ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Хлорирование бензола и толуола из "Химия и технология ароматических соединений в задачах и упражнениях Издание 2" Хлорирование бензола — наиболее крупнотоннажный процесс. Обычно его проводят, используя в качестве катализатора хлорид железа (III), получающийся при взаимодействии хлора и металлического железа, загружаемого в аппарат в виде обрезков листового железа, железных колец и т. д. Образующийся безводный хлорид железа (III) растворяется в бензоле и продуктах его хлорирования и благодаря этому реакция идет как гомогенно-каталитическая. Очень важно применять осущенные бензол и хлор, так как гидратированный хлорид железа (III) нерастворим в органической фазе и реакция может приобрести менее выгодный гетерогенно-каталитический харакер. [c.107] В отличие от нитро- и сульфогрупп атом хлора в бензольном кольце уменьшает скорость дальнейшего хлорирования очень мало — всего в 7—8 раз. Поэтому при хлорировании бензола реакция образования хлорбензола в чистом виде идет только в самом начале процесса (см. схему на стр. 108). [c.107] По мере образования хлорбензола начинается дальнейшее его хлорирование, причем скорость этого процесса растет с повышением концентрации хлорбензола. Благодаря этому при хлорировании бензола неизбежно получаются полихлориды, количест во которых возрастает с увеличением глубины превращения. Поэтому реакцию приходится вести с обратным бензолом, обрывая ее задолго до полного израсходования бензола. Например, при периодическом способе производства реакцию заканчивают, когда в смеси содержится около 50 % бензола, 30—40 % хлорбензола и 10— 20 7о полихлоридов. Использование более прогрессивного непрерывного хлорирования позволяет уменьшить глубину превращения и тем самым значительно сократить образование полихлорпроиз-водных. Например, в описываемом ниже способе непрерывного хлорирования в реакционной массе остается до 65 % бензола и образуется только 1,5—4 % полихлоридов. [c.107] Непрерывное хлорирование бензола обычно ведут в хлораторах, представляющих собой трубу, заполненную перемешанными стальными и керамическими кольцами размером 25X25 мм (рис. 15). В верхней части хлоратора имеется сепарационный объем,. не заполненный насадкой. Бензол и хлор подают прямотоком в нижнюю часть аппарата. Подачу регулируют таким образом, чтобы полностью использовать хлор, и чтобы температура в аппарате поддерживалась за счет теплоты реакции (32 кДж/моль) на уровне 76—83 С. Пары бензола и, в небольшой степени, хлорбензола вместе с выделяющимся хлороводородом попадают в теплообменник, конденсируются, отделяются от хлороводорода и после осушкн возвращаются в процесс. Реакционная масса, вытекающая из верхней части аппарата, поступает на непрерывную ректификацию, при которой хлорбензол и полихлориды отделяются, а бензол возвращается в цикл (см. рис. 16). [c.108] Выделяющийся хлороводород улавливается водой и в виде соляной кислоты используется в промышленности. [c.108] Степень превращения бензола за проход —около 10% и выход хлорбензола 90 % от теоретического. Хлорбензол, получаемый этим методом, используют для парофазного гидролиза в фенол (см. 8.1). Одно из преимуществ этого метода заключается в практическом отсутствии полихлоридов, а основной его недостаток — трудность подбора материалов для аппаратуры, которая должна работать в среде хлороводорода и воды при высокой температуре. [c.109] Хлорбензол, вырабатываемый промышленностью, расходуется на производство фенола и на получение нитро- и динитрохлорбензолов (см. 4.4). Он применяется во многих других синтезах и в качестве растворителя. [c.109] Из полихлоридов, комбинируя кристаллизацию и вакуум-перегонку, выделяют о- и -дихлорбензолы (они образуются в соотношении 3 7), 1,2,3- и 1,2,4-трихлорбензолы, а также 1,2,4,5-тетрахлорбензол, которые находят значительное по объему промышленное применение. В меньших масштабах выделяют и используют также пента- и гексахлорбензолы. [c.109] Как видно из приведенной схемы, ж-дихлорбензол и 1,3,5-три-хлорбензол, находящие применение в синтезе промежуточных продуктов, не образуются при прямом хлорировании бензола. Их обычно получают обходными путями через диазосоединения. Однако их можно получать и более перспективным методом — изомеризацией получающихся при хлорировании смесей ди- или, соответственно, трихлорбензолов в присутствии хлорида алюминия и хлороводорода. Так, при нагревании смеси о- и п-дихлорбензола с названным катализатором при 160°С образуется равновесная смесь, содержащая 54 % м-, 16 % о- и 30 7о л-дихлорбензола. Разработан непрерывный способ изомеризации дихлорбензолов с постоянным отводом более низкокипящего ж-дихлорбензола через э( )фективную ректификационную колонну. Аналогично, в равновесной смеси, образующейся из изомерных трихлорбензолов, содержится около 25 о/о 1,3,5-изомера. [c.109] Вернуться к основной статье