آنیلین یا فنیل آمین ترکیبی است آروماتیکی که در ساختار خود یک حلقه بنزن دارد که به یک گروه آمین پیوند خورده است. آنیلین روغنی و همچنین بدون رنگ است و در تماس با هوا می تواند به آرامی اکسید شده و ناخالصی هایی تولید می شوند که رنگ آن را به صورت زرد مایل به قهوه ای در آورند.

خواص شیمیایی و فیزیکی

فرمول شیمیایی

C6H5NH2

جرم مولکولی

93.13 g/mol

نقطه جوش

184 درجه سانتیگراد

دمای ذوب

-6 درجه سانتیگراد

دانسیته

8.5 lb / gal

 

بخار این ماده از هوا سنگینتر است و در تماس با پوست و یا استنشاق سمی است. در هنگام احتراق اکسیدهای سمی نیتروژن تولید می کند . برای ساخت مواد شیمیایی رنگ ها ، عکاسی ، کشاورزی و ... استفاده می شود.

آنیلین در دمای اتاق مایع است و مانند تمامی آمین های فرار دارای بوی ناخوشایند ماهی گندیده و مزه تند است. این ماده در واکنش با اسیدهای قوی نمک های دارای یون آنیلینیوم (یا فنیل آمونیوم) تولید می کند و با آلکیل هالیدها (مانند استیل کلراید) جهت تشکیل آمیدها واکنش می دهد.

آمیدهای تولید شده از Aniline را بعضا آنیلید می نامند ، به عنوان مثال CH3-CO-NH-C6H5 استانیلید نامیده می شود که نام جدید آن N فنیل اتانامید است. مانند فنول ها، مشتقات آنیلین به شدت در واکنش های جایگزینی الکتروفیلیک شرکت می کنند. به عنوان مثال سولفوناسیون آن موجب تولید اسید سولفانیلیک می شود که می تواند به سولفانیلامید تبدیل شود.

 

تولید

در صنعت دو روش پایه برای تولید آنیلین از بنزن وجود دارد. روش اول هیدروژناسیون کاتالیستی نیتروبنزن است و روش دوم آمیناسیون فنول با آمونیاک است. هر دو روش فرآیند دو مرحله ای هستند : در مرحله اول نیتروبنزن و یا فنول از بنزن تولید می شوند و در مرحله دوم آنیلین تولید می شود.

معایب این روش ها بازده پایین و واکنش دهنده های گران هستند. در ادامه به شرح فرآیند تولید آنیلین از نیتروبنزن پرداخته شده است.

تولید با نیتروبنزن

در این فرآیند نیتروبنزن توسط فرآیند هیدورژناسیون فاز مایع به آنیلین تبدیل می شود. این فرآیند ار می توان به بخش اصلی هیدروژناسیون نیتروبنزن ، دیهیدراسیون و خالص سازی تقسیم کرد.

هیدروژناسیون

نیتروبنزن (مونونیتروبنزن یا MNB) همراه با هیدروژن به یک راکتور لوله ای جریانی حاوی یک کاتالیزور فلزی نجیب پشتیبانی شده بر روی کربن تغذیه می شود. هیدروژناسیون در فاز مایع انجام می شود و تبدیل نیتروبنزن به آنیلین در یکبار عبور نزدیک به 100 درصد است.

دیهیدراسیون

پساب راکتور به دلیل درصد تبدیل بالای واکنش عملا عاری از نیتروبنزن است. هیدروژن اضافی از پساب جدا شده و جریان مایع به سمت ستون آب زدایی فرستاده می شود. در این ستون آب به عنوان محصول سربار برداشته شده و جریان انتهایی به واحد خالص سازی ارسال می شود.

خالص سازی (تصفیه)

در این واحد ناخالصی های سنگین از جریان محصول با استفاده از تقطیر جدا می شوند. محصول بدست آمده از ستون تقطیر آنیلین با خلوص بالای 99.95 درصد است که کمتر از 0.1 ppm نیتروبنزن در خود دارد.

برای اولین بار در دهه 1930 میلادی با استفاده از نیتروبنزن به صورت تجاری تولید شد. این روش تا به امروز به عنوان اصلی ترین راه برای تولید آنیلین مورد استفاده قرار می گیرد. امروزه تقریبا تمام این واحدها با واحد تولید نیتروبنزن از بنزن ادغام شده اند.

