Синтез зтилового спирта, этилбензола и алкилирование фенолов (стр. 2 из 2)

7. разделение продуктов алкилирования;

8. блок переалкилирования (оформленный отдельно или в возврат ди- и триалкилбензолов на переалкилирование в основной реактор).

Варианты оформления реакторного блока:

1. реактор с мешалкой и рубашкой периодического действия;

2. изотермический реактор трубчатого типа;

3. каскад реакторов с мешалками и рубашками;

4. реактор колонного типа, работающий в автотермическом режиме (съем тепла осуществляется кипящим бензолом).

Продукты, получаемые алкилированием фенолов и их назначение. Существующие катализаторы и алкилирующие агенты. Катализатор и оптимальные условия получения 2,6-дитретбутилфенола, запишите основную и побочные реакции, механизм превращения. Технологические особенности процесса, из каких стадий он состоит. Выбор конструкции реактора.

Газофазным метилированием фенола метанолом над гетерогенным катализатором получают о-, м- и п-крезолы и изомерные ксиленолы.

Из моноалкилфенолов практический интерес представляет п-третбутилфенол, используемый в производстве лакокрасочных покрытий. Моноалкилфенолы с алкильной группой из 5-8 атомов углерода являются сильными бактерицидными средствами, а с 8-12 атомами С – ценными промежуточными продуктами для синтеза ПАВ.

2-Треталкил-, 2,4- и 2,6-дитреталкилфенолы являются промежуточными продуктами для синтеза стабилизаторов полимеров и масел против термооокислительной деструкции.

Катализаторы и алкилирующие агенты:

На AlCl3 образуется сложная смесь продуктов, содержащая соли PhOAlCl2, поэтому в промышленности AlCl3 для алкилирования фенолов не используют.

Чаще всего применяют протонные кислоты и металлоксидные катализаторы. Поэтому в качестве алкилирующих агентов используют только спирты и олефины.

В качестве катализаторов – протонных кислот – в промышленности чаще всего применяют серную кислоту. Она дешевле и доступнее других кислот, но и сильнее катализирует побочные реакции, приводя дополнительно к сульфированию фенола и сульфатированию олефина.

п-Толуолсульфокислота - CH3C6H4SO2OH - катализатор, не вызывающий побочных реакций сульфирования и более мягкий по действию. Имеет меньшую активность и большую стоимость, чем серная кислота.

Глобальный недостаток этих катализаторов – образование большого количества кислых сточных вод в результате отмывки р.м. от катализатора.

Гетерогенные катализаторы – катионообменные смолы (КУ-2, КУ-23), которые отделяются от реакционной массы простым фильтрованием. Реакция идет при 120-1400С, но медленнее, чем серной кислотой.

Оксид алюминия, алюмосиликаты – гетерогенные катализаторы кислого типа применяются только для газофазного процесса метилирования фенола метанолом.

Феноляты алюминия (PhO)3Al – катализаторы селективного орто-алкилирования фенолов. В этом случае даже при незанятом пара-положении алкильная группа направляется преимущественнон в орто-положение.

2,6-Дитретбутилфенол образуется в небольших количествах при алкилировании фенола изобутиленом в присутствии обычных кислотных катализаторов, но его трудно выделить из реакционной массы.

Основной промышленный способ получения – жидкофазное алкилирование фенола изобутиленом в присутствии фенолята алюминия (5-10 г на 1 кг фенола). Температура процесса 100-1100 С, т.к. при более высоких температурах становится все более заметным пара-алкилирование. Изобутилен берется в избытке.

Основная реакция:

Побочные: 2-, 4-третбутилфенолы; 2,4-дитретбутилфенол, 2,4,6-тритретбутилфенол.

Механизм – карбокатионный, фенолят алюминия как апротонная кислота образует с фенолом комплекс (феноксиалюминиевую кислоту), имеющий значительную кислотность. Олефин дает с протоном карбокатион, который не выходит в объем и при внутрикомплексной реакции атакует ближайшее к нему орто-положение фенола.

Технологические особенности:

необходимость использовать осушенный фенол, т.к. фенолят алюминия легко гидролизуется, теряя каталитическую активность;

экзотермичность реакции приготовления катализатора (нужно предусмотреть нагрев, а затем съем тепла);

экзотермичность самой реакции алкилирования (нужно предусмотреть съем тепла);

необходимость разложения и отделения катализатора;

побочные можно деалкилировать в исходные вещества и возвратить на реакцию.

Основные стадии процесса: осушка фенола (при необходимости), приготовление катализатора (обработка фенола металлическим алюминием при 150-1600С), алкилирование фенола изобутиленом, разрушение и отделение катализатора (разрушают водой, гидроксид алюминия отфильтровывают), выделение 2,6-дитретбутилфенола (1 колонна - отделяют фенол и 2-ТБФ, 2 – отделяют 2,6-диТБФ, 3 – разделяют 2,4-диТБФ от 2,4,6-триТБФ).