苯

苯(Benzene, C6H6)在常溫下為一種無色、有甜味的透明液體,並具有強烈的芳香氣味。苯可燃,毒性較高,是一種致癌物質。可通過皮膚和呼吸道進入人體,體內極其難降解,因為其有毒,常用甲苯代替,苯是一種碳氫化合物也是最簡單的芳烴。它難溶於水,易溶於有機溶劑,本身也可作為有機溶劑。苯是一種石油化工基本原料。苯的產量和生產的技術水平是一個國家石油化工發展水平的標誌之一。苯具有的環系叫苯環,是最簡單的芳環。苯分子去掉一個氫以後的結構叫苯基,用Ph表示。因此苯也可表示為PhH。

基本信息

發現歷史

凱庫勒雙鍵擺動模型凱庫勒雙鍵擺動模型

苯是在1825年由英國科學家法拉第(Michael Faraday,1791— 1867)首先發現的。19世紀初,英國和其他歐洲國家一樣,城市的照明已普遍使用煤氣。從生產煤氣的原料中製備出煤氣之後,剩下一種油狀的液體卻長期無人問津。法拉第是第一位對這種油狀液體感興趣的科學家。他用蒸餾的方法將這種油狀液體進行分離,得到另一種液體,實際上就是苯。當時法拉第將這種液體稱為“氫的重碳化合物”。

1834年,德國科學家米希爾里希(E·E·Mitscherlich,1794— 1863)通過蒸餾苯甲酸和石灰的混合物,得到了與法拉第所制液體相同的一種液體,並命名為苯。待有機化學中的正確的分子概念和原子價概念建立之後,法國化學家日拉爾(C·F·Gerhardt,1815— 1856)等人又確定了苯的相對分子質量為78,分子式為CH。苯分子中碳的相對含量如此之高,使化學家們感到驚訝如何確定它的結構式呢。化學家們為難了:苯的碳、氫比值如此之大,表明苯是高度不飽和的化合物。但它又不具有典型的不飽和化合物,應具有的易發生加成反應的性質。

德國化學家凱庫勒是一位極富想像力的學者,他曾提出了碳四價和碳原子之間可以連線成鏈這一重要學說。對苯的結構,他在分析了大量的實驗事實之後認為:這是一個很穩定的“核”,6個碳原子之間的結合非常牢固,而且排列十分緊湊,它可以與其他碳原子相連形成芳香族化合物。於是,凱庫勒集中精力研究這6個碳原子的“核”。在提出了多種開鏈式結構但又因其與實驗結果不符而一一否定之後,1865年他終於悟出閉合鏈的形式是解決苯分子結構的關鍵。

苯

關於凱庫勒悟出苯分子的環狀結構的經過,一直是化學史上的一個趣聞。據他自己說這來自於一個夢。那是他在比利時的根特大學任教時,一天夜晚,他在書房中打起了瞌睡,眼前又出現了鏇轉的碳原子。碳原子的長鏈像蛇一樣盤繞捲曲,忽見一蛇銜住了自己的尾巴,並鏇轉不停。他像觸電般地猛醒過來,整理苯環結構的假說,又忙了一夜。對此,凱庫勒說:“我們應該會做夢,那么我們就可以發現真理,但不要在清醒的理智檢驗之前,就宣布我們的夢。”

應該指出的是,凱庫勒能夠從夢中得到啟發,成功地提出重要的結構學說,並不是偶然的。這是由於他善於獨立思考,平時總是冥思苦想有關的原子、分子、結構等問題,才會夢其所思;更重要的是,他懂得化合價的真正意義,善於捕捉直覺形象;加之以事實為依據,以嚴肅的科學態度進行多方面的分析和探討,這一切都為他取得成功奠定了基礎。

物質結構

苯分子中的離域大Π鍵苯分子中的離域大Π鍵

苯環是最簡單的芳環,由六個碳原子構成一個六元環,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,苯環主鏈上的碳原子之間並不是由以往所認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)連線。

價鍵觀點

碳數為4n+2(n是正整數,苯即n=1),且具有單、雙鍵交替排列結構的環烯烴稱為輪烯(annulene),苯是一種輪烯。苯分子是平面分子,12個原子處於同一平面上,6個碳和6個氫是均等的,C-H鍵長為1.08Α,C-C鍵長為1.40Α,此數值介於單雙鍵長之間。分子中所有鍵角均為120°,碳原子都採取sp2雜化。每個碳原子還剩餘一個p軌道垂直於分子平面,每個軌道上有一個電子。6個軌道重疊形成離域大π鍵,萊納斯·鮑林提出的共振雜化理論認為,苯擁有共振雜化體是苯環非常穩定的原因,也直接導致了苯環的芳香性。

