乙烷回收技术现状

卡斯诺。71-43-2

RTECS编号CY1400000

微笑C1=CC=CC=C1

化学式C6H6

摩尔质量为78.11 g mol-1。

密度为0.8786克/毫升。

熔点:278.65 K (5.5℃)

沸点:353.25 K (80.1℃)

在水中的溶解度为0.18克/ 100毫升水。

标准摩尔熵so 298 173.26j/mol·k

标准摩尔热容CPO 135.69j/mol·k(298.438+05k)

闪点-10.11℃(闭杯)

自燃温度为562.22℃。编辑此段|回到顶部，发现历史上苯最早是在18世纪早期用煤气做照明气体时合成的。

1803 ~ 1819g . t . Accum产生了许多产物，其中一些用现代分析方法检测出含有少量苯。

1825年，迈克尔·法拉第从鱼油和其他类似物质的热解产物中分离出高纯度的苯，被称为“氢的双carburet”。测定了苯的一些物理性质和化学组成，阐述了苯分子的烃比。

1833年，Milscherlich确定了苯分子中六个碳和六个氢原子的实验式(C6H6)。

1845年，德国化学家霍夫曼从煤焦油的轻馏分中发现了苯，他的学生c·曼斯菲尔德随后对其进行了加工和提纯。后来他发明了结晶法提炼苯。他还进行了工业应用研究，为苯的加工和利用开辟了一条道路。

凯库勒的双键摆动模型1865年，弗里德里希·凯库勒提出了苯环和无限* * *轭的单双键交替的结构，现在称为凯库勒型。他对这种结构的解释是，环中双键的位置不固定，可以快速移动，所以六个碳是等价的。通过研究一氯苯和二氯苯的类型，他发现苯是一个环状结构，每个碳上都连接着一个氢。也有人说，把苯的分子结构画成六边形环状结构，是法国化学家奥古斯特·劳伦于1854年在《化学方法》一书中首先提出的。但出于某种原因，凯库勒在论文中没有提到劳伦的成就。

此外，詹姆斯·杜瓦发现了一种苯类似物；命名为“杜瓦苯”，已经证明可以通过光照从苯中获得。

1865年，苯成为工业产品。它最初是从煤焦油中回收的。随着用途的扩大，产量不断上升，以1930成为世界十大吨位产品之一。编辑此段|回到顶部物质结构苯分子中的离域大π键苯具有苯环结构，使其具有特殊的芳香性。苯环是最简单的芳香环，由六个碳原子组成，每个碳原子后面都有一个基团，苯的六个基团都是氢原子。

碳数为4n+2(n为正整数，即苯为n=1)、单键和双键交替的结构的环烯烃称为轮烯，苯是轮烯的一种。(参见“4n+2法则”)

苯是平面分子，同一平面上有12个原子，6个碳和6个氢相等，C-H的键长为1.08α，C-C的键长为1.40α，介于单键和双键键长之间。分子中所有键角均为120，所有碳原子均为sp2杂化。每个碳原子仍然有一个垂直于分子平面的P轨道，每个苯分子在σ键轨道上有一个电子。六个轨道重叠形成一个离域的大π键。根据linus pauling提出的* * *振动杂化理论，苯环中* *振动杂化的存在是苯环非常稳定的原因，这也直接导致了它的芳香性。

从分子轨道理论可以认为，苯的六个p轨道相互作用形成六个π分子轨道，其中ψ1、ψ2、ψ3为低能量的键轨道，ψ4、ψ5、ψ6为高能量的反键轨道。ψ2，ψ3，ψ4和ψ5是两对简并轨道。苯在基态的电子云分布是三个成键轨道叠加的结果，所以电子云均匀分布在苯环的上下和环原子上，形成闭合的电子云。它是苯分子在磁场中产生环电流的来源。编辑此段|回顶物理性质苯的沸点为80.1℃，熔点为5.5℃。常温下为无色芳香透明液体，易挥发。苯的密度比水低，密度为0.88g/ml，但其分子量比水重。苯不溶于水，1.7g苯最多能溶于1升水；但苯是一种很好的有机溶剂，对有机分子和一些非极性无机分子有很强的溶解能力。

