Разработка энергосберегающих технологий процесса ректификации продуктов синтеза хлорбензола
C6H5Cl + 2NaOH —> C6H5ONa + NaCl +H2O (3.1.3.)
При нитровании хлорбензола нагреванием с азотной кислотой образуется смесь о- и n-изомеров:
При обработке хлорбензола эквивалентным количеством HNO3 выход о-изомера снижается. Процесс ведут при 60—80 °С и отношении реактантов HNO3: С6Н5С1= (0,2—0,8) : 1 (мол.), концен
трация HNO395%.
Хлорнитробензолы восстанавливают в хлоранилины — важнейшие промежуточные соединения для синтеза эффективных пестицидов.
Селективность процесса 96%. Хлоранилины превращают вначале в арилизоцианаты действием фосгена,а образующиеся, арилизоцианаты конденсируют со спиртами и аминами.
В присутствии олеума хлорбензол конденсируется с хлоралем, образуя известный инсектицид дихлордифенилтрихлорме-тилметан (ДДТ). Длительное его использование привело к появлению резистентных штаммов насекомых. Обладая высокой персистентностью в растениях и организмах животных, он способен накапливаться в тканях, в связи с чем частично или полностью запрещен к применению. Его аналоги, не содержащие хлор в бензольном ядре, а также аналоги несимметричного строения не имеют указанных отрицательных свойств и используются в быту и в сельском хозяйстве.
При относительно невысокой температуре (200—250 °С) в присутствии меди (или ее солей) хлорбензол взаимодействует с фенолом, образуя дифенилоксид:
С6Н5С1 + С6Н5ОН —> (С6Н5)2О + НСl (3.1.4.)
Дифениловый эфир является термостойким теплоносителем.
3.2. Дихлорбензолы
Единственным практически значимым методом получения о-дихлорбензола можно считать прямое хлорирование бензола или хлорбензола
(3.2.1.)
Принципиальная схема производства 1,2- и 1,4- дихлорбензолов.
Рис. 3.2.1. Принципиальная схема производства 1,2- и 1,4-дихлорбензолов:
1 — перегонный куб; 2 — холодильник; 3 — кристаллизатор;
4 — центрифуга; 5 —сборник; 6, 7, 8 — ректификационные колонны;
9 — кипятильник.
/ — на сжигание; // — гсолнхлориды; III— 1,4-дихлорбензол;
IV — в производство хлорбензола; V— 1,2-дихлорбензол; VI — на сжигание
Принципиальная технологическая схема получения 1,2- и 1,4-дихлорбензолов приведена на рис. 3.2.1. Сырьем служат отходы производства хлорбензола.
Состав исходного сырья:
Таблица 3.2.1.
Состав |
% |
Хлорбензол |
3—5 |
1,4-дихлорбензол |
55—60 |
1,2-дихлорбензол |
35 |
Примеси трихлорбензола и смолообразных продуктов |
- |
Сырье «осветляют», подвергая отгонке до 130 °С (20 кПа) из стального эмалированного перегонного куба 1. После конденсации и охлаждения (2) смесь поступает на кристаллизацию в аппарат 3, снабженный рубашкой для охлаждения и мешалкой, при температуре 0°С. Цикл кристаллизации составляет 5—6 ч. Выпавшие кристаллы n-дихлорбензола отделяются на центрифуге 4. Маточный раствор (5% хлорбензола, 35—50% 1,4-дихлорбензола, 52—57% 1,2-дихлорбензола и 3% трихлорбензола) сливается в сборник 5, откуда подается в секцию ректификации (6—8). В колонне 6 выделяют хлорбензольную фракцию (70% хлорбензола, 30% дихлорбензола), которую возвращают в цех получения хлорбензола. В колонне 7 отгоняют под вакуумом основное количество о- и п -дихлорбензолов, направляемых повторно на кристаллизацию (3). В колонне 8 выделяют под вакуумом о-дихлорбензол (до 95% основного компонента), а остаток (в основном трихлорбензол), объединив с отходами из куба 1, подают на сжигание. В качестве катализатора применяют МnСl2. Одно из преимуществ процесса жидкофазного хлорирования бензола — невысокая чувствительность к влаге, что снимает необходимость тщательной осушки реагентов. Температура хлорирования 27—74 °С.
Для разделения изомеров дихлорбензолов применяют экстрактивную дистилляцию с участием диолов или замещенных анилинов.
Дихлорбензолы можно получать окислительным хлорированием бензола или хлорбензола при 285—295 °С в присутствии катализатора CuCl2, LiCl, PbO в соотношении: 1:(0,5—0,7): (0,02 — 0,04) на алюмосиликатном носителе.
Основные показатели о- и п- производних дихлорбензола
Таблица 3.2.2.
США |
ФРГ |
Япония | |
Производство о – и n-дихлорбензолов, тыс. тон |
56 |
34 |
25 |
Мощность по о-дихлорбензолу, тыс. тон |
36,24 |
- |
- |
Потребность |
20,4 |
20,3 |
20,5 |
Области потребления ортодихлорбензола, % : | |||
- органический синтез |
90 |
- |
- |
- другие цели |
5 |
- |
- |
Таблица 3.2.3.
Мощность по n-дихлорбензолу , тыс. тон |
55.89 |
Потребность п- дихлорбензола на ,тыс. т | |
-1998 |
33.5 |
-1999 |
34.9 |
-2000 |
38.8 |
. Структура потребления, %: | |
-специальные дезодоранты |
34 |
-1,2,4-трихлорбензол |
9 |
-полифениленсульфидиые смолы |
27 |