苯_危險氣體參數(shù)_燃?xì)鈭缶鱛可燃?xì)怏w報警器_可燃?xì)怏w探測器_氣體報警控制器_SF6泄漏報警主機_東信電子
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苯(Benzene, C6H6)一種碳?xì)浠衔锛醋詈唵蔚姆紵N,在常溫下是甜味、可燃、有致癌毒性的無色透明液體,并帶有強烈的芳香氣味。它難溶于水,易溶于有機溶劑,本身也可作為有機溶劑。苯具有的環(huán)系叫苯環(huán),苯環(huán)去掉一個氫原子以后的結(jié)構(gòu)叫苯基,用Ph表示,因此苯的化學(xué)式也可寫作PhH。苯是一種石油化工基本原料,其產(chǎn)量和生產(chǎn)的技術(shù)水平是一個國家石油化工發(fā)展水平的標(biāo)志之一。
2017年10月27日,世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機構(gòu)公布的致癌物清單初步整理參考,苯在一類致癌物清單中。
物質(zhì)結(jié)構(gòu)
苯環(huán)是最簡單的芳環(huán),由六個碳原子構(gòu)成一個六元環(huán),每個碳原子接一個基團,苯的6個基團都是氫原子。
但實驗表明,苯不能使溴水或酸性KMnO4褪色,這說明苯中沒有碳碳雙鍵。研究證明,苯環(huán)主鏈上的碳原子之間并不是由以往所認(rèn)識的單鍵和雙鍵排列(凱庫勒提出),每兩個碳原子之間的鍵均相同,是由一個既非雙鍵也非單鍵的鍵(大π鍵)連接。
物理性質(zhì)
苯在常溫下為一種無色、有甜味的透明液體,其密度小于水,具有強烈的芳香氣味。苯的沸點為80.1℃,熔點為5.5℃,。苯比水密度低,密度為0.88g/ml,但其分子質(zhì)量比水重。苯難溶于水,1升水中最多溶解1.7g苯;但苯是一種良好的有機溶劑,溶解有機分子和一些非極性的無機分子的能力很強,除甘油,乙二醇等多元醇外能與大多數(shù)有機溶劑混溶.除碘和硫稍溶解外,無機物在苯中不溶解。 [3]
苯能與水生成恒沸物,沸點為69.25℃,含苯91.2%。因此,在有水生成的反應(yīng)中常加苯蒸餾,以將水帶出。
摩爾質(zhì)量78.11 g mol-1。 [4]
最小點火能:0.20mJ。
爆炸上限(體積分?jǐn)?shù)):8%。
爆炸下限(體積分?jǐn)?shù)):1.2%。苯報警器測量值
燃燒熱:3264.4kJ/mol。
相關(guān)物質(zhì)
異構(gòu)體
杜瓦苯
盆苯又名休克爾苯
棱柱烷
衍生物
取代苯
烴基取代:甲苯、二甲苯(對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯)、苯乙烯 、苯乙炔、乙苯
基團取代:苯酚、苯甲酸、苯乙酮、苯醌(對苯醌、鄰苯醌)
鹵代:氯苯、溴苯
多次混合基團取代:2.4.6-三硝基甲苯(TNT) C7H5N3O6;(NO2)3C6H2CH3
多環(huán)芳烴
聯(lián)苯、三聯(lián)苯 稠環(huán)芳烴:萘、蒽、菲、茚、芴、苊、薁
溶解性:不溶于水,可與乙醇、乙醚、乙酸、汽油、丙酮、四氯化碳和二硫化碳等有機溶劑互溶。
工業(yè)制備
苯可以由含碳量高的物質(zhì)不完全燃燒獲得。自然界中,火山爆發(fā)和森林火險都能生成苯。苯也存在于香煙的煙中。煤干餾得到的煤焦油中,主要成分為苯。