苯能与水反应生成共沸物，沸点为69.25℃，苯含量为91.2%。因此，在生成水的反应中经常加入苯蒸馏，以将水取出。

根据Antoine方程可以计算出10-1500mmHg之间的饱和蒸汽压。

lgP = A - P/(C + t)

参数:A = 6.91210，B = 1214.645，C = 221.205。

其中p的单位是mmHg，t的单位是℃。编辑此段|回到顶部化学苯参与的化学反应大致有三种:一是苯环上其他基团与氢原子的取代反应；一个是碳碳双键上的加成反应；一个是苯环的断裂。

取代反应

详见“取代反应”和“亲电芳香取代反应”。

在一定条件下，苯环上的氢原子可以被卤素、硝基、磺酸基、烃基等取代。，并可生成相应的导数。由于取代基不同，氢原子的位置和数目不同，可以生成不同数目和结构的异构体。

苯环的电子云密度比较高，所以苯环上的取代反应多为亲电取代。亲电取代是芳香环的代表性反应。当苯取代物进行亲电取代时，第二个取代基的位置与原取代基有关。

卤化反应

苯卤化反应的通式可以写成:

PhH+X2——→PhX+HX

反应过程中，卤素分子在苯和催化剂的作用下杂合，X+攻击苯环，X-与催化剂结合。

以溴为例，反应中需要加入铁粉，铁在溴的作用下转化为三溴化铁。

催化过程:

FeBr3+Br-——→FeBr4-

PhH+Br+FeBr4-——→PhBr+FeBr3+HBr

在工业上，卤代苯中氯和溴的替代品是最重要的。

硝化

苯和硝酸在浓硫酸作催化剂的条件下可以生成硝基苯。

PhH+HO-NO2——→PhNO2+H2O

硝化是强放热反应，容易产生替代品，但进一步反应速度较慢。

磺化反应

苯在较高温度下可以用浓硫酸或发烟硫酸磺化成苯磺酸。

PhH+HO-SO3H——→PhSO3H+H2O

苯环上引入磺酸基后，反应能力下降，不容易被进一步磺化。引入第二和第三磺酸基团需要更高的温度。这说明硝基和磺酸基是钝化基团，也就是阻碍再次亲电取代的基团。

弗瑞德-克来福特反应

在AlCl3的催化下，苯还可以与醇、烯烃、卤代烃反应，苯环上的氢原子被烷基取代生成烷基苯。这种反应称为烷基化反应，也称为弗瑞德-克来福特烷基化反应。例如用乙烯烷基化生产乙苯。

PhH+CH2=CH2—AlCl3→Ph-CH2CH3

在反应过程中，R基团可能会发生重排:例如1-氯丙烷与苯反应生成异丙苯，这是因为自由基总是趋向于稳定的构型。

在强路易斯酸催化下，苯与酰氯或羧酸酐反应，苯环上的氢原子被酰基取代，生成酰基苯。反应条件类似于烷基化。

加成反应(加成反应)

参见“加成反应”

虽然苯环很稳定，但是在一定条件下也可以发生双键的加成反应。通常通过催化加氢，使用镍作为催化剂，苯可以生成环己烷。

C6H6+3H2——→C6H12

另外，由苯生成六氯环己烷(HCH)的反应可以通过在紫外线照射下苯和氯的加成得到。

氧化反应(氧化还原)

烧伤

像其他碳氢化合物一样，苯也能燃烧。当氧气充足时，产物是二氧化碳和水。但在空气中燃烧时，火焰明亮，有浓浓的黑烟。这是由于苯中碳的质量分数较大。

2c6h 6+15o 2——→12co 2+6H2O

臭氧化

苯在一定条件下也能被臭氧氧化，产物是乙二醛。该反应可视为苯离域后产生的环状多烯的臭氧化反应。

正常情况下，苯不能被强氧化剂氧化。然而，在催化剂如氧化钼的存在下，苯可以通过与空气中的氧气反应而选择性地氧化成马来酸酐。这是少数能破坏苯的六元碳环体系的反应之一。(马来酸酐是五元杂环。)

