Anilina

CAPITOLUL I

ANILINA - PREZENTARE GENERALA

I.1. Scurt istoric

Anilina a fost obtinuta pentru prima data la Unverdorben in 1826 prin distilarea uscata a indigoului si a fost denumita krystallin. In 1834, Runge izoleaza anilina din gudronul de carbune, respectiv din fractia de ulei usor(80-170°C) si o denumeste kyanol.

Denumirea de anilina, din numele spaniol al indigoului(anil), a fost data de Fritzsche in 1840, care a preparat-o prin tratarea indigoului cu hidroxid de sodiu. Prima sinteza a anilinei a fost facuta de Zinzin in 1842 prin reducerea

nitrobenzenului cu sulfura de amoniu.

In 1843, Hofmann a dovedit ca in toate procedeele mentionate se obtine unul si acelasi produs- anilina. In 1856, Perkin, atunci in varsta de 18 ani, obtine primul colorant sintetic- mauvelina- prin oxidarea sulfatului de anilina. Fabricarea industriala a anilinei a inceput in 1857.

Anilina este o substanta chimica ce se prezinta ca un lichid uleios, toxic, incolor, obtinut prin distilarea indigoului sau industrial prin reducerea nitrobenzenului si care este utilizat in industria colorantilor, medicamentelor.

NH₂

Anilina este cea mai importanta amina aromatica si constituie un intermediar valoros pentru industriile de coloranti, medicamente (sulfamide), mase plastice. Un numar foarte mare de coloranti apartinand diferitelor clase sunt sintetizati din anilina si din derivatii acesteia.

I.2. Utilizari

In prezent anilina se utilizeaza in numeroase ramuri ale industriei chimice de sinteza organica, fiind printre materiile prime fundamentale.

Anilina se utilizeaza la fabricarea de coloranti: negrul de anilina este unul dintre cei mai buni coloranti negri pentru fibre. Din anilina se fabrica circa 40 de coloranti de larga circulatie la care se adauga numerosi alti produsi fabricati din diversi derivati de anilina.

Printre intermediarii cei mai importanti preparati din anilina ca materie prima sunt dimetilanilina, acetanilida si chinaldina.

Numeroase medicamente din clasa sulfamidelor se prepara folosind anilina si derivatii ei ca materie prima. Condensarea anilinei cu acetona conduce la unul dintre cei mai utilizati antioxidanti, fabricat in tara printr-un proces original.

Anilina mai este folosita la fabricarea acceleratorilor de vulcanizare si a unor   materiale plastice. Derivatul ei acetilatacetanilida, numita si antifibrina are proprietati antipiretice.

CAPITOLUL II

PROPRIETATILE ANILINEI

2.1. Proprietati fizice.

Principalele proprietati fizice ale anilinei sunt redate mai jos:

- formula chimica : C₆H₅NH_2;

- masa molara : de 93,12;

- ulei incolor cu miros puternic care se imbruneaza prin expunere la aer si la lumina

- inhalata in cantitati mari, este toxica;

- punct de topire : -6,2°C;

- punct de fierbere : 184,4°C;

- miscibila cu etanolul, eterul etilic si benzenul :

- solubila in majoritatea solventilor organici;

- antrenabila cu vapori de apa :

2.2 Proprietati chimice

1. Solubilitatea si constanta de bazicitate

In solutie, anilina ionizeaza ca si amoniacul, acceptand protoni pe care ii fixeaza la perechea de electroni neparticipanta a atomului de azot printr-o legatura covalent coordinativa:

In cazul anilinei, capacitatea de fixare a protonului scade, deci bazicitatea se reduce(3,8 x 10-10) si de aceea anilina nu se dizolva complet in apa.