直至二戰(zhàn),苯還是一種鋼鐵工業(yè)焦化過程中的副產(chǎn)物。這種方法只能從1噸煤中提取出1千克苯。1950年代后,隨著工業(yè)上,尤其是日益發(fā)展的塑料工業(yè)對苯的需求增多,由石油生產(chǎn)苯的過程應(yīng)運而生。21世紀(jì)以來全球大部分的苯來源于石油化工。工業(yè)上生產(chǎn)苯最重要的三種過程是催化重整、甲苯加氫脫烷基化和蒸汽裂化。
從煤焦油中提取
在煤煉焦過程中生成的輕焦油含有大量的苯。這是最初生產(chǎn)苯的方法。將生成的煤焦油和煤氣一起通過洗滌和吸收設(shè)備,用高沸點的煤焦油作為洗滌和吸收劑回收煤氣中的煤焦油,蒸餾后得到粗苯和其他高沸點餾分。粗苯經(jīng)過精制可得到工業(yè)級苯。這種方法得到的苯純度比較低,而且環(huán)境污染嚴(yán)重,工藝比較落后。 [7]
從石油中提取
在原油中含有少量的苯,從石油產(chǎn)品中提取苯是最廣泛使用的制備方法。 [7]
烷烴芳構(gòu)化
重整這里指使脂肪烴成環(huán)、脫氫形成芳香烴的過程。這是從第二次世界大戰(zhàn)期間發(fā)展形成的工藝。
在500-525°C、8-50個大氣壓下,各種沸點在60-200°C之間的脂肪烴,經(jīng)鉑-錸催化劑,通過脫氫、環(huán)化轉(zhuǎn)化為苯和其他芳香烴。從混合物中萃取出芳香烴產(chǎn)物后,再經(jīng)蒸餾即分出苯。也可以將這些餾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烴以及石腦油、重柴油等石油組份生產(chǎn)烯烴的一種過程。其副產(chǎn)物之一裂解汽油富含苯,可以分餾出苯及其他各種成分。裂解汽油也可以與其他烴類混合作為汽油的添加劑。
裂解汽油中苯大約有40-60%,同時還含有二烯烴以及苯乙烯等其他不飽和組份,這些雜質(zhì)在貯存過程中易進(jìn)一步反應(yīng)生成高分子膠質(zhì)。所以要先經(jīng)過加氫處理過程來除去裂解汽油中的這些雜質(zhì)和硫化物,然后再進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆蛛x得到苯產(chǎn)品。
芳烴分離
從不同方法得到的含苯餾分,其組分非常復(fù)雜,用普通的分離方法很難見效,一般采用溶劑進(jìn)行液-液萃取或者萃取蒸餾的方法進(jìn)行芳烴分離,然后再采用一般的分離方法分離苯、甲苯、二甲苯。根據(jù)采用的溶劑和技術(shù)的不同又有多種分離方法。
·Udex法:由美國道化學(xué)公司和UOP公司在1950年聯(lián)合開發(fā),最初用二乙二醇醚作溶劑,后來改進(jìn)為三乙二醇醚和四乙二醇醚作溶劑,過程采用多段升液通道(multouocomer)萃取器。苯的收率為100%。
·Suifolane法:荷蘭殼牌公司開發(fā),專利為UOP公司所有。溶劑采用環(huán)丁砜,使用轉(zhuǎn)盤萃取塔進(jìn)行萃取,產(chǎn)品需經(jīng)白土處理。苯的收率為99.9%。
·Arosolvan法:由聯(lián)邦德國的魯奇公司在1962年開發(fā)。溶劑為N-甲基吡咯烷酮(NMP),為了提高收率,有時還加入10-20%的乙二醇醚。采用特殊設(shè)計的Mechnes萃取器,苯的收率為99.9%。
·IFP法:由法國石油化學(xué)研究院在1967年開發(fā)。采用不含水的二甲亞砜作溶劑,并用丁烷進(jìn)行反萃取,過程采用轉(zhuǎn)盤塔。苯的收率為99.9%。
·Formex法:為意大利SNAM公司和LRSR石油加工部在1971年開發(fā)。嗎啉或N-甲酰嗎啉作溶劑,采用轉(zhuǎn)盤塔。芳烴總收率98.8%,其中苯的收率為100%。