这是一个强放热反应。

其他反应

以铁、铜、镍为催化剂，苯在高温下可以缩合生成联苯。甲醛和次氯酸在氯化锌的存在下可以生成氯甲苯。和烷基金属酸盐如乙基钠可以反应生成苯基金属酸盐。苯基格氏试剂可以通过在四氢呋喃、氯苯或溴苯中与镁反应来制备。编辑此段|回到顶端准备方法

直到二战前，苯还是钢铁工业炼焦过程中的副产品。这种方法只能从1吨煤中提取1公斤苯。1950年代以后，随着工业上对苯需求的增加，特别是发展中的塑料工业，石油制苯工艺应运而生。目前，世界上大部分苯来自石油化工行业。工业上生产苯的三种最重要的方法是催化重整、甲苯加氢脱烷基化和蒸汽裂解。

煤焦油提取物

煤焦化过程中产生的轻质焦油含有大量的苯。这是最初生产苯的方法。生成的煤焦油和煤气一起通过洗涤和吸收设备，高沸点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。粗苯可以提炼得到工业级苯。这种方法得到的苯纯度低，环境污染严重，工艺落后。

从石油中提取

原油中含有少量苯，从石油产品中提取苯是应用最广泛的制备方法。

烷烃的芳构化

这里的重整是指脂肪烃环化脱氢形成芳烃的过程。这是在第二次世界大战期间发展起来的一个过程。

在500-525℃和8-50个大气压下，沸点在60-200℃之间的各种脂肪烃通过用铂-铼催化剂脱氢和环化转化成苯和其它芳香烃。从混合物中提取芳烃产物后，苯可以通过蒸馏分离。这些馏分也可以用作高辛烷值汽油。

蒸汽裂化

蒸汽裂化是从低分子烷烃如乙烷、丙烷或丁烷和石油组分如石脑油和重柴油生产烯烃的过程。其副产品之一的裂解汽油富含苯，可分馏成苯等成分。裂化汽油也可以与其他碳氢化合物混合作为汽油添加剂。

裂解汽油中苯含量约为40-60%，还含有二烯烃、苯乙烯等其他不饱和组分。这些杂质在储存过程中容易进一步反应形成聚合物胶体。因此，有必要首先通过加氢处理从裂化汽油中除去这些杂质和硫化物，然后进行适当的分离以获得苯产品。

芳烃分离

不同方法得到的含苯馏分成分非常复杂，用普通的分离方法很难得到有效的分离。一般采用溶剂液-液萃取或萃取蒸馏的方法分离芳烃，然后采用普通的分离方法分离苯、甲苯和二甲苯。根据所使用的不同溶剂和技术，有许多分离方法。

①Udex法:1950由国道化工公司和UOP公司共同开发。最初用二甘醇醚作为溶剂，后来改进为三甘醇醚和四甘醇醚作为溶剂。该工艺采用多级升液通道(multouocomer)萃取器。苯的收率为100%。

② Suifrane法:荷兰壳牌公司开发，UOP公司专利。溶剂为环丁砜，用旋转萃取塔萃取，产品需用白土处理。苯的收率为99.9%。

③Arosolvan法:由联邦德国鲁奇公司于1962开发。溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)，为了提高收率，有时会加入10-20%乙二醇醚。采用特殊设计的机械萃取器，苯的收率为99.9%。

IFP法:由法国石油化学研究所于1967开发。以无水二甲基亚砜(DMSO)为溶剂，丁烷为反萃剂，在转盘塔中进行反萃。苯的收率为99.9%。

④Formex法:由意大利SNAM公司和LRSR石油加工部于1971开发。以吗啉或N-甲酰吗啉为溶剂，采用转盘塔。芳烃总收率为98.8%，其中苯收率为100%。

甲苯脱烷基化

甲苯脱烷基可用于无催化剂催化加氢脱烷基或热脱烷基制苯。原料可以是甲苯、其与二甲苯的混合物或含有苯和其他烷基芳烃和非芳烃的馏分。

甲苯催化加氢脱烷基化

使用铬、钼或铂氧化物作为催化剂，甲苯可以与氢气混合，在500-600℃和40-60大气压下生产苯。这个过程被称为加氢脱烷基化。如果温度更高，可以省略催化剂。该反应按照以下方程式进行

