实验仪器
实验原理

硝基苯制备的基础试验采用混酸滴加的进料方式，取适量的浓硫酸和浓 硝酸混合 生成硝酞阳离子NOZ+，然后用针管缓慢滴加到反应器中的苯里面，控 制反应温度，等 反应完全结束是测量反应的转化率。同时来探讨不同的加料方式对反应 的影响。 用量筒量取规定体积的浓硫酸和浓硝酸，因硝酸中有37%的水，浓硫酸 的稀释热 很大，在混合过程会有很大的放热量，所以在混合时一定要特别注意小 心。混合时将 浓硫酸缓慢倒入盛有硝酸的烧杯中，并用玻璃棒不断搅拌，使散热快速， 整个过程要 持续几分钟的时间。如果在恒温冷却槽和搅拌条件下进行的话，混酸制 备过程所需要 的时间会缩短很多。在工业流程中，因为硝酸和硫酸的用量都很大，混 合过程中的放 热量也是实验室的烧瓶实验无法比拟的，所以在以后的工业设计中，硝 酸和硫酸混合 装置中一定要加入搅拌和冷却换热设备，缩短生产周期。如果条件允许 这部分热量可 以用来预热原料苯或者回收做其他用途，以缩小生产成本。
色谱分析参考条件 色谱柱温度：60℃保持4min，以20℃/min 升温至220℃，保持3min；检测器温度：250℃； 汽化室温度：230℃；载气流量：1ml/min；空气 流量：400ml/min；尾吹气流量：20ml/min；进样 方式：不分流进样，进样后0.5min分流，分流比为 30：1；进样量1.0μl。 标准曲线的绘制： 取硝基苯标准溶液（120μg/ml）取标准系列 溶液1.0μl 注射到气相色谱仪进样口，绘制标准色 谱图。 测定： 用微量注射器取1.0μl 试样注入气相色谱仪 中，在与标准曲线相同的色谱条件下进行测定。
浓硫酸
危险
LC50： 510mg/m3， 2小时(大鼠 吸入)；亚 急性和慢性 毒性 刺激性：家 兔经眼： 1380μg ， 重度刺激
浓硝酸
危险
食入：用水 漱口，给饮 牛奶或蛋清 。就医。
三 废 处 理 方 法
1.采用fenton- 铁碳微电解- 水解酸化 -UASB-缺氧- 接触氧化工艺进行二级处 理。

2.从界区内工艺容器及工艺设备 中排出的所有气体都被收集到一 个排气密封罐内,而后去苯洗涤 系统,在苯洗涤系统中,工厂各种 来源中的苯气体被MNB 吸收,然 后再送去处理回收MNB 和苯。从 水洗器排放的污水是含有微量 MNB、苯、硝基酚、二硝基酚、 三硝基酚、草酸、硫酸钠等杂质 的高浓度污水,使用臭氧法对其 进行处理(见图3) ,投资少,运行 费用低。处理后废水实际测定 MNB含量相,它的运行状态和国内 萃取工艺上常用的混合澄清器相 似,但混合澄清器靠位差或泵作 为动力,占地面积大,动力消耗高。 在水洗过程中, 本工艺使用浓度 为25 %的NaOH水溶液。25 %NaOH 水溶液因其冰点低,可以减少保 温投资;体积用量小,产生的废水 量就少,动力消耗也低。本水洗 器水平布置,四级串联,有机相从 一端进,水相从另一端进,在每个 水洗槽内有一个搅拌器,该搅拌 器起泵的作用,使安装在混合室 内的导管产生一个压差,使液体 从一容器流向另一容器。从一个 室流向另一室的过程中,控制pH 值为9 ,粗MNB 中的所有酚、酸 等都被除去