分子中含一個或多個苯環(huán)的一類碳?xì)浠衔?,屬于芳香烴。 [8]
甲苯脫烷基化
甲苯脫烷基制備苯,可以采用催化加氫脫烷基化,或是不用催化劑的熱脫烷基。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烴和非芳烴的餾分。
甲苯催化加氫脫烷基化
用鉻,鉬或氧化鉑等作催化劑,500-600°C高溫和40-60個大氣壓的條件下,甲苯與氫氣混合可以生成苯,這一過程稱為加氫脫烷基化作用。如果溫度更高,則可以省去催化劑。反應(yīng)按照以下方程式進(jìn)行
Ph-CH3+H2——→PhH+CH4
根據(jù)所用催化劑和工藝條件的不同又有多種工藝方法
·Hydeal法,由Ashiand & refing 和UOP公司在1961年開發(fā)。原料可以是重整油、加氫裂解汽油、甲苯、碳6-碳8混合芳烴、脫烷基煤焦油等。催化劑為氧化鋁-氧化鉻,反應(yīng)溫度600-650℃,壓力3.43-3.92MPa。苯的理論收率為98%,純度可達(dá)99.98%以上,質(zhì)量優(yōu)于Udex法生產(chǎn)的苯。
·Detol法,Houdry公司開發(fā)。用氧化鋁和氧化鎂做催化劑,反應(yīng)溫度540-650℃,反應(yīng)壓力0.69-5.4MPa,原料主要是碳7-碳9芳烴。苯的理論收率為97%,純度可達(dá)99.97%。
·Pyrotol法,Air products and chemicals公司和Houdry公司開發(fā)。適用于從乙烯副產(chǎn)裂解汽油中制苯。催化劑為氧化鋁-氧化鉻,反應(yīng)溫度600-650℃,壓力0.49-5.4MPa。
·Bextol法,殼牌公司開發(fā)。
·BASF法,BASF公司開發(fā)。
·Unidak法,UOP公司開發(fā)。 [8]
甲苯熱脫烷基化
甲苯在高溫氫氣流下可以不用催化劑進(jìn)行脫烷基制取苯。反應(yīng)為放熱反應(yīng),針對遇到的不同問題,開發(fā)出了多種工藝過程。
·MHC加氫脫烷基過程,由日本三菱石油化學(xué)公司和千代田建設(shè)公司在1967年開發(fā)。原料可以用甲苯等純烷基苯,含非芳烴30%以內(nèi)的芳烴餾分。操作溫度500-800℃,操作壓力0.98MPa,氫/烴比為1-10。過程選擇性97-99%(mol),產(chǎn)品純度99.99%。
·HDA加氫脫烷基過程,由美國Hydrocarbon Research和Atlantic Richfield公司在1962年開發(fā)。原料采用甲苯,二甲苯,加氫裂解汽油,重整油。從反應(yīng)器不同部位同如氫氣控制反應(yīng)溫度,反應(yīng)溫度600-760℃,壓力3.43-6.85MPa,氫/烴比為1-5,停留時間5-30秒。選擇性95%,收率96-100%。
·Sun過程,由Sun Oil公司開發(fā)
·THD過程,Gulf Research and Development公司開發(fā)
·孟山都(Monsanto)過程,孟山都公司開發(fā)。
甲苯歧化和烷基轉(zhuǎn)移 隨著二甲苯用量的上升,在1960年代末相繼開發(fā)出了可以同時增產(chǎn)二甲苯的甲苯歧化和烷基轉(zhuǎn)移技術(shù)。(主要反應(yīng)見下圖)
烷基轉(zhuǎn)移
烷基轉(zhuǎn)移
這個反應(yīng)為可逆反應(yīng),根據(jù)使用催化劑、工藝條件、原料的不同而有不同的工藝過程。
