苯
結構式
| 物競編號 | 01GH |
|---|---|
| 分子式 | C6H6 |
| 分子量 | 78.11 |
| 標簽 |
Benzol, Cyclohexatriene, 有機合成用脫水溶劑, 稀釋劑, 脫漆劑, 芳香烴 |
編號系統
CAS號：71-43-2
MDL號：MFCD00003009
EINECS號：200-753-7
RTECS號：CY1400000
BRN號：969212
PubChem號：24856389
物性數據
1.性狀：無色透明液體，有強烈芳香味。[1]
2.熔點（℃）：5.5[2]
3.沸點（℃）：80.1[3]
4.相對密度（水=1）：0.88[4]
5.相對蒸氣密度（空氣=1）：2.77[5]
6.飽和蒸氣壓（kPa）：9.95（20℃）[6]
7.燃燒熱（kJ/mol）：-3264.4[7]
8.臨界溫度（℃）：289.5[8]
9.臨界壓力（MPa）：4.92[9]
10.辛醇/水分配系數：2.15[10]
11.閃點（℃）：-11[11]
12.引燃溫度（℃）：560[12]
13.爆炸上限（%）：8.0[13]
14.爆炸下限（%）：1.2[14]
15.溶解性：不溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮等多數有機溶劑。[15]
16.折射率（25oC）：1.49794
17.黏度（mPa·s,25oC）：0.6010
18.蒸發熱（KJ/mol, 25oC）：33.9
19.熔化熱（KJ/mol）：9.872
20.生成熱（KJ/mol,25oC,氣體）：82.966
21.生成熱（KJ/mol,25oC,液體）：49.051
22.燃燒熱（KJ/mol,25oC,氣體）：3303.08
23.比熱容（KJ/(kg·K),25oC,定壓）：1.05
24.沸點升高常數：2.53
25.電導率（S/m）：76×10-9
26.熱導率（W/(m·K) ,25oC）：0.1442
27.蒸氣壓（kPa,79.5oC）：41.3
28.體膨脹系數（K-1）：0.00121
29.臨界密度（g·cm-3）：0.305
30.臨界體積（cm3·mol-1）：256
31.臨界壓縮因子：0.268
32.偏心因子：0.211
33.Lennard-Jones參數（A）：5.3823
34.Lennard-Jones參數（K）：426.70
35.溶度參數(J·cm-3)0.5：18.706
36.van der Waals面積（cm2·mol-1）：6.000×109
37.van der Waals體積（cm3·mol-1）：48.400
38.氣相標準燃燒熱(焓)(kJ·mol-1)：-3301.47
39.氣相標準聲稱熱(焓)( kJ·mol-1) ：82.89
40.氣相標準熵(J·mol-1·K-1) ：269.30
41.氣相標準生成自由能( kJ·mol-1)：129.8
42.氣相標準熱熔(J·mol-1·K-1)：82.43
43.液相標準燃燒熱(焓)(kJ·mol-1)：-3267.58
44.液相標準聲稱熱(焓)( kJ·mol-1)：48.99
45.液相標準熵(J·mol-1·K-1) ：173.45
46.液相標準生成自由能( kJ·mol-1)：124.33
47.液相標準熱熔(J·mol-1·K-1)：136.06
毒理學數據
1.急性毒性[16]
LD50：1800mg/kg（大鼠經口）；4700mg/kg（小鼠經口）；8272mg/kg（兔經皮）
LC50：31900mg/m3（大鼠吸入，7h）
2.刺激性[17]
家兔經皮：500mg（24h），中度刺激。
家兔經眼：2mg（24h），重度刺激。
3.亞急性與慢性毒性[18]
家兔吸入10mg/m3，數天到幾周，引起白細胞減少，淋巴細胞百分比相對增加。慢性中毒動物造血系統改變，嚴重者骨髓再生不良。
4.致突變性[19]
