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文章出处:http://www.sd-dx.com/ 15376190119 人气:发表时间:2019-03-26 08:58

-----------转自百度百科-----------

苯(Benzene, C6H6)一种碳氢化合物即最简单的芳烃,在常温下是甜味、可燃、有致癌毒性的无色透明液体,并带有强烈的芳香气味。它难溶于水,易溶于有机溶剂,本身也可作为有机溶剂。苯具有的环系叫苯环,苯环去掉一个氢原子以后的结构叫苯基,用Ph表示,因此苯的化学式也可写作PhH。苯是一种石油化工基本原料,其产量和生产的技术水平是一个国家石油化工发展水平的标志之一。

2017年10月27日,世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考,苯在一类致癌物清单中。

物质结构

苯环是最简单的芳环,由六个碳原子构成一个六元环,每个碳原子接一个基团,苯的6个基团都是氢原子。

但实验表明,苯不能使溴水或酸性KMnO4褪色,这说明苯中没有碳碳双键。研究证明,苯环主链上的碳原子之间并不是由以往所认识的单键和双键排列(凯库勒提出),每两个碳原子之间的键均相同,是由一个既非双键也非单键的键(大π键)连接。

物理性质

苯在常温下为一种无色、有甜味的透明液体,其密度小于水,具有强烈的芳香气味。苯的沸点为80.1℃,熔点为5.5℃,。苯比水密度低,密度为0.88g/ml,但其分子质量比水重。苯难溶于水,1升水中最多溶解1.7g苯;但苯是一种良好的有机溶剂,溶解有机分子和一些非极性的无机分子的能力很强,除甘油,乙二醇等多元醇外能与大多数有机溶剂混溶.除碘和硫稍溶解外,无机物在苯中不溶解。 [3] 

苯能与水生成恒沸物,沸点为69.25℃,含苯91.2%。因此,在有水生成的反应中常加苯蒸馏,以将水带出。

摩尔质量78.11 g mol-1。 [4] 

最小点火能:0.20mJ。

爆炸上限(体积分数):8%。

爆炸下限(体积分数):1.2%。苯报警器测量值

燃烧热:3264.4kJ/mol。

 

相关物质

异构体

杜瓦苯

盆苯又名休克尔苯

棱柱烷

衍生物

取代苯

烃基取代:甲苯、二甲苯(对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯)、苯乙烯 、苯乙炔、乙苯

基团取代:苯酚、苯甲酸、苯乙酮、苯醌(对苯醌、邻苯醌)

卤代:氯苯、溴苯

多次混合基团取代:2.4.6-三硝基甲苯(TNT) C7H5N3O6;(NO2)3C6H2CH3

多环芳烃

联苯、三联苯 稠环芳烃:萘、蒽、菲、茚、芴、苊、薁

溶解性:不溶于水,可与乙醇、乙醚、乙酸、汽油、丙酮、四氯化碳和二硫化碳等有机溶剂互溶。

 

 

 

工业制备

苯可以由含碳量高的物质不完全燃烧获得。自然界中,火山爆发和森林火险都能生成苯。苯也存在于香烟的烟中。煤干馏得到的煤焦油中,主要成分为苯。

直至二战,苯还是一种钢铁工业焦化过程中的副产物。这种方法只能从1吨煤中提取出1千克苯。1950年代后,随着工业上,尤其是日益发展的塑料工业对苯的需求增多,由石油生产苯的过程应运而生。21世纪以来全球大部分的苯来源于石油化工。工业上生产苯最重要的三种过程是催化重整、甲苯加氢脱烷基化和蒸汽裂化。

从煤焦油中提取

在煤炼焦过程中生成的轻焦油含有大量的苯。这是最初生产苯的方法。将生成的煤焦油和煤气一起通过洗涤和吸收设备,用高沸点的煤焦油作为洗涤和吸收剂回收煤气中的煤焦油,蒸馏后得到粗苯和其他高沸点馏分。粗苯经过精制可得到工业级苯。这种方法得到的苯纯度比较低,而且环境污染严重,工艺比较落后。 [7] 

从石油中提取

在原油中含有少量的苯,从石油产品中提取苯是最广泛使用的制备方法。 [7] 