①LTD液相甲苯岐化過程,美國美孚化學(xué)公司在1971年開發(fā),使用非金屬沸石或分子篩催化劑,反應(yīng)溫度260-315℃,反應(yīng)器采用液相絕熱固定床,原料為甲苯,轉(zhuǎn)化率99%以上
②Tatoray過程,日本東麗公司和UOP公司1969年開發(fā),以甲苯和混合碳9芳烴為原料,催化劑為絲光沸石,反應(yīng)溫度350-530℃,壓力2.94MPa,氫/烴比5-12,采用絕熱固定床反應(yīng)器,單程轉(zhuǎn)化率40%以上,收率95%以上,選擇性90%,產(chǎn)品為苯和二甲苯混合物。
Xylene plas過程:由美國Atlantic Richfield公司和Engelhard公司開發(fā)。使用稀土Y型分子篩做催化劑,反應(yīng)器為氣相移動床,反應(yīng)溫度471-491℃,常壓。
③TOLD過程,日本三菱瓦斯化學(xué)公司1968年開發(fā),氫氟酸-氟化硼催化劑,反應(yīng)溫度60-120℃,低壓液相。有一定腐蝕性。 [9]
其他方法 此外,苯還可以通過乙炔三聚得到,但產(chǎn)率很低。
工業(yè)用途
早在1920年代,苯就已是工業(yè)上一種常用的溶劑,主要用于金屬脫脂。由于苯有毒,人體能直接接觸溶劑的生產(chǎn)過程現(xiàn)已不用苯作溶劑。
苯有減輕爆震的作用而能作為汽油添加劑。在1950年代四乙基鉛開始使用以前,所有的抗爆劑都是苯。然而隨著含鉛汽油的淡出,苯又被重新起用。由于苯對人體有不利影響,對地下水質(zhì)也有污染,歐美國家限定汽油中苯的含量不得超過1%。
苯在工業(yè)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:
苯經(jīng)取代反應(yīng)、加成反應(yīng)、氧化反應(yīng)等生成的一系列化合物可以作為制取塑料、橡膠、纖維、染料、去污劑、殺蟲劑等的原料。大約10%的苯用于制造苯系中間體的基本原料。
苯與乙烯生成乙苯,后者可以用來生產(chǎn)制塑料的苯乙烯;
苯與丙烯生成異丙苯,后者可以經(jīng)異丙苯法來生產(chǎn)丙酮與制樹脂和粘合劑的苯酚;
制尼龍的環(huán)己烷;
合成順丁烯二酸酐;
用于制作苯胺的硝基苯;
多用于農(nóng)藥的各種氯苯;
合成用于生產(chǎn)洗滌劑和添加劑的各種烷基苯。
合成氫醌,蒽醌等化工產(chǎn)品。
健康危害
由于苯的揮發(fā)性大,暴露于空氣中很容易擴散。人和動物吸入或皮膚接觸大量苯進(jìn)入體內(nèi),會引起急性和慢性苯中毒。有研究報告表明,引起苯中毒的部分原因是由于在體內(nèi)苯生成了苯酚。 [11]
特別注意:
(1)長期吸入會侵害人的神經(jīng)系統(tǒng),急性中毒會產(chǎn)生神經(jīng)痙攣甚至昏迷、死亡。
(2)在白血病患者中,有很大一部分有苯及其有機制品接觸歷史。
安全措施
貯于低溫通風(fēng)處,遠(yuǎn)離火種、熱源。與氧化劑、食用化學(xué)品等分儲。禁止使用易產(chǎn)生火花的工具。
滅火方法
燃燒性:易燃
滅火劑:泡沫、干粉、二氧化碳、砂土。用水滅火無效。 [12]
相關(guān)法規(guī)
中華人民共和國《危險貨物品名表》(GB 12268-90)規(guī)定,苯屬第三類危險貨物易燃液體中的中閃點液體。而且由于它的揮發(fā)性,可能造成蒸氣局部聚集,因此在貯存,運輸時要求遠(yuǎn)離火源和熱源,防止靜電。 [12]
國家頒布的《住宅設(shè)計規(guī)范》(GB50096-2011)規(guī)定:
