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회분식 반응공정[니트로화]에서의 안전대책

회분식 반응공정[니트로화]에서의 안전대책에 대해 기술한 참고자료입니다.
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방향족, 안전대책, 회분식공정, 화합물, 반응공정, 니트로화, 공정안전

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1장 개요

2장 지방족 니트로화

3장 Olefin 니트로화(액상)


4장 방향족 니트로화

5장 니트로화 반응에 의한 사고사례

6장 안전대책

7장 결론

 #1    #2    #3
 #4    #5    #6
 #7  
본 문서의 분량 : 7 페이지
   

회분식 반응공정[니트로화]에서의 안전대책  
1.개요
니트로화 반응은 지방족 니트로화합물, 올레핀 니트로화합물 및 방향족 니트로화합물로 구분된다.일반적으로 지방족 니트로화합물은 주로 용제, 폭약, 공업약품, 농약 등의 중간체로 이용되며, 올레핀 니트로화합물은 군용폭약으로 사용되고, 방향족 니트화 화합물은 벤젠의 화합물, 톨루엔의 화합물 및 나프탈렌의 화합물이 있고, 그 용도는 용제, 폭약, 염료, 의약품 생산에 응용되고 아민과 기타 여러 화합물의 제조를 위한 유익한 중간체로 다량 사용된다.
2.지방족 니트로화
파라핀계 탄화수소는 no 2 ^  
이온과 같은 친전자 시약에 대해서는 비활성이나 묽은 질산과 기상에서 350~450℃로 가열하면 유리기 반응을 일으켜 니트로파라핀을 생성하게 되고, 이 반응의 radical 반응 메커니즘은 다음과 같다.
hon { o} {2 }-> cdot n { o} {2 } cdot oh  rh cdot oh-> r cdot hoh  rh cdot n {o } { 2}-> r cdot hn {o } {2 }   r cdot cdot n { o} {2 }-> rn {o } {2 }   
3.olefin 니트로화(액상)
올레핀에 n 2 o 4  
를 부가시키면 디니트로파라핀과 니트로니트릴을 생성한다.후자는 불안전하므로 nitronitrate 또는 nitro-alcohol로 변화한다.예를 들어 아세틸렌을 혼산으로 니트로화하면 tri-nitromethane을 거쳐 tetra-nitromethane인 군용폭약을 얻을 수 있다.
4.방향족 니트로화
반응 메커니즘은 니트로화제에서 생성되어지는 nitryl ion(no 2 ^
)에 의한 방향족의 친전자 치환반응으로 여겨진다.공업적 니트로화에서는 주로 질산과 황산의 혼합물인 혼산을 사용하는데, 반응 후 혼산 내 물의 양에 대한 혼산 내 황산의 양을 나타내는 dvs(dehydrating value of sulfuric acid) 값의 조절에 따라 니트로화 능력에 크게 관여한다.
a.벤젠의 니트로화  
니트로벤젠은 주로 아닐린을 제조하는 데 사용되며, 벤젠과 혼산(약 40~75%의 질산과 95%황산의 혼합물)을 원료로 강력한 교반 하에 주철제의 니트로화조 중에서 약 50℃, 2~3시간동안 반응시키는 batch법이 알려져 있다.
b.톨루엔의 니트로화  
니트로톨루엔은 폭발성의 2, 4, 6-트리니트로톨루엔(tnt)의 전구체임과 동시에 염료 또는 의약품 및 향료의 중간체이기도 하다.o-, p-니트로톨루엔의 혼합물은 더욱 니트로화되어 디니트로톨루엔이 되며 디이소시아네이트 제조의 원료로 된다.톨루엔의 연속 니트로화는 메틸기에 의한 활성화 효과에 의해 벤젠의 니트로화보다 온화한 조건에서 이루어지고, 톨루엔의 모노니트로화체의 혼합물은 3 종류의 이성체 o-, p-, m-니트로톨루엔으로 형성된다.이들의 생성비율은 반응조건에 따라 약간 영향을 받으며, 통상의 비율은 o-체 65%, p-체 33~34%, m-체 2%이다.
c.나프탈렌의 니트로화  
나프탈렌은 벤젠에 비해 더욱 빠르게 니트로화가 된다.질산염 혼합물 (60% 황산, 16% 질산, 24 % 물)을 50~70℃에서 니트로화시키면 95% 1-니트로나프탈렌을 포함하는 생성물을 얻는다.
5.니트로화 반응에 의한 사고사례
a.tert-부틸메타크실렌의 니트로화공정의 폭발사고
1) 발생년월 :-
2) 장소 : 일본 가나가와현
3) 피해
-인적피해 :-
-물적피해 : 건물, 플랜트대파
4) 발생개요
a.이 반응은 반응조(2㎥)에 혼산(황산[98%] 720㎏, 질산[98%] 750㎏)을 공급하여 교반기를 돌려가며 tert-부틸메타크실렌 360㎏을 14~15시간 걸려서 공급하며 니트로화 반응을 하였다.쟈켓에 의한 냉각조작 및 tert-부틸메타크실렌의 공급속도 조절에 의해서 반응온도를 조절하며 30분마다 온도를 체크하여 반응조 내를 35~40℃로 유지한다.tert-부틸메타크실렌의 공급 종료 후에 98% 황산 300㎏을 추가 공급하고 60℃ 3시간정도 유지하고 반응이 종료한 후에 반응기 내의 온도를 상온으로 내렸다.
b.재해발생당일 반응조에 혼산을 공급하고, 혼산에 tert-부틸메타크실렌의 공급을 개시했다.
c.5시간 후 반응조 온도가 37℃인 것을 확인했다.   (이하 생략)

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