. H2SO4
4.4.9.3. ábra: ε-Kaprolaktám előállítása
Az oxim Beckmann-féle átrendeződése kénsav vagy óleum hatására, 90–120 °C-on néhány perc alatt végbemegy (előnyösen folytonos üzemmódban). A keletkező laktám-szulfát oldathoz vizes ammóniaoldatot adagolva felszabadítják a laktámot, amit toluollal vagy klórozott szénhidrogén oldószerrel kiextrahálnak, végül desztillálják.
Ennek az eljárásnak legnagyobb hátránya, hogy 1 kg kaprolaktám mellett 5 kg ammónium-szulfát is keletkezik. Ez utóbbi csekély értékű műtrágyaként értékesíthető (korlátozott felhasználását az okozza, hogy bomlásakor H2SO4 keletkezik, ami a talaj savanyodásához vezet), és ez kissé javítja a gazdaságosságot. Ez indokolja, hogy számos más módszert is próbálnak kidolgozni az (NH4)2SO4
melléktermék csökkentésére.
4.5. BTX nyersanyagokból gyártott vegyipari termékek
CH3 CH3 CH3
CH3
CH2Cl CH3 COOH COOH
COOH
COOCH3
COOCH3
O
CHCl2
CCl3
CH3
NO2 O2N NO2
O
O CH3
(B)TX
CH3OH
NO2
PET
COOR
COOR
4.5.1. ábra: BTX termékcsalád
A benzolt, toluolt és xilolokat tartalmazó (BTX aromások) nyersanyagokat gyakorlatilag túlnyomóan kőolajból kiindulva állítják elő. A világ olajkészletének csökkenése, illetve a kőolaj
A benzol alapú vegyipari termékekről már volt szó, a toluolból és xilolból előállítható származékokat az 4.5.1. ábra foglalja össze.
A toluol oldalláncban történő klórozásával többféle termék állítható elő (lásd Szerves kémia jegyzet).
A toluol folytonos üzemű nitrálása – a metilcsoport aktiváló hatása következtében – enyhébb körülmények között valósítható meg, mint a benzol nitrálása. A nitrálósav víztartalma akár 23% is lehet, szemben a benzol nitrálásánál megengedett 8–10%-kal. A toluol mononitrálásánál három izomer keletkezik: kb. 63% orto-, 33% para- és 4% meta-nitro-toluol. A keveréket desztillációval és kristályosítással választják szét. Ezeket intermedierként használják színezékek, gyógyszerek, illatszerek és robbanóanyagok (TNT, trotil) előállítására.
A benzoesav előállítása toluolból levegős oxidációval történik, különböző körülmények között.
Így pl. Dow-eljárás szerint folyadék fázisban, közepes hőmérsékleten és nyomáson, Co-sók jelenlétében. Más módszer ecetsavban valósítja meg az oxidációt Co- és Mn-acetát katalizátorok jelenlétében, mérsékelt hőmérsékleten és nyomáson, amivel néhány óra alatt 99%-os konverzió érhető el. A benzoesav egyes fenol és tereftálsav előállítási eljárások intermedierje, de használják színezékek és illatszerek gyártására, valamint konzerválószerként és gumiipari segédanyagként stb.
Az iparilag használt reakcióút a tereftálsav és metilészterének (DMT) előállítására a p-xilol folyadékfázisú oxidációja. Normális körülmények között az oxidáció a p-toluilsav képződésénél megáll, a továbboxidálás gátoltságának áthidalására többféle módszert dolgoztak ki. Legegyszerűbb, ha a p-toluilsav karboxilcsoportját metanollal észteresítik, és ezt követően a második metilcsoportot is oxidálják.
4.5.2. ábra: Tereftálsav előállítása p-xilolból
Egyes módszerek egyetlen technológiai lépésben fogják össze a p-xilol oxidációját levegővel, folyadékfázisban és az észteresítést metanollal. A dimetil-tereftalát etilénglikollal való átészteresítés után a poli(etilén-tereftalát) (PET) alapanyaga, melyből szintetikus szálakat és fóliát gyártanak.
Ftálsavanhidrid, ftalátok előállítása
A ftálsavanhidridet kisebb részben naftalinból, manapság azonban túlnyomórészt o-xilolból állítják elő katalitikus oxidációval.
CH3
4.5.3. ábra: Ftálsavanhidrid előállítása o-xilolból Az o-xilol levegős oxidációjának két eljárásváltozata van:
a) Gáz fázisú oxidáció nyugvóágyas vagy fluidágyas V2O5 alapú katalizátoron.
b) Folyadékfázisú oxidáció oldott fémsó katalizátorok jelenlétében.
a) A gázfázisú oxidációt az erősen exoterm reakció miatt csőköteges reaktorban hajtják végre (melyet egyes esetekben sóolvadékkal hűtenek) 300–400 °C-on, hordozón finoman eloszlatott V2O5
katalizátorral, 90% körüli konverziót érnek el, de a szelektivitás csak 78%-os. A sokféle melléktermék közül a maleinsavanhidrid izolálható gazdaságosan. Mivel a fluidágyas reaktorban kisebb levegőfelesleggel lehet dolgozni, lecsökken a robbanásveszély. A reakció végén hűtés hatására a
termék kristályosan kiválik, de előnyösebb megoldás, ha a ftálsavanhidridet olvadáspontja feletti hőmérsékleten cseppfolyós halmazállapotban különítik el.
b) Az o-xilol levegővel folyadék fázisban is oxidálható, ecetsavas oldatban, jól oldódó Co-, Mn- vagy Mo-acetátok jelenlétében, 150 °C hőmérsékleten. Ez esetben termékként ftálsav keletkezik, amit kristályosítással izolálnak az ecetsavas oldatból, majd anhidriddé dehidratálnak és desztillálnak.
A ftálsavanhidrid nagy mennyiségben gyártott, fontos intermedier a ftalát-észter típusú lágyítók, alkid- és poliészter-műgyanták (pl. glicerinnel alkotott poliészterek), bizonyos színezékek, stb.
előállítására. A C4–C10 szénatomszámú alkoholokkal képezett ftálsavészterek (pl. dibutil-ftalát, diizooktil-ftalát, stb.) a legfontosabb lágyítók a műanyagiparban.
Ez a fejezet Dr. Keglevich György egyetemi tanár előadásai alapján készült az alábbi irodalmakkal kiegészítve:
Irodalom
1. R. E. Kirk, D. F. Othmer: Encyclopedia of Chemical Technology, Third Edition, John Wiley, New York, 1978–1984.
2. Klaus Weissermel, Hans-Jürgen Arpe: Ipari szerves kémia, (fordítás: Zsadon Béla) Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, 1993.
3. Ullmanns Encyclopedie der technischen Chemie, Verlag Chemie, Weinheim, 1972–1984.
4. Deák Gyula (szerkesztő): Szerves vegyipari alapfolyamatok kézikönyve, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1978.
5. TENZIDEK
A tenzidek vagy felületaktív anyagok olyan vegyületek, melyek koncentrációja a folyadékokban, általában vízben oldva, az oldat felületén nagyobb, mint az oldat belsejében és csökkentik az oldat felületi feszültségét. Kezdetben csak textíliák mosására, illetve textilipari segédanyagként használták azokat. Ma már számos iparágban alkalmazzák a tenzideket nedvesítő-, emulgeáló-, diszpergáló-, mosó-, illetve tisztítószerként. A több ezer ismert tenzidből 30-40 vegyület az, melyet nagy mennyiségben gyártanak.