甲苯歧化反应的甲苯歧化反应
甲苯歧化反应(toluene disproportionation process):甲苯在催化剂(一般采用硅铝催化剂)作用下,使一个甲苯分子中的甲基转移到另一个甲苯分子上而生成一个苯分子和一个二甲苯分子,这种反应称作歧化反应。一个甲苯与一个三甲苯也可发生歧化反应(亦称烷基转移反应)生成两个二甲苯分子。工业上用这个方法增产用途广泛的苯和二甲苯。 传统的甲苯歧化工艺以甲苯或甲苯与C9A为原料,生产苯和二甲苯,副产物为轻烃(主要是C5及其以下的饱和烃)和重芳烃(主要是C10A及其以上的重组分),也就是C10A是传统甲苯歧化工艺的副产物。
主要反应工艺:
UOP的Tatoray工艺;ExxonMobil的TransPlus;工艺韩国SK的ATA系列催化剂;UOP的TAC9工艺;SRIPT的S-TDT工艺 甲苯择形歧化技术由Mobil在80年代开发成功。
主要反应工艺:
ExxonMobil的PxMax工艺UOP的PX-Plus工艺SRIPT的SD工艺
甲苯择形歧化技术(MSTDP)由Mobil在80年代开发成功,并于1988年首次在意大利Enichem炼油厂工业化 1995年Mobile推出了新一代PxMax择形歧化工艺,与MSTDP工艺的主要区别是催化剂由原位结焦处理改为了异位结焦处理,PX浓度提高以及B/X下降。 约有10套左右装置正在运转,包括ExxonMobil、LG、BP、Reliance等。 UOP甲苯择形歧化技术(PX-Plus)于1996年工业化。 右图为甲苯歧化反应工艺图。
二甲苯(PX)是石化行业的有机材料之一,具有广泛的用途中的化学纤维,合成树脂,农药,医药,塑料,和许多化学生产。在近年来,随着容量的对苯二酸(PTA),示出的价格高需求的情况,对二甲苯的迅速增加。据预测,全球PX市场在未来数年的2001至2008年,每年的增长速度为4.5%,消费量较上年同期的增长速度为6.5%。然而,不同地区的增长速度差异较大。亚洲PTA产业发展迅速,区域PX供应紧张,将是全球PX增长,在未来五年的重点领域。此外,中东,新的计划,在未来五年继续PX增长也比较快。
随着中国经济的快速发展,最重要的基本有机化工原料对二甲苯,其需求已在过去5年的强劲增长。下游产品(主要是PTA产业)的快速发展,PX市场需求在未来几年将呈现快速上升趋势,预计到要求的年消费增长率为22.4%,平均每年增长24.9%,与。预计到2010年,PTA装置PX消费量将达到54-61Mt,工厂的产能建设远远落后于需求的增长,中国的PX需求和生产之间的差距将进一步扩大。
对二甲苯的生产方法是通过一个多级低温结晶分离或分子筛模拟移动床吸附分离技术(简称为吸附分离)从石脑油催化重整热力学平衡混合二甲苯(C8A)产生将二甲苯分离与其同分异构体混合物接近沸点。如果在邻位和间二甲苯和乙苯的处理,往往采取混合二甲苯异构化技术(简称异构化),因此异构化,对二甲苯。甲苯歧化和烷基转移技术,以充分利用廉价的工业甲苯和碳九芳烃/ C10芳烃(C9A/C10A)转化成混合二甲苯和苯。芳烃装置,这种技术产生的超过50%的混合二甲苯,该技术是工业产率的p-二甲苯的主要手段。甲苯选择性歧化,二甲苯的生产是一种新的方式。过程中的催化剂的性能的不断提高,近年来,已取得了长足的进步。的乙烯产能的不断提高,甲苯总量将呈现上升趋势,因此,具有良好的市场前景。
本文回顾了这两个产量二甲苯在最近几年的技术路线图的进展,并提出了在该领域的技术发展趋势。
1甲苯歧化和烷基转移技术
1.1典型的生产过程
传统的甲苯歧化生产过程在20世纪60年代末由美国UOP日本东丽公司共同开发的氢的存在固定床Tatoray过程。上海石油化工研究院(SRIPT)超过30年的技术发展,S-TDT工艺的研究和开发于1997年完成,实现产业化。 Tatoray过程相比,S-TDT工艺允许重芳烃原料含有C10,HAT甲苯歧化催化剂具有国际先进水平,能耗低的设备和材料的消耗,使这一进程具有良好的技术经济指标。
S-TDT甲苯歧化简要的处理流程:含有甲苯和含有C10重芳烃C9A原料和循环氢气混合后,由加热炉加热到所需的反应温度的反应器的热交换器的进口和出口,成固定床绝热反应器中,在催化剂的作用,将反应的苯和混合二甲苯。反应流出物通过反应器的进口和出口的热交换器后,然后在冷却后,流入高压分离槽,将分离的芳族烃类液体进入下游的分馏装置。孤立从气体中的流出的哪部分,大多数气体和补充氢气混入通过加压循环氢气的循环氢压缩机。
1.2甲苯歧化与烷基转移技术R&D的进展
1.2.1 TA甲苯歧化催化剂,并Tatoray
美国UOP公司联合开发的日本东丽公司Tatoray甲苯歧化和转让技术的产业化技术自1969年以来,在技术,该技术采用固定床临氢相反应,操作稳定,运行周期长,先进的技术和经济指标,全球有50多台(套)设备使用的技术,产业化的主要技术领域。 20世纪90年代TA-4的工艺催化剂,自1997年以来TA-5催化剂的工业应用。目前,国外Tatoray的过程中主要使用的TA-4和TA-5催化剂。
