Получение фенола из каменного угля уравнение

Получение фенола из каменного угля уравнение

Фенолы выделяют из каменноугольной смолы, а также из продуктов пиролиза бурых углей и древесины (деготь).

Промышленный способ получения самого фенола С₆Н₅ОН основан на окислении ароматического углеводорода кумола (изопропилбензол) кислородом воздуха с последующим разложением получающейся гидроперекиси, разбавленной H₂SO₄. Реакция проходит с высоким выходом и позволяет получить сразу два технически ценных продукта – фенол и ацетон.

Получение фенола в промышленности

1. Кумольный способ

(СССР, Сергеев П.Г., Удрис Р.Ю., Кружалов Б.Д., 1949 г.). Преимущества метода: безотходная технология (выход полезных продуктов > 99%) и экономичность. В настоящее время кумольный способ используется как основной в мировом производстве фенола.

В качестве исходного сырья используют бензол и пропилен, из которых получают изопропилбензол (кумол), подвергающийся дальнейшим превращениям:

1 стадия – получение кумола

2 стадия – каталитическое окисление

2. Из каменноугольной смолы (как побочный продукт – выход небольшой)

Каменноугольную смолу, содержащую в качестве одного из компонентов фенол, обрабатывают вначале раствором щелочи (образуются феноляты), а затем – кислотой:

3. Взаимодействие галогенпроизводных ароматических УВ со щелочами

или с водяным паром

4. Сплавлением солей аренсульфокислот с твёрдыми щелочами

Получение фенолов

Вы будете перенаправлены на Автор24

В настоящее время для получения фенолов применяют ряд промышленных и лабораторных методов. В промышленном масштабе фенолы получают:

• кумольным методом;
• окислением толуола;
• выделением из каменноугольной смолы.

В лабораторных условиях фенолы получают:

• щелочным сплавлением сульфокислот;
• гидроксилированием бензола;
• с помощью борорганические соединений из реактивов Гриньяра;
• разложением солей диазония.

Сухая перегонка каменного угля

При сухой перегонке каменного угля образуется каменноугольная смола. Такая смола, содержащая более 400 ароматических и гетероциклических соединений, путем химической обработки и фракционной перегонки разделяется на ряд основных фракций (Олеев)

1. легкие масла с температурой кипения до 170 $^\circ$ С (арены, тиофен, пиридин и т.п.);
2. фенольное (карболовое) масло, 170-210 $^\circ$ С (фенолы (до 40%), крезолы, нафталсн, инден и т.п.);
3. нафталиновое масло, 210-230 $^\circ$С (нафталин, метилнафталин, индол и т.п.);
4. тяжелое масло, 230-270 $^\circ$С (производные нафталина, индол и т.п.);
5. антраценовое масло, 270-340 $^\circ$С (антрацен, фенатрен, карбазол и т.д.);
6. пек каменноугольной смолы, температура $ > $360 $^\circ$С (пирен, хризен, высокомолекулярные парафины и т.д.).

Фенолы из соответствующих фракций добывают с помощью их обработки 12-15% -ной щелочью, с которой они образуют водорастворимые феноляты в отличие от нафталина. Такие феноляты действием любой минеральной кислоты переводят в фенолы. В промышленности для этого используют карбонатную кислоту или смесь диоксида серы с водой:

Разложение солей диазония

При нагревании водных растворов солей диазония также добывают фенолы:

Готовые работы на аналогичную тему

Универсальным методом замены аминогруппы на гидроксил в ароматическом ряду является диазотирование первичного амина с последующими разложением соли диазония в водном растворе серной кислоты.

Принято считать, что замещение диазогруппы на гидроксил протекает по $S_N1$-механизму, крайне редко реализующимуся для других реакций в ароматическом ряду. Механизм этой реакции и область ее синтетического применения подробно обсуждаются в соответствующей главе. Наилучшие результаты для получения оптимально высокого выхода фенолов достигается при постепенном введении раствора соли диазония в кипящий раствор серной кислоты. Некоторые наиболее типичные превращения представлены следующими уравнениями:

Получение двухатомных фенолов

Двухатомные фенолы получают теми же методами, что и одноатомные. Пирокатехин (пирокатехол), например, добывают щелочным гидролизом орто-хлорофенола или орто-дихлоробензола при 300 $^\circ$С, щелочным сплавлением о-гидроксибензолсульфоновой кислоты (возможно, о-бензолдисульфоновой кислоты) или окислением фенола пероксидом водорода.

Резорцин (резорцинол) получают с помощью кислотного расщепления соответствующих дигидропероксидов или реакцией щелочного сплавления мета-бензолдисульфоновой кислоты. В последнем случае реакция замещения первой сульфогруппы проходит при температуре ниже 300 $^\circ$ С, а второй — после длительного нагревания при 330-340 $^\circ$С.

Применяют также гидролиз мета-фенилендиамина в присутствии разбавленной серной или фосфорной кислоты:

Гидрохинон впервые был получен еще 1820 из каменноугольной смолы, а 1844 Ф. Велер синтезировал его п-бензохиноны. Гидрохинон получают кислотным расщеплением дигидропероксида п-диизопропилбензола. Такой дигидропероксид образуется как побочный продукт в процессе получения гидропероксида кумола.

Используют также метод щелочного гидролиза п-хлорофенола и реакцию щелочного сплавления п-бензолдисульфоновой кислоты.

