toàn. Khi nhiệt độ 27
0
C khoảng 20%
N
2
O
4
nằm dưới dạng monomer.
Màu sắc của N
2
O
4
cũng thay đổi theo nhiệt độ, khi ở – 50
0
C là tinh
thể không màu, khi ở 183
0

C là khí màu đen.
SV: Phạm Ngọc Hợp- Lớp: Hoá Dầu - K
44.
20
NO
2
NO
2
O
2
N
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết Kế Phân Xưởng Sản Xuất Nitrobenzen
Phản ứng tác dụng giữa benzen và N
2
O
4
xảy ra :
+ 3N
2
O
4
+ 3HNO
3
benzen
trinitrobenzen
Khi tác dụng benzen với N
2
O
4
người ta thường thêm tác nhân phụ trợ

vào ví dụ như AlCl
3
và FeCl
3
. Khi có mặt những clorit ấy benzen sẽ tác
dụng rất mãnh liệt với N
2
O
4
tạo thành một phức chất.
Ví dụ : Đối với benzen thì thành phần cuối cùng là:
2AlCl
3
.3C
6
H
6
.3N
2
O
4
và FeCl
3
.2C
6
H
6
.2NO
4
Trong đó nước sẽ tách ra khỏi hợp chất , đồng thời chất hữu cơ

C
6
H
6
N
2
O
4
tách HNO
2
ra và biến thành nitrobenzen.
Khi đun nóng AlCl
3
với N
2
O
4
và hợp chất thơm vắng mặt của H
2
O
thì phản ứng xảy ra theo phương trình :
2AlCl
3
+ 3ArH + 3N
2
O
4
→ 3ArNO
2
+ 3NOCl + Al

2
Cl
3
(OH)
3
Titop cho rằng sự tác dụng xảy ra do sự bão hoà từng bậc của AlCl
3
,
giai đoạn đầu tạo thành : ArNO
2
.AlCl
2
(OH)+ AlCl
3
.NOCl và cuối cùng tạo
thành : AlCl(OH)
2
.ArNO
2
.2NOCl.
Cơ chế phản ứng nitro hoá này Titop giải thích bằng sự tác dụng có
cực của AlCl
3
dẫn đến sự ion hoá phân tử N
2
O
4
như sơ đồ :
AlCl
3

+ N
2
O
4
→ AlCl
3
.NO
2
.NO
2
H
AlCl
3
.NO
2
.NO
2
+ C
6
H
6
→ NO
2
( NO
2
AlCl )
-
H
+
SV: Phạm Ngọc Hợp- Lớp: Hoá Dầu - K

44.
21
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết Kế Phân Xưởng Sản Xuất Nitrobenzen
Trong hợp chất trung gian này, hydrozen liên kết với nguyên tử
cacbon cùng với NO
2
, dễ dàng tách ra dưới dạng ion để tạo thành
nitrobenzen rồi kết hợp với phân tử thứ hai AlCl
3
thành phân tử.
Người ta còn dùng PCl
5
làm tác nhân phụ trợ, phản ứng xảy ra theo
phương trình :
PCl
5
+ ArH + N
2
O
4
→ POCl
3
+ HCl + NOCl + ArNO
2
Phương pháp này chỉ dùng gần nơi sản suất HNO
3
.
7. Nitro hoá bằng oxit nitơ có mặt H
2
SO

4
:
Khi có mặt H
2
SO
4
thì :
N
2
O
3
+ 3H
2
SO
4
2NO
+
+ 3HSO
4
-
+ H
3
O
+
N
2
O
4
+ 3H
2

SO
4
NO
+
+ NO
2
+
+ 3HSO
4
-
+ H
3
O
+
N
2
O
5
+ 3H
2
SO
4
2NO
2
+
+ 3HSO
4
-
+ H
3

O
+

NO
2
+
là tác nhân nitro hoá.
Trong quá trình chỉ có 50% đioxit nitơ là tham gia vào phản ứng. Còn
50% khác tác dụng với axit H
2
SO
4
thành sulfua nitrozyl :
C
6
H
6
+ H
2
SO
4
+ 2NO
2
→ C
6
H
5
NO
2
+ NOOSO

3
H + H
2
O
Phản ứng với toluen, meta và para xylen , clobenzen, nitrobenzen
cũng xảy ra tương tự như thế. Angtraquinon cũng cho sản phẩm nitro khi
tác dụng N
2
O
4
trong môi trường oleum chứa 5% SO
3
cùng với axit H
2
SO
4
nồng độ 70 – 100%.
8. Nitro hoá bằng HNO
3
với sự tách nước phản ứng :
Ưu điểm của phương pháp này là không dùng H
2
SO
4
vì việc thu hồi
H
2
SO
4
trong axit đã dùng tốn nhiệt, hệ thống thiết bò đặc biệt.