Anilina se dizolva, insa, complet in solutie de acid clorhidric, deoarece se formeaza un compus ionic, solubil in apa:

Reactia de alchilare - cu derivati halogenati

3. Reactia de acilare - cu acid acetic

Reactia de diazotare

5. Reactia anilinei( vapori) cu acetilena

Identificarea anilinei

Se poate realiza cu reactivi astfel:

- anilina + hipoclorit de calciu : violet ;

- anilina + permanganat de potasiu: verde si apoi in negru (negru de

anilina).

CAPITOLULIII

FABRICAREA ANILINEI

Reducerea nitrobenzenului.

Obtinerea aminelor prin reducere se poate realiza prin mai multe procedee, a caror alegere depinde de natura substratului si a produsului dorit.

Reducerea grupei nitrice se desfasoara dupa o succesiune de trepte (nitro-derivat à nitrozo-derivat à hidroxil-amina à amina). Produsul cel mai stabil este amina primara, dar, prin alegerea adecvata a agentilor de reducere si prin controlul riguros al conditiilor de reactie procesul poate fi oprit la una din etapele intermediare.

De exemplu, prin reducerea nitrobenzenului cu zinc in diferite medii rezulta anilina si apa. (C₆H₅ - NH₂ - anilina).

Reactia chimica este:

C₆H₅ - N0₂+ Zn Apa C₆H₅- NH - OH - fenilhidroxilamina

C₆H₅- NH - HN hidrazobenzen

Reactantii sunt

hidrogenul, H₂, notat cu H

- nitrobenzenul, C₆Hs - NO₂ notat cu NB

Raportul molar stoechiornetric de alimentare este H / NB = 3 / 1.

Consumul industrial de materii prime este mai mare decat cel stoechiornetric necesar, adica 1360 kg NB / 760 m3H pentru 11 anilina produsa.

Produsii de reactie:

- anilina, QHs - NH2

- apa, H2O

Catalizatorii utilizati la reducerea nitrobenzenului in faza gazoasa se folosesc de regula catalizatori de Ni, Ni -Cu, Cu, Pd, Cu - Mg - Si02, Ru, Pt si altii.

Hidrogenarea catalitica a nitroderivatilor se poate realiza in faza lichida sau faza gazoasa, in strat fix, mobil sau fluidizat de catalizator.

La hidrogenarea catalitica a nitrobenzenului in faza gazoasa catalizatorii de cupru conduc la randamente apropiate de cele teoretice si sunt suficient de stabili in conditiile optime ale procesului.

In general, insa, catalizatorii foarte activi sunt stabili intr-un interval ingust de temperatura, ceea ce implica eliminarea eficienta a caldurii de reactie in vederea mentinerii temperaturii intre limitele prescrise

Descrierea reactorului de reducere

Desi sunt mai vechi, reactoarele multitubulare in strat fix, pot fi de asemenea utilizate in procesul de reducere in faza gazoasa a nitrobenzenului.

Reactorul multitubular in strat fix cuprinde un fascicul de tevi umplute cu catalizator. Distributia uniforma a catalizatorului in tevi se realizeaza cu ajutorul masuratorilor de cadere de presiune in stratul catalitic.

Tevile de reactie sunt asezate hexagonal (circular) pe sectiunea transversala, intocmai ca schimbatoarele de caldura si sunt sustinute de o placa de distributie.

In spatiul dintre tevi circula un agent termic (saruri topite, ulei mineral) care preia caldura de reactie de la tevile de reactie si o cedeaza serpentinei de racire care de regula este un generator cu aburi.

Un transfer termic de racire este inlesnit de prezenta unui agitator mecanic, aflat in interiorul serpentinei de racire.

Controlul temperaturii baii de racire a reactorului se poate face si prin recirculatia externa si racirea agentului termic din baie, intr-un schimbator de caldura exterior.

Fig. 1. Reprezentarea schematica a unui reactor multitubular in strat fix

1- tevi de reactie

2- serpentina de racire (generator de abur)

3- agitator

4- baie de saruri topite

5- placa de distributie a tevilor

Reactorul utilizat este un vas cilindric, prevazut la partea inferioara cu un gratar de distributie a gazelor.