分子軌道模型

從分子軌道理論來看,可以認為苯的6個p軌道,相互作用形成6個π分子軌道,其中ψ1.ψ2.ψ3是能量較低的成鍵軌道,ψ4.ψ5.ψ6是能量較高的反鍵軌道。ψ2.ψ3和ψ4.ψ5是兩對簡併軌道。基態時苯的電子云分布是三個成鍵軌道疊加的結果,故電子云均勻分布於苯環上下及環原子上,形成閉合的電子云。它是苯分子在磁場中產生環電流的根源。

物理性質

苯在常溫下為一種無色、有甜味的透明液體,其密度小於水,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,但其分子質量比水重。苯難溶於水,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有機溶劑混溶。除碘和硫稍溶解外,大多數無機物在苯中不溶解。

苯能與水生成恆沸物,沸點為69.25℃,含苯91.2%。因此,在有水生成的反應中常加苯蒸餾,以將水帶出。

摩爾質量:78.11 g mol-1。

最小點火能:0.20mJ。

爆炸上限(體積分數):8%。

爆炸下限(體積分數):1.2%。

燃燒熱:3264.4kJ/mol。

苯是一種無色、具有特殊芳香氣味的液體,能與醇、醚、丙酮和四氯化碳互溶,微溶於水。苯具有易揮發、易燃的特點,其蒸氣有爆炸性。經常接觸苯,皮膚可因脫脂而變乾燥,脫屑,有的出現過敏性濕疹。長期吸入苯能導致再生障礙性貧血。

苯主要來自建築裝飾中大量使用的化工原料,如塗料。在塗料的成膜和固化過程中,其中所含有的甲醛、苯類等可揮發成分會從塗料中釋放,造成污染。

產品信息

將洗滌罐中每次加入相當於1/10苯體積的濃硫酸連續洗滌工業苯至雜質噻吩含量合格後,水洗一次,5%左右濃度的氫氧化鈉溶液洗一次,最後再用水洗一次。分去水層,用無水氯化鈣乾燥24h,吸上層清亮液進行蒸餾。餾出物清亮後即為純品苯。

苯上游原料

氮、二乙二醇、石腦油,原油、焦油、鉑、粗苯、菲、輕苯、重苯、正十二烷基苯、城市煤氣、香豆酮-茚樹脂、加氫汽油

苯下游產品

5-醛基-2-噻吩甲酸-->6-乙醯氨基煙酸甲酯-->氰乙酸正辛酯-->4,5-二甲-2-硝基苯胺-->二氯苯酚溴酯-->磺胺氯噠嗪鈉-->醋碘苯酸-->氨基乙醇甲酸酯基十七烷基碳酸鹽-->1-HEA-->鄰氯苯異氰酸酯-->2-(正庚醯)噻吩-->異煙醯乙酸乙酯-->2-吡嗪羰醯氯-->異氰-3-氟基苯酯-->2-氯-4-氨基-6-甲基嘧啶-->異氰酸酯-->1-溴-1-苯基-2-丙酮-->2-甲氧基苯基異氰酸酯-->2-氟苯基異氰酸酯-->對甲氧基苯異氰酸酯-->異氰酸對氟苯基酯-->5-叔丁基吲哚-2-羧酸乙酯-->叔戊基苯-->間硝基苯甲醯氯-->BUTYL-巰基丙酸正丁酯-->辛基苯基酮-->4-苯甲醯基丁酸-->3-溴丙腈-->3,4,5,6-四氫-7-甲氧基-2H-氮雜卓-->4-氨基-3-氯吡啶-->農藥增效劑-->硝酸苯汞-->2-乙醯氨基-5-甲基吡啶-->1,3-二甲基-2-(2-噻吩)咪唑烷-->木糖異構酶-->異丁醯苯-->環己基苯基甲酮-->2,5-二甲基-3-己炔-2,5-二醇

化學性質

苯參加的化學反應大致有3種:一種是其他基團和苯環上的氫原子之間發生的取代反應;一種是發生在苯環上的加成反應(註:苯環無碳碳雙鍵,而是一種介於單鍵與雙鍵的獨特的鍵);一種是普遍的燃燒(氧化反應)(不能使酸性高錳酸鉀褪色)。