UOP公司最新的研究和发展新一代的金属加氢TA-20催化剂。具有金属加氢裂化功能,提高处理能力的催化剂的重芳烃,可以加工到甲苯中,以30%的混合饲料的质量分数,允许含有质量分数为1%的烷烃的原料。相对于原来的TA-4,TA-5催化剂,TA-20催化剂的长周期的稳定性也得到改善。
1.2.2 HAT系列甲苯歧化催化剂和S-TDT技术
扩能改造,以满足芳烃联合装置的需求并没有被改变,在反应器中和压缩机SRIPT研究开发的HAT系列甲苯歧化与烷基转移催化剂,HAT-095,HAT-096,从1996年HAT-097催化剂成功应用于国内规模1.3-12.3万吨/年的甲苯歧化装置的核心技术,HAT催化剂的S-
TDT甲苯歧化完整的技术和催化剂已出口到伊朗。表1列出了HAT催化剂产业化的主要性能指标。正如可以从表1看出,HAT-097催化剂从HAT-095的催化剂,该催化剂的处理能力被大大增加,氢对烃的比例越来越低,现有的装置中的压缩机的条件不改变,只更换催化剂将是能够实现的目的的扩张。反应进料在相同的时间允许C10A越来越高的水平,重芳烃,歧化单元可以处理,并更有效地提高苯和混合二甲苯的产率,并提高经济效率的装置。
HAT催化剂芳烃处理能力,大大增加了与国外同类工业催化剂相比,工业运行结果表明,其综合性能达到国际先进水平。 HAT-099催化剂已完成开发C10A反应,作为第一3种原料,允许C9A原料C10A高达25%-30%的质量分数。 HAT-099催化剂的研制成功,将有效地提高重芳烃,这是一个大幅增加混合二甲苯,二甲苯目的,以提高生产的利用率。
在最近几年,甲苯歧化装置能够处理高浓度C9A原料生产更多的C8A对二甲苯产能扩张的需求。 MXT-01催化剂SRIPT大孔β沸石催化的甲苯和C9A歧化和烷基转移反应,开发的实验结果表明,高达70%的条件下,反应进料C9A高空间速度,低氢烃比的质量分数的总摩尔转化率达到46%以上,C8A芳烃和苯的摩尔比为3.7或更大。用HAT MXT-01催化剂具有高混合二甲苯产率,试验现在完全歧化的工业侧线的生产单元的丝光沸石催化剂,比较。
1.2.3 MTDP-3甲苯歧化和烷基转移技术
MTDP-3甲苯歧化与烷基转移技术美孚公司开发的处理量C9A技术。该技术是使用ZSM-5沸石,反应进料的C9A质量分数小于25%。允许低氢烃摩尔比(小于或等于3)的条件下操作的技术的竞争优势。
MTDP-3技术的美孚公司和台湾的中国石油天然气集团公司(CPC)的基础上,共同开发TransPlus的过程中,为了提高的处理的C9A部分C10A原料的能力,并于1997年在中国台湾林园的第一个石化厂的产业化。这种技术采用催化剂A优选重芳烃的的轻质功能,从而使得有可能处理的原料中含有一定量的C10A和C9A。据称,C9原料允许C10A质量分数可达25%以上,C9A反应混合材料的质量分数可以达到40%以上,但目前还没有工业化的数据报告。典型的操作条件:反应温度385-500℃,反应压力为2.1-2.8MPa,芳烃WHSV 2.5-3.6H -1,氢与烃的摩尔比为不大于3,45%-50%的总的转换率。
1.2.4其他工艺技术
阿科-IFP,二甲苯产率(二甲苯-PLUS)在1968年实现产业化,使用的稀土Y型分子筛,活性低,选择性为28%,分别为。 -30%和92.5%,分别由于使用的移动床反应器中,所述催化剂需要连续再生,和大的能量消耗。可以用作原料的甲苯和C9A。 C?的9A内容的原始材料只允许4台,到目前为止,世界上的工业化装置。一个
Cosden T2BX法国在1985年实现产业化,更高的工作压力(4.1MPa),转换率分别为44%,使用的丝光沸石作为反应原料甲苯和C9A芳烃的催化剂。在最近几年中,没有新的报告。
2甲苯择形歧化制成高浓度的二甲苯
2.1概述
择形催化,可以有效地抑制副反应,大大提高所需产物的选择性的分离过程的过程被简化,能量消耗和投资大大减少,从而使该装置可以有效地提高经济效率。甲苯择形歧化反应只能用于纯甲苯进料。的
甲苯择形歧化反应高临界位选择,合适的沸石的孔径和外表面钝化。钝化的沸石晶体的外表面被设计启用快速扩散满分沸石通道,p-二甲苯,在表面以外不发生的异构化反应中的分子筛,而且还生成的热力学平衡混合物二甲苯。
到目前为止,ZSM-5分子筛的甲苯选择性歧化专利报告来自美孚公司,与类似的ZSM-5沸石ZSM-11分子筛的孔结构的一小部分。
2.2开发的技术在国外
一个的2.2.1 MSTDP和PXMAX甲苯择形歧化
第一个工业化甲苯择形歧化技术原位改性美孚1988技术MSTDP过程。设备MSTDP Enichem的炼油厂Gela中,意大利城市成功运行。它的产业化技术指标:甲苯转化率25%-30%85%-90%位选择的苯和二甲苯的摩尔比为1.44,反应产物。
1996年,公司又推出了PX-MAX的异位改性技术,选择性高达90%以上的二甲苯,甲苯转化率为30%。与MSTDP技术,苯和二甲苯的摩尔比,在反应产物中的PXMAX技术相比有所减少,这样,它可以得到更多的对二甲苯。