In interiorul zonei de fluidizare se afla un schimbator de caldura in forma de U. Filtrele 4 servesc pentru retinerea pulberii de catalizator antrenata de produsele de contact.Vaporii de nitrobenzen si hidrogenul intra in reactor pe la partea inferioara a acestuia, sub gratarul de distributie.

Amestecul de reactie gazos (produsele de contact) trece prin filtrele 4 si iese din reactor pe la partea superioara.Intrucat stratul fluidizat este caracterizat de coeficienti ridicati de transfer de caldura, suprafata de racire necesara pentru eliminarea caldurii de reactie este mica si aceasta permite folosirea schimbatorului in forma de U.

Schimbatorul de caldura prezinta avantajul compensarii termice bune a elementelor sale si evitarii posibilitatii de patrundere a agentului de racire in stratul de catalizator, in cazul unor neetanseitati la placa tubulara.

Reactorul in strat fluidizat ofera urmatoarele avantaje:

- au un control foarte bun al temperaturii,

- regenereaza foarte usor, dar si dezavantajul ca in timpul nutrizarii(macinarii) catalizatorului se infunda conductele si necesita separare prin cicloane.

Desi sunt mai vechi, reactoarele multitubulare in strat fix, pot fi deasemenea utilizate in procesul de reducere in faza gazoasa a nitrobenzenului.

Acestea prezinta urmatoarele avantaje fata de reactoarele cu catalizator in strat fluidizat:

- au un profil de curgere care favorizeaza realizarea unor selectivitati ridicate pentru majoritatea proceselor chimice;

- au constructii mai simple si se opereaza mai usor.

Dezavantajele lor pot fi :

- profilul neizoterm in strat;

- efectivitatea operarii ciclice(reactie-regenerare.

Reactorul multitubular in strat fix cuprinde un fascicul de tevi umplute cu catalizator. Distributia uniforma a catalizatorului in tevi se realizeaza cu ajutorul masuratorilor de cadere de presiune in stratul catalitic.

Tevile de reactie sunt asezate hexagonal (circular) pe sectiunea transversala, intocmai ca schimbatoarele de caldura si sunt sustinute de o placa de distributie.

In spatiul dintre tevi circula un agent termic (saruri topite, ulei mineral) care preia caldura de reactie de la tevile de reactie si o cedeaza serpentinei de racire care de regula este un generator cu aburi.

Un transfer termic de racire este inlesnit de prezenta unui agitator mecanic, aflat in interiorul serpentinei de racire.

Controlul temperaturii baii de racire a reactorului se poate face si prin recirculatia externa si racirea agentului termic din baie, intr-un schimbator de caldura exterior.

3.3. Descrierea instalatiei si a procesului tehnologic.

Schema de principiu a unei instalatii de obtinere a anilinei prin reducerea nitrobenzenului in faza gazoasa este urmatoarea :

Fig. nr. 2.

Reactia se desfasoara la 270 C si presiunea de 1.4 atm, la un timp de contact scurt. Vaporii de nitrobenzen din evaporatorul 1 si hidrogenul (proaspat si recirculat, in cantitate de 3 ori mai mare decat cea teoretic necesara) intra in reactor pe la partea inferioara.

Produsele de reactie trec prin filtre pentru retinerea catalizatorului antrenat si condenseaza in condensatorul 8.

Hidrogenul se reintoarce in proces prin intermediul compresorului de recirculare 9. In separatorul 10 are loc decantarea amestecului apa-anilina.Stratul superior format din apele de anilina iese pe la partea superioara si este trimis la recuperare.Stratul inferior care constituie anilina bruta, se distila in coloana 12.

Dupa o distilare primara si condensare in condensatorul 8, anilina trece la o a doua distilare in coloana 14, rezultand ca produs final anilina pura.