取代反應

苯環上的氫原子在一定條件下可以被鹵素、硝基、磺酸基、烴基等取代,生成相應的衍生物。由於取代基的不同以及氫原子位置的不同、數量不同,可以生成不同數量和結構的同分異構體。

苯環的電子云密度較大,所以發生在苯環上的取代反應大都是親電取代反應。親電取代反應是芳環有代表性的反應。苯的取代物在進行親電取代時,第二個取代基的位置與原先取代基的種類有關。

鹵代反應

苯的鹵代反應的通式可以寫成:

PhH+X2—催化劑(FeBr3/Fe)→PhX+HX

反應過程中,鹵素分子在苯和催化劑的共同作用下異裂,X+進攻苯環,X-與催化劑結合。

以溴為例,將液溴與苯混合,溴溶於苯中,形成紅褐色液體,不發生反應,當加入鐵屑後,在生成的三溴化鐵的催化作用下,溴與苯發生反應,混合物呈微沸狀,反應放熱有紅棕色的溴蒸汽產生,冷凝後的氣體遇空氣出現白霧(HBr)。催化歷程:

FeBr3+Br-——→FeBr4

PhH+Br+FeBr4-——→PhBr+FeBr3+HBr

反應後的混合物倒入冷水中,有紅褐色油狀液團(溶有溴)沉於水底,用稀鹼液洗滌後得無色液體溴苯。

在工業上,鹵代苯中以氯和溴的取代物最為重要。

硝化反應

苯和硝酸在濃硫酸作催化劑的條件下可生成硝基苯

PhH+HO-NO2-----H2SO4(濃)△---→PhNO2+H2O

硝化反應是一個強烈的放熱反應,很容易生成一取代物,但是進一步反應速度較慢。其中,濃硫酸做催化劑,加熱至50~60攝氏度時反應,若加熱至70~80攝氏度時苯將與硫酸發生磺化反應,因此一般用水浴加熱法進行控溫。苯環上連有一個硝基後,該硝基對苯的進一步硝化有抑制作用,硝基為鈍化基團。

磺化反應

用發煙硫酸或者濃硫酸在較高(70~80攝氏度)溫度下可以將苯磺化成苯磺酸。

PhH+HO-SO3H——△—→PhSO3H+H2O

苯環上引入一個磺酸基後反應能力下降,不易進一步磺化,需要更高的溫度才能引入第二、第三個磺酸基。這說明硝基、磺酸基都是鈍化基團,即妨礙再次親電取代進行的基團。

傅-克反應

在AlCl3催化下,苯也可以和醇、烯烴和鹵代烴反應,苯環上的氫原子被烷基取代生成烷基苯。這種反應稱為烷基化反應,又稱為傅-克烷基化反應。例如與乙烯烷基化生成乙苯

PhH+CH2=CH2----AlCl3---→Ph-CH2CH3

在反應過程中,R基可能會發生重排:如1-氯丙烷與苯反應生成異丙苯,這是由於自由基總是趨向穩定的構型。

在強硫酸催化下,苯與醯鹵化物或者羧酸酐反應,苯環上的氫原子被醯基取代生成醯基苯。反應條件類似烷基化反應,稱為傅-克醯基化反應。例如乙醯氯的反應:

PhH + CH3COCl ——AlCl3—→PhCOCl3

加成反應

苯環雖然很穩定,但是在一定條件下也能夠發生雙鍵的加成反應。通常經過催化加氫,鎳作催化劑,苯可以生成環己烷。但反應極難。

此外由苯生成六氯環己烷(六六六)的反應可以在紫外線照射的條件下,由苯和氯氣加成而得。該反應屬於苯和自由基的加成反應。

氧化反應

苯和其他的烴一樣,都能燃燒。當氧氣充足時,產物為二氧化碳和水。但在空氣中燃燒時,火焰明亮並有濃黑煙。這是由於苯中碳的質量分數較大。

2C6H6+15O2——點燃—→12CO2+6H2O

苯本身不能和酸性KMnO4溶液反應,但在苯環連有直接連著H的C後,可以使酸性KMnO4溶液褪色。

臭氧化反應

苯在特定情況下也可被臭氧氧化,產物是乙二醛。這個反應可以看作是苯的離域電子定域後生成的環狀多烯烴發生的臭氧化反應。

在一般條件下,苯不能被強氧化劑所氧化。但是在氧化鉬等催化劑存在下,與空氣中的氧反應,苯可以選擇性的氧化成順丁烯二酸酐。這是屈指可數的幾種能破壞苯的六元碳環系的反應之一。(馬來酸酐是五元雜環。)

