1.1 Общие сведения получения анилина из нитробензола в трубчатом реакторе

Основной способ производства анилина - каталитическое восстановление нитробензола водородом в газовой (паровой) или жидкой фазе:

C6H5NO2 + 3H2 > C6H5NH2 + 2H2O

В условиях парофазного процесса анилин испаряется, смешивается с избытком водорода и пропускается через контактный аппарат, заполненный твердым катализатором. Процесс восстановления идет на поверхности катализаторадо полного превращения нитросоединения в анилин. Реакционное тепло отводится либо избытком водорода, либо высококипящим органическим теплоносителем. Реакционные газы охлаждаются, анилин конденсируется, а избытокводорода возвращается в цикл. Преимущество метода в том, что катализатор не увлекается реакционными газами. Катализаторами этого процесса являются активные сплавы никеля, алюминия, вольфрама, медь, нанесенная на оксидкремния. Наиболее подходящим катализатором для восстановления нитробензола в анилин является медь, так как ее действие распространяется только на нитрогруппу, не затрагивая ароматического ядра. В присутствии медногокатализатора превращение нитробензола в анилин начинается при 230оС, в интервале температур 300-400оС реакция проходит быстро. При избытке водорода выход анилина достигает 98%, причем в получаемом продукте содержатся лишь следы азобензола. Водород может быть замененводяным газом (смесь СО и Н2), при этом оксид углерода также играет роль восстановителя, превращаясь в диоксид [4].

Медь, полученная восстановлением гидроксида меди (II), более активна как катализатор восстановления, чем полученная из нитрата меди (II). Медь, нанесенная на асбест, более активна, чем нанесенная на пемзу или приготовленная без носителя. Однако медь, нанесенная на асбест, скорее теряет активность.

В промышленности катализатором служит карбонат меди, нанесенный в виде суспензии в растворе силиката натрия на пемзу с восстановленным водородом. Катализатор хорошо работает около года, но за этот период дважды подвергается регенерации.

Хорошие результаты дает никелевый катализатор, комбинированный с оксидом ванадия. Восстановление на этом катализаторе проводится в интервале температур 240-300оС и дает выход анилина до 99%.

Каталитическое восстановление водородом нитрогруппы (NO2) в аминогруппу (NH2) в жидкой фазе имеет не меньшее значение, чем парофазное восстановление. Так как один из ингредиентов реакции (водород) газообразен, то для увеличения его концентрации в системе процесс ведут под давлением водорода в автоклавах. В условиях периодического жидкофазного процесса нитробензол, смешанный с твердым катализатором, обрабатывают под давлением водородом до прекращения поглощения последнего. После отстаивания образовавшегося анилина от катализатора его сифонируют и очищают. Через несколько циклов катализатор отфильтровывают и регенерируют. Гидрирование проводят при энергичном перемешивании реакционной массы дляравномерного распределения катализатора по всему объему. Жидкофазное гидрирование проводят в трубчатых или емкостных реакторах, в которые непрерывно подают водород.

Как правило, жидкофазное гидрирование проводят в присутствии растворителя, которым может служить и образующийся в результате реакции амин. Свойства растворителя существенно влияют на скорость гидрирования. Гидрирование быстрее протекает в спиртах и в воде и медленнее - в ароматических углеводородах вследствие их сорбции на активных центрах катализатора.

Катализаторами жидкофазного гидрирования в промышленности являются металлический никель, в лабораторной практике - также платина и палладий. Ni катализаторы получают восстановлением водородом окислов никеля, образующихся при прокаливания нитрата, карбоната или оксалата никеля. Активный и стойкий никелевый катализатор может быть получен нагреванием формиата никеля в смеси парафина и парафинового масла до 250оC с последующей промывкой спиртом петролейным эфиром.

Очень широкое применение как катализатор гидрирования получил скелетный никелевый катализатор, так называемый никель Ренея. Его получают, обрабатывая никелево-алюминиевый сплав едкой щелочью при нагревании до полного выщелачивания алюминия. Остающийся при этом мелко раздробленный никель обладает очень большой поверхностью и весьма активен. Катализатор сохраняют под водой или под спиртом - сухой катализатор пирофорен. Применение скелетного никелевого катализатора позволяет получать из нитросоединений амины при атмосферном давлении и комнатной температуре. Применение анилина в промышленности обусловлено его химическими свойствами. Так при взаимодействии анилина с CS2 получают 2- меркаптобензотиазол (каптакс) и ди(2-бензотиазолил)дисульфид (альтакс), а также N,N-дифенилтиомочевину - промежуточный продукт в синтезе индиго, изатина и N,N-дифенилгуанидина (каптакс, альтакс и дифенилгуанидин - ускорители вулканизации).

Конденсацией анилина с формальдегидом с последующим фосгенированием образующегося n,n-диаминодифенилметана синтезируют дифенилметандиизоцианат - сырье в производстве полиуретанов. Возможно использованиеанилина при синтезе капролактама (при гидрировании анилина на никелевых катализаторах получается циклогексиламин, являющийся промежуточным продуктом в производстве капролактама). Широкое применение в качестве присадок для смазочных масел нашелn-гидроксидифениламин, получаемый взаимодействием анилина и гидрохинона. Соединение отличается высокой эффективностью действия намаловязкие масла и простой технологией его получения. С начала промышленного производства (1847 г.) анилин использовали, главным образом, для получения красителей, после Второй мировой войны - для производства ускорителей вулканизации. Основной областью потребления анилина в настоящее время является производство изоцианатов, однако в Россиибольшая часть продукта используется для выпуска N-метиланилина - высокооктановой присадки для автомобильных бензинов.