甲苯与氧气反应所放热量为多少
1mol甲苯与氧气完全反应所放热量为3905.0kj
燃烧热(kJ/mol):3905.0
在25℃,100kPa时,(旧的标准态压力为1 atm=101 kPa,即1标准大气压,新的标准态压力改为1 bar=100 kPa。北京大学出版社,《普通化学原理(第四版)》85页注解1)1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热.单位为kJ/mol
苯(Benzene,)是一种碳氢化合物,也是最简单的芳烃。在常温下苯为一种无色、有甜味的透明液体,并具有强烈的芳香气味。苯可燃,有毒,也是一种致癌物质。苯是一种石油化工基本原料。苯的产量和生产技术水平是一个国家石油化工业发展水平的标志之一。甲苯则是苯的同系物,亦名“甲基苯”、“苯基甲烷”。
甲苯
甲苯是有机化合物,属芳香烃,结构简式为。甲苯是最简单、最重要的芳烃化合物之一。在空气中,甲苯只能不完全燃烧,火焰呈黄色,具有类似甲苯苯的芳香气味,沸点(常压)110.63℃,熔点-94.99℃。凝固点为-95℃,密度为0.866克/厘立方米。甲苯温度计正是利用了它的凝固点比水银低,可以在高寒地区使用;而它的沸点又比水的沸点高,可以测110.8℃以下的温度。因此从测温范围来看,它优于水银温度计和酒精温度计。另外甲苯比较便宜,故甲苯温度计比水银温度计也便宜。
甲苯在常温常压下是一种无色透明,清澈如水的液体,对光有很强的折射作用(折射率:1.4961)。甲苯几乎不溶于水(0.52克/升),但可以和二硫化碳、酒精、乙醚以任意比例混溶,在氯仿、丙酮和大多数其他常用有机溶剂中也有很好的溶解性。甲苯的黏性为0.6毫帕斯,也就是说它的黏稠性弱于水。甲苯的热值为40.940千焦/千克,闪点为4 ℃,燃点为535 ℃。蒸气和空气形成爆炸性混合物,爆炸极限1.2%~7.0%(体积)。甲苯溶解溴后,在光照条件下,甲基上的氢原子被溴原子取代(与甲烷相似),而在铁作催化剂条件下,苯基上的氢原子被溴原子取代(与苯相似);但甲苯分子中存在着甲基和苯基的相互影响,使得甲苯又具有不同于苯和甲烷的性质,如苯环上的取代反应(卤化、硝化等),甲苯比苯容易进行,甲苯分子中的甲基可以被酸性高锰酸钾溶液氧化。
在氧化反应中(如与酸性高锰酸钾溶液),甲苯能由苯甲醇、苯甲醛而最终被氧化为苯甲酸。甲苯主要能进行自由基取代、亲电子取代和自由基加成反应。亲核反应则较少发生。 在受热或光辐射条件下,甲苯可以和某些反应物(如溴)在甲基上进行自由基取代反应。 甲苯与硝酸发生取代反应生成三硝基甲苯(TNT)。
甲苯不溶于水,但溶于乙醇和苯的溶剂中。甲苯容易发生氯化,生成苯—氯甲烷或苯三氯甲烷,它们都是工业上很好的溶剂;它可以萃取溴水中的溴,但不能和溴水反应;它还容易硝化,生成对硝基甲苯或邻硝基甲苯,它们都是染料的原料;它还容易磺化,生成邻甲苯磺酸或对甲苯磺酸,它们是做染料或制糖精的原料;1份甲苯和3份硝酸硝化,可得到三硝基甲苯(俗名TNT)。甲苯的蒸汽与空气混合形成爆炸性物质,因此它可以制造梯思梯炸药。
烟草种植
甲苯是石油的次要成分之一。在煤焦油轻油(主要成分为苯)中,甲苯占15%~20%。我们周围环境中的甲苯主要来自重型卡车所排的尾气(因为甲苯是汽油的成分之一)。许多有机物在不完全燃烧后会产生少量甲苯,最常见的如:烟草。大气层内的甲苯和苯一样,在一段时间后会由空气中的氢氧自由基(OH*)完全分解。
甲苯与苯的性质很相似,是工业上应用很广的原料。但其蒸汽有毒,可以通过呼吸道对人体造成危害,使用和生产时要防止它进入呼吸器官。
