Besoin d'aide - Emballement d’une réaction de sulfonation

[GuillaumePoly]

Bonjour à tous,

Une professeur nous a donné à réfléchir sur un exercice qui est le suivant :

" Pour fabriquer de l’acide 2-chloro-5-nitrobenzènesulfonique, du p-nitrochlorobenzène fondu à environ 100 °C est additionné en 20 minutes à de l’oléom 20 % préchauffé à 50 °C. Le réacteur étant fermé et son double fond vide, la température s’élève en 1 h environ jusqu’à 120 voire 125 °C, par suite de la chaleur de la réaction libérée. Pour terminer la réaction, le contenu du réacteur est maintenu pendant plusieurs heures à cette température par chauffage avec de la vapeur détendue à 2 bars (environs 120 °C), le réglage se faisant à la main, un contrôle particulier s’étant avéré inutile à l’expérience. Dans le cas de charges accidentelle et pour des raisons qui n’ont pu être élucidées, la température continua à s’élever au cours des deux heures qui suivirent l’addition, ce phénomène étant resté inaperçu.
Alors que la température marquée par l’enregistreur venait d’atteindre 138 °C, une forte explosion se produisait.
Sa violence fut telle que le réacteur fut descellé de l’ossature de sustentation et le couvercle projeté dans l‘usine à travers la toitures.
Pourquoi et comment cela est arrivé ? "

Je ne sais vraiment pas quoi mettre en avant, comment tourner le problème...
Toutes les idées sont les bienvenues.

Je vous remercie pour votre aide et les pistes de réflexion que vous pourrez me donner.

[alexchimiste]

Salut,

Ben disons que c'est un peu compliqué de t'aider la... Il y a une flopée de choses qui peuvent être la cause. Est ce que le réacteur était correctement agité? Était il sous une atmosphère particulière? Pourquoi la double enveloppe ne contenait elle rien? Est ce que le réacteur était sous une pression particulière, si oui laquelle? Et ainsi de suite lol

[ecolami]

Bonjour,
Tout d'abord les conditions de la réaction paraissent vraiment extrêmes: chauffer à une telle température un acide fumant déjà a la pression atmosphérique est, me semble-t-il pour le moins risqué (en vérité je pense que c'est de l'inconscience!!).
Dans la description si les quantités ont été respectées la seule chose qui peut encore changer est le réglage à la main du débit de vapeur.
Si ce n'est pas ça on peut alors considérer que, les conditions de l'expérience étant vraiment limites, on a pris longtemps inconsciemment un risque et que finalement ce qui menaçait d'arriver EST arrivé. Enfin j'imagine qu'aprés l'explosion du réacteur rempli d'oléum on ait enfin installé un évent de sécurité fermé par un opercule calibré (disque de rupture).
Alexchimiste pose aussi des bonnes questions dont les réponses aideraient à trouver la solution.

[GuillaumePoly]

Salut a vous !

Alexchimiste oui je sais, le sujet n'est pas précis du tout, il manque beaucoup d'infos afin de se faire une meilleure idée de la chose... Le fait est qu'il nous a été donné comme ca et on doit en faire une dissertation pour discuter des points qui nous semblent important ! (oui , la prof est bizarre cette année)

Ecolami merci pour tes reponses ! Je vais creuser ca

Si d'autres idées vous viennent à l'esprit, je suis preneur.

Bonne fin de week end !

[Maurice]

La réaction de sulfonation aromatique dégage H2O. Si on travaille à basse température on obtient l'acide sulfonique prévu. Mais si on travaille à haute température, on pourrait fabriquer le dérivé disulfoné, ce qui produit 2 fois plus de molécules d'eau. Or on sait que la réaction de l'oléum avec la moindre trace d'eau est extrêmement exothermique. Cette deuxième sulfonation pourrait apparaître de préférence sur le carbone numéro 3. Elle paraît même favorisée par la présence d'un atome Cl sen alpha et de NO2 en méta.

[ecolami]

Bonjour,
Lors d'une sulfonation il est fréquent d'avoir plusieurs dérivés dont des doubles sulfonations, c'est la raison pour laquelle on met au point des manip (=des recettes) pour limiter ces indésirables. C'est surtout le cas avec les dérivés du naphtalène qui servent pour des colorants.