2.2.2 PX-PLUS甲苯任择形歧化技术
UOP公司涉嫌在1997年的表现PX-PLUS推出比MSTDP工艺技术。其主要指标有:甲苯转化率的30%,90%的对位选择性,苯和二甲苯的反应产物中的摩尔比为1.37,p-二甲苯的产率是大约41%(转化甲苯)。 1998年,第一套设备实现产业化。
UOP的技术和分子筛吸附分离健康严格二甲苯芳烃联合装置相结合,具有良好的互补作用。使用PX-PLUS技术来生产高浓度的二甲苯混合二甲苯简单的结晶分离后,可以得到高纯度的对二甲苯的质量分数,在产品中的p-二甲苯,残液仍然是超过40%,大大高于通常的二甲苯的混合物,二甲苯的含量,可以直接进入到吸附分离部。
2.3国内的发展,国内在这一领域的研究开始于20世纪90年代初,石油化工科学研究院(RIPP)1L催化剂的工业侧线试验于1999年完成。主要结果如下:甲苯的转化率大于30%,大于90%对选择性,但苯和二甲苯的摩尔数是比较高的,约1.6。
SRIPT对二甲苯产量在1997年进行的甲苯选择性歧化催化剂的研究,目前已取得了较好的结果。实验室的结果表明,甲苯的转化率和对选择性分别为30%和90%的苯和二甲苯的反应产物,摩尔比为1.4。已经完成了膨胀的催化剂测试,制备工业侧的线路测试。
重芳烃,提高炼油能力,连续重整芳烃生产厂的规模和数量的增加,重芳烃脱烷基化过程中的脱烷基化技术
加快发展。的C9A所产生的芳烃加氢混合二甲苯,能有效地降低了装置规模,重芳烃资源的充分利用。国外在该领域已经由UOP技术东丽TAC9过程中,Zeolyst制备的ATA技术公司GTC公司的的GT-TransAlk技术的。
3.1东丽TAC9 C9-C10芳烃的选择性转换的重芳烃混合二甲苯生产技术
的东丽TAC9过程中产生的混合二甲苯技术。 C10A也用在混合二甲苯的生产,该技术可以是严重额外的混合二甲苯芳烃类产品。喜欢Tatoray技术也被用来,TorayTAC9过程的存在下,氢的固定床反应器技术,氢的存在下,为了防止焦化,从手的脱烷基化的芳族化合物和非芳族化合物的裂解反应的主要的氢消耗。为了确保更高的混合二甲苯的产量,苯和甲苯的反应,分离后的庚烷的反应器进料的柱分离返回。
技术混合二甲苯产量三个方面:甲基苯基,C9A,C10A异构体的分布C9/C10A值的饲料总量的比例。对于纯的C9A饲料,混合二甲苯产率约75%,产率约21%的轻馏分中。随着饲料C10A含量的增加,混合二甲苯的产率下降。
该技术在1996年的第一次工业应用催化剂具有良好的稳定性,首先运行期在两年以上,到1998年,有两套装置使用的技术,设备规模达到850克拉/年。
3.2 Zeolyst制备/ SK重芳烃脱烷基化和烷基转移技术
技术Zeolyst制备韩国SK协作R&D和产业化,该技术在1999年首次在SK芳烃联合装置的工业应用。
ATA-11使用贵金属催化剂具有良好的稳定性,先运行时间是3年以上,并具有低的乙苯的质量分数(良好的加氢生成C8A约2%),是一个很好的异构化原料。但由于裂化函数是太强烈,和芳香环的,强烈的放热反应床的温度过度上升,要求的材料和催化剂的接触时间的损失是不长的,高的空间速度的条件下进行操作。过度消耗的氢和放热反应,导致经营困难喂炉,以及下游汽提塔,使用该技术之前,将目前的设备。该技术是适用的C9 +阿加氢脱烷基反应。
3.3 GT-TransAlk的重芳烃脱烷基化和烷基转移
GTC公司的GT-TransAlk的技术处理C9A/C10A重芳烃轻质技术。该技术的特点是原始材料不含有甲苯,和甲苯的甲基化和结晶分离技术,以形成一组的芳烃技术。
4,未来产量二甲苯技术发展趋势
对二甲苯的市场前景,在未来几年内,并在改造现有设备的扩展为主要追求目标的企业,一些企业也有新的的移动设备的需求。新技术和改进现有技术,不断完善,成为石化行业的研究和发展的重点。
4.1传统的甲苯歧化与烷基转移技术
甲苯歧化与烷基转移单元,未来的发展方向,是提高所需的产品的选择性,有效地降低了材料消耗的设备,进一步提高空速氢的比率,减少烃的研究和开发新的催化剂,以满足设备不断扩大的能源需求。
为了提高选择合适的大孔,以及催化材料的表面酸性调制,适当加强的烷基转移反应,抑制甲苯歧化反应,从而提高了产率的混合二甲苯,减少苯的混合二甲苯收率的生成量,以实现对二甲苯的产量的目的。目前SRIPT已开发成功MXT-01的丝光沸石催化剂工业侧的已完成的线路测试。结果表明,WHSV为2.5小时-1,反应温度低于400°C时,催化剂的总转化率不小于46%,不低于89%,苯和二甲苯的摩尔选择性比为3.5或以上,和在混合二甲苯中的选择性为73%的产品。
芳烃装置大,有很可观的一笔重芳烃,以及如何充分利用重芳烃的经济效益在很大程度上影响整个单元合并。本工厂操作中,为了防止较重到一个反应器进料的C11和以上的烃组分,有一部分C10A C11A和上述以外的边界的碳氢化合物的排放,造成的损失的资源重芳烃。因此,开发一个C10A可以处理繁忙的的芳烃催化剂,其技术将在未来的研发重点的重芳烃。
