Фенол и жидкий аммиак испаряют частично за счет утилизации теплоты реакции, а частично за счет тепла, подводимого в смеситель 1, и подают в адиабатический трубчатый реактор 2 с неподвижным слоем катализатора. В этот же реактор подают смесь фенола и анилина со стадии выделения азеотропной смеси. Проходя через слой катализатора, фенол, реагируя с аммиаком, превращается в анилин. Процесс проводят при 300–400 °С и давлении 1 МПа. Соотношение фенола и аммиака от 1 : 5 до 1 : 20. Степень превращения фенола 98–99 %.

Продукты реакции частично конденсируются в теплообменнике 3. Жидкую фазу, состоящую в основном из анилина и растворенного аммиака, отделяют и подают в систему ректификационных колонн. В колонне 4 отгоняют аммиак, который возвращается в реактор 2 компрессором 10, некоторое количество аммиака при этом диссоциирует на водород и азот. По мере накопления примесей циркулирующий аммиак сбрасывают в систему очистки отходящих газов. Кубовая жидкость колонны 4 поступает в осушительную колонну 7, в которой отгоняют реакционную воду, а затем в колонну 8. Из колонны 8 анилин отгоняют в виде дистиллята, а с нижних тарелок колонны отбирают азеотропную смесь фенола и анилина, которую возвращают в реактор 2. Из куба колонны 8 выводят остатки, содержащие дифениламин, и направляют их на сжигание. Разделение фенола и анилина для увеличения их относительной летучести проводят в вакууме. Полученный анилин не нуждается в дополнительной очистке.

Расход фенола и аммиака на 1 т. анилина составляет соответственно 1,035 и 0,185 т., что соответствует выходу 97,6 % от теоретического.

Получение анилина из толуола

В начале 1970-х гг. фирма «American Cyanamid» (США) разработала оригинальную технологию получения анилина аммонолизом бензойной кислоты(11). В промышленности бензойную кислоту получают путем жидкофазного окисления толуола (10) в присутствии солей кобальта (уравнение (4.2.13)).

При действии на бензойную кислоту водным раствором аммиака в присутствии оксида меди(II) при 215–220 °С и 3,5–4,2 МПа образуется анилин. Выход анилина составляет 37 %. 

 Процесс аммонолиза бензойной кислоты состоит из двух стадий: 

 1) взаимодействие оксида меди(II), бензойной кислоты и аммиака с образованием анилина (уравнение (4.2.14));
 2) регенерация оксида меди(II), т. е. окисление оксида меди(I) кислородом воздуха (уравнение (4.2.15)).
Превращение бензойной кислоты в анилин проходит через стадию образования промежуточного соединения — амида бензойной кислоты (C6H5CONH2; бензамид). В результате внутримолекулярной перегруппировки (реакция Гофмана) образуется анилин и оксид углерода, который окисляется в диоксид.

На производстве при получении анилина из толуола (рис. 4.2.6) процесс начинается с приготовления суспензии катализатора в толуоле в аппарате 1, снабженном мешалкой. Катализатором обычно служит нафтенат кобальта. Суспензию направляют в реактор 2, в нижнюю часть которого подают воздух. Окисление толуола проводят при 130–140 °С и 0,21–0,22 МПа. Так как реакция окисления сопровождается большим экзотермическим эффектом, необходимо постоянно отводить тепло. Степень конверсии толуола в бензойную кислоту 30–40 %.

Выходящие из реактора 2 газы направляются в конденсатор 3, в котором конденсируются органические продукты, унесенные отработанным воздухом. Из конденсатора конденсат направляется в жидкостный сепаратор 4 для расслоения на водный и органический слои. Органическую фазу, богатую толуолом, возвращают в реактор, а водную направляют на биохимическую очистку. Газы, выходящие из конденсатора 3, очищаются в угольных адсорберах (на схеме не показаны), где улавливается большая часть органических примесей. Для десорбции уловленных продуктов через адсорберы продувают водяной пар. Полученную смесь расслаивают. Органический слой, содержащий толуол, возвращают в реактор, а воду направляют на биохимическую очистку.

Реакционная масса из реактора 2 после отделения катализатора (методом фильтрования) поступает в отгонную колонну 5, работающую при атмосферном давлении. Дистиллятом является толуол, возвращаемый в реактор. Кубовая жидкость поступает в вакуум-отгонную колонну 6, в которой бензойная кислота отделяется от высококипящих примесей. Бензойная кислота в расплавленном состоянии направляется на стадию аммонолиза для получения анилина.

В абсорбере 7 готовят водный раствор аммиака. Бензойную кислоту, суспензию оксида меди(II) и аммиачную воду подают в реактор 8, снабженный мешалкой и обратным холодильником. Мольное соотношение бензойной кислоты, воды, аммиака и оксида меди составляет 1,5 : 1,8 : 3,4 : 1. Хотя вода и не участвует в реакции, показано, что ее избыток тормозит образование промежуточного соединения — бензамида.

Реакцию аммонолиза проводят при 220 °С и 3,5 МПа, при этом в реакцию вступает 35 % всей поступающей бензойной кислоты, из которой 88 % превращается в анилин. Кроме того, образуется около 10 % фенола и 2 % дифениламина. После аммонолиза реакционную массу отфильтровывают от катализатора и направляют в каскад ректификационных колонн.
Осадок с фильтра 10 поступает в реактор 11 для окисления образовавшегося Cu2O в CuO. Реакция протекает в среде аммиака. В нижнюю часть реактора подают воздух, и там при обычной температуре и атмосферном давлении протекает эндотермическая реакция с полным превращением Cu2O в CuO. Суспензия CuO из реактора 11 возвращается в реактор 8.

Из фильтрата в колонне 12 десорбируют аммиак, который улавливают в абсорбере 7 и возвращают в реакцию. В колонне 13 удаляют воду и возвращают ее на стадию абсорбции аммиака. Небольшая часть воды используется для промывки CuO на фильтрах. В колонне 14 при пониженном давлении отгоняют анилин. Из куба колонны (аппарат 15) при более глубоком вакууме выделяют некоторое количество фенола, анилина, а также бензойную кислоту, возвращаемую в реактор 8, и дифениламин. Кубовые остатки направляют на сжигание.

Суммарный выход анилина в расчете на толуол составляет 79,2 %.