производство анилина. Производство анилина

• Название: Производство анилина
• Дата: 23.01.2019
• Размер: 1.07 Mb.
• Имя файла: производство анилина.docx
• Тип: Документы; #64889
• страница: 3 из 7

1.4. {\displaystyle {\mathsf {C_{6}H_{5}NH_{2}+HCl\rightarrow [C_{6}H_{5}NH_{3}]Cl}}}Физические свойства анилина

Ядовитое вещество, пары которого токсичны. Представляет собой маслянистую жидкость, не имеющую цвета. Запах слабый, характерный именно для этого вещества. При его возгорании пламя яркое, коптящее. Частично растворим в воде (при температуре кипения растворимость 6,4 %). Минерализованная вода понижает его растворимость, за исключением содержания бромидов лития и цезия, а также йодида цезия. Последний, наоборот, повышает растворимость анилина. При хранении вещество темнеет, особенно быстро это происходит при воздействии воздуха и света. При этом он делается более вязким. Иначе данный процесс называют «аутооксидацией». Окисление может быть замедленно при помощи добавления антиоксидантов – щавелевой кислоты, гидро- и тиосульфата натрия. Ниже приведены характеристики анилина при нормальном атмосферном давлении: температура кипения - 184,4 °С; температура плавления/замерзания – минус 5,89 °С; плотность при температуре 20 °С - 1,02 г/см куб.; температура самовоспламенения на воздухе - 562 °C; температура вспышки на воздухе – 79 °C.

1.5. Получение и применение

В промышленности анилин получают в две стадии. На первой стадии бензол нитруется смесью концентрированной азотной и серной кислот при температуре 50 - 60°C в результате образуется нитробензол. На втором этапе нитробензол гидрируют при температуре 200-300°C в присутствии катализаторов

Впервые восстановление нитробензола было произведено с помощью железа:

Другим способом получение анилина является восстановление нитросоединений — Реакция Зинина:

Изначально анилин получали восстановлением нитробензола молекулярным водородом; практический выход анилина не превышал 15 %. При взаимодействии концентрированной соляной кислоты с железом выделялся атомарный водород, более химически активный по сравнению с молекулярным. Реакция Зинина является более эффективным методом получения анилина. В реакционную массу вливали нитробензол, который восстанавливается до анилина.

По состоянию на 2002 год, в мире основная часть производимого анилина используется для производства метилдиизоцианатов, используемых затем для производства полиуретанов. Анилин также используется при производстве искусственных каучуков, гербицидов и красителей (фиолетового красителя мовеина)

В России он в основном применяется в качестве полупродукта в производстве красителей, взрывчатых веществ и лекарственных средств (сульфаниламидные препараты), но в связи с ожидаемым ростом производства полиуретанов возможно значительное изменение картины в среднесрочной перспективе.
Схема производства



Схема восстановления нитробензола водородом: 1-компрессор; 2-реактор; 3-конденсатор; 4-сепаратор; 5-разделитель; 6-перегреватель; 7-испаритель

2. Технологическая часть

2.1. Технологическая характеристика процесса

Более прогрессивным способом производства анилина является каталитическое гидрирование нитробензола молекулярным водородом. В качестве катализаторов предложены различные металлы, их окислы и сульфиды, например, смесь никеля и пятиокиси ванадия на окиси алюминия, медь на двуокиси кремния, сульфид никеля на окиси алюминия.

Процесс гидрирования нитробензола осуществляют в паровой фазе в стационарном(неподвижном) и в псевдоожиженном слое катализатора. На стр.6 показана сокращенная схема получения анилина в псевдоожиженном слое катализатора (медь на двуокиси кремния).Водород(свежий и оборотный) вместе с парами нитробензола в соотношении 3:1 поступает под распределительную решетку реактора 2.Реакция гидрирования нитробензола протекает с выделением большого количества тепла (112 ккал/моль). Выделяющееся тепло отводится хладоагентом в теплообменнике из U-образных труб. Благодаря высокому коэффиценту теплопередачи от псевдоожиженного слоя катализатора к хладоагенту не требуется большой поверхности теплообмена, поэтому теплообменник можно размещать внутри реактора над распределительной решеткой. В верхней части реактора имеются пористые фильтры из нержавеющей стали для улавливания частиц катализатора, увлекаемых из реакционной зоны продуктами реакции.

2.2. Технологическая схема периодическим способом

Восстановление нитробензола в анилин в аппаратах периодического действия осуществляется в промышленном масштабе более 100 лет без существенных усовершенствований (рис. 4.2.1). Для восстановления нитробензола применяют цилиндрические реакционные аппараты (редукторы), стальные или чугунные, емкостью 10–20 м3, защищенные изнутри от коррозии и истирания кислотоупорной плиткой. Аппараты снабжены мощными тихоходными мешалками, необходимыми для размешивания тяжелого осадка, состоящего из чугунных стружек и оксидов железа. Через полый вал мешалки в аппарат подают острый пар для нагрева массы в начальный период восстановления. Редукторы некоторых конструкций имеют паровую рубашку для обогрева.    Рис. 4.2.1. Схема установки для получения анилина восстановлением нитробензола: 1 — редуктор; 2 — трубчатый холодильник; 3 — змеевиковый холодильник; 4 — холодильник для легких углеводородов; 5 — штуцер для загрузки реагентов; 6 — труба для загрузки чугунных стружек; 7 — краны

Порядок загрузки реагентов может быть различным. Обычно сначала в аппарат загружают воду (или возвратную анилиновую воду) и часть чугунной стружки, нагревают острым паром и добавляют готовый электролит или кислоту для протравливания стружки. Затем постепенно порциями добавляют нитробензол и оставшееся количество чугунной стружки. 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.