Nitrowanie benzenu
Słownik kwalifikacji CHM.02 - Eksploatacja maszyn i urządzeń przemysłu chemicznego
Nitrowanie benzenu to reakcja podstawienia elektrofilowego, w której atom wodoru w pierścieniu benzenowym zostaje zastąpiony grupą nitrową -NO2. Produktem reakcji jest głównie nitrobenzen.
Równanie uproszczone:
C6H6 + HNO3 → C6H5NO2 + H2O
W praktyce stosuje się najczęściej mieszaninę nitrującą, czyli mieszaninę stężonego kwasu azotowego(V) i stężonego kwasu siarkowego(VI). Kwas siarkowy pełni funkcję środka odwadniającego i ułatwia powstawanie aktywnego czynnika nitrującego.
Cechy procesu
Nitrowanie benzenu jest reakcją silnie egzotermiczną, czyli przebiega z wydzieleniem dużej ilości ciepła. Z tego powodu wymaga dokładnej kontroli temperatury, intensywnego mieszania oraz skutecznego chłodzenia.
W procesach okresowych temperatura początkowa nie powinna być zbyt wysoka, np. nie powinna przekraczać około 30°C. Zbyt szybki wzrost temperatury może doprowadzić do reakcji ubocznych, pogorszenia jakości produktu, wzrostu ciśnienia par oraz niebezpiecznego rozbiegania reakcji.
Zasady bezpieczeństwa
Podczas nitrowania benzenu należy:
- dozować mieszaninę nitrującą stopniowo,
- utrzymywać sprawne mieszanie,
- kontrolować temperaturę w reaktorze,
- zapewnić skuteczne chłodzenie płaszczem lub wężownicą,
- w razie wzrostu temperatury zwiększyć odbiór ciepła, np. przez zwiększenie przepływu cieczy chłodzącej.
Nie należy zwiększać szybkości dozowania mieszaniny nitrującej przy rosnącej temperaturze, ponieważ dostarcza to kolejnych reagentów i może jeszcze bardziej przyspieszyć wydzielanie ciepła.