甲苯主要由原油经石油化工过程而制成。作为溶剂它用于油类、树脂、天然橡胶、合成橡胶、煤焦油、沥青、醋酸纤维素,也作为溶剂用于纤维素油漆和清漆以及用为照相制版、墨水的溶剂。甲苯也是有机合成,特别是氯化苯酰、苯基、糖精、三硝基甲苯和许多染料等有机合成的主要原料。它也是飞机和汽车汽油的一种成分。
甲苯具有挥发性,在环境中比较不易发生反应。由于空气的运动使其广泛分布在环境中,并且通过雨和从水表面的蒸发使其在空气和水体之间不断地再循环,最终可能因生物的和微生物的氧化而被降解。对世界上很多城市空气中的平均浓度进行汇总,结果表明甲苯浓度通常为112.5~150毫克/立方米,这主要来自于汽油有关的排放(汽车废气、汽油加工),也来自于工业活动所造成的溶剂损失和排放。
甲苯是基本有机原料之一,大量由于提高辛烷值汽油组分和多种用途的溶剂。从甲苯中可以衍生出许多种化工原料,例如:苯、二甲苯、苯甲酸、甲苯二异氰酸脂、氯化甲苯、甲酚和对甲苯磺酸等。这些原料可进一步制造合成纤维、塑料、炸药和染料等。
甲苯也是重要的化工原料。危险特性:易燃,其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。遇明火、高热极易燃烧爆炸。与氧化剂能发生强烈反应。流速过快,容易产生和积聚静电。其蒸气比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇明火会引着回燃。 甲苯又是燃料的重要成分。使用甲苯的工厂、加油站,汽车尾气是主要污染源。城市空气中的甲苯,主要来自于汽油有关的排放及工业活动造成的溶剂损失和排放。贮运过程中的意外事故是甲苯的又一个污染源。甲苯能被强氧化剂氧化。
甲苯为一级易燃物,其蒸气与空气的混合物具爆炸性。发生爆炸起火时,冒出黑烟,火焰沿地面扩散。进入起火现场,眼睛会流泪且与咽喉皆感刺痛、发痒,并可闻到特殊的芳香气味。
进入人体的甲苯,可迅速排出体外。甲苯易挥发,在环境中比较稳定,不易发生反应。由于空气的运动,使其广泛分布在环境中。水中的甲苯可迅速挥发至大气中。甲苯毒性小于苯,但刺激症状比苯严重,吸入会出现咽喉刺痛感、发痒和灼烧感;刺激眼黏膜,会引起流泪、发红、充血;溅在皮肤上局部会出现发红、刺痛及疱疹等。重度甲苯中毒后,或呈兴奋状:躁动不安,哭笑无常;或呈压抑状:嗜睡,木僵等,严重的会出现虚脱、昏迷。甲苯微溶于水,当倾倒入水中时,可漂浮在水面,或呈油状分布在水面,会引起鱼类及其他水生生物的死亡。受污染水体散发出苯系物特有刺鼻气味。
甲苯为单一组分,沸点110度左右,若是单纯加甲苯,车子估计不能启动。
可尝试部分替代(汽油要求芳烃含量不高于40v/v%),问题是二者的价格上能否划算。
甲苯大量用作溶剂和高辛烷值汽油添加剂,也是有机化工的重要原料,但与同时从煤和石油得到的苯和二甲苯相比,目前的产量相对过剩,因此相当数量的甲苯用于脱烷基制苯或岐化制二甲苯。甲苯衍生的一系列中间体,广泛用于染料、医药、农药、火炸药、香料等精细化学品的生产。
也用于合成材料工业。甲苯进行侧链氯化得到的一氯苄;二氯苄和三氯苄,包括它们的衍生物苯甲醇;苯甲醛和苯甲酰氯(一般也从苯甲酸光气化得到),在医药;农药;染料,特别是香料合成中应用广泛。
扩展资料
甲苯的危险性概述:
1、健康危害:对皮肤、粘膜有刺激性,对中枢神经系统有麻醉作用。
2、急性中毒:短时间内吸入较高浓度该品可出现眼及上呼吸道明显的刺激症状、眼结膜及咽部充血、头晕、头痛、恶心、呕吐、胸闷、四肢无力、步态蹒跚、意识模糊。重症者可有躁动、抽搐、昏迷。
3、慢性中毒:长期接触可发生神经衰弱综合征,肝肿大,女工月经异常等。皮肤干燥、皲裂、皮炎。
4、环境危害:对环境有严重危害,对空气、水环境及水源可造成污染。