DNA抑制：人白細胞2200μmol/L。姐妹染色單體交換：人淋巴細胞200μmol/L。細胞遺傳學分析：人吸入125ppm（1a）。體細胞突變：人淋巴細胞1gm/L。
5.致畸性[20]
小鼠孕后6~15d吸入最低中毒劑量（TCLo）5ppm，致血和淋巴系統發育畸形（包括脾和骨髓）。小鼠腹腔內給予最低中毒劑量（TDLo）219mg/kg，致血和淋巴系統發育畸形、肝膽管系統發育畸形。
6.致癌性[21] IARC致癌性評論：G1，確認人類致癌物。
7.其他[22] 大鼠吸入最低中毒濃度（TCLo）：15ppm/24h（孕7~14d），引起植入后死亡率增加和骨骼肌肉發育異常。
生態學數據
1.生態毒性[23]
LC50：45mg/L（24h）（金魚）；20mg/L（24~48h）（藍鰓太陽魚）；27mg/L（96h）（小長臂蝦）；
LC100：12.8mmol/L（24h）（梨形四膜蟲）；
LD100：34mg/L（24h）(藍鰓太陽魚)；
TLm：36mg/L（24~96h）（虹鳉，軟水）
2.生物降解性[24]
好氧生物降解（h）：120~384
厭氧生物降解（h）：2688~17280
3非生物降解性[25]
水相光解半衰期（h）：2808~16152
光解最大光吸收波長范圍（nm）：239~268
水中光氧化半衰期（h）：50.1~501
4.生物富集性[26] BCF：3.5（日本鰻鱺）；4.4（大西洋鯡）；4.3（金魚）
分子結構數據
1、摩爾折射率：26.25
2、摩爾體積（cm3/mol）：89.4
3、等張比容（90.2K）：207.2
4、表面張力（dyne/cm）：28.8
5、極化率（10-24cm3）：10.40
計算化學數據
1.疏水參數計算參考值（XlogP）:無
2.氫鍵供體數量:0
3.氫鍵受體數量:0
4.可旋轉化學鍵數量:0
5.互變異構體數量:無
6.拓撲分子極性表面積0
7.重原子數量:6
8.表面電荷:0
9.復雜度:15.5
10.同位素原子數量:0
11.確定原子立構中心數量:0
12.不確定原子立構中心數量:0
13.確定化學鍵立構中心數量:0
14.不確定化學鍵立構中心數量:0
15.共價鍵單元數量:1
性質與穩定性
1.苯是最重要的基本有機原料之一，是芳香烴的代表。具有較穩定的六元環狀結構。
2.主要化學反應有加成、取代及開環反應。在濃硫酸、硝酸作用下，容易發生取代反應生成硝基苯。與濃硫酸或發煙硫酸反應生成苯磺酸。以三氯化鐵等金屬鹵化物為催化劑，在較低溫度下發生鹵化反應生成鹵代苯。以三氯化鋁為催化劑，與烯烴、鹵代烴發生烷基化反應，生成烷基苯；與酸酐、酰氯發生酰化反應生成酰基苯。在氧化釩催化劑存在下，苯經氧或空氣氧化生成順丁烯二酸酐。苯加熱到700℃發生裂解，生成碳、氫及少量的甲烷和乙烯等。用鉑、鎳作催化劑，進行加氫反應生成環己烷。以氯化鋅為催化劑，與甲醛和氯化氫發生氯甲基化反應生成芐基氯。但苯環比較穩定，例如與硝酸、高錳酸鉀、重鉻酸鹽等氧化劑亦不發生反應。
3.具有高折射性和強烈芳香味，易燃，有毒。與乙醇、乙醚、丙酮、四氯化碳、二硫化碳和醋酸混溶，微溶于水。對金屬無腐蝕性，但品級較低的苯中含硫雜質對銅和某些金屬有明顯的腐蝕作用。液體苯有脫脂作用，可被皮膚吸收而中毒，故應避免與皮膚接觸。
4.蒸氣與空氣形成爆炸混合物，爆炸極限1.5%-8.0%（體積）。
5.穩定性[27] 穩定
6.禁配物[28] 強氧化劑、酸類、鹵素等
7.聚合危害[29] 不聚合
貯存方法
儲存注意事項[30] 儲存于陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。庫溫不宜超過37℃。保持容器密封。應與氧化劑、食用化學品分開存放，切忌混儲。采用防爆型照明、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。
合成方法
（一）按其來源和制法分為石油苯和焦化苯，石油苯是由石油輕餾分加氫精制、催化重整和分離所得；焦化苯是由煉焦副產回收的粗苯經過洗滌、分餾所得。二者的主要差別是焦化苯的刺激性氣味較大。