這是一個強烈的放熱反應。

其他

苯在高溫下,用鐵、銅、鎳做催化劑,可以發生縮合反應生成聯苯。和甲醛及次氯酸在氯化鋅存在下可生成氯甲基苯。和乙基鈉等烷基金屬化物反應可生成苯基金屬化物。在四氫呋喃、氯苯或溴苯中和鎂反應可生成苯基格氏試劑。

苯不會與高錳酸鉀反應褪色,與溴水混合只會發生萃取,而苯及其衍生物中,只有在苯環側鏈上的取代基中與苯環相連的碳原子與氫相連的情況下才可以使高錳酸鉀褪色(本質是氧化反應),這一條同樣適用於芳香烴(取代基上如果有不飽和鍵則一定可以與高錳酸鉀反應使之褪色)。這裡要注意1,僅當取代基上與苯環相連的碳原子;2,這個碳原子要與氫原子相連(成鍵)。

至於溴水,苯及苯的衍生物以及飽和芳香烴只能發生萃取(條件是取代基上沒有不飽和鍵,不然依然會發生加成反應)。

苯廢氣處理也是及其重要的。

光照異構化

苯

苯在強烈光照的條件下可以轉化為杜瓦苯(Dewar苯):

杜瓦苯的性質十分活潑(苯本身是穩定的芳香狀態,能量很低,而變成杜瓦苯則需要大量光能,所以杜瓦苯能量很高,不穩定)。

苯

在雷射作用下,則可轉化成更活潑的棱晶烷:

棱晶烷呈現立體狀態,導致碳原子sp3雜化軌道形成的π鍵間有較大的互斥作用,所以更加不穩定。

異構體及衍生物

異構體

杜瓦苯

盆苯

盆苯(benzvalene)分子組成(CH)6,與苯相同,是苯的同分異構體。故稱盆苯。

休克爾苯

稜柱烷

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

多環芳烴

聯苯

、三聯苯 稠環芳烴:萘、蒽、菲、茚、芴、苊、薁

溶解性:不溶於水,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。

工業製備

苯可以由含碳量高的物質不完全燃燒獲得。自然界中,火山爆發和森林火險都能生成苯。苯也存在於香菸的煙中。煤乾餾得到的煤焦油中,主要成分為苯。

直至二戰,苯還是一種鋼鐵工業焦化過程中的副產物。這種方法只能從1噸煤中提取出1千克苯。1950年代後,隨著工業上,尤其是日益發展的塑膠工業對苯的需求增多,由石油生產苯的過程應運而生。21世紀以來全球大部分的苯來源於石油化工。工業上生產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。這是最初生產苯的方法。將生成的煤焦油和煤氣一起通過洗滌和吸收設備,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,蒸餾後得到粗苯和其他高沸點餾分。粗苯經過精製可得到工業級苯。這種方法得到的苯純度比較低,而且環境污染嚴重,工藝比較落後。

從石油中提取

在原油中含有少量的苯,從石油產品中提取苯是最廣泛使用的製備方法。

烷烴芳構化

重整這裡指使脂肪烴成環、脫氫形成芳香烴的過程。這是從第二次世界大戰期間發展形成的工藝。

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,經鉑-錸催化劑,通過脫氫、環化轉化為苯和其他芳香烴。從混合物中萃取出芳香烴產物後,再經蒸餾即分出苯。也可以將這些餾分用作高辛烷值汽油。

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烯烴的一種過程。其副產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,這些雜質在貯存過程中易進一步反應生成高分子膠質。所以要先經過加氫處理過程來除去裂解汽油中的這些雜質和硫化物,然後再進行適當的分離得到苯產品。

芳烴分離

從不同方法得到的含苯餾分,其組分非常複雜,用普通的分離方法很難見效,一般採用溶劑進行液-液萃取或者萃取蒸餾的方法進行芳烴分離,然後再採用一般的分離方法分離苯、甲苯、二甲苯。根據採用的溶劑和技術的不同又有多種分離方法。

·Udex法:由美國道化學公司和UOP公司在1950年聯合開發,最初用二乙二醇醚作溶劑,後來改進為三乙二醇醚和四乙二醇醚作溶劑,過程採用多段升液通道(multouocomer)萃取器。苯的收率為100%。

·Suifolane法:荷蘭殼牌公司開發,專利為UOP公司所有。溶劑採用環丁碸,使用轉盤萃取塔進行萃取,產品需經白土處理。苯的收率為99.9%。

·Arosolvan法:由聯邦德國的魯奇公司在1962年開發。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。採用特殊設計的Mechnes萃取器,苯的收率為99.9%。