5、燃爆危险:该品易燃,具刺激性。
参考资料来源:百度百科-甲苯
Ⅲ.氢燃料汽车的系统分析
陈进富 吴芳云
文 摘:对基于甲基环已烷(MCH)—甲苯(TOL)—氢(H2)的一对高度可逆反应的贮氢(简称MTH贮氢)技术进行了较系统的研究,利用考虑随车脱氢环境的MCH脱氢实验研究结果,对一种发动机功率为20kW的小型氢燃料车进行了初步设计,并对MTH贮氢技术进行了系统的能流和物流分析。结果表明,MCH随车脱氢供汽车氢燃料在小型汽车上应用是可行的,其贮氢系统的能效可达0.59。
关键词:氢燃料汽车,随车脱氢,贮氢,有机液体氢化物
INVESTIGATION ON THE NEW TECHNOLOGY OF HYDROGEN
STORAGE BASED ON ORAGNICLIQUID HYDRIDE ——
Ⅲ.SYSTEM ANALYSIS OFTHE AUTO OF HYDROGEN FUEL
Chen Jinfu Wu Fangyun
(Centre of Environment Engineering Investigation &
Development,Petroleum University,Beijing 102200)
Abstract:Based on the reversible reaction:methylcyclohexane�toluene+3hydrogen,MTH hydrogen storage system is very atteractive to serve hydrogen as fuel for the auto.In this paper,the properties of the auto hydrogen fuel are described,the main parameters for the auto hydrogen fuel with the power of 20kW are preliminarily designed,and the energy flow and the material flow of the MTH system are analysed.The results show the auto hydrogen fuel based on MCH dehydrogenation on board seems to be feasible,and the MTH hydrogen storage system has a better energy utilization ratio up to 0.59.
Keywords:auto of hydrogen fuel,dehydrogenation on board,hydrogen storage,oragnic liquid hydride
0 引 言
基于甲基环已烷(MCH)—甲苯(TOL)—氢(H2)的一对可逆反应的贮氢技术(简称MTH贮氢技术),作者已进行较详细的报道〔1~3〕。我们的研究结果表明:利用甲苯的加氢反应实现氢的化学贮存是方便可行的,问题的关键在于如何高效地实现已贮存氢的释放即MCH的脱氢,对MCH随车脱氢供汽车氢燃料的应用尤为如此。在考虑随车脱氢的非稳态及无氢循环的苛刻环境条件下,作者以改性的Pt-Sn-K/r-Al2O3为催化剂,对MCH的脱氢反应进行了研究。结果表明,在常压、WHSV=6h-1、300—400℃、纯MCH进料时,MCH的有效释氢量为2.78wt%~6.12wt%,这说明该贮氢新技术具有较高的贮氢量。本文以作者的研究结果为基础,对某参考氢燃料的小汽车进行初步设计,并对基于汽车氢燃料的MTH贮氢系统的能流和物流进行分析。
