Công nghệ sản xuất Nitrobenzen và Anilin

Công nghệ sản xuất
Nitrobenzen và Anilin
Nhóm thực hiện : Lê Anh Tuấn
Lê Thanh Hải
Lưu Bá Mạnh
Bùi Văn Mạnh
Nguyễn Hà Minh
Tính chất lý hóa NB và Anilin
Nguyên liệu sản xuất
Công nghệ sản xuất nitrobenzen
Công nghệ sản xuất Anilin
Lựa chọn công nghệ
Tính chất lý hóa NB
Trạng thái : Lỏng , không màu , có mùi hạnh
nhân và rất độc
Trong công nghiệp Nitrobenzen có màu vàng
Nitrobenzen tan được trong hầu hết các dung
môi hữu cơ và tan lẫn với benzen theo mọi tỉ lệ
CTPT: C6H5NO2
Tính chất lý hóa NB
Phản ứng Nitrobenzen bị khử hóa bởi Hydro
trong môi trường axit
Phản ứng Nitrobenzen bị khử hóa bởi Hydro
trong môi trường kiềm
Tính chất lý hóa NB
Phản ứng thế electronphil trong nhân thơm
của NB
Nhóm NO2 là nhóm hút điện tử làm phản hoạt hóa
vòng benzen dẫn tới khả năng tham gia phản ứng
thế vào vòng giảm. Khi trong điều kiện nhiệt độ
xúc tác thích hợp thì NB sẽ bị thế vào vị trí meta.

Cơ chế :
Tính chất lý hóa NB
NB co thể bị khử bởi hydro với xúc tác Ni
Tính chất lý hóa Anilin
Biểu đồ sản lượng nitrobenzene qua các năm của Hoa Kỳ (ngàn
tấn/năm)
Tính chất lý hóa Anilin
CTPT: C6H5NH2
Khối lượng :
Trạng thái : Anilin tồn tại ở dạng lỏng cũng là một
chất rất độc có mùi sốc, ít tan trong nước, tan vô hạn
trong rượu,ete và benzen
Trong công nghiệp anilin được điều chế từ nitrobenzen.
Tới 95% lượng nitrobenzen được dùng sản xuất anilin
Tính chất lý hóa Anilin
Cộng dung dịch nước Br2
Để thu sản phẩm 1 lần thế người ta phải giảm bớt hoạt động của
nhóm –NH2
Tính chất lý hóa Anilin
Phản ứng nitro hóa thu được sản phẩm thế vị trí meta
Phản ứng Sunfo hóa thu được axit Sunfanilic
Tính chất lý hóa Anilin
Phản ứng với axit pecacboxilic
Phản ứng với các axit loãng tạo muối
Phản ứng với axit nitro trong môi trường axit ở nhiệt độ thấp
tạo muối diazoni
Tính chất lý hóa Anilin
Phản ứng thế của nguyên tử hydro trong nhóm amino
Ứng dụng của Anilin
1

1
Sản xuất polyme như polyurethane
2
2
Sản xuất phẩm nhuộm
3
3
Sản xuất Thuốc chữa bệnh
1
1
Nguyên liệu sản xuất
Nguyên liệu benzen
Benzen có công thức phân tử C6H6
Ở điều kiện thường là chất lỏng không màu, có mùi đặc trưng và rất
độc. Ở nhiệt độ thấp benzen đóng rắn ở dạng tinh thể màu trắng
Benzen là chất không phân cực, có khả năng hòa tan tốt trong dung
môi hữu cơ và tan kém trong nước.
Benzen có thể tạo hỗn hợp nổ với không khí . Khi cháy
benzen tạo muội
Nguyên liệu benzen
Benzen là một hợp chất thơm bền dễ thế khó cộng
Benzen có cấu trúc vòng bền nhờ sự xen phủ cộng
hưởng obitan π. Do đó khó tham gia các phản ứng
cộng hơn các hợp chất chưa no khác như anken hay
ankin. Phản ứng cộng của benzene xảy ra ở điều kiện
khắc nghiệt nhiệt độ, xúc tác, áp suất.
Nguyên liệu benzen
Ở nhiệt độ cao, benzen bị oxi hóa thành anhydric
maleic với sự có mặt của xúc tác V2O5
Nguyên tử hydro trong benzen dễ bị thay thê bằng