 

کاربردها

آنیلین در وهله اول برای تولید متیلن دی فنیل ایزوسیانات (MDI) می گیرد. MDI برای تولید فوم های سخت پلی اورتان به عنوان عایق در یخچال ها ، فریزرها و ساختمان ها کاربرد دارد. MDI همچنین به ساخت چسب های مورد استفاده در صنعت ساخت و ساز خصوصا برای تولید تخته نئوپان ، کمک می کند.

مواد شیمیایی زیادی را می توان با این محصول تولید کرد که عبارتند از :

  • ایزوسیانات ها در صنعت اورتان
  • آنتی اکسیدان ها، فعال کننده ها، شتاب دهنده ها و سایر مواد شیمیایی برای صنعت لاستیک
  • نیلی (indigo)، استوآستانیلید و سایر رنگدانه ها
  • دی فنیل آمین برای صنایع لاستیک ، نفت ، پلاستیک، کشاورزی ، مواد منفجره و مواد شیمیایی
  • قارچ ها و علف کش های مختلف برای صنعت کشاورزی
  • دارویی ، ترکیبات شیمیایی آلی و سایر محصولات
  • همانگونه که گفته شد عمده مصرف آنیلین برای ساخت MDI است که در ادامه به آن خواهیم پرداخت.

 

تولید دی فنیل متان دی ایزوسیانات

اولین مرحله در تولید MDI فشرده سازی Aniline و فرمالدهید در حضور اسید هیدروکلریک ، فشار زیر اتمسفر و دمای 70 تا 105 درجه سانتیگراد است. این فرآیند باعث تولید ایزومرهای دی آمینو دی فنیل متان خواهد شد. واکنش با فسژن در یک حلال خنثی مانند کلروبنزن باعث تولید MDI و بخی محصولات جانبی خواهد شد.

نقطه آنیلین

هنگامی که به عنوان حلال استفاده می شود در دماهای پایین نسبت به پارافین ها و در دماهای بالا نسبت به نفتن ها انتخاب پذیر است. این ترکیب برای تعیین میزان آروماتیکی بودن ترکیبات نفتی استفاده می شود. نقطه آنیلین عبارت است از کمینه دمایی که برای کامل شدن حلالیت یک نمونه نفتی در آنیلین نیاز است.

نحوه اندازه گیری

بر اساس ASTM D611 مخلوطی 50/50 از نمونه و Aniline حرارت داده می شود تا زمانی که فقط یک فاز باقی بماند. سپس مخلوط سرد شده و دمایی که در آن مخلوط به صورت ناگهانی تیره می شود را نقطه آنیلین می نامند.

نقطه آنیلین با افزایش میزان پارافین ها افزایش می باید و هرچه ترکیبات آروماتیک بیشتری در نمونه موجود باشند این دما کاهش می یابد. همچنین با افزایش وزن مولکولی افزایش می باید. به صورت معمول نقطه آنیلین بالاتر از 93 درجه سانتیگراد نشانه پارافینی بودن و نقطه پایین تر از 63 درجه سانتیگراد نشان دهنده آروماتیکی بودن یک ترکیب است. این دما در برخی از رابطه ها برای تخمین آروماتیکی بودن گازوئیل و خوراک های سبک مورد استفاده قرار می گیرد.

 

بازار

در حدود 75 درصد از کل آنیلین تولیدی در جهان به دی فنیل دی ایزوسیانات (MDI) تولید می شود. تقاضای MDI در پوشش ها ، چسب ها ، آببندها ، الاستومر ها و صنعت پلی اورتان باعث رشد بازار MDI شده است و پیش بینی می شود که این روند روبه رشد تا آخر سال 2020 ادامه داشته باشد. استفاده از آنیلین به عنوان بازدارنده خوردگی در صنعت میکروالکترونیک ها می تواند فرصت های جدیدی برای رشد بازار به وجود آورد.

سمیت

این ماده به شدت سمی است و باید نکات ایمنی را در مورد آن رعایت کرد.

 

Chemical Engineering. (2016, March 1). Aniline Production from Nitrobenzene - Chemical Engineering: Page 1. Retrieved from https://www.chemengonline.com/aniline-production-nitrobenzene-liquid-phase-intratec-solutions/

Driessen, R. T., Kamphuis, P., Mathijssen, L., Zhang, R., van der Ham, L. G., van den Berg, H., & Zeeuw, A. J. (2017). Industrial Process Design for the Production of Aniline by Direct Amination. Chemical Engineering & Technology40(5), 838-846.

Aniline. (n.d.). Retrieved January 21, 2020, from https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Aniline

 موسسه مبتکران شیمی