1 MTH贮氢体系组元的物化特性
在MTH贮氢体系中,存在TOL、MCH、H2三种组元,它们的物化特性数据见表1。
表1 MTH贮氢体系组元的物化特性数据
特性 单 位 TOL MCH 氢 汽油
分子式 — C7H8 C7H14 H2 ~C6H16
分子量 kg/kmol 92.15 98.19 2.016 115
释氢量 wt.% — 6.18 100 —
沸点 ℃ 110.6 101.2 — 125
凝点 ℃ -95 -126.6 — -56
蒸发热 kJ/kg 347 321 — 300
蒸汽压(20℃) MPa×10-3 5.0 7.0 — 3.0
密度 kg/L 0.867 0.769 — 0.72
比热容(液体) kJ/kg.K 1.738 1.83 — 1.8
燃烧热 MJ/kg 40.53 — 120 43
辛烷值 MON 112 84 — 92
可燃范围 Vol% 1.3~6.8 — 1.4~76 1.4~6.4
毒性 ppm 100 400 — 300
由表1可知,TOL和MCH与汽油的性质在许多方面具有类似性。在MTH贮氢体系供汽车氢燃料的研究中,可选用TOL或MCH作汽车冷启动的燃料,本研究拟选用TOL。
2 基于MTH贮氢体系的氢能汽车特点
与液氢汽车和金属氢化物汽车不同,基于MTH贮氢体系的氢能汽车需要随车进行催化脱氢反应才能获得氢燃料。这使该体系具有以下一些显著特点,对它们的合理处理与利用将直接关系到该氢燃料汽车的竞争能力。
(1)MCH脱氢反应是强吸热反应,理论上脱出1kgH2需要的能量相当于自身完全燃烧产生热量的30%。
(2)脱氢反应的热量需由汽车尾气废热供给。一般而言,燃烧1g氢约可产生75g尾气,其比热容为1.2kJ/kg.K〔4〕。因此,实现该脱氢反应则要求尾气温度变化ΔT=400℃。若催化反应的温度为Tc,则要求尾气的温度Texg为Tc+400℃。Tc由催化剂的活性水平决定,催化剂的活性越高,意味着需要尾气的温度越低。对于工业改性催化剂Pt-Sn-K/r-Al2O3,作者的研究表明,在常压、WHSV=6h-1、400℃反应时其脱氢转化率可达0.9以上,因此,Texg=800℃。然而,一般汽车尾气尚难达此温度〔5〕,必须给脱氢反应器补充热量,如燃烧部分甲苯或氢气。
假定某小汽车的尾气温度为700℃〔5〕,则为释放1kgH2所需补充燃烧的甲苯或氢气的能量为9MJ,相当于燃烧0.075kgH2或0.22kg甲苯。换言之,为了MCH随车脱氢获得1kgH2,需要燃烧7.5%的氢气或1.5%的甲苯。
(3)汽车需要一个带有可自动移动隔板位置的贮液箱,隔板一边用于贮存MCH,另一边用于贮存换热冷凝后的TOL。 汽车冷启动燃烧少量甲苯,其重量约占贮箱中甲苯总重2.6%。
(4)为了预热MCH和冷凝回收反应后TOL和少量未反应MCH,汽车将内置高效换热器。
(5)尽管脱氢反应需要较大的能量,但可通过充分利用体系自身的能量解决,而且加氢反应放出大量热量还可供利用。因此,从能量合理利用的角度考虑,采用MTH贮氢体系提供汽车氢燃料具有非常大的竞争能力。
(6)汽车冷启动或为补充脱氢能量而燃烧少量的甲苯将增加尾气中二氧化碳等气体的排放量,但与燃油汽车相比已大为减少,作为能源过渡时期的氢能利用方式是可行的。
3 参考氢燃料小汽车的初步设计
表2所列为某参考小汽车的基本数据和设计条件,表3列出的为根据表2计算得到的各项设计指标。从表3可知,利用MTH贮氢系统随车供给小汽车氢燃料,从脱氢反应器及MCH贮箱的体积和换热器传热面积等设计参数的大小上看,在小汽车上应用是可行的。贮箱体积的限制将是影响汽车行程的主要因素,解决的办法一是增加充装氢载体的次数,二是利用高效燃料电池将氢变为电作动力,避免氢内燃机效率依然较低(尽管较汽油机高)的缺陷。