烷烃芳构化

重整这里指使脂肪烃成环、脱氢形成芳香烃的过程。这是从第二次世界大战期间发展形成的工艺。

在500-525°C、8-50个大气压下,各种沸点在60-200°C之间的脂肪烃,经铂-铼催化剂,通过脱氢、环化转化为苯和其他芳香烃。从混合物中萃取出芳香烃产物后,再经蒸馏即分出苯。也可以将这些馏分用作高辛烷值汽油。 [8] 

蒸汽裂解

蒸汽裂解是由乙烷、丙烷或丁烷等低分子烷烃以及石脑油、重柴油等石油组份生产烯烃的一种过程。其副产物之一裂解汽油富含苯,可以分馏出苯及其他各种成分。裂解汽油也可以与其他烃类混合作为汽油的添加剂。

裂解汽油中苯大约有40-60%,同时还含有二烯烃以及苯乙烯等其他不饱和组份,这些杂质在贮存过程中易进一步反应生成高分子胶质。所以要先经过加氢处理过程来除去裂解汽油中的这些杂质和硫化物,然后再进行适当的分离得到苯产品。

芳烃分离

从不同方法得到的含苯馏分,其组分非常复杂,用普通的分离方法很难见效,一般采用溶剂进行液-液萃取或者萃取蒸馏的方法进行芳烃分离,然后再采用一般的分离方法分离苯、甲苯、二甲苯。根据采用的溶剂和技术的不同又有多种分离方法。

·Udex法:由美国道化学公司和UOP公司在1950年联合开发,最初用二乙二醇醚作溶剂,后来改进为三乙二醇醚和四乙二醇醚作溶剂,过程采用多段升液通道(multouocomer)萃取器。苯的收率为100%。

·Suifolane法:荷兰壳牌公司开发,专利为UOP公司所有。溶剂采用环丁砜,使用转盘萃取塔进行萃取,产品需经白土处理。苯的收率为99.9%。

·Arosolvan法:由联邦德国的鲁奇公司在1962年开发。溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP),为了提高收率,有时还加入10-20%的乙二醇醚。采用特殊设计的Mechnes萃取器,苯的收率为99.9%。

·IFP法:由法国石油化学研究院在1967年开发。采用不含水的二甲亚砜作溶剂,并用丁烷进行反萃取,过程采用转盘塔。苯的收率为99.9%。

·Formex法:为意大利SNAM公司和LRSR石油加工部在1971年开发。吗啉或N-甲酰吗啉作溶剂,采用转盘塔。芳烃总收率98.8%,其中苯的收率为100%。

分子中含一个或多个苯环的一类碳氢化合物,属于芳香烃。 [8] 

甲苯脱烷基化

甲苯脱烷基制备苯,可以采用催化加氢脱烷基化,或是不用催化剂的热脱烷基。原料可以用甲苯、及其和二甲苯的混合物,或者含有苯及其他烷基芳烃和非芳烃的馏分。

甲苯催化加氢脱烷基化

用铬,钼或氧化铂等作催化剂,500-600°C高温和40-60个大气压的条件下,甲苯与氢气混合可以生成苯,这一过程称为加氢脱烷基化作用。如果温度更高,则可以省去催化剂。反应按照以下方程式进行

Ph-CH3+H2——→PhH+CH4

根据所用催化剂和工艺条件的不同又有多种工艺方法

·Hydeal法,由Ashiand & refing 和UOP公司在1961年开发。原料可以是重整油、加氢裂解汽油、甲苯、碳6-碳8混合芳烃、脱烷基煤焦油等。催化剂为氧化铝-氧化铬,反应温度600-650℃,压力3.43-3.92MPa。苯的理论收率为98%,纯度可达99.98%以上,质量优于Udex法生产的苯。

·Detol法,Houdry公司开发。用氧化铝和氧化镁做催化剂,反应温度540-650℃,反应压力0.69-5.4MPa,原料主要是碳7-碳9芳烃。苯的理论收率为97%,纯度可达99.97%。

·Pyrotol法,Air products and chemicals公司和Houdry公司开发。适用于从乙烯副产裂解汽油中制苯。催化剂为氧化铝-氧化铬,反应温度600-650℃,压力0.49-5.4MPa。

