浅黄色有苦杏仁气味的油状液体,沸点210.9℃,剧毒。工业上硝基苯主要用于生产苯胺,此外也生产间二硝基苯、偶氮苯、间硝基氯苯等精细化工中间体。1834年,德国化学家E.密切利希首先用苯硝化法合成硝基苯。1856年英国辛普森公司等开始工业生产硝基苯,主要采用间歇硝化工艺。为了满足市场需求,20世纪60年代,逐渐发展了釜式串联、管式、泵循环等连续等温硝化工艺,70年代又发展了绝热硝化工艺,进一步提高反应效率。未来绿色环保的硝基苯工艺发展方向是采用固体酸催化剂替代硫酸催化剂。
连续等温硝化一般将多个带强力搅拌的硝化反应器串联操作,苯和混酸同时进料,混酸组成为硫酸56%~65%,硝酸20%~26%,水15%~18%。苯稍过量,尽量消耗混酸中的硝酸,同时减少二硝基苯的生成。硝化温度控制在50~100℃,物料在反应器中停留30分钟,产率为96.0%~98.5%。反应式为:
反应后,产物由硝化反应器连续进入分离器,分为有机相和酸相。有机相为粗硝基苯,进一步洗涤提纯;酸相为被反应产物水稀释的硫酸,提浓后循环利用。
绝热硝化法包括多釜串联和管式两种工艺。前者将苯与预热到90℃的混酸一同加入串联的硝化釜中,反应压力0.44兆帕。釜中无冷却设备,大量酸的存在,使得硝化反应产生的大量热被酸作为显热吸收,可用于真空硫酸蒸发器中提浓废酸。硝化温度维持在145℃以下,物料停留时间11.2分钟,产率达99.0%。管式绝热硝化将混酸和经预热的苯在管式反应器中反应,产生的热量使物料温度由90℃升到135℃,从而提高反应速率。在管式反应器外部设置预热套管,既可以预热原料苯,又可移走大量反应热,从而有效降低局部过热现象,减少副产物的生成。物料停留时间2~4分钟,产率达99.3%。