硝基甲烷

硝基甲烷

硝基甲烷是無色油狀液體,略有討厭的刺激氣味。溶於乙醇、乙醚和二甲基甲醯胺,部分溶於水。用於有機合成,可合成農藥氯化苦、硝基醇等,也可製取炸藥、火箭燃料、醫藥、染料、殺蟲劑和汽油添加劑等,亦可作為有機溶劑。工業上,硝基甲烷的製備主要有甲烷的氣相硝化法及亞硝酸鹽置換法兩種工藝路線。甲烷的氣相硝化法在具有天然氣或富甲烷氣資源地區,是生產硝基甲烷優先選擇的方法。儘管工藝路線較為複雜,但原料便宜,產品具有競爭力。

基本信息

物理性質

相對蒸氣密度(空氣=1):2.11
飽和蒸氣壓(kPa):3.71(20℃)
燃燒熱(kJ/mol):708.1
臨界溫度(℃):315
臨界壓力(MPa):6.30
閃點(℃):35
爆炸上限%(V/V):63.0
引燃溫度(℃):415
爆炸下限%(V/V):7.1
溶解性:溶於水、醇
無色油狀液體。能與醇、醚、四氯化碳、二甲基甲醯胺等有機溶劑混溶。能溶解染料、油脂、蠟、纖維素衍生物、樹脂等,特別是對硝酸纖維素、醋酸纖維素有良好的溶解能力。能溶解芳烴,但不與烷烴、環烷烴相混合。這種選擇特性可用於烴的分離,潤滑油的精製。

化學性質

硝基甲烷硝基甲烷
1、硝基甲烷和所有的硝基烷烴都容易溶解無水三氯化鋁,能夠製得含量約50%的溶液。溶解後形成的加成產物AlCl3-RNO2用於烴類的烷基化反應中,其催化作用比三氯化鋁強。其水溶液呈弱酸性。本品易燃、易爆。操作時需穿戴防護用具。不吸濕,激烈撞擊時有爆炸危險。
2、用石蕊試紙檢驗硝基甲烷水溶液呈酸性,即0.01mol/L的水溶液pH6.12;飽和水溶液pH4.01;水飽和的硝基甲烷pH4.82。硝基甲烷有互變異構,含有微量的酸硝式結構,在水中的互變異構常數KT=1.1×10-17。酸硝式中氧原子上的氫原子相當活潑,容易生成質子,因此顯酸性,能與強鹼作用生成鹽。硝基甲烷與氫氧化鈉形成的鈉鹽有爆炸性,此鈉鹽能與醛類發生親核加成,生成β-硝基醇,例如在鹼性溶液中與甲醛加成得到β-硝基乙醇。β-硝基醇容易脫水變成不飽和硝基化合物,例如硝基甲烷與苯甲醛生成ω-硝基苯乙烯。此外,硝基甲烷可以還原生成甲胺。
3、穩定性:穩定。
4、禁配物:強還原劑、酸類、鹼類、鹵代烷烴金屬氫化物、金屬烷氧化物、氨、胺類等。
5、避免接觸的條件:震動、受熱。
6、聚合危害:不聚合。
7、分解產物:氮氧化物
8、易燃,其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物。強烈震動及受熱或遇無機鹼類、氧化劑、烴類、胺類及三氯化鋁、六甲基苯等均能引起燃燒爆炸。燃燒分解時,放出有毒的氮氧化物氣體。

製備

硝基甲烷硝基甲烷
1、甲烷氣相硝化法:
稀硝酸噴成霧狀使之氣化,與經過預熱的甲烷(天然氣)混合,使硝酸、甲烷、水蒸氣保持一定比例。混合氣進入以熔鹽為加熱介質的管道反應器中,在常壓和450-550℃條件下直接硝化。反應生成物經冷凝和水吸收,得到的硝基甲烷水溶液經蒸餾得粗硝基甲烷,再經洗滌、精餾即得成品。每噸產品消耗工業級硝酸5500kg,天然氣(CH4>95%)20000m3(標準狀況下)。
2、硫酸二甲酯與亞硝酸鈉反應法:
將亞硝酸鈉和硫酸二甲酯加入反應器中進行反應,反應產物經冷凝、蒸餾、冷卻分層得成品。此外,還可以採用亞硝酸鈉與氯乙酸鈉反應,再加熱製得。亞硝酸鹽與鹵代烷反應製得。在工業上也可用其他低碳烷烴(乙烷、丙烷)直接氯相硝化,但反應生成物是硝基甲烷、硝基乙烷、硝基丙烷的混合物。

