沸石的化学式
沸石的一般化学式为:AmBpO2p·nH2O,结构式为A(x/q) [ (AlO2)x (SiO2)y ] n(H2O) 其中:A为Ca、Na、K、Ba、Sr等阳离子,B为Al和Si,p为阳离子化合价,m为阳离子数,n为水分子数,x为Al原子数,y为Si原子数,(y/x)通常在1~5之间,(x+y)是单位晶胞中四面体的个数。
分子 量:218.247238
EINECS号 215-283-8
丝光沸石是一种架状硅铝酸盐,具有特殊结构。其结构决定了丝光沸石具有优良的选择性、吸附性、选择性离子交换、催化反应性、耐酸耐碱性、高热稳定性和耐辐射性,对不同种类、不同大小分子、不同极性物质具有分子筛功能。
丝光沸石应用前景
1、丝光沸石用作催化剂
丝光沸石是一种性能优异的催化剂,最具有代表性的丝光沸石催化剂为美国UOP公司开发的TA系列催化剂,目前工业应用的催化剂牌号为TA-2、TA-3和TA-4。作为催化剂已广泛应用于催化裂化,歧化与烷基转移,烷烃和芳烃异构化,烷基化,甲醇氧化等石化工业中。工业试验表明,丝光沸石的活性优于其他沸石。目前,世界甲苯歧化与烷基转移技术的催化剂研究领域主要集中在丝光沸石、ZSM-5沸石及HAT系列3中催化剂体系。
2、丝光沸石用作吸附剂
丝光沸石其特殊结构决定了其具有优良的选择性吸附作用,既可以进行气体吸附,也可以进行液体吸附。比如,丝光沸石用作净水剂就属于液体吸附剂。
丝光沸石作为气体吸附剂可用来吸附甲醛(有害物质),降低人造板中残留甲醛含量。对人造板中残留甲醛的释放量,国家已有明确规定。各种去除甲醛危害的相关技术和产品应运而生。权威部门掌握的情况表明,目前这类技术和产品基本都采用了化学反应方式,也都不同程度有去除甲醛作用。但同时也影响了甲醛作为粘结剂的重要成分在人造板的产品质量。吉林大方科技有限责任公司分子筛助剂则采用物理吸附方式,即丝光沸石吸附法,在粘结剂其他成分结合过程中,不发生化学反应,既能有效地去除甲醛,又不影响产品质量。表1列出了丝光沸石对几种有害气体的吸附。
3,5-二硝基苯甲酸乙酯的制备是用3,5-二硝基苯甲酸与乙醇在酸性条件下,制备而成。
反应方程式:
注意事项:可适量多加乙醇;蒸馏过程中,保持微沸就好;要加沸石,防止暴沸;加热至沸,反应一小时左右后,反应结束后,冷却至室温,撤去装置;反应完整之后,若没有晶体析出,可用玻璃棒不断摩擦烧杯壁即可。
中文名称:3,5-二硝基苯甲酸乙酯
英文名称:Ethyl 3,5-dinitrobenzoate
英文别名:3,5-Dinitrobenzoic acid ethyl ester
CAS号:618-71-3
EINECS号:210-559-4
分子式:C9H8N2O6
分子量:240.1696
InChI:InChI=1/C9H8N2O6/c1-2-17-9(12)6-3-7(10(13)14)5-8(4-6)11(15)16/h3-5H,2H2,1H3
闪点:171.8°C
蒸汽压:1.39E-05mmHg at 25°C
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分钟便会有致命危险。
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。
接触限值:
* 中国 MAC 40 mg/m3(皮)
* 美国ACGIH 10ppm, 32mg/m3 TWA: OSHA 1ppm, 3.2 mg/m3
毒性:
* LD50: 3306mg/kg(大鼠经口);48mg/kg(小鼠经皮)
* LC50: 10000ppm 7小时(大鼠吸入)
当然,由于每个人的健康状况和接触条件不同,对苯的敏感程度也不相同。嗅出苯的气味时,它的浓度大概是1.5ppm,这时就应该注意到中毒的危险。在检查时,通过尿和血液的检查可以很容易查出苯的中毒程度。
苯
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苯
IUPAC中文命名
苯
常规
分子式 C6H6
SMILES C1=CC=CC=C1
分子量 78.11 g/mol
外观 无色透明易挥发液体
气味 有强烈芳香气味。12ppm浓度时可检测到油漆稀释剂气味
CAS号 71-43-2
RTECS号 CY1400000
IMDG规则页码 3185
UN编号 1114
性质
STP下的密度 0.8786 g/cm3
溶解度 0.18 g/ 100 ml 水
熔点 278.65 K (5.5 ℃)
沸点 353.25 K (80.1 ℃)
相态
三相点 278.5 ± 0.6 K