直接加工无芳烃抽提甲苯,芳烃含量高的原料,也是未来的发展趋势之一。这种技术可以有效地减少所述提取单元上的负载,并膨胀,以达到目的,并降低能源消耗。但是,所述非芳烃在产品的整个装置的苯含量增加。因此,确保苯上可接受的质量,适合高非芳烃甲苯进料内容的处理的催化剂的研究和开发也至关重要。
4.2甲苯二甲苯
选择塑造4.2.1甲苯歧化和甲基化系统的择形歧化
进一步完善的收盘位选择和二甲苯的技术,今后研究的重点。越来越高的段选择性将大大降低分离能量,有效地降低了生产成本的p-二甲苯。
4.2.2甲苯择形歧化和苯/的C9A烷基转移组合工艺
甲苯选择性歧化反应可以产生较高的混合二甲苯,但该技术可以只使用纯甲苯二甲苯的含量。芳烃单元,价廉的C9和以上的芳香族烃资源大量的没有被充分使用。为此,SRIPT芳烃单位甲苯选择性歧化技术与苯/ C9A和烷基相结合的过程相结合的技术转让。
SRIPT苯和C9A烷基R&D技术转移,2003年3月完成。化验结果表明,在苯和C9A的质量比为60/40,根据反应的重时空速为1.5h -1,总转化率在50%以上,苯和C9A的条件和所得到的甲苯,混合二甲苯的选择和在90%或以上。
在合并的过程中,甲苯任择形歧化生成苯的苯/的C9A烷基转移装置的原料,而苯/的C9A与烷基转移装置产生的甲苯为原料前,既充分应用甲苯选择性歧化技术,和使用的C9A,以最大限度地生产高混合二甲苯二甲苯含量。
分离技术在最近几年得到了长足的进步,冷冻结晶结晶机理的研究,提高其经济指标。高二甲苯的混合二甲苯的含量,结合生产工艺相结合的结晶分离技术将显着降低成本的分离,有竞争与分子筛吸附分离技术竞争力。对二甲苯生产技术的应用,结晶分离技术,具有良好的市场前景。
4.2.3甲苯甲基化系统高浓度的二甲苯
烷基化反应的甲苯,甲醇,二甲苯一个新的工艺路线,甲苯转化率和廉价的甲醇用新的方式对二甲苯产量。 Y型沸石ZSM-5沸石催化剂,甲苯为基础的选择性烷基化合成研究,在家里和在国外已开展20世纪70年代以来,特别是上ZSM-5沸石Al比,晶粒大小,铂,镁锑/碱(碱土)金属改性的磷,硅,改性的B族元素和蒸汽处理的催化剂结构,酸度和催化性能的关联之间的大量的研究。美孚公司,采用的摩尔比的分子筛硅铝磷酸盐450970℃蒸汽处理45分钟的P/HZSM-5催化剂,例如,在反应温度600℃,反应压力0.28MPa,WHSV4h-1中,n(甲苯) / n(甲醇)/正(水)/正(氢)= 2/1/6/6进行甲基化反应的工艺条件下,甲醇的转化率为97.8%,甲苯的转化率为28.4%,选择性为96.8%的PX。苯,反应不产生非常少的副产物,主要是低于C5烃类和小于1%的质量分数。
尚未工业化过程的报道,关键是有优势的两个主要问题,稳定性好,寿命长的工业催化剂的研究和开发,技术经济。印度石化公司(IPCC)和GTC联合最近报道的GT- - lAlkSM的甲苯甲醇烷基化技术,和技术和经济200kt/aPX的生产设备评估的发展取得新的进展。使用固定床反应器中的烷基化反应的甲苯,和一个专有的高硅沸石催化剂,在反应温度为400-450℃,反应压力为0.1-0.5MPa的,甲苯和甲醇的质量比为1.35 / 1条件,PX选择性达到85%以上,催化剂运行周期六月至十二月,这种技术:在重整甲苯的主要特点是直接发送的甲苯烷基化装置,共同低成本的甲醇为原料,生产出高浓度PX芳烃,二甲苯部分成本低,简单的结晶装置,有效的复苏PX,获得高纯度PX结晶分离装置建设投资是远远低于传统的吸附分离装置。此外,副产物苯可以忽略不计。每一个农产品1tPX只需消耗:1吨甲苯(甲苯选择性歧化过程中,生产的1吨PX需要消耗约2.5吨苯,甲苯,副产物的质量比的B和PX :1.36-1 .60)。原料甲苯2.34Mt /技术和经济评估200kt/aPX装置甲醇1.73Mt /年的PX集中的2.33Mt / A,甲苯和甲醇价格分别为$ 260 /吨110 /吨计全年净利润约19万,总投资大约7000万美元的成本。
这种技术,例如处理装置的GA-TolAlk甲苯,甲醇,甲基技术,的GT-TransAlk重侧的烃烷基技术转让,的GT-IsomPX异构化技术,和CrystPX结晶技术4套的组合与其他芳烃加上蒸馏装置构成的现代PX联合装置生产将表现出更大的优越性和灵活性。 40万吨/年PX装置PX的恢复方法,设备,与传统的吸附分离混合二甲苯饲料,和现代投资组合PX恢复PX现金成本每吨可节省10%的投资成本下降了2.6%,石脑油原料的要求相比,减少了约53.8%。
由于甲醇价格过度废水的产生和保持长期运行的产业化前景的技术,需要进一步研究。然而,发展天然气化工产业,以及先进的催化剂技术,该技术具有良好的应用前景。
4.3工程研究