·IFP法:由法國石油化學研究院在1967年開發。採用不含水的二甲亞碸作溶劑,並用丁烷進行反萃取,過程採用轉盤塔。苯的收率為99.9%。

·Formex法:為義大利SNAM公司和LRSR石油加工部在1971年開發。嗎啉或N-甲醯嗎啉作溶劑,採用轉盤塔。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的一類碳氫化合物,屬於芳香烴。

甲苯脫烷基化

烷基轉移烷基轉移

甲苯脫烷基製備苯,可以採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。反應按照以下方程式進行

Ph-CH3+H2——→PhH+CH4

根據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。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,反應溫度600-650℃,壓力3.43-3.92MPa。苯的理論收率為98%,純度可達99.98%以上,質量優於Udex法生產的苯。

·Detol法,Houdry公司開發。用氧化鋁和氧化鎂做催化劑,反應溫度540-650℃,反應壓力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99.97%。

·Pyrotol法,Air products and chemicals公司和Houdry公司開發。適用於從乙烯副產裂解汽油中制苯。催化劑為氧化鋁-氧化鉻,反應溫度600-650℃,壓力0.49-5.4MPa。

·Bextol法,殼牌公司開發。

·BASF法,BASF公司開發。

·Unidak法,UOP公司開發。

甲苯熱脫烷基化

甲苯在高溫氫氣流下可以不用催化劑進行脫烷基製取苯。反應為放熱反應,針對遇到的不同問題,開發出了多種工藝過程。

·MHC加氫脫烷基過程,由日本三菱石油化學公司和千代田建設公司在1967年開發。原料可以用甲苯等純烷基苯,含非芳烴30%以內的芳烴餾分。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。原料採用甲苯,二甲苯,加氫裂解汽油,重整油。從反應器不同部位同如氫氣控制反應溫度,反應溫度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。

·THD過程,Gulf Research and Development公司開發。

·,孟山都公司開發。

甲苯歧化和烷基轉移隨著二甲苯用量的上升,在1960年代末相繼開發出了可以同時增產二甲苯的甲苯歧化和烷基轉移技術。(主要反應見下圖)

這個反應為可逆反應,根據使用催化劑、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,美國美孚化學公司在1971年開發,使用非金屬沸石或分子篩催化劑,反應溫度260-315℃,反應器採用液相絕熱固定床,原料為甲苯,轉化率99%以上

②Tatoray過程,日本東麗公司和UOP公司1969年開發,以甲苯和混合碳9芳烴為原料,催化劑為絲光沸石,反應溫度350-530℃,壓力2.94MPa,氫/烴比5-12,採用絕熱固定床反應器,單程轉化率40%以上,收率95%以上,選擇性90%,產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。使用稀土Y型分子篩做催化劑,反應器為氣相移動床,反應溫度471-491℃,常壓。

③TOLD過程,日本三菱瓦斯化學公司1968年開發,氫氟酸-氟化硼催化劑,反應溫度60-120℃,低壓液相。有一定腐蝕性。

其他方法此外,苯還可以通過乙炔三聚得到,但產率很低。

工業用途

早在1920年代,苯就已是工業上一種常用的溶劑,主要用於金屬脫脂。由於苯有毒,人體能直接接觸溶劑的生產過程現已不用苯作溶劑。

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。由於苯對人體有不利影響,對地下水質也有污染,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:

苯經取代反應、加成反應、氧化反應等生成的一系列化合物可以作為製取塑膠、橡膠、纖維、染料、去污劑、殺蟲劑等的原料。大約10%的苯用於製造苯系中間體的基本原料。

苯與乙烯生成乙苯,後者可以用來生產制塑膠的苯乙烯;

苯與丙烯生成異丙苯,後者可以經異丙苯法來生產丙酮與制樹脂和粘合劑的苯酚;

制尼龍的環己烷;

合成順丁烯二酸酐;

用於製作苯胺的硝基苯;

多用於農藥的各種氯苯;

合成用於生產洗滌劑和添加劑的各種烷基苯。

合成氫醌,蒽醌等化工產品。

安全風險

基本標識

RTECS號:CY1400000

危險品標誌:Flammable

風險術語:R45

安全術語:S53

健康危害

由於苯的揮發性大,暴露於空氣中很容易擴散。人和動物吸入或皮膚接觸大量苯進入體內,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於在體內苯生成了苯酚。

特別注意:

(1)長期吸入會侵害人的神經系統,急性中毒會產生神經痙攣甚至昏迷、死亡。

(2)在白血病患者中,有很大一部分有苯及其有機製品接觸歷史。

安全措施

貯於低溫通風處,遠離火種、熱源。與氧化劑、食用化學品等分儲。禁止使用易產生火花的工具。

滅火方法

燃燒性:易燃。

滅火劑:泡沫、乾粉、二氧化碳、砂土。用水滅火無效。

法律法規

中華人民共和國《危險貨物品名表》(GB 12268-90)規定,苯屬第三類危險貨物易燃液體中的中閃點液體。而且由於它的揮發性,可能造成蒸氣局部聚集,因此在貯存,運輸時要求遠離火源和熱源,防止靜電。

國家頒布的《住宅設計規範》(GB50096-2011)規定:

7.5.3 住宅室內空氣污染物的活度和濃度應符合表7.5.3的規定。

表7.5.3住宅室內空氣污染物限值

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)

毒理資料

LD50: 3306mg/kg(大鼠經口);48mg/kg(小鼠經皮)

LC50: 10000ppm 7小時(大鼠吸入)

由於每個人的健康狀況和接觸條件不同,對苯的敏感程度也不相同。嗅出苯的氣味時,它的濃度大概是1.5ppm,這時就應該注意到中毒的危險。在檢查時,通過尿和血液的檢查可以很容易查出苯的中毒程度。

接觸限值

中國MAC 40 mg/m3(皮)

美國ACGIH 10ppm, 32mg/m3 TWA: OSHA 1ppm, 3.2 mg/m3

苯主要通過呼吸道吸入(47-80%)、胃腸及皮膚吸收的方式進入人體。一部分苯可通過尿液排出,未排出的苯則首先在肝中細胞色素P450單加氧酶作用下被氧分子氧化為環氧苯(7-氧雜雙環[4.1.0]庚-2,4-二烯)。環氧苯與它的重排產物氧雜環庚三烯存在平衡,是苯代謝過程中產生的有毒中間體。接下來有三種代謝途徑:與谷胱甘肽結合生成苯巰基尿酸;繼續代謝為苯酚、鄰苯二酚、對苯二酚、偏苯三酚、鄰苯醌、對苯醌等,以葡萄糖苷酸或硫酸鹽結合物形式排出;以及被氧化為已二烯二酸。乙醇和甲苯可以降低苯的毒性。

苯的代謝物進入細胞後,與細胞核中的脫氧核糖核酸(DNA)結合,會使染色體發生變化,比如有的斷裂,有的結合,這就是癌變(形象地說,是發生變異,因為染色體是遺傳物質,它控制著細胞的結構和生命活動等),長期如此,就會引發癌症。

中毒症狀

短期接觸

苯對中樞神經系統產生麻痹作用,引起急性中毒。重者會出現頭痛、噁心、嘔吐、神志模糊、知覺喪失、昏迷、抽搐等,嚴重者會因為中樞系統麻痹而死亡。少量苯也能使人產生睡意、頭昏、心率加快、頭痛、顫抖、意識混亂、神志不清等現象。攝入含苯過多的食物會導致嘔吐、胃痛、頭昏、失眠、抽搐、心率加快等症狀,甚至死亡。吸入20000ppm的苯蒸氣5-10分鐘會有致命危險。

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。引起神經衰弱綜合症。苯可以損害骨髓,使紅血球、白細胞、血小板數量減少,並使染色體畸變,從而導致白血病,甚至出現再生障礙性貧血。苯可以導致大量出血,從而抑制免疫系統的功用,使疾病有機可乘。有研究報告指出,苯在體內的潛伏期可長達12-15年。

婦女吸入過量苯後,會導致月經不調達數月,卵巢會縮小。對胎兒發育和對男性生殖力的影響尚未明了。孕期動物吸入苯後,會導致幼體的重量不足、骨骼延遲發育、骨髓損害。

對皮膚、黏膜有刺激作用。國際癌症研究中心(IARC)已經確認為致癌物。

急性苯中毒臨床表現

1.輕度中毒者可有頭痛、頭暈、流淚、咽乾、咳嗽、噁心嘔吐、腹痛、腹瀉、步態不穩;皮膚、指甲及黏膜紫組、急性結膜炎、耳鳴、畏光、心悸以及面色蒼白等症狀。

2.中度和重度中毒者,除上述症狀加重、嗜睡、反應遲鈍、神志恍惚等外,還可能迅速昏迷、脈搏細速、血壓下降、全身皮膚、黏膜紫紺、呼吸增快、抽搐、肌肉震顫,有的患者還可出現躁動、欣快、譫妄及周圍神經損害,甚至呼吸困難、休克。