临界点 289.5℃
4.92MPa
熔解热
(ΔfusH) 9.84 kJ/mol
汽化热
(ΔvapH) 44.3 kJ/mol
燃烧热 3264.4 kJ/mol
危险性
闪点 -10.11℃(闭杯)
自燃 562.22℃
爆炸极限 1.2 - 8.0 %
摄取 可引起急性中毒,麻痹中枢神经,需要充分漱口,喝水,尽快洗胃。
吸入 可导致呼吸困难。严重者可能导致呼吸及心跳停止。
皮肤 变干燥,脱屑,皴裂,有的可能发生过敏性湿疹
眼睛 有刺激性。需用大量清水冲洗
处理方式
* 危险性:
o 遇热、明火易燃烧、爆炸。
* 人身保护:
o 防护手套,防护服,浓度过高须配带防毒面具
* 稳定性:
o 能与氧化剂强烈反应。不能与乙硼烷共存。
* 储存:
o 阴凉,通风。远离火种、热源。防止阳光直射。密封储存。防止静电
液体性质
标准生成焓
(ΔfH0液) 48.95 ± 0.54 kJ/mol
标准熵
(S0液) 173.26 J/mol·K
热容
(Cp) 135.69 J/mol·K (298.15 K)
若非注明,所有数据都依从国际单位制和来自标准温度和压力条件下。 参考和免责条款
苯(C6H6)在常温下为一种无色、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。
化学上,苯是一种碳氢化合物也是最简单的芳烃。它难溶于水,易溶于有机溶剂,本身也可作为有机溶剂。苯是一种石油化工基本原料。苯的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。苯具有的环系叫苯环,是最简单的芳环。苯分子去掉一个氢以后的结构叫苯基,用Ph表示。因此苯也可表示为PhH。
目录
[隐藏]
* 1 发现
* 2 结构
* 3 物理性质
* 4 化学性质
o 4.1 取代反应
+ 4.1.1 卤代反应
+ 4.1.2 硝化反应
+ 4.1.3 磺化反应
+ 4.1.4 烷基化反应
o 4.2 加成反应
o 4.3 氧化反应
o 4.4 其他反应
* 5 制备
o 5.1 从煤焦油中提取
o 5.2 从石油中提取
+ 5.2.1 催化重整
+ 5.2.2 蒸汽裂解
o 5.3 芳烃分离
o 5.4 甲苯脱烷基化
+ 5.4.1 甲苯催化加氢脱烷基化
+ 5.4.2 甲苯热脱烷基化
o 5.5 甲苯歧化和烷基转移
o 5.6 其他方法
* 6 分析测试方法
* 7 安全
o 7.1 毒性
o 7.2 可燃性
* 8 工业用途
* 9 苯的异构体
* 10 苯的衍生物
o 10.1 取代苯
o 10.2 多环芳烃
* 11 参看
* 12 参考文献
* 13 外部链接
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发现
凯库勒的摆动双键
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凯库勒的摆动双键
苯最早是在18世纪初研究将煤气作为照明用气时合成出来的。1803年-1819年G. T. Accum采用同样方法制出了许多产品,其中一些样品用现代的分析方法检测出有少量的苯。然而,一般认为苯是在1825年由麦可·法拉第发现的。他从鱼油等类似物质的热裂解产品中分离出了较高纯度的苯,称之为“氢的重碳化物”(Bicarburet of hydrogen)。并且测定了苯的一些物理性质和它的化学组成,阐述了苯分子的碳氢比。
1833年,Milscherlich确定了苯分子中6个碳和6个氢原子的经验式(C6H6)。弗里德里希·凯库勒于1865年提出了苯环单、双键交替排列、无限共轭的结构,即现在所谓“凯库勒式”。又对这一结构作出解释说环中双键位置不是固定的,可以迅速移动,所以造成6个碳等价。他通过对苯的一氯代物、二氯代物种类的研究,发现苯是环形结构,每个碳连接一个氢。也有人提出了其他的设想:
詹姆斯·杜瓦则归纳出不同结构;以其命名的杜瓦苯现已被证实是与苯不同的另外一种物质,可由苯经光照得到。
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. Mansfield随后进行了加工提纯。后来他又发明了结晶法精制苯。他还进行工业应用的研究,开创了苯的加工利用途径。大约从1865年起开始了苯的工业生产。最初是从煤焦油中回收。随着它的用途的扩大,产量不断上升,到1930年已经成为世界十大吨位产品之一。
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结构