7.5.3 住宅室內(nèi)空氣污染物的活度和濃度應(yīng)符合表7.5.3的規(guī)定。
表7.5.3住宅室內(nèi)空氣污染物限值
污染物名稱 活度、濃度限值
氡 ≤200(Bq/m3)
游離甲醛≤0.08(mg/m3)
苯 ≤0.09(mg/m3)
氨 ≤0.2(mg/m3)
TVOC ≤0.5(mg/m3)
中毒癥狀
短期接觸
苯對中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生麻痹作用,引起急性中毒。重者會出現(xiàn)頭痛、惡心、嘔吐、神志模糊、知覺喪失、昏迷、抽搐等,嚴(yán)重者會因為中樞系統(tǒng)麻痹而死亡。少量苯也能使人產(chǎn)生睡意、頭昏、心率加快、頭痛、顫抖、意識混亂、神志不清等現(xiàn)象。攝入含苯過多的食物會導(dǎo)致嘔吐、胃痛、頭昏、失眠、抽搐、心率加快等癥狀,甚至死亡。吸入20000ppm的苯蒸氣5-10分鐘會有致命危險。 [16]
長期接觸
長期接觸苯會對血液造成極大傷害,引起慢性中毒。引起神經(jīng)衰弱綜合癥。苯可以損害骨髓,使紅血球、白細(xì)胞、血小板數(shù)量減少,并使染色體畸變,從而導(dǎo)致白血病,甚至出現(xiàn)再生障礙性貧血。苯可以導(dǎo)致大量出血,從而抑制免疫系統(tǒng)的功用,使疾病有機可乘。有研究報告指出,苯在體內(nèi)的潛伏期可長達(dá)12-15年。
婦女吸入過量苯后,會導(dǎo)致月經(jīng)不調(diào)達(dá)數(shù)月,卵巢會縮小。對胎兒發(fā)育和對男性生殖力的影響尚未明了。孕期動物吸入苯后,會導(dǎo)致幼體的重量不足、骨骼延遲發(fā)育、骨髓損害。
對皮膚、粘膜有刺激作用。國際癌癥研究中心(IARC)已經(jīng)確認(rèn)為致癌物。 [16]
急性苯中毒臨床表現(xiàn)
1.輕度中毒者可有頭痛、頭暈、流淚、咽干、咳嗽、惡心嘔吐、腹痛、腹瀉、步態(tài)不穩(wěn);皮膚、指甲及粘膜紫組、急性結(jié)膜炎、耳鳴、畏光、心悸以及面色蒼白等癥狀。
2.中度和重度中毒者,除上述癥狀加重、嗜睡、反應(yīng)遲鈍、神志恍惚等外,還可能迅速昏迷、脈搏細(xì)速、血壓下降、全身皮膚、粘膜紫紺、呼吸增快、抽搐、肌肉震顫,有的患者還可出現(xiàn)躁動、欣快、譫妄及周圍神經(jīng)損害,甚至呼吸困難、休克。 [17]
急救處理
1.吸入中毒者,應(yīng)迅速將患者移至空氣新鮮處,脫去被污染衣服,松開所有的衣服及頸、胸部紐扣。腰帶,使其靜臥,口鼻如有污垢物,要立即清除,以保證肺通氣正常,呼吸通暢。并且要注意身體的保暖。
2.口服中毒者應(yīng)用0.005的活性炭懸液或0.02碳酸氫鈉溶液洗胃催吐,然后服導(dǎo)瀉和利尿藥物,以加快體內(nèi)毒物的排泄,減少毒物吸收。
3.皮膚中毒者,應(yīng)換去被污染的衣服和鞋襪,用肥皂水和清水反復(fù)清洗皮膚和頭發(fā)。
4.有昏迷、抽搐患者,應(yīng)及早清除口腔異物,保持呼吸道的通暢,由專人護送醫(yī)院救治。
儲存注意
注意事項:儲存于陰涼、通風(fēng)的庫房。遠(yuǎn)離火種、熱源。庫溫不宜超過30℃。
保持容器密封。應(yīng)與氧化劑、食用化學(xué)品分開存放,切忌混儲。
采用防爆型照明、通風(fēng)設(shè)施。
禁止使用易產(chǎn)生火花的機械設(shè)備和工具。
儲區(qū)應(yīng)備有泄漏應(yīng)急處理設(shè)備和合適的收容材料。
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