急救處理

1.吸入中毒者,應迅速將患者移至空氣新鮮處,脫去被污染衣服,鬆開所有的衣服及頸、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。並且要注意身體的保暖。

2.口服中毒者套用0.005的活性炭懸液或0.02碳酸氫鈉溶液洗胃催吐,然後服導瀉和利尿藥物,以加快體內毒物的排泄,減少毒物吸收。

3.皮膚中毒者,應換去被污染的衣服和鞋襪,用肥皂水和清水反覆清洗皮膚和頭髮。

4.有昏迷、抽搐患者,應及早清除口腔異物,保持呼吸道的通暢,由專人護送醫院救治。

檢測方法

氣相色譜法和高效液相色譜法可以檢測各種產品中苯的含量。苯的純度的測定一般使用冰點法。

對空氣中微量苯的檢測,可以用甲基矽油等有揮發性的有機溶劑或者低分子量的聚合物吸收,然後通過色譜進行分析;或者採用比色法分析;也可以將含有苯的空氣深度冷凍,將苯冷凍下來,然後把硫酸鐵和過氧化氫溶液加入得到黃褐色或黑色沉澱,再用硝酸溶解,然後通過比色法分析。或者直接用硝酸吸收空氣中的苯,硝化成間二硝基苯,然後用二氯化鈦溶液滴定,或者用間二甲苯配製的甲乙酮鹼溶液比色定量。

治理方法

危害

苯,是煤焦油分餾或是石油的裂解產物。它是一種無色或淡黃色的易揮發,並具強烈的特殊芳香氣味的非極性液體,是製作多種樹脂的重要原料,在家裝時廣泛用做溶劑(膠、油漆、塗料、防水材料)。苯不溶於水,與乙醇、氯仿、乙醚、二硫化碳、四氯化碳、冰醋酸、丙酮、油混溶。遇熱、明火易燃燒、爆炸。

苯有毒,會抑制人體造血功能,能致使白細胞、紅細胞和血小板的減少而造成多種疾病,對皮膚和黏膜有局部刺激作用,吸入或經皮膚吸收可引起中毒。

侵入途徑

蒸氣可經呼吸道吸收,液體經消化道吸收完全,皮膚可吸收少量。

急性毒作用主要是抑制中樞神經系統。高濃度蒸氣對黏膜和皮膚有一定的刺激作用。液態苯直接吸入呼吸道,可引起肺水腫和出血。

苯蒸氣經呼吸道吸入的最初幾分鐘吸收率最高。吸收入體內的苯,40-60%經呼氣排出,經腎排出的極少,人體吸收後主要分布在含類脂質較多的組織和器官中。主要在肝內代謝,約30%的苯氧化成酚,並與硫酸葡萄糖酸結合隨尿排出,極少量以酚或醌等形式經腎排出。

臨床表現

急性中毒:短時間內吸入大量苯蒸氣或口服多量液態苯後出現興奮或酒醉感,伴有黏膜刺激症狀,可有頭暈、頭痛、噁心、嘔吐、步態不穩。重症者可有昏迷、抽搐、呼吸及循環衰竭症狀。

亞急性中毒:短期內吸入較高濃度後可出現頭暈、頭痛、乏力、失眠等症狀。約經1-2個月後可發生再生障礙性貧血。

處理方法

急性中毒:立即脫離現場至空氣新鮮處,脫去污染的衣著,用肥皂水或清水沖洗污染的皮膚。口服者給予洗胃。中毒者應臥床靜息,對症、支持治療。可給予葡萄糖醛酸。注意防治腦水腫,心搏未停者忌用腎上腺素。

亞急性中毒:脫離接觸,對症處理。對再生障礙性貧血可給予小量多次輸血及糖皮質激素治療,其他療法與內科相同。

一般苯中毒症狀經治療後是可以恢復的,但也有由於造血功能完全被破壞,而患致命的顆粒性白細胞消失症。兒童和女性對苯及其同系物的危害較男性更敏感。

儲存運輸

操作處置注意事項:密閉操作,加強通風。操作人員必須經過專門培訓,嚴格遵守操作規程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防毒面具(半面罩),戴化學安全防護眼鏡,穿防毒物滲透工作服,戴橡膠耐油手套。遠離火種、熱源,工作場所嚴禁吸菸。使用防爆型的通風系統和設備。防止蒸氣泄漏到工作場所空氣中。避免與氧化劑接觸。灌裝時應控制流速,且有接地裝置,防止靜電積聚。搬運時要輕裝輕卸,防止包裝及容器損壞。配備相應品種和數量的消防器材及泄漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。