苯具有的苯环结构导致它有特殊的芳香性。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。
6个p轨道形成离域大∏键的电子云
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6个p轨道形成离域大∏键的电子云
碳数为4n+2(n是自然数),且具有单、双键交替排列结构的环烯烃称为轮烯,苯就是[6]-轮烯。
苯分子是平面分子,12个原子处于同一平面上,6个碳和6个氢是均等的,C-H键长为1.08Å,C-C键长为1.40Å,此数值介于单双键长之间。分子中所有键角均为120°,说明碳原子都采取sp2杂化。这样每个碳原子还剩余一个p轨道垂直于分子平面,每个轨道上有一个电子。于是6个轨道重叠形成离域大∏键,现在认为这是苯环非常稳定的原因,也直接导致了苯环的芳香性。
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物理性质
苯的沸点为80.1℃,熔点为5.5℃,在常温下是一种无色、有芳香气味的透明液体,易挥发。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。
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。
在10-1500mmHg之间的饱和蒸气压可以根据安托万方程(antoine)计算:
\lg P = A - {B \over C + t}
其中:P 单位为 mmHg, t 单位为 ℃, A = 6.91210, B = 1214.645, C = 221.205
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化学性质
苯参加的化学反应大致有3种:一种是其他基团和苯环上的氢原子之间发生的取代反应;一种是发生在C-C双键上的加成反应;一种是苯环的断裂。
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取代反应
苯环上的氢原子在一定条件下可以被卤素、硝基、磺酸基、烃基等取代,生成相应的衍生物。由于取代基的不同以及氢原子位置的不同、数量不同,可以生成不同数量和结构的同分异构体。
苯环的电子云密度较大,所以发生在苯环上的取代反应大都是亲电取代反应。亲电取代反应是芳环有代表性的反应。苯的取代物在进行亲电取代时,第二个取代基的位置与原先取代基的种类有关。
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卤代反应
苯的卤代反应的通式可以写成:
PhH + X_2 \to PhX + HX
反应过程中,卤素分子在苯和催化剂的共同作用下异裂,X+进攻苯环,X-与催化剂结合。
以溴为例:反应需要加入铁粉,铁在溴作用下先生成三溴化铁。
FeBr_3 + Br^- \to FeBr_4^-
PhH + Br^+ + FeBr_4^- \to PhBr + FeBr_3 + HBr
在工业上,卤代苯中以氯和溴的取代物最为重要。
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硝化反应
苯和硝酸在浓硫酸作催化剂的条件下可生成硝基苯:
PhH + HONO_2 \to PhNO_2 + H_2O
硝化反应是一个强烈的放热反应,很容易生成一取代物,但是进一步反应速度较慢。
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磺化反应
用浓硫酸或者发烟硫酸在较高温度下可以将苯磺化成苯磺酸。
H_2SO_4 + PhH \to PhSO_3H + H_2O
苯环上引入一个磺酸基后反应能力下降,不易进一步磺化,需要更高的温度才能引入第二、第三个磺酸基。这说明硝基、磺酸基都是钝化基团,即妨碍再次亲电取代进行的基团。
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烷基化反应
在AlCl3催化下苯环上的氢原子可以被烷基(烯烃)取代生成烷基苯,这种反应称为烷基化反应,又称为傅-克烷基化反应。例如与乙烯烷基化生成乙苯:
PhH + C_2H_4 \to Ph\!-\!C_2H_5
在反应过程中,R基可能会发生重排:如1-氯丙烷与苯反应生成异丙苯,这是由于自由基总是趋向稳定的构型。
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加成反应