表2 某参考小汽车的基本数据和设计条件
参 数 单位 数 据
小汽车重量〔5〕 kg 900
发动机功率〔5〕 kW 20
耗油量〔5〕 L/100km 12.8(市区)/6.45(市外)
燃油发动机效率 — 0.25
燃氢发动机效率〔4〕 — 0.4
尾气温度〔5〕 ℃ 700
每次充满MCH行程 km 200(市内)/400(市外)
脱氢反应器温度 ℃ 400
MCH脱氢转化率 — 0.9
WHSV(空速) kgMCH/kgcat.h 6
表3 某参考小汽车的设计指标
参 数 单位 数 据
催化剂用量 kg 5
产氢量 g/s 0.45
发动机工作供氢量 g/s 0.28(最大值0.42)
MCH进料量 g/s 5.04
TOL回收量 g/s 4.26
脱氢反应器有效体积 l 8.4
耗氢量 kg/100km 2.07(市区)/1.04(市外)
MCH贮箱体积 l/100km 48.45(市区)/24.34(市外)
MCH贮箱总体积 l ~100
换热器传热总面积 m2 ~0.5
图1所示为简化的随车脱氢流程示意图,其中虚线部分表示一种耦联氢发动机气缸的脱氢反应器〔6〕,见图2所示。
图1 简化的随车脱氢流程示意图 图2 一种耦联氢发动机气缸的脱氢反应器
4 MTH贮氢体系的物流和能流分析
为了对该体系的物流和能流进行系统分析,作者在参考国外文献的基础上,对该分析对象作如下的说明:
(1)分析系统包括电解制氢、甲苯贮氢、MCH贮存和甲苯回收及汽车随车脱氢四个单元。
(2)电解制氢效率为78%〔7〕,采用水电在夏季水源丰富或夜间、周末用电低峰时进行。
(3)甲苯贮氢在电解厂就地进行,根据作者的研究结果,甲苯贮氢的转化率为100%。
(4)小汽车随车脱氢按表3设计参数进行,试验车队的车数为200辆。
(5)系统分析以‘年’计,汽车按每年运行300天,每天行驶200公里(市内)计。
据此,作者对该贮氢技术的能流和物流进行了分析计算,其结果如图3所示。由此可知,该贮氢系统的能效为0.59,即用于驱动小汽车的能量占供给系统总能量的59%。
图3 基于MTH贮氢系统的物流和能流示意图
5 结 论
(1)对一种发动机功率为20kW的小型氢燃料汽车的初步设计研究表明,利用MCH随车脱氢供给小汽车氢燃料是可行的。
(2)基于甲基环已烷—甲苯—氢的MTH贮氢系统,为汽车提供氢燃料时具有较高的能量利用效率,其能效可达0.59,即用于驱动小汽车的能量占供给MTH系统总能量的59%。
(3)冷启动和补充脱氢反应能量要燃烧少量甲苯,较有潜力的这种氢燃料车亦无法实现“零排放”,但作为能源过渡时期的一种氢燃料汽车及氢能源的利用仍有继续研究的必要。
作者单位:陈进富 吴芳云 (石油大学环境工程研究开发中心,北京102200)
参 考 文 献
[1] 陈进富等.贮氢技术及其发展现状.化工进展,1997,1∶10~13
[2] 陈进富等.氢动力车研究与发展现状.新能源,1996,18(5)∶1~7
[3] 陈进富等.有机液体氢化物贮氢新技术研究(Ⅰ).太阳能学报,1997,18(4)∶409~414
[4] Taube M.Int.J.Hydrogen Energy,1983,8(3)∶213~225
[5] Taube M and Taube P.proe.3th World Hydrogen Energy Conf,1980,1077~1085
[6] Klvana D,et al.Int.J.Hydrogen Energy,1983,8(3)∶213~225