洗涤硝基苯时，特别是用氢氧化钠溶液洗涤时， 不可过分用力摇荡，否则使产品乳化而难以分层。 若遇此情况，可加入固体氯化钙或氯化钠饱和， 或加数滴酒精，静置片刻，即可分层。 高沸点的蒸汽易在蒸馏头部位冷凝而无法蒸馏出 来，因此应在蒸馏头周围加石棉保温，以使蒸馏 顺利进行。另外，因残留在烧瓶中的二硝基苯在 高温时易发生剧烈分解，故蒸馏时不可蒸干或使 蒸馏温度超过214℃。 无机盐之类的杂质最后被洗掉了，少量残留通过 蒸馏也被去除。

混酸法
原料 规格 当前市场试 每克成品使 每克成品使 剂价格 用原料的用 用原料的单 /500g 量（g) 价(元/g）
苯 浓硫酸 浓硝酸 苛性钠
化学纯，含量 约78.11% 化学纯，含量 约98.3% 化学纯，含量 约65% 化学纯，含量 约40.01
2.9 0.3 0.9 1.2
640 3.3 515 8
苯
化学纯，含量 约78.11% 化学纯，含量 约98.3% 化学纯，含量 约65% 化学纯，含量 约40.01
2.9
650
0.0058
浓硫酸
浓硝酸
0.3
0.9
550
390
0.0006
0.0018
苛性钠
1.2
8
0.0024
则生产1t硝基苯的成本为: 0.65×3200+0.55×2200+0.39×2700=4342元/吨 质量产率： 1/（0.65+0.55）×100%=83.3%
毒性数据
LC50： 31900mg/m3 ，7小时(大 鼠吸入)亚急 性和慢性毒 性
急救方式
防护措施
苯
危险
食入：饮足 佩戴自吸过 量温水，催 滤式防毒面 吐。就医。 具（半面罩 ）。
食入：用水 漱口，给饮 牛奶或蛋清 。就医。 佩戴自吸过 滤式防毒面 具（全面罩 ）或空气呼 吸器 佩戴自吸过 滤式防毒面 具（全面罩 ）或空气呼
混 酸 硝 化 法
绝 热 硝 化 法
需要在压力下 密闭操作。设 备投资高，闪 蒸设备要求用 特殊材质担， 国内目前还没 有进行绝热硝 化法的工业化 。
原料价格： 苯3200元/吨 纯度99.8% 硝酸1900元/吨 纯度98% 硫酸500/吨 纯度98% 烧碱550元/吨 纯度48% —源自化工市场七日讯
实验步骤：



1.在100ml锥形瓶中，加入18ml浓硫酸，在冷却和摇荡下慢慢加 入20ml浓硫酸制成混合酸备用 2.在250ml四口瓶中，分别装置搅拌器，温度计（水银球深入液 面下）及Y形管，Y形管的上口分别安装地滴液漏斗和回流冷凝 管，冷凝管上端连一玻璃弯管，并用橡皮管连接通入水槽，在瓶 内放置18ml（0.20mol，15.8g）苯，开动搅拌器，从滴液漏斗逐 渐加入制好的冷水冷却，滴加完毕后将四口瓶在50℃左右的热水 中继续搅拌60min。 3.待反应物冷却到室温后，倒入盛有100ml水的烧杯中，充分搅 拌后让其静置，待硝基苯沉降后尽可能到出酸液（倒入废液缸） 粗产品转入分液漏斗，依次用等体积的水，5%氢氧化钠溶液， 水洗涤后，用无水氯化钙干燥 4.将干燥后的硝基苯倾倒入蒸馏瓶，接空气冷凝管，加热蒸馏， 收集一定量的馏分。
列出各生产方法的原料的安全性、对人体可能造成的危害、毒性的相关数据、急 救方式、需使用的防护措施以及三废处理人体危 害
长期接触苯 对造血系统 有损害，引 起慢性中毒
对皮肤、粘 膜等组织有 强烈的刺激 和腐蚀作用 。 其蒸气有刺 激作用，引 起眼和上呼 吸道刺激症
精细有机合成技术
项目一：硝基苯的生产 第三组 项目经理：崔静 成员:王伟 瞿宏凯 施奇 云
工业上硝基苯常用的生产方法 完成者（施奇云）
生产 方法
反应原理
芳香族硝基化合物一般由芳香族化合物直接 硝化制得，最常用的硝化剂是浓硝酸与浓硫 酸混合液，常称混酸。在硝化反应中，因被 硝化物结构的不同所需的混酸浓度和反应温 度也各不相同，硝化反应是不可逆反应，混 酸中浓硫酸的作用不仅在于脱水，更重要的 是有利于NO2+离子的生成，增加NO2+离子 的浓度，加快反应速度，进而提高硝化能力 。硝化反应是强放热反应，进行硝化反应时 ，必须严格控制升温和加料速度，同时进行 充分的搅拌。 用绝热硝化法生产硝基苯是将超过理论量 10%的苯和预热至90“C的混酸，连续加到5 个串联着的硝化锅中，在0.44MPa压力下反 应，物料出口温度为132一136“C，分离出的 废酸进入硫酸浓缩器，直接浓缩至硫酸的质 量分数达68%一70%，可用于配制混酸，有 机相经水洗、碱洗，除去其中的硫酸和酚类 化合物，蒸去未反应的苯即得硝基苯。
2.原料与产品的理化性能常数
实验操作草案（崔进）