苯环虽然很稳定,但是在一定条件下也能够发生双键的加成反应。通常经过催化加氢,镍作催化剂,苯可以生成环己烷。
C_6H_6 + 3H_2 \to C_6H_{12}
此外由苯生成六氯环己烷(六六六)的反应可以在紫外线照射的条件下,由苯和氯气加成而得。
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氧化反应
苯和其他的烃一样,都能燃烧。当氧气充足时,产物为二氧化碳和水。
2C_6H_6 + 15O_2 \to 12CO_2 + 6H_2O
但是在一般条件下,苯不能被强氧化剂所氧化。但是在氧化钼等催化剂存在下,与空气中的氧反应,苯可以选择性的氧化成顺丁烯二酸酐。这是屈指可数的几种能破坏苯的六元碳环系的反应之一。(马来酸酐是五元杂环。)
2C_6H_6 + 9O_2 \to 2C_4H_2O_3 + 4CO_2 + 4H_2O
这是一个强烈的放热反应。
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其他反应
苯在高温下,用铁、铜、镍做催化剂,可以发生缩合反应生成联苯。和甲醛及次氯酸在氯化锌存在下可生成氯甲基苯。和乙基钠等烷基金属化物反应可生成苯基金属化物。在四氢呋喃中氯苯或溴苯和镁反应可生成苯基格林尼亚试剂。
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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。
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。现在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。
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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。
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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。
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催化重整
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。
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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。
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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%。
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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。
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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\!-CH_3 + H_2 \to Ph\!-H + CH_4
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。
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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
* Monsanto过程:孟山都公司开发
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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,主要反应为:
甲苯歧化和烷基转移反应
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。
* LTD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