Sự tách nước tạo thành bằng cách tạo nên một hỗn hợp đẳng phí giữa
nước và hydrocacbon thơm hay với một dung môi trơ cho vào tỷ lệ với
lượng HNO
3
.
Nhiều ArH tạo ra với nước một hỗn hợp đẳng phí như : Toluen –
nước sôi 84,1
0
C (toluen sôi ở 110,8
0
C).
SV: Phạm Ngọc Hợp- Lớp: Hoá Dầu - K
44.
22
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết Kế Phân Xưởng Sản Xuất Nitrobenzen
Benzen – nước sôi ở 69
0
C (benzen sôi ở 80,4
0
C).
Duy trì nhiệt độ của nitrator bằng nhiệt độ sôi của hỗn hợp đẳng phí
sẽ tách được nước trong quá trình nitro hoá.
+Ưu điểm :
- Không nhận được axit đã dùng, không cần tái sinh.
- Tách nước nên tăng nồng độ của HNO
3
.
Hỗn hợp bay lên sẽ qua tinh luyện dung dòch đẳng phí không đồng
nhất bậc 2 sẽ tách bằng lắng phân riêng. ArH sẽ đưa về để nitro hoá lại.
Muốn tăng tốc độ của quá trình dùng HNO

3
ở dạng hơi. Hơi HNO
3
khuếch tán vào trong ArH, khối phản ứng đồng nhất, bề mặt tiếp xúc lớn
nên vận tốc nitro hoá lớn.
Ở nhiệt độ cao HNO
3
hoạt động hơn.
HNO
3
→ NO
2
*
+ HO
*
Ar + HO
*
→ Ar
*
+ HOH
Ar + NO
2
*
→ Ar
*
+ HNO
2
Ar + HO
*
→ ArNO

2
Quá trình có năng suất lớn, dễ liên tục.
+Nhược điểm :
Dùng thiết bò bằng thép không rỉ. Trong thực tế ít dùng.




Chương III.
SV: Phạm Ngọc Hợp- Lớp: Hoá Dầu - K
44.
23
NO
2
H
2
SO
4
55 – 60
0
C
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết Kế Phân Xưởng Sản Xuất Nitrobenzen
LÝ THUYẾT VỀ QUÁ TRÌNH NITRRO HOÁ.

Hiện nay, nitrrobenzen được sản xuất theo phương pháp thông dụng
nhất là nitro hoá benzen bằng tác nhân nitro hoá là hỗn hợp của axit nitric
và axit sulfuric.
I .QUÁ TRÌNH NITRO HOÁ.
Phản ứng nitro hoá vòng benzen xảy ra theo cơ chế electrophyl,
được biểu diễn bằng phương trình sau :

+ HNO
3
+ H
2
O

Nhiệt phản ứng của quá trình nitro hoá rất lớn : 36,4 - 142,5 kj/mol
(24 – 34 kcal/mol). Phản ứng nitro hoá tạo ra nước nên nồng độ HNO
3
giảm dần. Hằng số vận tốc của phản ứng phụ thuộc vào nồng độ axit ở đây
nồng độ HNO
3
giảm dần và thực tế giảm đến một trò số xác đònh của nồng
độ phản ứng sẽ dừng lại. Ví dụ : nitro hoá benzen bằng HNO
3
ở 80
0
C phản
ứng sẽ không tiếp tục nữa khi nồng độ của HNO
3
= 50%. Nếu ở nhiệt độ
thấp hơn phản ứng sẽ ngừng ở nồng độ cao hơn. Khi nitro hoá bằng HNO
3
loãng quá trình oxi hoá lại xảy ra mãnh liệt hơn (HNO
3
có khả năng oxi
hoá hydrocacbon khi nhiệt độ rất thấp dù vắng mặt H
2
O hay có mặt H
2

