Khảo sát công nghệ sản xuất nitrobenzene

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG
KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG

Bài: Khảo sát công nghệ sản xuất
Nitrobenzene.

Người thực hiện:

1

Trần Đan Thanh. MSSV: 061928H
Võ Thò Minh Thức. MSSV:


MỤC LỤC

I.
II.
III.
IV.

TÍNH CHẤT VẬT LÝ: ............
ỨNG DỤNG: ...........................
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT:.....
TÀI LIỆU THAM KHẢO: .......

2


I.

TÍNH CHẤT VẬT LÝ:
Nitrobenzene C 6 H 5 NO 2, rất độc hại, dễ cháy, màu vàng lợt, hợp chất

thơm dạng lỏng với mùi hạnh nhân đắng. Đôi khi nó được gọi là dầu của
mirbane hay nitrobenzol.

3


Nhiệt độ nóng chảy của Nitrobenzene là 5,85oC, nhiệt độ sôi là 210,9oC, ít
tan trong nước nhưng tan nhiều trong ethanol, ether và benzene.
Nó được điều chế bằng phản ứng của benzene với hỗn hợp của axit
nitric và sulfuric; trong phản ứng nitro hóa, một hydrogen trong phân tử
benzene được thay thế bằng một nhóm nitro, NO 2.
Nitrobenzene thường xuất hiện trong:
• Nitrobenzene có thể được tìm thấy trong không khí với 1 hàm
lượng nhỏ.
• Nó có thể có mặt trong nước trong chất thải công nghiệp.

4


•

Trong nước, nitrobenzene sẽ được tách ra bởi ánh sáng mặt trời.

Một số lượng nhỏ nitrobenzene có thể gây kích thích nhẹ khi tiếp xúc
trực tiếp vào da và mắt. Nếu tiếp xúc với Nitrobenzene trong thời gian dài có
thể gây methemoglobin trong máu. Vì trong Nitrobenzen có nhóm nitrit khi
vào máu sẽ biến Fe2+ (hemoglobin) thành Fe3+ (methemoglobin), làm tăng

lượng methemoglobin trong máu, cản trở quá trình vận chuyển ôxy đi nuôi cơ
thể. Lúc này da sẽ hơi xanh và bạn có thể cảm thấy buồn nôn, nôn mửa, và
thở dốc. Các hiện tượng như nhức đầu, dễ kích, chóng mặt, mệt mỏi, buồn
ngủ cũng có thể xảy ra.
Ngoài ra còn có một số bằng chứng rằng khí của nitrobenzene tập trung
cao có thể làm hư gan. Báo cáo nghiên cứu của động vật học cho thấy nó có
tác dụng trên máu và gan khi tiếp xúc với nitrobenzene. Khi tiêm l liều nhỏ
nitrobenzene trên các con chuột nam ở phòng thí nghiệm kết quả cho thấy có
các thiệt hại đối với cơ quan sinh dục và giảm hàm lượng của tinh trùng.

II.

ỨNG DỤNG:
Nitrobenzene được sử dụng trong sản xuất của aniline, về phương diện

thương mại quan trọng nhất là sx các amin. Nitrobenzene khi được đun nóng
với sắt và Axít clohiđric lõang sẽ tạo ra anilinium clorua. Đem chất này tác
dụng với Các-bô-nát nát-tri (hợp chất hoà tan màu trắng dưới dạng tinh thể,
dùng để chế thủy tinh, xà phòng, giấy và làm mềm nước) để điều chế
aniline.

5


Trong ngành công nghiệp dược phẩm nitrobenzene được sử dụng trong
sản xuất của các thuốc acetaminophen giảm đau, hay Paracetamol.
Nitrobenzene đã được sử dụng làm mùi thơm cho xà phòng và mỹ phẩm,
nhưng bây giờ được coi là quá độc hại cho các ứng dụng như vậy.

III. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NITROBENZENE:

NHỮNG ĐẶC TRƯNG VỀ QUÁ TRÌNH NITRO HÓA:

1.

Đònh nghóa: Quá trình nitro hóa là quá trình đưa một hoặc nhiều nhóm NO2 vào trong các hợp chất trung gian. Đây là một trong những quá
trình cơ bản trong công nghệ tổng hợp hữu cơ vì cho sản phẩm có nhiều ứng
dụng: sản xuất thuốc nổ, sản xuất nước hoa, sản xuất sơn và vecni, các dung
môi, các hợp chất amin.
Phân loại: tùy thuộc vào việc gắn nhóm -NO2 ở nguyên tử C, N, O phân
thành các quá trình:
• C nitro hóa
• nitro hóa
• N nitro hóa
Trong 3 dạng này thì C nitro hóa được quan tâm nhiều nhất và được chia
thành:
• Nitro hóa các hydrocacbon thơm.