·Bextol法,壳牌公司开发。

·BASF法,BASF公司开发。

·Unidak法,UOP公司开发。 [8] 

甲苯热脱烷基化

甲苯在高温氢气流下可以不用催化剂进行脱烷基制取苯。反应为放热反应,针对遇到的不同问题,开发出了多种工艺过程。

·MHC加氢脱烷基过程,由日本三菱石油化学公司和千代田建设公司在1967年开发。原料可以用甲苯等纯烷基苯,含非芳烃30%以内的芳烃馏分。操作温度500-800℃,操作压力0.98MPa,氢/烃比为1-10。过程选择性97-99%(mol),产品纯度99.99%。

·HDA加氢脱烷基过程,由美国Hydrocarbon Research和Atlantic Richfield公司在1962年开发。原料采用甲苯,二甲苯,加氢裂解汽油,重整油。从反应器不同部位同如氢气控制反应温度,反应温度600-760℃,压力3.43-6.85MPa,氢/烃比为1-5,停留时间5-30秒。选择性95%,收率96-100%。

·Sun过程,由Sun Oil公司开发

·THD过程,Gulf Research and Development公司开发

·孟山都(Monsanto)过程,孟山都公司开发。

甲苯歧化和烷基转移 随着二甲苯用量的上升,在1960年代末相继开发出了可以同时增产二甲苯的甲苯歧化和烷基转移技术。(主要反应见下图)

烷基转移

烷基转移

这个反应为可逆反应,根据使用催化剂、工艺条件、原料的不同而有不同的工艺过程。

①LTD液相甲苯岐化过程,美国美孚化学公司在1971年开发,使用非金属沸石或分子筛催化剂,反应温度260-315℃,反应器采用液相绝热固定床,原料为甲苯,转化率99%以上

②Tatoray过程,日本东丽公司和UOP公司1969年开发,以甲苯和混合碳9芳烃为原料,催化剂为丝光沸石,反应温度350-530℃,压力2.94MPa,氢/烃比5-12,采用绝热固定床反应器,单程转化率40%以上,收率95%以上,选择性90%,产品为苯和二甲苯混合物。

Xylene plas过程:由美国Atlantic Richfield公司和Engelhard公司开发。使用稀土Y型分子筛做催化剂,反应器为气相移动床,反应温度471-491℃,常压。

③TOLD过程,日本三菱瓦斯化学公司1968年开发,氢氟酸-氟化硼催化剂,反应温度60-120℃,低压液相。有一定腐蚀性。 [9] 

其他方法 此外,苯还可以通过乙炔三聚得到,但产率很低。

 

 

 

工业用途

早在1920年代,苯就已是工业上一种常用的溶剂,主要用于金属脱脂。由于苯有毒,人体能直接接触溶剂的生产过程现已不用苯作溶剂。

苯有减轻爆震的作用而能作为汽油添加剂。在1950年代四乙基铅开始使用以前,所有的抗爆剂都是苯。然而随着含铅汽油的淡出,苯又被重新起用。由于苯对人体有不利影响,对地下水质也有污染,欧美国家限定汽油中苯的含量不得超过1%。

苯在工业上最重要的用途是做化工原料。苯可以合成一系列苯的衍生物:

苯经取代反应、加成反应、氧化反应等生成的一系列化合物可以作为制取塑料、橡胶、纤维、染料、去污剂、杀虫剂等的原料。大约10%的苯用于制造苯系中间体的基本原料。

苯与乙烯生成乙苯,后者可以用来生产制塑料的苯乙烯;

苯与丙烯生成异丙苯,后者可以经异丙苯法来生产丙酮与制树脂和粘合剂的苯酚;

制尼龙的环己烷;

合成顺丁烯二酸酐;

用于制作苯胺的硝基苯;

多用于农药的各种氯苯;

合成用于生产洗涤剂和添加剂的各种烷基苯。

合成氢醌,蒽醌等化工产品。

 

 

健康危害

由于苯的挥发性大,暴露于空气中很容易扩散。人和动物吸入或皮肤接触大量苯进入体内,会引起急性和慢性苯中毒。有研究报告表明,引起苯中毒的部分原因是由于在体内苯生成了苯酚。 [11] 

特别注意:

(1)长期吸入会侵害人的神经系统,急性中毒会产生神经痉挛甚至昏迷、死亡。

(2)在白血病患者中,有很大一部分有苯及其有机制品接触历史。

安全措施

贮于低温通风处,远离火种、热源。与氧化剂、食用化学品等分储。禁止使用易产生火花的工具。

灭火方法

燃烧性:易燃

灭火剂:泡沫、干粉、二氧化碳、砂土。用水灭火无效。 [12] 

相关法规

中华人民共和国《危险货物品名表》(GB 12268-90)规定,苯属第三类危险货物易燃液体中的中闪点液体。而且由于它的挥发性,可能造成蒸气局部聚集,因此在贮存,运输时要求远离火源和热源,防止静电。 [12] 

国家颁布的《住宅设计规范》(GB50096-2011)规定:

7.5.3 住宅室内空气污染物的活度和浓度应符合表7.5.3的规定。

表7.5.3住宅室内空气污染物限值

污染物名称 活度、浓度限值

氡 ≤200(Bq/m3)

游离甲醛≤0.08(mg/m3)

苯 ≤0.09(mg/m3)

氨 ≤0.2(mg/m3)

TVOC ≤0.5(mg/m3)

 

 

 

中毒症状

短期接触

苯对中枢神经系统产生麻痹作用,引起急性中毒。重者会出现头痛、恶心、呕吐、神志模糊、知觉丧失、昏迷、抽搐等,严重者会因为中枢系统麻痹而死亡。少量苯也能使人产生睡意、头昏、心率加快、头痛、颤抖、意识混乱、神志不清等现象。摄入含苯过多的食物会导致呕吐、胃痛、头昏、失眠、抽搐、心率加快等症状,甚至死亡。吸入20000ppm的苯蒸气5-10分钟会有致命危险。 [16] 

长期接触

长期接触苯会对血液造成极大伤害,引起慢性中毒。引起神经衰弱综合症。苯可以损害骨髓,使红血球、白细胞、血小板数量减少,并使染色体畸变,从而导致白血病,甚至出现再生障碍性贫血。苯可以导致大量出血,从而抑制免疫系统的功用,使疾病有机可乘。有研究报告指出,苯在体内的潜伏期可长达12-15年。

妇女吸入过量苯后,会导致月经不调达数月,卵巢会缩小。对胎儿发育和对男性生殖力的影响尚未明了。孕期动物吸入苯后,会导致幼体的重量不足、骨骼延迟发育、骨髓损害。

对皮肤、粘膜有刺激作用。国际癌症研究中心(IARC)已经确认为致癌物。 [16] 

急性苯中毒临床表现

1.轻度中毒者可有头痛、头晕、流泪、咽干、咳嗽、恶心呕吐、腹痛、腹泻、步态不稳;皮肤、指甲及粘膜紫组、急性结膜炎、耳鸣、畏光、心悸以及面色苍白等症状。

2.中度和重度中毒者,除上述症状加重、嗜睡、反应迟钝、神志恍惚等外,还可能迅速昏迷、脉搏细速、血压下降、全身皮肤、粘膜紫绀、呼吸增快、抽搐、肌肉震颤,有的患者还可出现躁动、欣快、谵妄及周围神经损害,甚至呼吸困难、休克。 [17] 

急救处理

1.吸入中毒者,应迅速将患者移至空气新鲜处,脱去被污染衣服,松开所有的衣服及颈、胸部纽扣。腰带,使其静卧,口鼻如有污垢物,要立即清除,以保证肺通气正常,呼吸通畅。并且要注意身体的保暖。

2.口服中毒者应用0.005的活性炭悬液或0.02碳酸氢钠溶液洗胃催吐,然后服导泻和利尿药物,以加快体内毒物的排泄,减少毒物吸收。

3.皮肤中毒者,应换去被污染的衣服和鞋袜,用肥皂水和清水反复清洗皮肤和头发。

4.有昏迷、抽搐患者,应及早清除口腔异物,保持呼吸道的通畅,由专人护送医院救治。

 

 

 

 

储存注意

注意事项:储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30℃。

保持容器密封。应与氧化剂、食用化学品分开存放,切忌混储。

采用防爆型照明、通风设施。

禁止使用易产生火花的机械设备和工具。

储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
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