O),
điều này thể hiện rõ rệt bằng sự tách oxit nitơ trong phản ứng với HNO
3
loãng. Chính vì thế nên trong thực tế người ta không nitro hoá độc nhất
bằng HNO
3
.
Để tránh những ảnh hưởng xấu ấy người thường sử dụng những chất
hút nước. Phổ biến và thông dụng hơn cả là dùng H
2
SO
4
. Hỗn hợp HNO
3
+
H
2
SO
4
gọi là hỗn hợp nitro hoá hay hỗn hợp axit. Hỗn hợp nitro hoá được
chế tạo từ axit H
2
SO
4
96 đến 98% và HNO
3
kỹ thuật nồng độ 60 đến 65%(
ρ
=1,4) hay 95 – 98% (
ρ

= 1,5), để thuận tiện trong công nghiệp người ta
thường dùng hỗn hợp menlazo, gồm HNO
3
đậm đặc, 7,5 – 9% H
2
SO
4
và
khoảng 4,5% H
2
O, cái lợi của hỗn hợp này là có thể vận chuyển trong
SV: Phạm Ngọc Hợp- Lớp: Hoá Dầu - K
44.
24
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết Kế Phân Xưởng Sản Xuất Nitrobenzen
những thiết bò bằng gang thép mà không bò ăn mòn (khi nitro hoá tính toán
pha thêm axit H
2
SO
4
vào).
Người ta còn dùng cả oleum để chế tạo hỗn hợp nitro hoá. Ngoài hỗn
hợp HNO
3
+ H
2
SO
4
ra còn có thể sử dụng hỗn hợp H
2

SO
4
+ NH
4
NO
3
, đôi
khi dùng hỗn hợp nitro hoá là HNO
3
với dung môi CH
3
COOH hay những
dung môi không tan trong nó như clobenzen, policlorit benzen, CCl
4
, BF
3
.
Những dung môi này là tác nhân hút nước rất tốt. Xong vì khó tái sinh và
hay gây ra phản ứng phụ nên các loại dung môi này ít được sử dụng.
Việc đưa thêm nhóm NO
2
vào sẽ làm giảm mật độ điện tích trong
vòng benzen (NO
2
là nhóm hút electron) do đó cũng làm giảm hoạt tính
của vòng benzen đối với phản ứng thế electrophyl. Chính vì vậy nên các
sản phẩm thế di - , tri – nitrobanzen hiếm khi xảy ra dưới điều kiện được sử
dụng cho quá trình thế mono – nitro. Các quá trình di – nitro hoá đòi hỏi
các điều kiện khắc nghiệt hơn đi kèm theo (nồng độ axit cao và nhiệt độ
cao) cũng như phải sử dụng quá trình tách sản phẩm mono – và thực hiện

phản ứng từng bước.
Quá trình nitro hoá có thể được thực hiện theo phương thức gián
đoạn hay liên tục. Để có được chi phí thấp thì người ta sử dụng phản ứng
gián đoạn trong thiết bò phản ứng (thiết bò nitro hoá) được thiết kế để thích
nghi nới nhiều loại sản phẩm khác nhau.
Các phản ứng nitro hoá đều kèm theo sự toả nhiệt, đối vớ mononitro
hoá benzen có ∆H = -117 kj/mol, còn naphtalen có ∆H = - 209kj/mol.
Qua trình toả nhiệt này đòi hỏi phả làm lạnh một cách có hiệu quả , bằng
việc sử dụng quá trình làm lạnh bằng vỏ bọc ngoài hoặc làm lạnh trong
hay cả hai phương pháp .Vì lí do an toàn, thiết bò thong được giới hạn khả
năng chứa khoảng 6000 lít ,kết hợp với máy khoấy .Quá trình liên tục
dùng cho sản xuất hợp chất trung gian (nitrobenzene , dinitrobenzen…) có
độ an toàn và hiệu quả kinh tế cao .
Hai lónh vực quan trọng trong công nghệ nitro hoá đang được chú ý
đến và cải tiến hiện nay trên thế giới là:
+ Sử dụng axitsunfuric tuần hoàn.
SV: Phạm Ngọc Hợp- Lớp: Hoá Dầu - K
44.
25