6


• Nitro hóa các hydrocacbon mạch thẳng
Quá trình này có thể tiến hành trong pha lỏng hoặc pha khí với tác nhân
nitro hóa thường dùng là HNO3 hoặc N2O5 (pentoxit dinitơ) hoặc N2O4 (teroxit
dinitơ)
Các phương pháp thực hiện quá trình C nitro hóa :
• Thế 1 nguyên tử H bằng 1 nhóm -NO2
• Thế 1 nhóm chất nào đó trên nhân thơm bằng 1 nhóm -NO2
• Cộng nhóm -NO2 vào nối đôi
Trong đó phương pháp thứ nhất là phổ biến nhất
Cơ chế: Quá trình nitro hóa có thể xảy ra theo cơ chế gốc (O 2N+) hoặc ion

(O2N*) tùy thuộc vào điều kiện phản ứng.
Ở đây chỉ xét nitro hóa hydrocacbon thơm. Lúc này dưới tác dụng của xúc
tác, phản ứng xảy ra theo cơ chế cation:
Xúc tác : có 2 loại
• Xúc tác có proton HA: H2SO4, H3PO4; trong đó a. H2SO4 là phổ
biến nhất.
• Xúc tác không proton: BF3...là xúc tác Lewis.
1.1. Trường hợp tác nhân nitro hóa là HNO3
- Xúc tác HA

7


- Xúc tác Lewis

- Sau đó ion O2N+ sẽ tấn công vào nhân thơm

8


1.2. Trường hợp tác nhân nitro hóa là N2O4
• N2O4 là dạng dime của NO2
• NO2 ở điều kiện thường là chất khí, khi hạ nhiệt độ thì dime hóa tạo
N2 O4
• Khi có mặt của xúc tác acid H2SO4 quá trình xảy ra theo cơ chế sau:

•

Vậy cứ một phân tử N2O4 thì tạo ra một gốc O2N+

1.3. Trường hợp tác nhân nitro hóa là N2O5
Khi có mặt của xúc tác acid H2SO4 quá trình xảy ra theo cơ chế sau:

9


• Vậy cứ một phân tử N2O5 thì tạo ra hai gốc O2N+
• Khi dùng N2O5 thì hiệu quả hơn dùng N2O4
Tương tự như phản ứng thế Clo, do ảnh hưởng của nhóm -NO2 trong
nhân thơm rất lớn nên vận tốc của các giai đoạn nitro hóa tiếp theo giảm đi rõ
rệt so với các giai đoạn trước.
2. Sản xuất nitrobenzen

Ở điều kiện thường: là một chất lỏng màu vàng nhạt có ts = 210,9oC, tnc=
5,7oC;

10


Độc ; được dùng làm dung môi và trong sản xuất anilin
Tác nhân nitro hóa là hỗn hợp sulfonitro hoặc chỉ dùng HNO3 có nồng độ
cao

2.1. Nitro hóa benzen bằng hỗn hợp Sulfonitro
Quá trình này thường thực hiện theo phương thức gián đoạn
Hỗn hợp sulfonitro có thành phần như sau:

HNO3 = 32 - 39%

H2SO4 = 53 - 60% H2O ~ 8%

Tỷ lệ tối ưu: H2SO4 : HNO3 : H2O = 53 : 35 : 12
Tỷ lệ Sulfonitro : Benzen = 2 - 2,5 (sao cho đảm bảo HNO3 : C6H6 ~ 0,8)
Nhiệt độ : gồm 2 chế độ chia theo 2 giai đoạn
Giai đoạn 1: t = 50 - 55oC ; 2 - 3h
Giai đoạn 2: nhiệt độ cao hơn, khoảng 90oC

11


Hình 1: Sơ đồ công nghệ nitro hóa Benzen bằng hỗn hợp Sulfonitro
1. thiết bò nitro hóa

5. thùng chứa

2. thiết bò lắng gạn

6. tháp chưng

3. bể chứa nitrobenzen thô

7. thiết bò ngưng tụ hồi lưu

4. thiết bò rửa

8. bể chứa nitrobenzen làm sạch

12


2.2. Nitro hóa benzen bằng HNO3 đậm đặc:

Đây là quá trình liên tục chỉ dùng axit HNO3 đậm đặc nồng độ 65%.
Thiết bò phản ứng tháp chóp.

Hình 2: Sơ đồ công nghệ nitro hóa Benzen bằng acid HNO3 đậm đặc

13


Benzen được cho vào đỉnh tháp ở trạng thái lỏng, HNO3 có C = 61% cho
hóa hơi ở thiết bò TĐN (1) sau đó đi vào tháp (2). Hơi acid đi từ dưới lên, lỏng
benzen đi từ trên xuống. Tiếp xúc pha với nhau nên quá trình nitro hóa xảy ra
tốt hơn. Sau phản ứng, hỗn hợp (C6H6 + H2O) ở trạng thái hơi được thoát ra ở
đỉnh sau đó được đưa qua thiết bò ngưng tụ (3) và đi vào thiết bò tách (4).
Ở trong (4): benzen nổi lên phía trên và được quay lại đỉnh tháp, H2O
nằm ở dưới được tách ra ngoài. Phần lỏng ở đáy (2) sẽ được đưa qua thiết bò
đun nóng (5). Một phần hơi Benzen còn sót lại trong này sẽ bay hơi và trở lại
tháp. Phần lỏng phía dưới (5) sẽ cho thiết bò tách (4), trong này được tách thành
2 lớp: lớp trên gồm C6H6 + C6H5NO2 được cho qua tháp chưng (6). Benzen thu
được ở đỉnh (6) và đưa trở lại (5); còn C 6H5NO2 thu được ở đáy (6). Phần dưới
của thiết bò tách (4) là HNO3 có thể lẫn một ít C6H5NO2 được bơm trở lại tháp.
Tháp chóp
Ưu điểm : hiệu suất truyền khối cao , ổn đònh , ít tiêu hao năng lượng hơn
nên có số mâm ít hơn
Nhược điểm : chế tạo phức tạp , trở lực lớn

14


III. TAØI LIEÄU THAM KHAÛO:
1) />o%20hoa.htm

2) />3) />4) />
15


16