Кроме традиционных методов синтеза двухатомных фенолов существуют и специальные. Так, пирокатехин добывают с помощью щелочного окисления салицилового альдегида:

Получение трехатомных фенолов

Методы получения трехатомных фенолов аналогичны ранее приведенным. Кроме того, пирогаллол, например, добывают путем декарбоксилирования галловой кислоты (К. Шееле, 1786), которая распространена в природе:

Гидроксигидрохинон можно получить из бензохинона при ацилировании последнего уксусным ангидридом:

Получи деньги за свои студенческие работы

Курсовые, рефераты или другие работы

Автор этой статьи Дата последнего обновления статьи: 28 03 2021

Получение фенола из каменного угля уравнение

Фенолами называются такие соединения бензольного ряда, в которых один или несколько атомов водорода бензольного кольца замещены гидроксильными группами. В зависимости от количества гидроксилов фенолы подразделяются на одно- и многоатомные. К одноатомным фенолам относятся фенол и его гомологи — крезол, ксиленол, к двухатомным — резорцин.

Фенол и его гомологи получают в процессе сухой перегонки каменного угля, при сухой перегонке сланцев, торфа и древе­сины. Так же фенолы получают из продуктов термической пере­работки твердых топлив и из нефтяного сырья.

Получение синтетического фенола. Получение фенола син­тетическим путем основано на использовании в качестве исход­ного сырья бензола, который в свою очередь получают из кок­сового газа, а также из продуктов химической переработки нефти.

Синтетический фенол получают несколькими способами: сульфированием бензола, хлорированием бензола, алкилированием бензола пропиленом (кумольный способ).

Получение фенола сульфированием бензола. По этому ме­тоду фенол получают как в паровой, так и жидкой фазах путем сульфирования бензола концентрированной серной кислотой. Образующуюся бензолсульфокислоту переводят в натриевую соль и сплавляют с едким натром, получая фенолят натрия:

Подкислением серной кислотой из фенолята натрия выде­ляют фенол.

Получение фенола хлорированием бензола. Бензол обраба­тывают газообразным хлором в присутствии катализаторов. Полученный хлорбензол при повышенной температуре и под давлением подвергают гидролизу при действии водного раствора едкого натра:

Выделяемый фенол очищают перегонкой под вакуумом.

Синтез фенола сульфированием бензола ввиду сложности и большого расхода серной кислоты не получил широкого раз­вития. Получение же фенола через хлорбензол в паровой фазе достаточно экономично, но технологически сложно.

Получение фенола из кумола. Кумол или изопропилбензол получают взаимодействием бензола с пропиленом, являющимся продуктом крекинга нефти, по реакции

Кумол затем окисляют кислородом воздуха в гидроперекись кумола:

Разложением гидроперекиси серной кислотой получают фе­нол и ацетон:

Способ полу­чения фенола из кумола высокопроизводителен и экономичен. При этом процессе одновременно получают ацетон. Из всего производимого в стране синтетического фенола 60% получают кумольным методом.

Получение фенолов из продуктов переработки твердого топ­лива. Несмотря на значительный рост производства синтетиче­ского фенола из нефтепродуктов, выработка фенолов из камен­ноугольной смолы сохранит свое значение на ближайшие годы.

Наиболее распространенными процессами термической пере­работки каменного угля, при которых образуются фенолы, явля­ются коксование и полукоксование.

При коксовании уголь подвергается сухой перегонке, при которой выделяется коксовый газ, каменноугольная смола, сы­рой бензол, надсмольная вода и кокс.

Каменноугольная смола представляет собой черную вязкую, маслянистую жидкость — смесь многочисленных органических веществ, преимущественно углеводородов ароматического харак­тера. Для промышленности она имеет исключительно важное значение, так как из нее получают различные ценные про­дукты — кокс, бензол и др.

Содержание фенолов в каменноугольной смоле обычно не превышает 3-4%. Для извлечения фенолов каменноугольную смолу подвергают разгонке на фракции, которые перерабаты­ваются в конечные готовые или промежуточные продукты.

Более насыщены фенольными продуктами фенольная и наф­талиновая фракции. Фенольная фракция содержит основное количество фенолов и крезолов, входящих в состав смолы, и по­этому является исходным сырьем для фенола и крезолов. Она содержит 28 — 38% фенола и крезолов, в нафталиновой фракции 60 — 70% нафталина, 4 — 8% фенола, крезолов и ксиленолов.

Менее богаты фенольными продуктами поглотительная и антраценовая фракции; в первой из них фенола, крезолов и кси­ленолов содержится 3 — 5%. Содержание чистого фенола в об­щей смеси фенолов не превышает 12 — 15%, крезола 30 — 35%, ксиленола 18 — 22%.

Для получения ксиленолов каменноугольная смола продол­жает оставаться единственным источником.

При полукоксовании каменного угля наряду с другими продуктами получают полукоксовую смолу и надсмольную воду. В полукоксовой смоле обычно содержится до 20% фенолов. Для извлечения фенолов полукоксовую смолу подвергают раз­гонке на фракции. Фенолы извлекаются из бензол-лигроиновой и керосиновой фракций; в бензол-лигроиновой фракции продук­тов полукоксования гумусовых углей содержится 70—75% фенолов.

Из фракций фенолы извлекают обработкой масел водными растворами щелочей с образованием при этом фенолятов. В ка­честве щелочи применяют 8—12%-ный раствор едкого натра. Получающиеся феноляты очищают от примесей масла, нафта­лина и продувают острым паром при температуре 105°С. После очистки феноляты разлагают раствором серной кислоты или углекислоты и выделяют сырые фенолы:

Сырые неразогнанные фенолы содержат еще некоторое количество масел, смолистых веществ и до 10% воды. Пере­работка сырых фенолов заключается в их обезвоживании и по­следующей ректификации. После обезвоживания сырые фе­нолы имеют примерно следующий состав (%):

В результате ректификации получаемая легкая фракция со­держит около 80% фенолов и некоторое количество примесей и воды.