* Tatoray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。
* TOLD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。
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其他方法
此外,苯还可以通过乙炔加成得到。反应方程式如下:
\rm 3CH\!\equiv\!CH \longrightarrow C_6H_6
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分析测试方法
气相色谱和液相色谱可以检测各种产品中苯的含量。苯的纯度的测定一般使用冰点法。
对空气中微量苯的检测,可以用甲基硅油等有挥发性的有机溶剂或者低分子量的聚合物吸收,然后通过色谱进行分析;或者采用比色法分析;也可以将含有苯的空气深度冷冻,将苯冷冻下来,然后把硫酸铁和过氧化氢溶液加入得到黄褐色或黑色沉淀,再用硝酸溶解,然后通过比色法分析。或者直接用硝酸吸收空气中的苯,硝化成间二硝基苯,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。
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安全
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毒性
参看苯中毒
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。
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分钟便会有致命危险。
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。
接触限值:
* 中国 MAC 40 mg/m3(皮)
* 美国ACGIH 10ppm, 32mg/m3 TWA: OSHA 1ppm, 3.2 mg/m3
毒性:
* LD50: 3306mg/kg(大鼠经口);48mg/kg(小鼠经皮)
* LC50: 10000ppm 7小时(大鼠吸入)
当然,由于每个人的健康状况和接触条件不同,对苯的敏感程度也不相同。嗅出苯的气味时,它的浓度大概是1.5ppm,这时就应该注意到中毒的危险。在检查时,通过尿和血液的检查可以很容易查出苯的中毒程度。
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可燃性
由于苯可以在空气中燃烧,因此它一般都被定为危险化学品。例如在中华人民共和国《危险货物品名表》(GB 12268-90)中,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,运输时一般都要求远离火源和热源,防止静电。
由于苯的冰点比较高,在寒冷天气中运输会有困难,但是加热熔化会带来危险性。
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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。然而现在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:
* 苯与乙烯生成乙苯,后者可以用来生产制塑料的苯乙烯
* 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
此外还可以用来合成氢醌,蒽醌等化工产品。
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苯的异构体
* 杜瓦苯
* 盆苯
* 休克尔苯
* 棱柱烷
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苯的衍生物
下面是一些有代表性的苯的取代物或与苯结构相似的物质。
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取代苯
烃基取代
* 甲苯
* 二甲苯
* 苯乙烯
含氧基团取代
* 苯酚
* 苯甲酸
* 苯乙酮
* 苯醌
卤代
* 氯苯
* 溴苯
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多环芳烃
* 联苯
* 三联苯