clo và các halogen khác bằng các nhóm sunfo-,
amino-, nitro- và các nhóm định chức khác.
Ứng dụng của benzen
Nguồn thu benzen
Trong công nghiệp, nguồn cung cấp BTX quan trọng khác là từ quá
trình cracking xúc tác, sản phẩm của quá trình reforming xúc tác
naphtha , sản phẩm quá trình cylar.
Hydrocacbon thơm cũng có thể thu được từ nguồn không phải dầu
mỏ, thực tế, khoảng 10% [1] lượng hydrocacbon thơm tiêu thụ trên
thế giới ngày nay được sản xuất từ than đá đó là sản phẩm phụ của
quá trình cốc hóa than đá.
Benzen và các chất đồng đẳng của nó như toluen, xylen có thể
được tìm thấy trong dầu thô nhưng với một lượng rất nhỏ, do đó,
nếu chỉ sử dụng các quá trình phân tách vật lý để thu hồi chúng
từ nguồn này sẽ không đem lại hiệu quả kinh tế cao.
axit nitric và axit sunfuric
Axít nitric là một axít mạnh, và là axit chỉ có một sự phân ly.
Axit nitric thể hiện đầy đủ tính chất của một axit mạnh.
Ngoài ra axit nitric có tính oxi hóa mạnh và có thể oxi hóa nhiều
chất khó oxi hóa
Trong công nghiệp axit nitric thường được điều chế từ nitơ không
khí. Đó là nguồn nguyên liệu rẻ tiền và dễ kiếm
Xúc tác axit sunfuric đặc là một chất oxi hóa mạnh, háo nước
Trong công nghiệp người ta điều chế axit sunfuric đi từ lưu
huỳnh
Lưu huỳnh SO2 SO3 H2SO4
Công nghệ sản xuất NB
Nitro hóa bằng axit nitric tinh khiết
Nhược điểm :Nước tạo ra trong quá trình sẽ làm loãng nồng độ của
HNO3. Khi nồng độ giảm tới một trị số xác định thì phản ứng thực tế

không thể xảy ra nữa. Vì vậy để tăng cường vận tốc nitro hoá thì tăng
nhiệt độ lên nhưng lúc đó thì sinh ra các sản phẩm phụ không mong
muốn
Công nghệ sản xuất NB
Nitro hoá bằng hỗn hợp axit sunfonitric
Hỗn hợp axit dùng để nitro hoá bao gồm axit nitric, axit sufuric và
nước, hỗn hợp này có tên gọi là sunfonitric. Hỗn hợp này mạnh hơn
HNO3 rất nhiều và là phương pháp thông dụng nhất hiện nay
Ưu điểm :
- Sử dụng được hoàn toàn HNO3.
- Giảm bớt được quá trình oxi hoá của HNO3 đến mức tối thiểu.
- Có thể dùng lại axit để làm việc
- Có thể nitro hoá ở nhiệt độ cao hơn so với các phương pháp khác
- Axit sunfuric giúp cho quá trình tạo ra NO2+ nhanh, tăng vận tốc phản
ứng.
- Hiệu suất đạt tương đối cao, lên đến 98% lại không cần dùng HNO3
tinh khiết, ngoài ra axit sunfuric còn có thể dùng các tác nhân khác để
hút nước như BF3, P2O5…
Công nghệ sản xuất NB
Nitro hoá bằng muối của HNO3
Khi cần nitro hoá với nồng độ axit nitric cao, dung dịch nước của
HNO3 không đáp ứng, người ta có thể dùng hỗn hợp muối nitrat và
axit sufuric ở thể hoàn toàn khan nước
Nhược điểm :
+ Không thể sử dụng cặn thừa của quá trình là NaHSO4, nếu
ta dùng NH4NO3 thì tốt hơn.
+ Nếu dùng HNO3 để nitro hoá toluen thì sản phẩm tự
oxi hoá là metanitrobenzen andehyt. Hiệu suất của nó tăng
theo sự tăng của nhiệt độ.
Ưu điểm :

+ Môi trường tuyệt đối không có nước
+ Hầu như không có quá trình oxi hoá, không có HNO3
Công nghệ sản xuất NB
Hỗn hợp của axit nitric với CH3COOH hay alhydric axetic là hỗn
hợp tác nhân nitro hoá
Nitro hoá khi có thêm CH3COOH hay alhydric axetic
Ban đầu tạo tác nhân electronphil :
2HNO3 + (CH3CO)2O N2O5 + 2CH3COOH
N2O5 + (CH3CO)2O 2CH3COONO2
- Sau đó quá trình nitro hoá xảy ra như sau :
C6H6 + CH3COONO2 C6H5NO2 + CH3COOH
Khi sử dụng alhydric axetic thì nó có khả năng hút nước
giúp duy trì được nồng độ axit nitric trong phản ứng
Công nghệ sản xuất NB
Nitro hoá bằng oxit nitơ
Quá trình này thường được dùng thêm tác nhân phụ trợ nhờ
AlCl3 hay FeCl3
Ưu điểm :
-Hiệu quả kinh tế cao
-Tiết kiệm được công đoạn sản xuất axit nitric từ oxit nitơ rồi
lại dùng H2SO4 để hút nước
Nhược điểm :
Chỉ dùng được ở gần nơi sản xuất axit nitric