Fig. 3. Schema tehnologica

1-evaporator benzen

2-reactor in strat fix

3-serpentina de racire (generator de abur)

4-agitator

5-baie de saruri topite

6-placa de distributie a tevilor

7-tevi de reactie

8-condensator

9-compresor pentru recircularea hidrogenului

10-separator anilina

11-blaz

12-coloana distilare anilina bruta

13-condensator

14-coloana distilare produs finit

15-blaz

Niste cercetatori polonezi au elaborat un procedeu de hidrogenare catalitica a nitrobenzenului, care a condus la anilina de inalta puritate (continut de nitrobenzen nereactionat sub 0.001% in greutate, punct de congelere -6.2C) folosind un catalizator original Cu-Mg-SiO.

Avantajele procedeului sunt urmatoarele:

-catalizatorul original folosit (simbol NA) are o activitate ridicata si durata mare de functionare (2000ore) si asigura, practic, conversia totala a nitrobenzenului ;

-indicii tehnico-economici de consum se situeaza la nivelul mondial(1360 kg nitrobenzen / tone anilina si, respectiv ,760m N hidrogen);

-se obtine un randament al anilinei rectificate la cel mai ridicat nivel mondial(0.001% nitrobenzen nereactionat);

-costul este cu aproximativ 15% mai scazut decat cel obtinut prin procedeul Bechamp.

Procesul de reducere are loc intr-un reactor in strat fix, tubular, la temperatura de 280-300 C, in conditiile unui raport molar mediu H/NB=17/1, incarcarea catalizatorului 350g NB/1cat.

Dupa reactie, gazele rezultate sunt racite la temperatura de 20-30 C pentru separarea hidrogenului, care este introdus in proces.Condensatorul obtinut este lasat sa se decanteze si apoi este prelucrat intr-un sistem de trei coloane (deshidratare anilina, rectificare anilina,distilare ape de anilina).

Hidrogenarea catalitica a nitrobenzenului se mai poate realiza cu gaz de al sinteza amoniacului, cu un continut de 65-80% hidrogen, pe catalizator de cupru-alumina.

Performantele reactorului (randamentul, selectivitatea, conversia) depind de mai multi factori de operare, dupa cum urmeaza:

-diametrul particulei si compozitia catalizatorului

-temperatura in reactor

-durata de contact cu catalizatorul

-raportul molar H/NB in alimentare

-viteza spatiala (raportul dintre cantiatea de catalizator si debitul de NB)

3.4. Alte metode de preparare a anilinei :

1. reducerea nitrobenzenului cu hidrogen obtinut din reactia acidului clorhidridric cu metalele, folosindu-se catalizator de cupru (ca la Fagaras)

2. alchilarea amoniacului cu derivati halogenati

3. reducerea nitribenzenului cu pilitura de fier, folosindu-se ca electroliti saruri de fier(clorura, sulfat, acetat, formiat) care se pot obtine in vasul de reducere, prin adaugarea de acizi in cantitati mici inainte de adaugarea nitrobenzenului ;

CAPITOLUL V

MASURI DE S.S.M. LA FABRICAREA SI

CONTROLUL CALITATII ANILINEI

Masuri de S. S.M. la fabricarea anilinei

Legislatia in vigoare reglementeaza normele de protectia muncii in diverse situatii, inclusiv pentru fabricarea si controlul calitatii anilinei. Legea nr. 319 / 14.07.2006 are ca scop instituirea de masuri privind promovarea imbunatatirii securitatii si sanatatii in munca a lucratorilor.

Recomandarea Comisiei din 6 decembrie 2007 privind masurile de reducere a riscurilor in ceea ce priveste urmatoarele substante: piperazina; ciclohexan; metilen-difenil diizocianat; 2-butin-1,4-diol; metiloxiran; anilina; 2-etilhexilacrilat; 1,4-diclorbenzen; 3,5-dinitro-2,6-dimetil-4-tert-butilacetofenona; di-(2-etilhexil)ftalat; fenol; 5-tert-butil-2,4,6-trinitro-m-xilen [notificata cu numarul C(2007) 5901

Masuri de reducere a riscurilor pentru lucratori, consumatori si mediu

Introducere de 2 fraze.