Ph-CH3+H2——→PhH+CH4

根据催化剂和工艺条件的不同，有多种工艺方法。

①Hydeal法，由Ashi和& amp；Refing和UOP在1961开发。原料可以是重整油、加氢裂化汽油、甲苯、C6-C8混合芳烃、脱烷基煤焦油等。催化剂为氧化铝-氧化铬，反应温度为600-650℃，压力为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。

②德托尔法，由Houdry公司开发。以氧化铝和氧化镁为催化剂，反应温度为540-650℃，反应压力为0.69-5.4MPa，原料主要为C7-C9芳烃。苯的理论收率为97%，纯度可达99.97%。

③Pyrotol法，由Air products and chemicals公司和Houdry公司开发。适用于乙烯副产裂解汽油制苯。催化剂为氧化铝-氧化铬，反应温度为600-650℃，压力为0.49-5.4MPa

④Bextol法，壳牌公司开发。

⑤巴斯夫法，由巴斯夫公司开发。

⑥Unidak法，由UOP公司开发。

甲苯热脱烷基化

甲苯可以在高温氢气流下无催化剂脱烷基为苯。该反应是放热的，并且针对所遇到的不同问题已经开发了多种工艺过程。

①MHC加氢脱烷基工艺由三菱石化公司和千代田建设公司在1967开发。原料可以是纯烷基苯如甲苯，以及含有少于30%非芳烃的芳烃馏分。操作温度为500-800℃，操作压力为0.98MPa，氢烃比为1-10。工艺选择性为97-99%(摩尔)，产品纯度为99.99%。

②HDA的加氢脱烷基工艺由美国碳氢化合物研究公司和大西洋里奇菲尔德公司于1962开发。原料为甲苯、二甲苯、加氢裂化汽油和重整油。从反应器的不同部分控制反应温度，如氢气，反应温度为600-760℃，压力为3.43-6.85MPa，氢烃比为1-5，停留时间为5-30秒。选择性为95%，产率为96-100%。

③太阳石油公司开发的太阳工艺。

④THD工艺，由海湾研究开发公司开发。

⑤孟山都工艺，由孟山都公司开发。

甲苯歧化和烷基转移

随着二甲苯消费量的增加，1960年代末开发了甲苯歧化和烷基转移技术，可同时增加二甲苯产量。(主要反应见下图)

烷基转移是一个可逆反应，根据所用的催化剂、工艺条件和原料，有不同的工艺流程。

①①LTD的液相甲苯歧化工艺由美国美孚化工公司于1971开发。采用非金属沸石或分子筛催化剂，反应温度为260-365438±05℃。反应器采用液相绝热固定床，以甲苯为原料，转化率达99%以上。

②东丽公司和UOP公司在1969开发的Tatoray工艺。以甲苯和混合碳九芳烃为原料，丝光沸石为催化剂，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%。

二甲苯plas工艺:由美国大西洋Richfield公司和Engelhard公司开发。以稀土Y型分子筛为催化剂，反应器为气相移动床。反应温度471-491℃，压力正常。

(3)③日本三菱瓦斯化学公司在1968开发的告诉工艺，氢氟酸-氟化硼催化剂，反应温度60-120℃，低压液相。它是腐蚀性的。

其他方法

此外，乙炔三聚也可得到苯，但产率很低。编辑此段|返回顶级检测方法气相色谱法和高效液相色谱法可以检测各种产品中苯的含量。冰点法通常用于测定苯的纯度。

空气中的微量苯可以用甲基硅油或低分子量聚合物等挥发性有机溶剂吸收，然后用色谱法分析。或者比色分析；也可以将含苯的空气深度冷冻，将苯冷冻，然后加入硫酸铁和双氧水溶液，得到黄褐色或黑色沉淀，再用硝酸溶解，然后用比色法分析。或者直接用硝酸吸收空气中的苯，硝酸化成间二硝基苯，然后用二氯化钛溶液滴定，或者用间二甲苯配制的甲乙酮碱溶液比色定量。编辑此段|回到顶级工业用途早在1920s，苯就已经是工业上常用的溶剂，主要用于金属脱脂。因为苯有毒，生产过程中人体可以直接接触溶剂，现在已经不用苯做溶剂了。

