Если в рассмотренных выше производствах сырьем служат соединения жирного ряда, то для синтеза стирола и капролактама — важных продуктов для получения синтетических высокомолекулярных соединений — в качестве сырья применяются ароматические соединения — бензол и соответственно фенол.
Первая стадия в синтезе стирола заключается в получении этилбензола алкилированием бензола этиленом. В отличие от алкилирования бензола пропиленом катализатором в этом случае служит обычно безводный хлористый алюминий, активированный небольшим количеством хлористого водорода.
Эта обратимая реакция протекает и далее с образованием изомерных диэтилбензолов, которые выделяют и добавляют в реакционную смесь, чтобы сместить равновесие и повысить выход этилбен-зола; с этой же целью применяют избыток бензола (~1,75 моля : : 1 моль этилена). Вследствие большой активности катализатора алкилирование удается проводить при сравнительно низкой температуре (85—95°) и давлении, близком к атмосферному. Бензол и этилен, тщательно очищенные от примесей и высушенные, а также раствор катализатора в смеси диэтилбензолов вводятся снизу в реактор— стальную эмалированную колонну высотой 10 м и диаметром 1,5; сверху из реактора отводится реакционная смесь, которая разделяется ректификацией на бензол, вновь направляемый в реактор, этилбензол (т. кип. 136°) и смесь диэтилбензолов. Выход этилбензола до 95%, считая на этилен.
Во второй стадии синтеза осуществляется дегидрирование этилбензола с образованием стирола:
QHb-CH2-CH31C6H5-CH=CH2+H9-Q,
которое во многом сходно с дегидрированием бутиленов в бутадиен (см. выше, § 5); применяется тот же катализатор или состоящий из смеси ZnO, А!203, СаО и К20; в присутствии большого количества перегретого пара при 600° превращение этилбензола достигает 45%. После конденсации паров и отделения воды смесь углеводородов разделяют ректификацией на бензол и толуол, образующиеся в результате крекинга, этилбензол, добавляемый к свежему этил-бензолу, и стирол. Во избежание полимеризации стирола к смеси добавляют ингибитор — гидрохинон, а ректификацию производят в вакууме. Выход стирола до 90%, считая на этилбензол.
Синтез капролактама (лактама е — аминокапроно-СН2—СН2—СО вой кислоты) СН из фенола является наиболее сложным из числа рассмотренных нами, так как включает в себя четыре стадии (не считая двух стадий синтеза фенола из бензола); сложность синтеза капролактама заключается в необходимости образования семичленного гетероцикла, что, как известно, осуществить затруднительно.
В первой стадии гидрированием фенола при 150° и 20 am над катализатором — никелем, нанесенным на А1203, получают с выходом близким к 100% циклогексанол:
Водород, сжатый до указанного давления, пропускается через нагретый до 130° фенол и насыщается его парами; парогазовая смесь поступает в трубы контактного аппарата, заполненные катализатором, тогда как циркулирующая между труб вода, отнимая теплоту реакции, превращается в водяной пар. После конденсации паров водород отделяется в газоотделителе и используется повторно, а циклогексанол очищается ректификацией. Т. кип. 160°.
Во второй стадии циклогексанол окисляется в циклический кетон — циклогексанон путем отщепления водорода при 450° над катализатором — оцинкованным железом:
Нагретые до 450° пары циклогексанола поступают в трубчатый контактный аппарат, трубы которого, заполненные катализатором, обогреваются топочными газами. Полученный водород используется после очистки в первой стадии синтеза. Циклогексанон отделяется ректификацией от не прореагировавшего циклогексанола. Т. кип. его 155°. Третья стадия заключается в получении оксима циклогексанона действием на кетон гидроксиламина NH2OH, который выделяется из его соли действием NH3: 2NH2OH.
В водный раствор сульфата гидроксиламина при 90° одновременно вводят циклогексанон и NH3. Оксим отделяется в виде маслянистого слоя и после промывки водой используется непосредственно в четвертой, заключительной стадии синтеза: при действии 25% олеума происходит перегруппировка Бекмана с образованием капролактама;
В олеум, находящийся в стальном реакторе, вносится оксим при перемешивании мешалкой и охлаждении водой посредством змеевика; затем полученный раствор лактама выливается в воду и нейтрализуется NH3; расплавленный капролактам отделяется, очищается перегонкой в вакууме и кристаллизуется на барабанном кристаллизаторе. Т. плав. 68—69°.