Получение фенола из каменного угля уравнение (4 видео)

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.

Содержание

Получение фенола в промышленности
Получение фенолов
Сухая перегонка каменного угля
Разложение солей диазония
Готовые работы на аналогичную тему
Получение двухатомных фенолов
Получение трехатомных фенолов
Получение фенола из каменного угля уравнение
🎦 Видео

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

Видео:9.3. Фенол: Химические свойстваСкачать

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.

Видео:9.2. Фенол: Способы полученияСкачать

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)

легкие масла с температурой кипения до 170 $^circ$ С (арены, тиофен, пиридин и т.п.);
фенольное (карболовое) масло, 170-210 $^circ$ С (фенолы (до 40%), крезолы, нафталсн, инден и т.п.);
нафталиновое масло, 210-230 $^circ$С (нафталин, метилнафталин, индол и т.п.);
тяжелое масло, 230-270 $^circ$С (производные нафталина, индол и т.п.);
антраценовое масло, 270-340 $^circ$С (антрацен, фенатрен, карбазол и т.д.);
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:

Видео:Получение ФЕНОЛАСкачать

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:

Видео:Фенолы. 1 часть. 10 класс.Скачать

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:

Видео:Фенол. Каменный уголь. Урок 18. Химия 10 классСкачать

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

Видео:Опыты по химии. Свойства фенолаСкачать

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.