Angajatii care folosesc anilina in activitati cu expunere previzibila (de exemplu, deservirea sau intretinerea curenta a sistemelor inchise) trebuie sa ia nota de orice indrumare sectoriala specifica, elaborata la nivel national pe baza ghidurilor practice neobligatorii, intocmite de Comisie in conformitate cu articolul 12 alineatul (2) din Directiva 98/24/CE.

CAPITOLUL VI

PROBLEME DE POLUARE

Substantele care polueaza mediul sunt acele substante din mediu care pot fi daunatoare omului, animalelor, plantelor sau chiar obiectelor. Cum ele afecteaza mediul depinde de substanta in sine, pe de alta parte de cantitatea acesteia.
Producatorul, cauza substantelor intr-adevar poluante si problemelor de mediu legate de acestea este omul. Conform ultimelor masuratori 30% din sub stantele poluante provin din menajele private si de la vehicule. Alte 25% din centrale, 24% din industrie.

Substantele care polueaza mediul in principal rezulta in cursul productiei si prelucrarii de materii prime, utilizarii produselor finite. Acestea ajung in mediu prin intermediul aerului, apei si al solului, unde se raspandesc sau se acumuleaza.   Substantele relativ inofensive se pot amesteca, schimbandu-si proprietatile initiale, devenind deosebit de periculoase.

Inca nu s-a determinat oficial ce cantitate de substante cancerigene poluante, suporta organismul uman. Unele substante cauzeaza cancer chiar si in cantitati mici. Substanta cancerigena este si anilina.

In ceea ce priveste bazinele hidrografice in care emisiile de anilina pot cauza riscuri, statul membru respectiv trebuie sa stabileasca standarde de calitate a mediului (denumite in continuare 'SCM'), care trebuie atinse pana la 22 decembrie 2015.

Masurile nationale de reducere a poluarii necesare pentru atingerea SCM trebuie sa fie incluse in planurile de gestionare a bazinelor hidrografice, prevazute in Directiva 2000/60/CE a Parlamentului European si a Consiliului [10].

- autoritatile competente din statele membre in cauza trebuie sa stabileasca, in autorizatiile emise in conformitate cu Directiva 96/61/CE a Consiliului, conditii, valori-limita de emisie sau parametri, sau masuri tehnice echivalente privind anilina pentru a permite, pana la 31 octombrie 2007, exploatarea instalatiilor in conformitate cu BAT, luand in considerare caracteristicile tehnice ale instalatiilor in cauza, localizarea lor geografica si conditiile de mediu locale.

Statele membre trebuie sa realizeze o supraveghere a pietei activa si eficienta in ceea ce priveste existenta pe teritoriile lor a produselor de consum care contin anilina si sa notifice Comisiei prin Sistemul comunitar de informare rapida (RAPEX), prevazut de Directiva 2001/95/CE a Parlamentului European si a Consiliului [9]. In cazul in care acest lucru se dovedeste necesar, aceste produse trebuie retrase de pe piata, deoarece nu prezinta siguranta in conformitate cu prevederile generale de obligativitate in materie de siguranta stabilite de Directiva 2001/95/CE.

- statele membre trebuie sa monitorizeze cu atentie punerea in aplicare a BAT in ceea ce priveste anilina si sa raporteze Comisiei orice noutate importanta in cadrul schimbului de informatii privind BAT.

- dupa caz, emisiile locale de anilina in mediul acvatic si in atmosfera trebuie controlate prin reglementari nationale in vederea prevenirii/reducerii riscurilor pentru mediu.

Mai adauga concret despre anilina si verifica sa nu repeti informatiile!

