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공학 문제해결/화학공정

【화학공학】나이트로벤젠 Nitro Benzene

나이트로벤젠(니트로벤젠)에 대해 알아보도록 하겠습니다.


Nitro Benzene

1. 나이트로벤젠의 물리 화학적 특성
방향족 니트로 화합물의 일종. 

물에는 잘 녹지 않고 유기 용매에 잘 녹음
수용액은 단맛이 남
약한 산화작용 

발암성 물질, 피부에 흡수되기 쉬움.

화학식 (chemical formula)
C₆H₅NO₂
분자량 (molar mass)
123.11g/mol
형상 (Appearance)
노란색의 기름기
밀도 (Density)
1.199 g/cm3
녹는점 (Melting point)
5.7 °C
끓는점 (Boiling point)
210.9 °C

미국화재예방협회(NFPA 704)가 정한 니트로벤젠의 심볼은 다음과 같습니다.

각 심볼의 숫자를 해석하면
파란색 (3) : 짧은 신체적 노출로도 만성적인 부상을 야기할 수 있음
빨간색 (2) : 발화하려면 지속적인 가열이 필요함. 섭씨 38~93도 이하인 물질
노란색 (1) : 일반적으로는 안정적이지만 기온, 기압이 상승하면 불안정할 수 있는 물질



2. 나이트로벤젠의 제법

Whole Process of Nitro Benzene




공정을 단계별로 살펴보면,
  1. Benzene을 Product로 Preheating 시켜준다
  2. CSTR반응기에 Nitric Acid와 Sulfuric Acid의 혼합물과 함께 투입한다.
  3. 반응 후 분리기에서 촉매인 Sulfuric Acid와 Nitro Benzene을 분리한다.
  4. Sulfuric Acid를 농축해서 재사용한다.
로 정리됩니다.


반응에 참여하는 물질로는, 
        황산 : 탈수소화 작용과 질산이 "친전자체"를 생성하는데 도움을 준다.
        질산 : 혼산의 제조를 위해 사용되며, 니트로기로 변한다.
        벤젠 : 탈수소화 후 니트로기와 반응한다.


공정 내의 반응순서는,

1. 니트로늄 이온과 벤젠의 공명 안정화된 반응으로 양이온 중간체 형성

2. 고리 복원을 위한 양성자 이동




3. 나이트로벤젠의 용도

  • 대부분 아닐린의 원료로 사용됨.
  • 폭발물(TNT)
  • 선택적 용제
  • 염료 중간체