套用

1、在膠黏劑中主要作為溶劑極性使用,可與許多有機化合物互溶,能溶解纖維素衍生物、樹脂、染料、油脂等,特別是對硝基纖維素、醋酸纖維素、聚丙烯腈、聚酯、蠟制物等有很好的溶解能力。
2、用作氣霧推進劑、火箭燃料和製造炸藥、染料等。
3、用作溶劑、火箭燃料、汽油添加劑以及用於有機合成。
4、硝基甲烷有較大的極性,能與許多有機化合物互溶,是一種良好的溶劑,可用作硝酸纖維素、醋酸纖維素、乙烯基樹脂、聚丙烯酸酯塗料和蜂蠟等的溶劑。也可用於製取炸藥、火箭、燃料、醫藥、染料、殺蟲劑、殺菌劑、穩定劑、表面活性劑和汽油添加劑等。

注意事項

硝基甲烷硝基甲烷
管制信息

硝基甲烷(易制爆)
該品根據《危險化學品安全管理條例》受公安部門管制。
危險性概述
健康危害:該品主要引起中樞神經系統損害,對肝、腎有損害。亦可引起高鐵血紅蛋白血症。急性中毒:吸入高濃度該品蒸氣出現頭暈、四肢無力、呼吸困難、紫紺、意識喪失、癲癇樣抽搐。對呼吸道黏膜有輕度刺激作用。可發生肝、腎損害,繼發腎病。血中高鐵血紅蛋白含量增高。
燃爆危險:該品易燃,具刺激性。
急救措施
皮膚接觸:脫去污染的衣著,用肥皂水和清水徹底沖洗皮膚。
眼睛接觸:提起眼瞼,用流動清水或生理鹽水沖洗。就醫。
吸入:迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧。如呼吸停止,立即進行人工呼吸。就醫。
食入:飲足量溫水,催吐。就醫。
消防措施
有害燃燒產物:一氧化碳二氧化碳氧化氮
滅火方法:儘可能將容器從火場移至空曠處。噴水保持火場容器冷卻,直至滅火結束。
滅火劑:霧狀水、泡沫、二氧化碳、乾粉、砂土。
泄漏應急處理
應急處理:迅速撤離泄漏污染區人員至安全區,並進行隔離,嚴格限制出入。切斷火源。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器,穿防毒服。儘可能切斷泄漏源。防止流入下水道、排洪溝等限制性空間。
小量泄漏:用砂土、蛭石或其它惰性材料吸收。
大量泄漏:用泡沫覆蓋,降低蒸氣災害。構築圍堤或挖坑收容。噴霧狀水冷卻和稀釋蒸汽、保護現場人員、把泄漏物稀釋成不燃物。用防爆泵轉移至槽車或專用收集器內,回收或運至廢物處理場所處置。
操作處置與儲存
操作注意事項:密閉操作,全面排風。操作人員必須經過專門培訓,嚴格遵守操作規程。建議操作人員佩戴過濾式防毒面具(半面罩),戴化學安全防護眼鏡,穿膠布防毒衣,戴橡膠耐油手套。遠離火種、熱源,工作場所嚴禁吸菸。使用防爆型的通風系統和設備。防止蒸氣泄漏到工作場所空氣中。避免與氧化劑、還原劑、酸類、鹼類接觸。搬運時要輕裝輕卸,防止包裝及容器損壞。配備相應品種和數量的消防器材及泄漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。
儲存注意事項:儲存於陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。保持容器密封。應與氧化劑、還原劑、酸類、鹼類等分開存放,切忌混儲。採用防爆型照明、通風設施。禁止使用易產生火花的機械設備和工具。儲區應備有泄漏應急處理設備和合適的收容材料。

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