* 稠环芳烃
o 萘
o 蒽
o 菲
o 茚
o 芴
o 苊
o 薁
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参看
* 芳香性
* BTX
* π键
* 粗苯
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参考文献
1. 中国石化北京化工研究院,《常用危险化学品安全数据卡》(内部材料),2004年
2. 魏文德主编,《有机化工原料大全》第三卷,化学工业出版社,1994年,p358-381, ISBN 7-5025-0684-5
3. (英)汉考克(Hancock,E.G.)主编,《苯及其工业衍生物》,化学工业出版社,1982.11
4. US 3863310 (1975).
5. FR 1549188 (1972).
6. JP 45-24933 (1970).
7. GB 1241316 (1975).
8. US 3879602 (1983).
9. Wilson, L. D. "Health Hazards from aromatic Hydrocarbons", Des Plaines, III., Universal Oil Products Company, 1962
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外部链接
维基词典
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苯
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苯
* Benzene Material Safety Data Sheet
* Chemistry WebBook上的化学性质数据
* 职业性苯中毒诊断标准——GBZ68-2002
* 化工世界苯网——提供苯的市场行情
取自"http://wikipedia.cnblog.org/wiki/%E8%8B%AF"
页面分类: 芳香烃 | 芳香族化合物 | 致癌物质
单质硅是比较活泼的一种非金属元素,它能和96种稳定元素中的64种元素形成化合物。硅的主要用途是取决于它的半导性。
硅材料是当前最重要的半导材料。目前世界年产量约为3×106kg。一个直径75mm的硅片,可集成几万至几十万甚至几百万个元件,形成了微电子学,从而出现了微型计算机、微处理机等。由于当前信息工程的发展,硅主要用于微电子技术。以硅晶闸管为主的电力半导体器件,元件越做越大,与硅晶体管相比集成电路正相反,在直径为75mm的硅片上,只做一个能承受几kA电流和几kV电压的元件,这种元件渗透到电子、电力、控制3个领域就形成了一门新学科——电力电子学。
为适应大规模集成电路的发展、单晶硅正向大直径、高纯度、高均匀性,无缺陷方向发展。最大硅片直径已达150mm,实验室的高纯硅接近理论极限纯度。
目前常用的太阳能电池是硅电池。如果在1平方米面积上铺满硅太阳电池,就可以得到100W电力。单晶硅太阳能电池的性能稳定,转换效率高,体积小,重量轻,很适合作太空航天器上的电源。美国的大型航天器——太空实验室上就安装有4块太阳能电池帆板,它们是由147840块8平方厘米大小的单晶硅太阳能电池排列组成的,发电功率大约为12KW。
晶体硅包括单晶硅和多晶硅,晶体硅的制备方法大致是先用碳还原SiO2成为Si,用HCl反应再提纯获得更高纯度多晶硅,单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅,然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。硅的单晶体具有基本完整的点阵结构的晶体。不同的方向具有不同的性质,是一种良好的半导材料。纯度要求达到99.9999%,甚至达到99.9999999%以上。用于制造半导体器件、太阳能电池等。用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。 熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核,如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。 单晶硅具有准金属的物理性质,有较弱的导电性,其电导率随温度的升高而增加,有显著的半导电性。超纯的单晶硅是本征半导体。在超纯单晶硅中掺入微量的ⅢA族元素,如硼可提高其导电的程度,而形成p型硅半导体;如掺入微量的ⅤA族元素,如磷或砷也可提高导电程度,形成n型硅半导体。 单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅,然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。单晶硅主要用于制作半导体元件。
