Ключевые слова: анилин, восстановление нитробензола, катализаторы синтеза анилина, гетерогенный катализ, парофазное восстановление нитробензола, замена катализатора.

Анилин является простейшим ароматическим амином, одним из первых органических продуктов, который в значительных количествах начали получать еще в XIX в [1].

Структурная формула:

– Внешний вид: бесцветная маслянистая жидкость, быстро темнеющая на свету воздухе со слабым характерным запахом

– молекулярная масса: 93,13

– температура затвердевания минус 5,96 С

– температура плавления минус 6,15 С

– температура кипения при атмосферном давлении 184,4 С

– диэлектрическая постоянная при 25 С 6,99

– показатель преломления n²⁰_д=1,5863

– теплота сгорания 34800 кДж/кг [2]

Анилин применяется в качестве промежуточного продукта в производстве красителей, фармацевтических препаратов, взрывчатых веществ, ускорителей вулканизации каучука, в текстильной промышленности при черно-анилиновом крашении, в производстве пластических масс, октаноповышающих добавок к бензинам [3].

Анилин в промышленности получается гетерогенным каталитическим восстановлением нитробензола в газовой фазе на поверхности твердого катализатора НТК-4.

Синтез анилина проводится в контактном аппарате, где осуществляется восстановление нитробензола водородом в стационарном слое катализатора. Для съема теплового эффекта реакции используется органический теплоноситель Термолан. Водород подается газодувкой в межтрубное пространство теплообменника, через трубное пространство которого проходит парогазовая смесь из контактного аппарата. Температура водорода на выходе из теплообменника поддерживается от 60 до 200 °С.

Из теплообменника водород направляется в трубное пространство подогревателя, обогреваемого выходящим из контактного аппарата теплоносителем, и далее подается в испаритель нитробензола. Температура водорода на выходе из подогревателя поддерживается в пределах от 160 до 240 °С.

Подача нитробензола осуществляется из хранилища насосом через форсунки и трубу Вентури в испарителе, обогреваемый паром. В испарителе осуществляется нагрев и испарение нитробензола в потоке водорода.

Из испарителя парогазовая смесь нитробензола и водорода направляется через брызгоуловитель в контактный аппарат. Парогазовая смесь нитробензола и водорода через рассекатель потока подается в трубное пространство контактного аппарата. Из контактного аппарата парогазовая смесь направляется в трубное пространство теплообменника. Из теплообменника несконденсировавшийся поток направляется в конденсатор, охлаждаемый оборотной водой.

На основании проведенного анализа научно-технической и патентной литературы предложен вариант совершенствования процесса получения анилина, который заключается в замене используемого катализатора НТК-4 на новый высокоселективный медьцинкалюминиевый катализатор, промотированный соединениями фосфора, кальция и кремния, состава CuO _a, ZnO _b, Al₂О_{3 c}, СаО_d, SiO _e, Р₂О_{5 f.} [4].

Для достижения указанного технического результата в предлагаемом способе заложена возможность проведения процесса синтеза анилина при различных значениях избытка водорода по отношению к нитробензолу в отличие от обычно используемого десятикратного [5].

Снижение избытка водорода не сказывается на активности катализатора и выходе целевого продукта.

Это позволяет снизить контролируемую температуру в «горячей» точке, что в свою очередь увеличивает срок активной работы катализатора и уменьшает смолообразование.

Способ позволяет получить после 850 часов (35 дней) непрерывной работы на новом катализаторе анилин с выходом 99,8 % и конверсией нитробензола более 99,99 %. При этом используемый новый катализатор не требует дорогостоящих промотирующих добавок, увеличивается срок работы катализатора без снижения активности (не менее 820 часов), а после регенерации катализатор достигает своей первоначальной активности.

Таблица 1

Сравнение параметров способа промышленного аналога инового способа получения целевого продукта

Применение нового катализатора дает:

– упрощение процесса синтеза анилина восстановлением нитробензола водородом с использованием в процессе вновь созданного более селективного катализатора, обладающего большей активностью в сравнении с известными образцами;

– увеличение периода активной работы нового катализатора и расширение температурного интервала безопасной эксплуатации и регенерации катализатора.

Таблица 2

Характеристика применяемых иобразующихся впроцессе производства веществ по токсичности [6]

Литература:

1. Касаткин, А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: учебник для вузов / А. Г. Касаткин. — 14-е изд., стереотип. — Москва: Альянс, 2008. — 753 с.
2. Сайкс, П. Механизмы реакций в органической химии: пер. с англ. / П. Сайкс; под ред. В. Ф. Травеня. — 4-е изд. — Москва: Химия, 1986. — 448 с.
3. Пат. РФ 2001121052/04 Способ получения анилина и катализатора для получения анилина и других аминов / Старовойтов М. К., Белоусов Е. К., Рудакова Т. В.; заявл. 26.07.2001; опубл. 27.11.2003.
4. Пат. 1446662 Англия, МПК С 07 С 85/11. Получение ароматических первичных моноаминов / Devonshire J. E., Sutcliffe D.; заявитель и патентообладатель ImperialChemicalInd. Ltd. № 1446662; заявл. 24.07.74; опубл. 18.08.76; № 17881/74.-3c.
5. Латышова С. Е. Научные основы гетерогенно-каталитического процесса синтеза n-метиланилина восстановительным метилированием нитробензола: автореферат дис. Канд. Хим. Наук. — Волгоград: CамГТУ, 2006. — 23 с.
6. Давиденко, Т. И. Восстановление нитросоединений в присутствии комплексов переходных металлов / Т. И. Давиденко, A.JI. Федоров // 16 Всес. Чугаев, совещ. по химии комплекс, соед.: тез.док.- Красноярск.-1987.-С.570–574.