Направление совершенствования производства хлористого бензила

Елфимова Светлана Николаевна,

кандидат химических наук, доцент, научный руководитель,

Зотова Жанна Сергеевна,

студент-магистрант, 6-го курса.

Волгоградский государственный технический университет.

Хлористый бензил (ХБ, бензальхлорид) – широко используемый продукт химической промышленности. Основными областями его применения являются: получение бензилового спирта, сложных эфиров бензойной кислоты, бензилцианида, особенно бензилцеллюлозы, производство красителей, лекарственных препаратов, синтетических душистых веществ, средств защиты растений, парфюмерная и фармацевтическая промышленность [Моцарев Г.В.].

Разностороннее использование ХБ позволяет считать актуальными поиски, направленные на совершенствование способа его получения.

Изучение работы действующих производств и патентно-информационный и поиск с глубиной 50 лет показывают, что промышленный процесс получения бензальхлорида базируется, в основном, на методе радикального хлорирования толуола газообразным хлором в присутствии инициатора – порофора при температуре 80 – 95°С.

Системный (структурно-функциональный анализ) одного из промышленных объектов, реализующих вышеуказанный способ, позволил выявить основные проблемы, снижающие конкурентоспособность ХБ на мировом рынке, определить уровни решения данных проблем, а также отметить положительные и отрицательные результаты их решения.

Как показал анализ, наиболее заметным недостатком является образование многочисленных побочных продуктов. Процесс хлорирования толуола сопровождается появлением образующихся по последовательным реакциям бензальхлорида и бензотрихлорида, которое компенсируется в некоторой степени тем, что они находят дальнейшее применение в качестве сырья для получения бензальдегида. Образование полихлоридов подавляется, как правило, за счет снижения конверсии. Сложнее всего избавиться от побочной реакции хлорирования в ядро (получение хлортолуолов). Эта примесь является причиной дополнительных энергетических затрат и потерь толуола и целевого продукта; при выделении его из реакционной смеси ректификацией теряется ≈1,3% толуола и ≈8% товарного ХБ. Кроме того, ухудшаются и экологические показатели (промежуточная фракция отправляется на сжигание).

В связи с этим, наиболее перспективными следует считать способы, позволяющие подавить образование хлортолуолов в процессе хлорирования. Из литературных источников и данных действующих производств известно о попытках подавления данной побочной реакции с помощью использования различных добавок (например, диметилформамида [Моцарев Г.В., Варшавер Е.В.]). Одним из таких эффективных и технологичных способов является использование в качестве инициирующей системы смеси порофора и сернистого ангидрида. В присутствии сернистого ангидрида улучшается скорость выхода радикалов инициатора в объем и, как результат, достигается большая глубина хлорирования. К тому же, сернистый ангидрид способствует улучшению избирательности замещения и росту конверсии толуола. При соотношении реагентов толуол:хлор = 1:0,70 в присутствии инициирующей системы порофор с 0,3% SO₂ процесс ведется в течение 2 часов при температуре 80°С. Селективность в данном случае достигает 85% при конверсии 69,9%. Данный способ является наиболее перспективным и может быть реализован в промышленных масштабах [Курдюков A. M.].

Тем не менее, остается и другая важная проблема: четкость разделения непрореагировавшего толуола с образовавшимися хлорпроизводными. Несмотря на значительную разность температур кипения толуола и ХБ, из-за сильной летучести толуола не удается добиться желаемой степени разделения, поэтому в качестве другого направления совершенствования можно предложить использование мембранной дистилляции в системе очистки хлористого бензила, например, с помощью ацетатцеллюлозных мемебран [Дытнерский Ю. И.]. Данный процесс имеет хорошие перспективы в связи с высокой чистотой получаемых продуктов и низкими энергозатратами.

Литература

1.                  Дытнерский Ю. И. Мембранные процессы разделения жидких смесей [Текст] / Ю. И. Дытнерский. – М.: Химия, 1975. – 232, [4] с., [11] л. ил. – 200 экз.

2.                  Курдюков, A. M. О некоторых особенностях хлорирования толуола до хлористого бензила [Текст] / A. M. Курдюков, Н. В. Нецвитная // Сборник ВолгГТУ. – В-д: Изд-во ВолгГТУ, 1997. – № 24. – С. 38 – 46.

3.                  Моцарев Г. В. Хлорирование алкилароматических углеводородов, получение и переработка [Текст] / Г. В. Моцарев, И.Н. Успенская. – М.: Химия, 1983. – 152, [3], [55] л. ил. – 250 экз.

4.                  А. с. 644769 СССР, М. Кл² С 07 С 25/14. Способ получения бензилхлорида [Текст] / Е. В. Варшавер, Т. П. Круглова, [и др.] (СССР). – заявл. 01.07.75; опубл. 30.01.79, Бюл. № 4 (45). – 2 с.: ил.

Поступила в редакцию 14.04.2010 г.