混酸硝化法 原理： Ar + HONO2 +H2SO4 ® Ar- NO2 + H2O （主） Ar- NO2+ HONO2 +H2SO4 ® Ar-(NO2)2+ H2O （副） 药品：苯、硝酸、硫酸、碳酸钠、无水氯化钙 在50ml圆底烧瓶上装配一个二口连接管，正口配一温 度计，其水银球离瓶底约5mm，侧口装配一回流冷凝管。也 可以用一个二口烧瓶，正口装配回流冷凝管，侧口装一温度 计，其水银球离瓶底约5mm。在烧瓶中加入苯。通过冷凝管 上口，将已冷却的混酸分多次加入苯中。每加一次后，必须 充分振荡烧瓶，使苯与混酸充分接触，待反应物的温度不再 上升而趋于下降时，才继续加混酸。反应物的温度应保持在 40～50℃之间，若超过50℃，可用冷水浴冷却烧瓶。加料 完毕后，把烧瓶放在水浴上加热，约于10min内把水浴加热 到60℃(反应混合物的温度为60～65℃)并保持30min，间歇 地振荡烧瓶。
0.0058 0.0006 0.0018 0.0024
则生产1t硝基苯的成本为： 0.64×3200+0.515×2200+0.0033×2700=3189.9元/吨 质量产率： 1/（0.64+0.515）×100%=86.6%
绝热法
原料 规格 当前市场试 每克成品使 每克成品使 剂价格 用原料的用 用原料的单 /500g 量（g) 价(元/g）
采用混酸硝化法 硝化能力强，反应速度快，硝化产率高；硫 酸比热容大，能吸收硝化反应中放出的热量 ，传热效率高，可使硝化反应平稳地进行； 产品纯度较高，不易发生氧化等副反应，在 国内技术较成熟

产品的用途、理化性能常数以及所用原料的理化性能 常数（主要完成者瞿宏凯

）
1.产品的用途
用途：硝基苯是重要的基本有机化工原料,是医药、染料的重要中间体。它主 要是用来制备苯胺、联苯胺、偶氮苯。也是良好的高沸点溶剂和缓和的有机 氧化剂,在工业上有广泛的用途。 硝基苯用三氧化硫磺化得间硝苯磺酸。可作为染料中间体温和氧化剂和防 染盐S。硝基苯用氯磺酸磺化得间硝基苯磺酰氯，用作染料、医药等中间体。 硝基苯经氯化得间硝基氯苯，广泛用于染料、农药的生产，经还原后可得间 氯苯胺。用作染料橙色基GC，也是医药、农药、荧光增白剂、有机颜料等的 中间体。硝基苯再硝化可得间二硝基苯，经还原可得间苯二胺，用作染料中 间体、环氧树脂固化剂、石油添加剂、水泥促凝剂，间二硝基苯如用硫化钠 进行部分还原则得间硝基苯胺。为染料橙色基R，是偶氮染料和有机颜料等的 中间体。