苯可以作为汽油添加剂，因为它可以降低爆震。在1950年代使用四乙基铅之前，所有抗爆剂都是苯。然而，随着含铅汽油的褪色，苯又被使用了。由于苯对人体有不良影响，污染地下水水质，欧美国家限制汽油中苯含量不超过1%。

苯在工业上最重要的用途是作为化学原料。苯可以合成一系列的苯衍生物:

①苯与乙烯反应生成乙苯，可用于生产塑料用苯乙烯；

(2)苯与丙烯反应生成异丙苯，异丙苯可用于生产丙酮和苯酚，用于制造树脂和粘合剂；

用于制造尼龙的环己烷；

③马来酸酐的合成；

④硝基苯用于制苯胺；

⑤多用于农药的各种氯苯类化合物；

⑥合成用于生产洗涤剂和添加剂的各种烷基苯。

⑦对苯二酚、蒽醌等化工产品的合成。编辑此段|回到健康危害排行榜由于苯具有挥发性，暴露在空气中很容易扩散。人和动物吸入或皮肤接触大量苯会引起急性和慢性苯中毒。一些研究报告表明，苯中毒部分是由苯在体内产生苯酚引起的。

毒理学数据

LD50:大鼠3306毫克/千克(口服)；48毫克/千克(小鼠经皮吸收)

LC50: 10000 ppm，持续7小时(大鼠吸入)

因为每个人的健康状况和接触条件不同，对苯的敏感程度也不同。当你闻到苯的气味时，其浓度约为1.5ppm，要注意中毒的危险。检查时，通过尿液和血液检查，很容易查出苯中毒的程度。

接触极限

中国最高容许浓度为40毫克/立方米

美国ACGIH 10ppm，32毫克/立方米TWA: OSHA 1ppm，3.2毫克/立方米。

使…新陈代谢

苯主要通过呼吸道吸入(47-80%)、胃肠道吸收和皮肤吸收进入人体。一部分苯可随尿液排出，未暴露的苯在肝脏细胞色素P450单加氧酶的作用下，先被氧分子氧化成环氧苯(7-氧杂双环[4.1.0]庚-2，4-二烯)。环氧苯与其重排产物氧杂环丁烷平衡，氧杂环丁烷是苯代谢过程中产生的有毒中间体。然后有三条代谢途径:与谷胱甘肽结合产生苯巯基尿酸；继续代谢成苯酚、邻苯二酚、对苯二酚、偏苯三酚、对苯二酚等。，并以葡糖苷酸或硫酸盐结合的形式排出；并氧化成己二酸。乙醇和甲苯可以降低苯的毒性。

中毒症状

短期接触

苯会麻痹中枢神经系统，导致急性中毒。严重者会出现头痛、恶心、呕吐、意识模糊、意识丧失、昏迷、抽搐等。严重时，人会因为中枢系统瘫痪而死亡。少量苯也会导致困倦、头晕、心率加快、头痛、颤抖、意识模糊和意识不清。摄入含苯过多的食物会导致呕吐、胃痛、头晕、失眠、抽搐、心率加快甚至死亡。吸入20000ppm的苯蒸汽5-10分钟将是致命的。

长期接触

长期接触苯会对血液造成很大伤害，引起慢性中毒。引起神经衰弱综合症。苯会损伤骨髓，使红细胞、白细胞、血小板数量减少，染色体扭曲，从而导致白血病，甚至再生障碍性贫血。苯会导致大量出血，从而抑制免疫系统的功能，让疾病有机可乘。有报道称苯在体内的潜伏期可长达12-15年。

吸入过多苯后，女性会出现数月月经不调，卵巢萎缩。对胎儿发育和男性生育能力的影响仍然未知。怀孕动物吸入苯会导致仔鱼体重不足，骨骼发育迟缓，骨髓受损。

它能刺激皮肤和粘膜。国际癌症研究中心(IARC)已确定为致癌物。