[7] Taube M,etal.Int.J.Hydrogen Energy,1985,10(9)∶595~599
http://www.wanfangdata.com.cn/qikan/periodical.Articles/tynxb/index.html看看这个网站吧 都是这种文章
只要是可以燃烧并放热的都可以作燃料,二甲苯符合这个条件,所以可以当汽油用。不过二甲苯是具有毒性的,成本比汽油贵,热量没有汽油高,拿二甲苯当汽油用,只有百害而无一利。
汽油由原油分馏及重质馏分裂化制得,原油加工过程中,蒸馏、催化裂化、热裂化、加氢裂化、催化重整、烷基化等单元都产出汽油组分,但辛烷值不同,如直馏汽油辛烷值低,不能单独作为发动机燃料。
此外,杂质硫含量也不同,因此硫含量高的汽油组分还需加以脱硫精制,之后,将上述汽油组分加以调合,必要时需加入高辛烷值组分,最终得到符合国家标准的汽油产品。
扩展资料
汽油是用量最大的轻质石油产品之一,是引擎的一种重要燃料。
根据制造过程,汽油组分可分为直馏汽油、热裂化汽油(焦化汽油)、催化裂化汽油、催化重整汽油、叠合汽油、加氢裂化汽油、烷基化汽油和合成汽油等。
汽油产品根据用途可分为航空汽油、车用汽油、溶剂汽油三大类。前两者主要用作汽油机的燃料,广泛用于汽车、摩托车、快艇、直升飞机、农林业用飞机等。
能安全实用当汽油用的有机化合物是:乙醇。
乙醇在常温常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体,低毒性,纯液体不可直接饮用;具有特殊香味,并略带刺激;微甘,并伴有刺激的辛辣滋味。易燃,其蒸气能与空气形成爆炸性混合物,能与水以任意比互溶。
早在19世纪,就出现了现代生物能源乙醇。1902 年,Deutz可燃气发动机工厂特意将1/3的重型机车利用纯乙醇作为燃料,随后的1925 年至1945年间,乙醇被加入到汽油里作为抗爆剂。可以说安全、清洁是乙醇的主要优势。
第一代生物能源正是乙醇,这类乙醇使用粮食或者甘蔗作为原料,通过淀粉或者蔗糖发酵得到的,而微生物在其中起着至关重要的作用。生物乙醇发酵是目前最大规模的微生物发酵过程。
乙醇可以调入汽油作为车用燃料,美国销售乙醇汽油已有20年历史,我国高粱乙醇在汽油中占10%。
乙醇汽油也被称为“E型汽油”,我国使用乙醇汽油是用90%的普通汽油与10%的燃料乙醇调和而成,它可以改善油品的性能和质量,降低一氧化碳、碳氢化合物等主要污染物排放。
参考资料来源:百度百科——乙醇
参考资料来源:百度百科——汽油
参考资料来源:百度百科——二甲苯
甲苯不溶于水,但溶于乙醇和苯的溶剂中。甲苯容易发生氯化,生成苯—氯甲烷或苯三氯甲烷,它们都是工业上很好的溶剂;它还容易硝化,生成对硝基甲苯或邻硝基甲苯,它们都是染料的原料;它还容易磺化,生成邻甲苯磺酸或对甲苯磺酸,它们是做染料或制糖精的原料。甲苯的蒸汽与空气混合形成爆炸性物质,因此它可以制造梯思梯炸药。
甲苯与苯的性质很相似,是工业上应用很广的原料。但其蒸汽有毒,可以通过呼吸道对人体造成危害,使用和生产时要防止它进入呼吸器官。
甲苯(2.3%)在空气中用火(点火能量小于2.5mJ)点燃不会着火,因为浓度不够,达不到可燃数值要求。
燃烧的三要素是:助燃物、可燃物、着火源。三者结合是燃烧的基本条件,预防火灾就是要避免三者结合,而灭火的原理则是破坏三者的结合。但三要素同时存在,是否能燃烧,还要看数值上的要求,当达不到一些基本数值要求,也不能燃烧,所以三要素是燃烧的必要条件。
知识点:对于已经进行着燃烧,若消除三要素中的一个条件或者其数量有足够的减少,燃烧便会终止,这是灭火的基本原理。