安装芳烃催化技术的发展中,规模日益扩大的设备,生产产品的成本越来越低,需要进一步进行工程的过程中和分离这两种技术的研究。在反应过程中,主要的核心反应器,大型传热设备及装置热联合研究课题。随着设备的大小,选择合适的类型的反应器,以及如何确保的空气流的均匀分布在反应器中的主要内容是。 SRIPT气流均匀地分布在轴向固定床上做了深入的研究,并且可用于工业设计。水平的热交换器的效率在很大程度上决定了整个装置的能量消耗水平。板式换热器的的法国PAKINNOX公司代表了最先进的水平,目前的年处理能力,SRIPT的870克拉和100万吨甲苯歧化装置已用于热交换器,有望大大缩短反应器炉上的负载。
产品主要集中在结晶分离技术,分离,德尼罗/ TNO冷冻结晶分离和纯化技术的先进水平。该技术是不来梅大学于1993年,分别为“德尼罗工艺技术和TNO研究所ofEnviromental科学,能源技术和工艺创新发展的分离和纯化技术。与传统的冷冻结晶层状冷冻结晶过程,尼鲁/ TNO冷冻结晶分离和纯化技术的基础上的悬浮状态冻结结晶过程的分离和提纯技术中,整体的能源消耗减少至约10%的传统冷冻结晶过程。
目前该领域的研究,尚未见报道。
5 R&D具有前瞻性的新技术对二甲苯合成
新的工艺路线,埃克森美孚公司最近报道的副产品蒸汽裂解装置裂解气C4 +烯烃(如环戊二烯,丁二烯,戊二烯,己二烯,甲基环戊二烯,等)和C1-C3的含氧化合物(如甲醇,二甲醚,乙醇,乙醚或甲醇和二甲醚的混合物),选择性地转化成对二甲苯,乙烯和丙烯的新工艺的。 ZSM-5催化剂含有质量分数为4.5%,P沸石(二氧化硅和氧化铝的摩尔比为450),固定床反应器中,反应温度是430℃,反应压力为0.1兆帕,WHSV 0.5H-1和的原料M(双 - 戊二烯)/米(甲苯)/ m(甲醇)/米(水)1.25/1.25/22.5/75环戊二烯基甲醇反应的高选择性,转化为二甲苯,甲醇同样的高选择性乙烯,丙烯,和对二甲苯,二聚环戊二烯的转化率为100%,甲苯的转化率为10%,甲醇转化率为20%。产品质量,包括:对二甲苯30%,25%的乙烯,22%的丙烯,和余下的C4 +烯烃,以及除了以外的二甲苯的C8 + /芳烃。
埃克森美孚甲基甲苯催化合成三甲苯新技术的合成气。铬 - 锌 - 镁-O负载MgO/HZSM-5的催化剂组合物,在原料中的n(H 2)/ n(下CO)/正(甲苯)= 2/1/0.25,并且,反应温度为460℃,反应压力为0.17兆帕WHSV为1.5小时-1的条件下,甲苯的转化率26.0%,二甲苯选择性为84.2%,包括74.5%的对二甲苯的选择性和催化剂的稳定性,预期寿命可达4100h。
反应中,若氧化作用和还原作用发生在同一分子内部处于同一氧化态的元素上,使该元素原子(或离子)一部分被氧化,另一部分被还原,则这种自身的氧化还原反应被称为歧化反应。
歧化反应是化学反应的一种,反应中某个元素的化合价既有上升又有下降。与归中反应相对。
歧化反应一般需要酸性或碱性的反应环境才可进行。
扩展资料:
歧化反应举例:氯气与氢氧化钠溶液在常温下反应,生成氯化钠、次氯酸钠和水。
化学方程式【Cl₂+2NaOH====NaCl+NaClO+H₂O】
离子方程式【Cl₂+2OH-====Cl-+ClO-+H₂O】
Cl2中的Cl原本为0价,反应后一个升为Cl+(ClO),一个降为Cl-。
甲苯歧化
甲苯在催化剂(一般采用硅铝催化剂)作用下,使一个甲苯分子中的甲基转移到另一个甲苯分子上而生成一个苯分子和一个二甲苯分子,这种反应称作歧化反应。一个甲苯与一个三甲苯也可发生歧化反应(亦称烷基转移反应)生成两个二甲苯分子。工业上用这个方法生产用途广泛的苯和二甲苯。
参考资料来源:百度百科-歧化反应
判断是否能发生岐化
对某一元素,其不同氧化数的稳定性主要取决于相邻电对的标准电极电势值。若相邻电对的Eθ值符合E右θ>E左θ,则处于中间的个体必定是不稳定态,可发生歧化反应,其产物是两相邻的物质。
这是很明显的, 如将两相邻电对组成电池, 则中间物种到右边物种的电对的还原半反应为电池正极反应,而到左边物种的反应则为负极反应。电池的电动势为Eθ=E右θ-E左θ,若E右θ>E左θ,Eθ>0,表示电池反应可自发进行,即中间物种可发生歧化反应。
若相反,E左θ>E右θ,则两边的个体不稳定,可发生逆歧化反应,两头的个体是反应物,产物是中间的那个个体。
求未知电对的电极电势
利用Gibbs函数变化的加合性,可以从几个相邻电对的已知电极电势求算任一未知的电对的电极电势。
典型例子如下图所示:
扩展资料
烯烃及烷基芳烃的歧化反应均为可逆反应,反应热很小,故温度对平衡组成影响不大,其平衡转化率一般为35%~50%(摩尔),通常工业上歧化反应可进行到接近平衡转化率。反应温度300~530℃、压力1~5MPa。
烷基芳烃歧化过程由于催化剂极易结焦,故常在加压及氢气存在下进行反应,称临氢歧化。也有在没有氢气存在下进行的常压歧化过程,催化剂需频繁再生。
由于芳烃歧化催化剂也能催化烷基转移反应,故甲苯歧化时,若原料甲苯中加入一定量碳九芳烃(主要是三甲苯),则通过歧化反应和烷基转移反应,可使产物中二甲苯与苯摩尔比在0.7~10的范围内变化,以提高生产的灵活性。
歧化反应的特点是副产物极少,且产物易分离,故产品纯度很高。