二、二氧化硅
性质:SiO2又称硅石。在自然界分布很广,如石英、石英砂等。白色或无色,含铁量较高的是淡黄色。密度2.2 ~2.66.熔点1670℃(鳞石英);1710℃(方石英)。沸点2230℃。不溶于水微溶于酸,微粒时能与熔融和碱类起作用。用于制玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料、硅铁、型砂、单质硅等。 silicon dioxide CAS号:7631-86-9分子形状:四方晶系 摩尔质量:60.1 g mol-1 化学式SiO2,式量60.08。
也叫硅石,是一种坚硬难溶的固体。它常以石英、鳞石英、方石英三种变体出现。从地面往下16千米几乎65%为二氧化硅的矿石。天然的二氧化硅分为晶态和无定形两大类,晶态二氧化硅主要存在于石英矿中。纯石英为无色晶体,大而透明的棱柱状石英为水晶。二氧化硅是硅原子跟四个氧原子形成的四面体结构的原子晶体,整个晶体又可以看作是一个巨大分子,SiO2是最简式,并不表示单个分子。密度2.32g/cm3,熔点1723±5℃,沸点2230℃。
无定形二氧化硅为白色固体或粉末。化学性质很稳定。不溶于水也不跟水反应。是酸性氧化物,不跟一般酸反应。气态氟化氢或氢氟酸跟二氧化硅反应生成气态四氟化硅。跟热的强碱溶液或熔化的碱反应生成硅酸盐和水。跟多种金属氧化物在高温下反应生成硅酸盐。用于制造石英玻璃、光学仪器、化学器皿、普通玻璃、耐火材料、光导纤维,陶瓷等。
二氧化硅的性质不活泼,它不与除氟、氟化氢和氢氟酸以外的卤素、卤化氢和氢卤素以及硫酸、硝酸、高氯酸作用。氟化氢(氢氟酸)是唯一可使二氧化硅溶解的酸,生成易溶于水的氟硅酸:测其二氧化硅的比表面积,则使用全自动BET比表面积测试仪F-Sorb 2400 。 SiO2 + 4HF = SiF4↑ + 2H2O 二氧化硅与碱性氧化物 SiO2 + CaO =(高温) CaSiO3 二氧化硅能溶于浓热的强碱溶液: SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O (盛碱的试剂瓶不能用玻璃塞而用橡胶塞) 在高温下,二氧化硅能被碳、镁、铝还原: SiO2+2C=Si+2CO↑ 二氧化硅结构 在大多数微电子工艺感兴趣的温度范围内,二氧化硅的结晶率低到可以被忽略。
尽管熔融石英不是长范围有序,但她却表现出短的有序结构,它的结构可认为是4个氧原子位于三角形多面的脚上。多面体中心是一个硅原子。这样,每4个氧原子近似共价键合到硅原子,满足了硅的化合价外壳。如果每个氧原子是两个多面体的一部分,则氧的化合价也被满足,结果就成了称为石英的规则的晶体结构。在熔融石英中,某些氧原子,成为氧桥位,与两个硅原子键合。某些氧原子没有氧桥,只和一个硅原子键合。可以认为热生长二氧化硅主要是由人以方向的多面体网络组成的。与无氧桥位相比,有氧桥的部分越大,氧化层的粘合力就越大,而且受损伤的倾向也越小。干氧氧化层的有氧桥与无氧桥的比率远大于湿氧氧化层。因此,可以认为,SiO2与其说是原子晶体,却更近似于离子晶体。氧原子与硅原子之间的价键向离子键过渡。
二氧化硅是制造玻璃、石英玻璃、水玻璃、光导纤维和耐火材料的原料。 当二氧化硅结晶完美时就是水晶;二氧化硅胶化脱水后就是玛瑙;二氧化硅含水的胶体凝固后就成为蛋白石;二氧化硅晶粒小于几微米时,就组成玉髓、燧石、次生石英岩。 物理性质和化学性质均十分稳定的矿产资源,晶体属三方晶系的氧化物矿物,即低温石英(a-石英),是石英族矿物中分布最广的一个矿物种。广义的石英还包括高温石英(b-石英)。石英块又名硅石, 主要是生产石英砂(又称硅砂)的原料, 也是石英耐火材料和烧制硅铁的原料。
silicate minerals 一类由金属阳离子与硅酸根化合而成的含氧酸盐矿物。在自然界分布极广,是构成地壳、上地幔的主要矿物,估计占整个地壳的90%以上;在石陨石和月岩中的含量也很丰富。已知的约有800个矿物种,约占矿物种总数的1/4。许多硅酸盐矿物如石棉、云母、滑石、高岭石、蒙脱石、沸石等是重要的非金属矿物原料和材料。有的是提取金属钾、铝和稀有金属锂、铍、锆、铷、铯等的主要矿石矿物,如霞石、锂云母、绿柱石、锆石、天河石等。还有不少硅酸盐矿物如祖母绿、海蓝宝石、翡翠等都是珍贵的宝石矿物。