儲存注意事項:儲存於陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。庫溫不宜超過30℃。保持容器密封。應與氧化劑、食用化學品分開存放,切忌混儲。採用防爆型照明、通風設施。禁止使用易產生火花的機械設備和工具。儲區應備有泄漏應急處理設備和合適的收容材料。

代表案例

中石油管道漏油 致蘭州自來水苯超標

2014年4月12日,根據調查,造成蘭州自來水苯超標的源頭直指中國石油天然氣公司蘭州石化分公司的管道泄漏,是其污染了供水企業的自流溝所致。當地經過緊急採取措施,受到污染的西固、安寧兩個區的自來水苯含量已於12日中午大幅下降,城關、七里河兩區則一直未檢測出苯物質含量。蘭州正在做恢復正常供水前的準備工作。

苯的降解

冬青對苯的淨化能力

對七種冬青的種及品種在三種不同濃度下對苯氣體的吸收效果,以及在短期不同濃度苯氣體脅迫和長期高濃度苯氣體脅迫下部分生理指標的變化進行了測定,並觀察了四種冬青在長期高濃度脅迫下葉片結構變化和兩種冬青在長期高濃度苯脅迫下葉片內ATPase活性的定位,以此為依據來綜合判斷七種冬青種及品種對苯氣體的淨化能力和對苯氣體脅迫的抗性。主要研究結果如下:

(1)從植株整體對苯的吸收率的大小來看;(2)測定了七種冬青在短期不同濃度苯氣體脅迫下和長期高濃度苯氣體脅迫下葉片內生理反應表明;

(3)運用電鏡觀察了冬青在長期高濃度苯氣體脅迫下葉片的結構變化以及冬青和大別山冬青在長期高濃度苯氣體脅迫下葉片內ATPase活性的定位,更進一步證明了大別山冬青和‘蘭少女’冬青在長期高濃度苯氣體脅迫下抗性較強。

(4)綜合七種冬青對苯的吸收率和對苯氣體脅迫的抗性表明:在短期不同濃度苯氣體脅迫下大別山冬青、‘蘭少女’冬青和刺葉冬青抗性較強,但對苯氣體的淨化效果較差;鈍齒冬青和全緣冬青對苯氣體脅迫的抗性和對苯氣體的淨化能力都一般;‘金寶石’冬青對苯氣體的淨化能力較好,但對苯氣體脅迫的抗性較差;冬青對苯氣體脅迫的抗性和對苯氣體的淨化能力都較差。

在長期高濃度苯濃度脅迫下,大別山冬青對苯氣體脅迫的抗性和對苯氣體的淨化效果都較強;‘蘭少女’冬青對苯氣體脅迫的抗性較強,但對苯氣體的淨化效果較差;鈍齒冬青、全緣冬青和刺葉冬青對苯氣體脅迫的抗性和對苯氣體的淨化能力都一般;‘金寶石’冬青對苯氣體脅迫的抗性較差,但對苯氣體的淨化能力較強;冬青對苯氣體脅迫的抗性和對苯氣體的淨化能力都較差。

光催化降解

通過將TiO2粉末和聚乙二醇混合,隨後在氮氣氣氛下熱處理合成了炭包復TiO2.利用粉末X射線衍射、紫外-可見漫反射光譜、透射電子顯微鏡和氮吸附對炭包復TiO2複合物樣品進行了表征,並研究了其對濃度為~1.2×10-5苯的光催化活性.

結果表明:炭包復量受熱處理溫度和聚乙二醇用量的影響,隨著溫度的升高和聚乙二醇量的減少而減少;TiO2的結晶度隨著溫度的升高而提高,但是炭包復對TiO2晶體的生長有抑制作用.炭包復銳鈦礦樣品比純TiO2表現出對苯更高的光催化活性,這是由於炭吸附作用導致銳鈦礦顆粒周圍的苯濃度增加以及包復炭可導致電荷的有效分離;另一個原因是銳鈦礦相結晶度的提高.因此,要獲得對苯具有高光催化活性的炭包復TiO2需要綜合考慮碳含量和銳鈦礦晶體結構.

拼音是ben的漢字

拼音是ben的漢字共有29個,如下:

||||||||||||||||||||||||||||

相關詞條

相關搜尋

熱門詞條