СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ПОЛУЧЕНИЕ ФЕНОЛА ИЗ ПРИРОДНОГО СЫРЬЯ

1.1. Выделение фенолов из фракций смол коксования и полукоксования твердых топлив

1.2. Получение фенолов из отходов переработки нефти

2. ПРОИЗВОДСТВО СИНТЕТИЧЕСКИХ ФЕНОЛОВ

2.1. Важнейшие способы синтеза фенолов

2.2 Получение фенолов щелочным плавлением сульфокислот

2.2.1. Щелочное плавление сульфокислот

2.3. Получение фенолов окислительным декарбоксилированием арилкарбоновых кислот

2.3.1. Представление о механизме окислительного декарбоксилирования арилкарбоновых кислот

2.4. Получение фенола окислением бензойной кислоты в газовой фазе

2.5. Получение фенола прямым каталитическим гидроксилированием бензола

ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ

Наибольшие количества фенола используются для получения фенолформальдегидных смол, которые применяются в производстве фенопластов. Большие количества фенола перерабатывают в циклогексанол, который необходим для промышленности синтетического волокна. Смесь крезолов используют для получения крезолформальдегидных смол. Чистые крезолы применяют для синтеза красителей, медицинских препаратов, антисептических веществ, антиоксидантов. Схема применения фенола:

1. ПОЛУЧЕНИЕ ФЕНОЛА ИЗ ПРИРОДНОГО СЫРЬЯ

1.1. Выделение фенолов из фракций смол коксования и полукоксования твердых топлив

Выделение фенолов из фракций смол необходимо не только из-за ценности, но и, в неменьшей степени, для улучшения качества углеводородных продуктов. Фонолы, вещества сравнительно легко окисляющиеся, приводят к ускоренному старению масел, вызывают образование в маслах смолистых веществ (правда, в некоторых случаях высококипящие фенолы могут и стабилизировать масла, особенно антраценовое масло, увеличивая его термическую устойчивость. Примеси фенолов в маслах способствуют эмульгированию последних. Наконец, способность фенолов к образованию азеотропных смесей с рядом углеводородов делает необходимым обесфеноливание фракций смолы перед их разделительной ректификацией. Исследования Свентославского, Г. Б. Леховой и др. показали, что именно фенолы образуют серии азеотропных смесей, переводящих углеводороды (нафталин и др.) в низкокипящие фракции. Если стремиться к четкой ректификации фракций смолы, то необходимо предварительно извлекать фенолы.

Обесфеноливанию подвергают низкокипящие (выкипающие до 300°С) фракции смол. Это бензино-лигроиновая и керосиновая фракции первичных смол, фенольная, нафталиновая и поглотительная фракции каменноугольной смолы. Обесфеноливание высококипящих фракций, особенно поглотительной фракции, давно является предметом дискуссий. Дело в том, что содержание фенола, крезолов и ксиленолов в поглотительной фракции незначительно, к тому же она является основным источником смолистых веществ, загрязняющих фенолы и образующих при ректификации вязкие, непригодные для использования кубовые остатки, которые значительно усложняют переработку фенолов. Достаточно сказать, что фенолы поглотительной фракции вносят в смесь фенолов всего 5% низкокипящих фенолов, но зато более 80% смолистых материалов.

Для извлечения фенолов из фракций применяют экстракцию полярными растворителями, чаще всего метанолом и его водными растворами (рис. 1.1), а также экстракцию щелочью с переводом фенолов в феноляты. Последний способ обеспечивает наиболее полное и селективное извлечение фенолов, но связан с необратимым расходованием больших количеств достаточно дорогой щелочи. Используемая в промышленности каустификация содовых растворов, получаемых после разложения фенолятов, влечет за собой значительные расходы и образование больших объемов сточных вод (рис. 1.2).

При экстракции спиртами более проста регенерация растворителя, но селективность процесса несравненно меньше, и получаемые фенолы загрязнены нейтральными маслами. Из-за очень высокого содержания нейтральных масел в экстракте очистки с помощью метанола (10-12% и выше) метод ограниченно использовался для получения фенолов. Он применялся преимущественно для освобождения от фенолов нейтральных масел, в частности при производстве дизельных топлив из первичной смолы.

Рис. 1.1. Схема экстракции фенолов из фракции смол коксования и полукоксования углей водным метанолом.

Рис. 1.2. Щелочная экстракция фенолов из фракции каменноугольной смолы.

Для выделения же фенолов в основном применяется щелочная экстракция.

Степень извлечения фенолов из масел при щелочной экстракции уменьшается как из-за частичного гидролиза фенолятов, так и в силу сравнительно малой скорости самой экстракции. Лимитирует экстракцию диффузия фенолов в масле. Из-за большой вязкости масел и низкой концентрации фенолов в маслах необходимо или длительное время экстракции, или очень интенсивное перемешивание. Последнее не может интенсифицироваться беспредельно вследствие сравнительно легкой эмульгируемости масел, связанной с малым поверхностным натяжением на границе раздела масло—щелочной раствор.

На полноту извлечения фенолов из масел оказывает влияние и присутствие во фракциях различных оснований: производных хинолина, а также (отчасти в высококипящих фракциях) производных акридина и ароматических аминов. Рядом исследователей отмечено образование продуктов присоединения фенолов к основаниям, затрудняющих разделение. Показано, что энергия взаимодействия фенолов с основаниями составляет около 6-8 ккал/моль. Подобное взаимодействие уменьшает полноту обесфеноливания и приводит к неполному извлечению фенолов из масел. Это явление даже в большей степени, чем обратимость основной реакции, делает необходимым ступенчатое извлечение фенолов (особенно, с промежуточным извлечением оснований. Кроме того, вместе с фонолами в щелочной раствор переходят как основания, так и смолистые компоненты фракций.

Извлечение совместно с фенолятами нейтральных масел и оснований является следствием прежде всего сопряженного растворения. Если нейтральные масла и основания практически нерастворимы в растворах щелочи, то их растворимость в растворах фенолятов становится уже заметной. При этом она тем больше, чем меньше избыток свободной щелочи и чем больше концентрация фенолов в фенолятах.

Чем выше температура кипения фенолов, тем больше растворимость масел в фенолятах. Так, если принять растворимость нейтрального масла в водном растворе фенолята фенола за 1,00, то в фенолятах о-крезола она будет равна 1,31, м-крезола -1,96, ксиленолов - 2,88, высших фенолов - более 4.

Кроме истинного растворения масел идет и эмульгирование. При этом увеличение концентрации щелочного раствора, возрастание вязкости масел, увеличение срока их хранения перед экстракцией фенолов увеличивает степень эмульгирования. Среди смолистых веществ, образующихся при хранении масел, находятся соединения кислого характера. В работе было показано, что эти соединения ограниченно растворимы в щелочи и могут удерживаться в масле и фенолятах в значительной степени за счет сопряженного растворения в фенолятах. Содержание смолистых веществ даже в маслах, выкипающих в пределах 200—230°С, составляет в среднем 2% и может достигать 5,5%. Смолистые вещества стабилизируют эмульсии и резко увеличивают сопротивление граничного слоя при экстракции фенолов; присутствие в щелочи гидратов окислов железа, мелкодисперсных частиц окиси кальция дополнительно стабилизирует эмульсии.