化学组成的特点: 组成硅酸盐矿物的元素达40余种。其中除了构成硅酸根所必不可少的Si和O以外,作为金属阳离子存在的主要是惰性气体型离子(如Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Ba2+、Al3+等)和部分过渡型离子(如Fe2+、Fe3+、Mn2+、Mn3+、Cr3+、Ti3+等)的元素,铜型离子(如Cu+、Zn2+、Pb2+、Sn4+等)的元素较少见 。此外 ,还有 (OH)-、O2-、F-、C1-、[CO3 ]2-、[SO4] 2-等以附加阴离子的形式存在。在硅酸盐矿物的化学组成中广泛存在着类质同象替代,除金属阳离子间的替代非常普遍外,经常有Al3+、同时有Be2+或B3+等替代硅酸根中的Si4+,从而分别形成铝硅酸盐、铍硅酸盐和硼硅酸盐矿物。此外,少数情况下还可能有(OH)-替代硅酸根中的O2-。
经路标网统计,注册工业用沸石的商标达2件。
注册时怎样选择其他小项类:
1.选择注册(工业用酶制剂,群组号:0102)类别的商标有2件,注册占比率达100%
2.选择注册(化学和/或生物制品,群组号:0104)类别的商标有2件,注册占比率达100%
3.选择注册(水净化制品,群组号:0104)类别的商标有2件,注册占比率达100%
4.选择注册(消除污染用沸石,群组号:0104)类别的商标有2件,注册占比率达100%
5.选择注册(土地用肥料和腐殖土,群组号:0109)类别的商标有2件,注册占比率达100%
6.选择注册(用于工业、科学、农业、园艺、鱼类养殖业、森林、环境、玻璃水族缸、游泳池的天然和/或合成矿物,群组号:0102)类别的商标有1件,注册占比率达50%
7.选择注册(有关惰性、固体、气体和液体物质、开放或封闭水域、池塘、湖泊、潜水层、河流、海水、海洋、水渠、游泳池、水族池和土壤的处理、消除污染、去除放射性污染、改良制品,群组号:0104)类别的商标有1件,注册占比率达50%
8.选择注册(用于处理、消除污染、去除放射性污染、改良惰性、固体、气体和液体物质、活水或死水、池塘、湖泊、潜水层、河流、海洋、大洋、渠道、游泳池、玻璃水族缸和土壤的制品,群组号:0104)类别的商标有1件,注册占比率达50%
9.选择注册(用于工业、农业、园林、养鱼业、森林、环境、水族池、游泳池的天然和/或合成矿物,群组号:0104)类别的商标有1件,注册占比率达50%
10.选择注册(用于工业、科学、农业、园艺、鱼类养殖业、森林、环境、玻璃水族缸、游泳池的天然和/或合成矿物,群组号:0104)类别的商标有1件,注册占比率达50%
1、丝光沸石用作催化剂
丝光沸石是一种性能优异的催化剂,最具有代表性的丝光沸石催化剂为美国UOP公司开发的TA系列催化剂,目前工业应用的催化剂牌号为TA-2、TA-3和TA-4。作为催化剂已广泛应用于催化裂化,歧化与烷基转移,烷烃和芳烃异构化,烷基化,甲醇氧化等石化工业中。工业试验表明,丝光沸石的活性优于其他沸石。目前,世界甲苯歧化与烷基转移技术的催化剂研究领域主要集中在丝光沸石、ZSM-5沸石及HAT系列3中催化剂体系。
2、丝光沸石用作吸附剂
丝光沸石其特殊结构决定了其具有优良的选择性吸附作用,既可以进行气体吸附,也可以进行液体吸附。比如,丝光沸石用作净水剂就属于液体吸附剂。
丝光沸石作为气体吸附剂可用来吸附甲醛(有害物质),降低人造板中残留甲醛含量。对人造板中残留甲醛的释放量,国家已有明确规定。各种去除甲醛危害的相关技术和产品应运而生。权威部门掌握的情况表明,目前这类技术和产品基本都采用了化学反应方式,也都不同程度有去除甲醛作用。但同时也影响了甲醛作为粘结剂的重要成分在人造板的产品质量。吉林大方科技有限责任公司分子筛助剂则采用物理吸附方式,即丝光沸石吸附法,在粘结剂其他成分结合过程中,不发生化学反应,既能有效地去除甲醛,又不影响产品质量。表1列出了丝光沸石对几种有害气体的吸附。
表1丝光沸石及改性后丝光沸石对几种有害气体的饱和吸附量
3、其它领域中的应用
丝光沸石可作为土壤改良剂,沸石施入土壤中,可以提高土壤的保肥能力,疏松土壤,改善透气性,促进农作物根系发育生长。另外还可用作沸石粉饲料添加剂、以及用作脱叶剂、杀虫剂、催熟剂等的载体。
目前国内已成功研制了A型分子筛,X型分子筛,Y型等分子筛系列,并得到广泛的应用。随着各种研究的不断深入,丝光沸石尤其是具有高热稳定性的高硅丝光沸石其应用性能将得到进一步开发和发展,将应用到更多的催化工艺过程及更多的领域当中,因此,该产品必将具有广泛的应用领域和较好的工业化应用前景。直接水热合成高硅丝光沸石,成为这类沸石合成研究的重要方向之一,也成为人们亟待解决的问题。