歧化反应多采用绝热式固定床反应器,当催化剂颗粒较小时,为了降低床层阻力和减少二次反应,也可采用径向固定床反应器。对于没有氢存在的常压歧化过程因催化剂需频繁再生,可使用移动床反应器。
参考资料来源:百度百科-元素电势图
参考资料来源:百度百科-歧化
C6H5CH3+HONO2---->CH3C6H4-p-NO2+H2O。
在无水三氯化铝催化剂存在下,氯苯与苯二甲酸酐作用,氯苯对位上的氢原子被邻,羧基苯甲酰基取代,生成对氯苯甲酰苯甲酸,这个反应是付克反应的一种类型,属酰化反应。羟基要保护,酰氯很容易和活泼氢反应。
扩展资料:
生产方法
1、由据粗苯各组分的沸点不同,用精馏的方法提取沸程135~145℃的馏分,得二甲苯。
2、铂重整法用常压蒸馏得到的轻汽油(初馏点约138℃),截取大于65℃馏分,先经含钼催化剂,催化加氢脱出有害杂质,再经铂催化剂进行重整,用二乙二醇醚溶剂萃取,然后再逐塔精馏,得到苯、甲苯、二甲苯等产物。
3、甲苯歧化法。此法是在催化剂作用下,使一个甲苯的甲基转移到另166催化剂(缺铝氢型丝光沸石),以重整甲苯(硝化级)和重整循环氢(85%~90%)为原料,反应温度400±2℃,压力为2MPa左右等条件下,反应制得苯和二甲苯。
目前,处理含“三苯”有机废气的方法主要有活性炭吸附法、催化燃烧法以及生物处理法3种。 (1)活性炭吸附法。利用专门的活性炭来吸附废气中的苯、甲苯、二甲苯等有机气体,当吸附一定量的废气后,吸附容量开始下降,这时需要更换活性炭或对活性炭进行再生处理。这种方法适用于处理低浓度、气量不大的工况,如果废气量大或浓度较高,则需要频繁的更换活性炭,产生的大量废弃活性炭容易成为二次污染,并且运行成本很高。此外,活性炭对其它直链的烷烃吸附效果较差。对于低浓度、大气量的废气,通常是将活性炭吸附和催化燃烧法结合起来同时使用。先采用活性炭进行吸附提浓,然后在再生过程将含有高浓度有机物的解析气进行催化燃烧,这样可以避免产生大量的活性炭污染物。(2)催化燃烧法。催化燃烧法处理含“三苯”有机废气,是在含铅、钯等贵金属催化剂的作用下,在较低的温度下将废气中的有机污染物氧化变成二氧化碳、水。这是一种在催化条件下、无明火的有机废气处理方法,可以处理各种有机废气。这种方法已经很成熟且已广为使用,适用于处理高浓度的有机废气,但是如果催化剂床层温度控制不好,有发生爆炸的危险。(3)生物法。生物法是指采用微生物对含“...
CAS号 71-43-2
RTECS号 CY1400000
SMILES C1=CC=CC=C1
化学式 C6H6
摩尔质量 78.11 g mol-1
密度 0.8786 g/mL
熔点 278.65 K (5.5 ℃)
沸点 353.25 K (80.1 ℃)
在水中的溶解度 0.18 g/ 100 ml 水
标准摩尔熵So298 173.26 J/mol·K
标准摩尔热容 Cpo 135.69 J/mol·K (298.15 K)
闪点 -10.11℃(闭杯)
自燃温度 562.22℃。 编辑本段|回到顶部发现历史 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。
1825年,迈克尔·法拉第(Michael Faraday)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. 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。
凯库勒双键摆动模型1865年,弗里德里希·凯库勒提出了苯环单、双键交替排列、无限共轭的结构,即现在所谓“凯库勒式”。他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。也有说法指出,把苯的分子结构画成六角形环状结构最早是法国化学家奥古斯特·劳伦1854年在《化学方法》一书中提出的。但是出于某种原因,凯库勒在论文没有提及劳伦的成果。
此外,詹姆斯·杜瓦发现了一种苯的类似物;命名为“杜瓦苯”,现已被证实,可由苯经光照得到。
1865年,苯成为一种工业产品。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。 编辑本段|回到顶部物质结构 苯分子中的离域大Π键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。
碳数为4n+2(n是正整数,苯即n=1),且具有单、双键交替排列结构的环烯烃称为轮烯(annulene),苯是一种轮烯。(参见“4n+2规则”)
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1.08Α,C-C键长为1.40Α,此数值介于单双键长之间。分子中所有键角均为120°,碳原子都采取sp2杂化。每个碳原子还剩余一个p轨道垂直于分子平面,每个 苯分子中的σ键轨道上有一个电子。6个轨道重叠形成离域大Π键,莱纳斯·鲍林提出的共振杂化理论认为,苯拥有共振杂化体是苯环非常稳定的原因,也直接导致了苯环的芳香性。
