Хлорирование аренов в безводной среде

Особенности технологии процесса галогенирования ароматических соединений

Процесс галогенирования аренов можно разбить на следующие основные стадии: 1) подготовка галогенирущего агента; 2) подготовка субстрата; 3) галогенирование; 4) обработка продуктов реакции; 5) утилизация отходов и очистка отходящих газов. Рассмотрим эти стадии на конкретных примерах.

Подготовка хлора. Хлор, как правило, поступает на производство в баллонах, под давлением в жидком состоянии. Баллоны соединяют с испарителем, хлор испаряется и в газообразном состоянии осушается концентрированной серной кислотой.

Подготовка жидкого сырья также заключается в его осушке. С этой целью применяют безводный хлорид кальция, гидроксиды натрия или калия. Хлорид кальция может поглощать влагу в количестве, равном своей массе (что соответствует образованию шестиводного гидрата CaCl₂^.6H₂O), но загружают его в 2—3 раза больше. Некоторые арены осушают методом азеотропной отгонки воды.

Хлорирование органических жидкостей проводят в аппаратах, называемых хлораторами или абсорберами, которые должны иметь:

· развитую теплообменную поверхность для отвода тепла реакции;

· устройство для диспергирования хлора в хлорируемой жидкости (барботеры различных конструкций и турбинные мешалки, в том числе всасывающая мешалка);

· защиту от кислой коррозии;

· в том случае, когда в качестве катализатора используют железо, надо предусмотреть соответствующие устройства для размещения катализатора (полки, решетки и т. п.).

Все это создает значительные трудности при конструировании хлораторов периодического действия.

Хлорирование твердых веществ проводят в среде растворителя. Катализатор в этих случаях, как правило, не требуется, поскольку в качестве растворителей используют вещества, активирующие процесс (например, серная кислота).

Реактор (хлоратор) для хлорирования твердых веществ в среде серной кислоты представляет собой чугунный или стальной котел с рубашкой, снабженный турбинной мешалкой и кольцевым барботером.

Обработка продуктов хлорирования заключается в разделении и очистке веществ, составляющих реакционную массу, получаемую в результате хлорирования. Как правило, для этого приходится пользоваться ректификацией смеси.

Очистка отходящих газов заключается в выделении хлорируемого сырья из газовой смеси и последующей абсорбции хлористого водорода.

При большом содержании органического вещества в отходящем газе его конденсируют в графитовых или эмалированных теплообменниках вследствие большой агрессивности среды (конденсационный метод). При малом содержании вещества в газе, его пары поглощаются растворителями (сорбционный метод).