Нефть

Использование аренов в нефтехимическом синтезе

Арены, прежде всего бензол, толуол, ксилолы, относятся к наиболее крупнотоннажным нефтехимическим продуктам. Динамика мирового производства аренов свидетельствует о постоянном возрастании их выпуска.
Мировая мощность действующих установок по производству аренов уже практически позволяет обеспечить запланированный уровень 1995 г. Так, к началу 1986 г. общая мировая мощность производств бензола составляла более 25 млн т/год. В 1990 г. объем производства аренов в СССР составлял (тыс. т/год): бензол — 2187; толуол — 1123; ксилолы — 1185.
В России и США основным процессом производства аренов служит каталитический риформинг бензиновых фракций нефти, а в капиталистических странах Западной Европы большую часть аренов выделяют из жидких продуктов пиролиза. Перспективно также получение аренов дегидроциклизацией алканов С3 — С5.
Основные направления использования бензола представлены на схеме 9.1. Крупнейший потребитель бензола — производство стирола из этилбензола, получаемого в свою очередь алкилированием бензола этиленом. Около 20 % бензола используется для производства фенола, которое осуществляется в основном кумольным методом. Приблизительно 15 % бензола расходуется на производство циклогексана, необходимого для получения капролактама и адипиновой кислоты. Перспективно производство капролактама на основе циклогексена, получаемого одностадийным гидрированием бензола в присутствии рутениевых катализаторов.
Окислением бензола продолжают получать малеиновый ангидрид. Преимуществом метода по сравнению с конкурирующим с ним окислением бутана является более простая очистка продукта от примесей.
Анилин до настоящего времени производится в основном нитрованием бензола с последующим парофазным гидрированием нитробензола. Можно получать анилин и аммонолизом фенола. Расширение потребностей в анилине обусловлено использованием его в качестве сырья для производства полиуретановых пенопластов.
Алкилированием бензола 1-алкенами с последующим сульфированием и щелочной обработкой производят синтетические моющие средства — алкиларилсульфонаты.
Каталитическим парофазным дегидрированием бензола (катализаторы Cr ИЛИ Со) получают бифенил и п-терфенил — высокотемпературные теплоносители.

Лишь около 15 % производимого толуола служит сырьем для синтеза неуглеводородных органических соединений. Значительная часть толуола перерабатывается в бензол и ксилолы гидродеалкилироваиием, диспронорционированием мстильной группы или трансалкилированием при взаимодействии с аренами Св. Толуол широко используется также как растворитель и как высокооктановая добавка к бензину.
Важнейшими направлениями неуглеводородного синтеза на основе толуола являются производство 2,4,6-тринитротолуола — взрывчатого вещества, производство бензойной кислоты и далее— через циклогексанкарбоновую кислоту взаимодействием с нитрозилсерной кислотой — получение капролактама. Окислением бензойной кислоты с использованием солей меди(II) можно получать салициловую кислоту и декарбоксилированием последней — фенол.
n-Толуиловый альдегид получают карбонилированием толуола в присутствии борофтороводородной кислоты, а окислением альдегида можно получить терефталевую кислоту. Хлорированием толуола получают бензилхлорид, окислительным аммонолизом — бензонитрил. Нитрованием толуола производят 2,4-динитротолуол, а из него толуилендиизоцианат — мономер для производства полиуретанов.
Основные направления использования изомеров ксилола представлены на схеме 9.3.
Около 16 % суммарных ксилолов используется как высокооктановый компонент бензина, 17% — в качестве растворителя и 67 % разделяется на индивидуальные изомеры. Почти весь о-ксилол потребляется производством фталевого ангидрида, около 75 % которого получается из о-ксилола и 25 % — окислением нафталина.
Большая часть n-ксилола используется для получения из терефталевой кислоты и этиленгликоля полиэтилентерефталата, из которого вырабатывают лавсан. Из n-ксилола получают также n-ксилилен и поли-п-ксилилен — полимер, термостойкий до 220 °С.
м-Ксилол в основном изомеризуется в о- и п-изомеры. Окислительным аммонолизом м-ксилола получают изофталонитрил и далее м-ксилилендиамин, м-ксилилендиизоцианат и полиуретаны на его основе. Окислением п-ксилола получают п-толуиловую кислоту и из нее М,М-диэтил-.м-толуамид, использующийся как репеллент. Из п-ксилола можно получить 2,6-ксиленол, а из него —термостойкий полимер — поли-2,6-диметил-1,4-фениленоксид. При хлорметилировании ксилолов, гидролизе хлорметильных производных и последующем окислении образуется пиромеллитовый диангидрид, из которого получают высокотермостойкие полимеры.
Пиромеллитовый ангидрид производится в основном другим методом — окислением дурола. Все более широкое применение находят арены Сэ. Окислением псевдокумола получают тримеллитовый ангидрид, использующийся для производства термостойких пластмасс. На основе псевдокумола синтезируют также красители и витамин Е.
Окислением мезитилена получают тримезиновую кислоту и на ее основе — полимерные материалы. Нитрованием мезитилена и последующим восстановлением нитропроизводного синтезируют мезидин — полупродукт в производстве красителей.
Нафталин используют для производства фталевого ангидрида, инсектицидов, 1- и 2-нафтолов. Последние получают щелочным плавлением 1- и 2-нафталинсульфокислот. Нагреванием 2-нафтола с водным раствором сульфита и бисульфита аммония получают 2-нафтиламин.
Нафтол- и аминосульфокислоты применяют для производства азокрасителей.
Алкилированием нафталина хлоралканами получают «парафлоу» — депрессоры, добавляемые к смазочным маслам для понижения температуры застывания.
Окислением 2,6-диалкилпроизводных нафталина синтезируют нафталин-2,6-дикарбоновую кислоту, идущую для производства полимерных волокон.
Алкилнафталины взаимодействуют с формальдегидом в присутствии кислых катализаторов (например, муравьиной кислоты) с образованием термопластичных смол.