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金属钽在硝化反应设备中的应用优势
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硝化反应 硝化是有机化合物分子中引入硝基（-NO2）的反应，最常见的是取代反应 ArH+HNO3 ➡ArNO2+H2O 硝化方法可分成直接硝化法、间接硝化法和亚硝化法，分别用于生产硝基化合物、硝胺、硝酸酯和亚硝基化合物等。典型的硝化反应如下： 1、直接硝化法 a.稀硝酸硝化法 应用范围：一般只用于活泼芳香族化合物的硝化，如某些酰化的芳胺、酚、对苯二酚的醚类、茜素（一种典型的媒介燃料，学名1,2-二羟基蒽醌）等。这时硝酸的用量应为计算量的110%-165%。烷烃较难硝化，在加热加压条件下亦可由稀硝酸进行硝化。 b.浓硝酸硝化法应用范围：主要应用于芳烃化合物的硝化。目前仅用于少数硝基化合物的制备。例如：制备蒽醌染料的重要中间体。 c.混酸硝化法当被硝化物和硝化产物在反应温度下都是液态时常常采用非均相混酸硝化的方法。通过剧烈的搅拌，有机相被分散到酸相中而完成硝化反应。这种硝化方法有很多优点，是目前工业上最常用、最重要的硝化方法。 2、间接硝化法 苯酚采用磺酰基的取代硝化制备苦味酸等。 3、亚硝化法 2-萘酚与亚硝酸盐反应制备1-亚硝基-2-萘酚； 二苯胺与亚硝酸钠和硫酸水溶液反应制备对亚硝基二苯胺等。 硝化工艺具有较强的危险特性 （1）反应速度快，放热量大。大多数硝化反应是在非均相中进行的，反应组分的不均匀分布容易引起局部过热导致危险。尤其在硝化反应开始阶段，停止搅拌或由于搅拌叶片脱落等造成搅拌失效是非常危险的，一旦搅拌再次开动，就会突然引发局部激烈反应，瞬间释放大量的热量，引起爆炸事故； （2）反应物料具有燃爆危险性； （3）硝化剂具有强腐蚀性、强氧化性，与油脂、有机化合物（尤其是不饱和有机化合物）接触能引起燃烧或爆炸； （4）硝化产物、副产物具有爆炸危险性。 鉴于硝化反应的这些危险特性，在反应过程中需要严格控制工艺参数，并且对硝化反应的设备要加强防腐、耐腐的性能要求。硝酸、硫酸、废酸、中间物料均有一定的腐蚀性，特别是混酸、废酸和中间物料的防腐、耐腐要求较高。如果选材不当或采用了劣质材料，易造成反应釜、夹套泄漏，搅拌器脱落，反应温度失控而引发事故。 钽金属在硝化反应中的应用优势 （1）金属钽的化学性质 金属钽（Ta）具有非常出色的化学性质，有极高的抗腐蚀性。无论是在冷和热的条件下，对盐酸、浓硝酸及“王水”都无所反应。将钽放入200℃的硫酸中浸泡一年，表层仅损伤0.006毫米。实验证明，钽在常温下，对碱溶液、氯气、溴水、稀硫酸以及其他许多药剂均不起作用，仅在氢氟酸和热浓硫酸作用下有所反应。这样的情况在金属中是比较罕见的。 表1 钽在常用介质中的腐蚀速率：详见下图1 （2）钽在酸设备中的应用 在制取各种无机酸的设备中，钽可用来替代不锈钢，寿命可比不锈钢提高几十倍。钽是制造处理热浓硫酸设备的选材对象。因为钽对于硫酸工业来说具有相当的重要性，在浓度为96％、温度为210℃的硫酸中，钽的腐蚀速率为0.05ram/a；就可以接受的腐蚀速率而言，在达到230℃的条件下，钽的钝化性能还是良好的。 表2 钽、铁、锆在几种环境下的腐蚀速率：详见下图2 （3）钽设备可保证介质及产品的纯度 钽制设备的另一个优点是能绝对保证介质及产品的纯度。在这一方面，有些行业尤其是制药行业中，某些工艺对设备的要求非常严格，即使在强腐蚀环境下也决不允许有任何磨损或渗出现象发生。为了满足这一要求，设备的选择范围就非常有限。除了玻璃、搪瓷和硅铸铁外，在所有的金属材料中，只有钽这一过渡金属最为合适。 （4）镀钽产品解决成本问题 钽金属的优势是无需赘言的，但作为稀有金属，钽在地球中的储量并不多，直接导致了价格的昂贵。因价格所限，钽的应用受到了极大的制约。艾因斯（北京）钽应用科技有限公司多年来致力于研制钽表面合金技术，通过将普通的设备表面制作出钽合金，赋予设备与纯钽制品相媲美的高性能。该技术的出现，完美解决了成本问题，使得钽的应用平民化、广泛化不再是梦。 总结 钽所具有的特性，使它的应用领域十分广阔。随着人们对钽金属特性认识的加深，每年有大量钽材用于化学加工工业、石油生产工业、医药制造工业、食品加工业、金属冶炼工业等耐蚀设备。 做为初始投资，钽及任何钽制设备确实显得高一些，但是在选材评估时，除了要考察材料本身的成本以外，设备的保养、维修和更换费用也应计算在内。如果从整个服务年限来评估，钽的经济性就凸显而出。非凡的抗腐蚀和抗磨损能力意味着钽制设备具有更长的服务年限，维修和更换成本（这些成本往往是设备购置成本的许多倍）的节约。加上生产工艺的连续和稳定，以及生产浪费最大限度的减少等都体现出钽制设备的经济性。 现更有艾因斯镀钽技术的有力支持，使得镀钽制品工业化生产不再是问题，相信随着该技术的推广，镀钽制品会得到越来越广泛的应用，在低成本低投入的前提下，有力的解决工业腐蚀这一难题。   |
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