Efectul substantelor poluante asupra organismului uman

Substantele poluante ajung in organism pe diferite cai. Acestea pot fi inhalate din aer, insa pot patrunde si prin mancare, si intr-o cantitate mica se pot absoarbe prin piele. Daca cineva inhaleaza brusc o cantitate mare de substante, poate suferi de intoxicatie acuta.

Simptome: ameteala, indispozitie, varsaturi, probleme cardiace si circulatorii, lesin, paralizia muschilor respiratori.

Mai frecvente decat cazurile acute de intoxicatie sunt leziunile produse neobservat: substantele periculoase se acumuleaza in diverse organe, astfel in creier, ficat sau in rinichi. in cazuri "mai fericite" cauzeaza siptome mai usoare ca durerea continua de cap sau indispozitia, insa pot apare si leziuni organice ireversibile.

Nu trebuie neglijat nici pericolul produs de numeroase substante poluante, care chiar in cantitati mici pot modifica structura genetica, o asemenea mutatie putand fi cancerigena.

Ce putem face impotriva substantelor care polueaza mediul?

Accidentele tragice de mediu din ultimele decenii (defrisarea padurilor, gaura de ozon) indica faptul ca protectia mediului nu este numai o problema politica, a statului ci a fiecarui cetatean in parte.

Constientizarea acestei probleme mai are de asteptat, numai sa ne gandim la gunoiul aruncat cu ocazia unei excursii in natura, la focul aprins iresponsabil. O contributie a noastra, ca cetateni, este sa cumparam produse in ambalaje ecologice. Schimbarea obiceiurilor comerciale au efect si asupra producatorilor, pietei. Sarcinile protectiei mediului la nivel statal au in parte un caracter tehnico-igienic (de exemplu depoluarea apelor naturale), in parte bioecologic (protectia mediului, mentinerea si marirea zonelor verzi).

Mai verifica ! Corecteaza si scrie cu diacritice si trimite din nou !

CAPITOLUL VII

Concluzii

Poate cel mai potrivit pentru concluzii este de fapt redarea unui moment din experimentele facute , dar si precizarea importantei anilinei .

Primul colorant chimic , a fost negrul de anilina, cel pe care l-a obtinut obtinut , William Henry Perkin in , prin oxidarea anilinei cu bicromat de potasiu.

«In 1856, pe atunci un tanar chimist, incercam sa sintetizez chinina pentru combaterea malariei ce ataca trupele noastre, falnice aparatoare ale onoarei imperiului britanic in India. Dupa mai multe incercari am ajuns sa oxidez un compus al anilinei, aliltoluidina. Am obtinut rapid un splendid precipitat rosu-brun. Bineinteles acest compus nu are nimic in comun cu chinina artificiala pe care speram sa o obtin, dar acest compus mi-a deschis curiozitatea de chimist, caci varsand din greseala o mica eprubeta, am vazut ce efect a avut asupra parchetului si asupra bluzei mele: cateva pete extrem de frumoase si care nu au putut fi spalate. Fara sa stiu am reusit sa sintetizez acest colorant textil de care industria avea atita nevoie. L-am numit intai 'violet de alilitoluidina', apoi 'purpura de anilina', dar cum sotia mea a gasit acest nume extrem de barbar, l-am numit mauveina, denumire rapid adoptata. A fost pentru noi toti inceputul unei perioade incarcate de glorie si bogatie. Toate acestea pentru o descoperire intamplatoare si brevetarea, in totala cunostinta de cauza, a primului colorant artificial utilizat in industrie in toate cantitatile. Ceea ce, trebuie recunoscut, este departe de colorantii naturali, extrem de scumpi si greu de obtinut».

Anilina este intrebuintata astazi in industrie, la fabricarea coloranti sintetici ca de ex: fucsina, violetul de metil , a acceleratorilor de vulcanizare , a unor materiale plastice si a unor medicamente. Derivatul sau acetilat , acetilmilida , numita antifebrina are proprietati antiseptice.Fiind insa toxica , in medicina se folosesc derivatii ei netoxici ca fenetidina si fenocetina .