从分子轨道理论来看,可以认为苯的6个p轨道相互作用形成6个π分子轨道,其中ψ1、ψ2、ψ3是能量较低的成键轨道,ψ4、ψ5、ψ6是能量较高的反键轨道。ψ2、ψ3和ψ4、ψ5是两对简并轨道。基态时苯的电子云分布是三个成键轨道叠加的结果,故电子云均匀分布于苯环上下及环原子上,形成闭合的电子云。它是苯分子在磁场中产生环电流的根源。 编辑本段|回到顶部物理性质 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计算
lgP = A - P/(C + t)
参数:A = 6.91210,B = 1214.645,C = 221.205
其中,P 单位为 mmHg,t 单位为 ℃。 编辑本段|回到顶部化学性质 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。
取代反应(substitution reaction)
详见“取代反应”、参见“亲电芳香取代反应”
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。
卤代反应
苯的卤代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。
催化历程:
FeBr3+Br-——→FeBr4-
PhH+Br+FeBr4-——→PhBr+FeBr3+HBr
在工业上,卤代苯中以氯和溴的取代物最为重要。
硝化反应
苯和硝酸在浓的硫酸作催化剂的条件下可生成硝基苯
PhH+HO-NO2——→PhNO2+H2O
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。
磺化反应
用浓的硫酸或者发烟硫酸在较高温度下可以将苯磺化成苯磺酸。
PhH+HO-SO3H——→PhSO3H+H2O
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。
傅-克反应
在AlCl3催化下,苯也可以和醇、烯烃和卤代烃反应,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,又称为傅-克烷基化反应。例如与乙烯烷基化生成乙苯
PhH+CH2=CH2—AlCl3→Ph-CH2CH3
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。
在强路易斯酸催化下,苯与酰氯或者羧酸酐反应,苯环上的氢原子被酰基取代生成酰基苯。反应条件类似烷基化反应。
加成反应(addition reaction)
参见“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。
C6H6+3H2——→C6H12
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。
氧化反应(redox)
燃烧
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。但在空气中燃烧时,火焰明亮并有浓黑烟。这是由于苯中碳的质量分数较大。
2C6H6+15O2——→12CO2+6H2O
臭氧化反应
苯在特定情况下也可被臭氧氧化,产物是乙二醛。这个反应可以看作是苯的离域电子定域后生成的环状多烯烃发生的臭氧化反应。
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。)
这是一个强烈的放热反应。
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、氯苯或溴苯中和镁反应可生成苯基格氏试剂。 编辑本段|回到顶部制备方法 </B>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。
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。
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。
烷烃芳构化
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。
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。
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。
①Udex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%。
②Suifolane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%。
