способы получение анилина

Целью данной работы является рассмотрение способов получения анилина.

Восстановление нитробензола в анилин сопровождается выделением большого количества тепла (548 кДж/моль), поэтому реакционная масса в редукторе находится постоянно в состоянии кипения, которое поддерживается за счет теплоты реакции. При этом испаряется большое количество воды и образующегося анилина. Пары воды и анилина конденсируются в обратном холодильнике и возвращаются в редуктор. Отгоняющийся анилин содержит некоторое количество непрореагировавшего нитробензола. После окончания загрузки нитробензола проводят небольшую выдержку до полного восстановления. Конец реакции определяют по исчезновению окраски конденсата, возвращающегося в редуктор, или по концентрации образовавшегося анилина, которую определяют с помощью титрования нитритом натрия.
После нейтрализации реакционной массы анилин из смеси выделяют. Применяется несколько методов выделения: отгонка анилина из редуктора острым паром, вакуум-отгонка анилина из реакционной массы, сифонирование анилина из редуктора. Из-за сложности аппаратурного оформления первый и второй методы не нашли широкого применения. Наиболее распространенным является третий метод — сифонирование, основанный на том, что при комнатной температуре плотность анилина больше, чем воды, но уже при 71 °С его плотность меньше. Разность в плотностях еще больше увеличивается при добавлении в редуктор хлорида натрия. Анилин всплывает наверх и может быть отделен сифонированием. Около половины анилина остается в водном слое и железном шламе и отгоняется с острым паром. Так как анилин частично растворим в воде (~3 %), водный слой после отделения анилина вновь возвращают в процесс или экстрагируют нитробензолом. Общий выход анилина ~ 97 % от теоретического.
Образующийся в процессе реакции шлам состоит из смеси оксидов железа: FeO и Fe2O3. Его промывают, сушат и прокаливают, при этом получают искусственные железооксидные пигменты красного, коричневого и черного цветов. Если проводить восстановление в присутствии хлорида алюминия, образуется гидрат оксида железа FeО(OН) или Fe2O3 · H2O находящий применение в качестве желтого пигмента.
Этот промышленный метод восстановления нитросоединений до аминов практически потерял свое значение для анилина. В настоящее время он используется лишь для получения малотоннажных аминов: о- и п-толуидинов, ксилидинов, п-фенилендиамина, о-хлоранилина, 2,5-дихлоранилина [3].
Непрерывный способ. При непрерывном восстановлении нитробензола применяют редуктор той же конструкции, что и при периодическом. Для ускорения реакции восстановления в процесс вводят самый активный электролит — хлорид аммония и чугунную стружку, обладающую повышенной активностью, равномерно измельченную и очищенную от примесей. Нитробензол, раствор хлорида аммония и анилиновая вода из напорных емкостей 1, 2, 3 (рис. 1) поступают через регулирующие ротаметры 4, 5, 6 в смеситель 7, смешиваются там и нагнетаются под слой чугунной стружки в редуктор 9 через сопла под давлением, создаваемым насосом 8.
Основным приемом, обеспечивающим полное превращение нитробензола в анилин в условиях непрерывного процесса, является автоматическое регулирование подачи в редуктор нитробензола, раствора хлорида аммония и анилиновой воды. При постоянной подаче этих компонентов ход реакции зависит только от количества загружаемой в редуктор чугунной стружки, активность кото-рой может в известных пределах колебаться. Чугунная стружка непрерывно подается в редуктор шнековым питателем 10. Электродвигатели питателя 10 и мешалки 14 сблокированы. При избыточной загрузке редуктора стружкой возрастает расход мощности электродвигателя мешалки. В этом случае автоматически временно прекращается подача стружки шнековым питателем.

Таким образом, в данной работе былb рассмотрены методы получения анилина.
Большую часть анилина, выпускаемой во всем мире получают каталитическим восстановлением нитробензола водородом. Этот метод пришел на смену метода восстановления нитробензола чугунной стружкой в кислой среде (метод Бешана) и был применим в промышленном масштабе в СССР и за рубежом в конце 50-х годов
Процесс проводят в газовой или жидкой фазах. Газофазный процесс реализуют в трубчатом реакторе при избытке водорода, который способствует отводу тепла при 180-230оС на катализаторах Ni / Al2O3 или Cu / Al2O3. Больше всего подходят катализаторы на основе меди, так как ее действие распространяется только на нитрогруппу, не затрагивая ароматического ядра. Анилин отделяют от воды при расслоении и очищают дистилляцией.
В жидкой фазе анилин получают при повышенном давлении (до 1,1 МПа) и 160-170 оС на Pd- или Ni-катализаторе с одновременной отгонкой воды и анилина благодаря высокой теплоте реакции.
Существенным недостатком данного способа получения анилина из нитробензола является то, что процесс нитрования бензола сопровождается образованием большого количества отходов и сточных вод. Так, на 1 т товарного нитробензола образуется ~ 1 т 70% -ной серной кислоты и ~ 1 т сточных вод, содержащих нитрофенолы.
В связи с этим постоянно велись поиски других способов получения анилина, минуя нитробензол. Альтернативой нитробензольному методу является аминирование фенола на кислотных катализаторах, аммонолиз бензойной кислоты, полученной из толуола, замещение хлора в хлорбензоле на аминогруппу, замещение сульфогруппы в бензолсульфокислоте.