③Arosolvan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%。
④Formex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%。
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。
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-CH3+H2——→PhH+CH4
根据所用催化剂和工艺条件的不同又有多种工艺方法
①Hydeal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。
②Detol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%。
③Pyrotol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。
④Bextol法,壳牌公司开发。
⑤BASF法,BASF公司开发。
⑥Unidak法,UOP公司开发。
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。
①MHC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%。
②HDA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%。
③Sun过程,由Sun Oil公司开发
④THD过程,Gulf Research and Development公司开发
⑤孟山都(Monsanto)过程,孟山都公司开发。
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。(主要反应见下图)
烷基转移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。
①LTD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
②Tatoray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。
③TOLD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。
其他方法
此外,苯还可以通过乙炔三聚得到,但产率很低。 编辑本段|回到顶部检测方法 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。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。 编辑本段|回到顶部工业用途 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:
①苯与乙烯生成乙苯,后者可以用来生产制塑料的苯乙烯;
②苯与丙烯生成异丙苯,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;
③合成顺丁烯二酸酐;
④用于制作苯胺的硝基苯;
⑤多用于农药的各种氯苯;
⑥合成用于生产洗涤剂和添加剂的各种烷基苯。
⑦合成氢醌,蒽醌等化工产品。 编辑本段|回到顶部健康危害 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。
毒理学资料
LD50: 3306mg/kg(大鼠经口);48mg/kg(小鼠经皮)
LC50: 10000ppm 7小时(大鼠吸入)
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。
接触限值
中国MAC 40 mg/m3(皮)
美国ACGIH 10ppm, 32mg/m3 TWA: OSHA 1ppm, 3.2 mg/m3
代谢
苯主要通过呼吸道吸入(47-80%)、胃肠及皮肤吸收的方式进入人体。一部分苯可通过尿液排出,未排出的苯则首先在肝中细胞色素P450单加氧酶作用下被氧分子氧化为环氧苯(7-氧杂双环[4.1.0]庚-2,4-二烯)。环氧苯与它的重排产物氧杂环庚三烯存在平衡,是苯代谢过程中产生的有毒中间体。接下来有三种代谢途径:与谷胱甘肽结合生成苯巯基尿酸;继续代谢为苯酚、邻苯二酚、对苯二酚、偏苯三酚、邻苯醌、对苯醌等,以葡萄糖苷酸或硫酸盐结合物形式排出;以及被氧化为已二烯二酸。乙醇和甲苯可以降低苯的毒性。
中毒症状
短期接触
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分钟会有致命危险。
长期接触
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。