苯是由煤干餾、石油催化裂解、催化重整得到的。因此，易含的雜質主要是芳香族同系物、噻吩及飽和烴等。精制時加5%~10%的濃硫酸激烈搖動，靜置分層，分去酸層后用水充分洗滌，再加氯化鈣等脫水劑干燥后蒸餾。其他方法有與三氯化鋁共同蒸餾、汞鹽處理及共沸蒸餾等。純度高的苯容易凝固，可重復進行結晶分離，最后用五氧化二磷或金屬鈉干燥后蒸餾。
除去苯中少量水的方法除加氯化鈣、無水硫酸鈉、五氧化二磷和金屬鈉等脫水劑外，尚可利用苯和水組成的二元共沸混合物進行共沸蒸餾。除去初餾部分，很容易達到脫水目的。苯既可蒸餾回收，也可用重結晶的方法回收。
工藝流程：
(1)、 煉焦副產回收苯法煉焦煤氣中含有30～60g/m3的粗苯（主要成分為苯、甲苯、二甲苯、三甲苯及不飽和化合物、硫化物等），回收粗苯的方法是用洗油（焦油230～300℃餾分或石油中260～350℃餾分）于15～20℃下在洗苯塔中進行吸收，一般洗苯常串聯2～3塔，洗油吸收粗苯后稱為富油，約含粗苯2%～4%。富油經過分縮器用脫苯塔頂部出來的粗苯和洗油蒸氣被加熱至80℃左右，再經過熱交換器和脫苯塔底部流出的熱貧油進行熱交換，將富油進一步加熱到100℃，然后在管式加熱爐中加熱至160℃左右，部分粗苯和洗油已氣化，液相和氣相混合組成的富油，進入脫苯塔于塔底通入的直接蒸氣及由再生器來的油氣進行水蒸氣蒸餾。蒸出粗苯的貧油，由塔底排出，自流到熱交換器由135～150℃冷卻到110～105℃后，加入熱貧油槽，進一步冷卻至25～30℃，再送回洗苯塔循環使用。
由脫苯塔塔頂排出的蒸氣，溫度為125～140℃，進入分餾器的下部，被冷卻至90～95℃后從分餾器的頂部逸出，進入兩苯塔的中部，塔底部設有間接蒸汽加熱管及直接蒸汽管，輕苯由塔頂蒸出，重苯成液體自塔底下部引至重苯冷卻器，用水冷至40～45℃，進入重苯貯槽。從兩苯塔頂出來的輕苯蒸氣，其溫度為70～75℃進入冷凝冷卻器，冷至30℃以下的冷凝液進入分離缸，分出水后，一部分打回流，一部分送入儲槽。然后送入初餾塔，90℃以前為初餾分，將90～150℃的餾分經冷卻冷凝器冷凝后，加入帶攪拌的洗滌器進行酸洗，硫酸用量約占5%，洗去不飽和烴和硫化物等雜質，再加水洗滌。然后加入20%的燒堿溶液進行中和，最后送至精餾塔進行精餾。于79.5～80.6℃可得苯餾分；110～111℃可得甲苯餾分；于135～145℃可得二甲苯餾分；150℃左右可得溶劑油餾分；殘油為黑色古馬隆。將苯餾分再精餾可得純苯、動力苯、純甲苯。
(2)、催化重整法催化重整所用的催化劑主要有鉑系（Pt,Pd,Re等）催化劑，也用非鉑系催化劑（MoO3,Cr2O3等）。因催化劑不同，反應器型式和催化劑再生方式也不同，反應條件也不同。其中以固定床不再生式鉑重整最具代表性，此過程的催化劑是載于氧化鋁和氧化硅上的鉑（0.3%～0.6%），這樣催化劑壽命較長，一般可工作6個月到1年以上不需再生。原料油的沸點范圍視生成目的產物而定，如需生產芳烴，用60～130℃的直餾汽油，如主要為了生產苯，則應選用60～85℃的狹餾分直餾汽油。反應壓力3.5～5.2MPa，反應溫度490～510℃。其工藝過程為：先將原料油在預分離塔中分出輕組分，再引出重整原料與循環的氫氣混合后進入加熱爐，加熱后的混合氣體，進入串聯安裝的固定床催化反應器，反應產物經換熱冷卻后，進入高壓氣液分離器，氣體產物經循環壓縮機壓縮后再循環使用，液體利用工業溶劑二乙二醇醚萃取，將芳烴與非芳烴分離，再送入精餾塔，收集79.7～80.5℃的餾分，即為純苯。
(3)、裂解汽油制苯法裂解汽油一般含有芳烴40%～70%。芳烴中含苯約37%，甲苯約14%，二甲苯約5%。用加氫脫烷基法提取苯。首先將裂解汽油進行兩段催化加氫，催化脫烷基和氫氣提純，將烷基苯轉化成苯，然后經分餾得到苯。
將工業苯用濃硫酸連續洗滌去除雜質噻吩含量合格后，再經水、5%的氫氧化鈉溶液洗滌之后，用無水氯化鈣干燥，將上清液進行蒸餾即可。
（二）根據工業苯中硫化物含量，加入適量42%的氫氧化鈉溶液、95%的乙醇和醋酸鉛，混勻。繼續攪拌至硫化物檢驗合格（每2.5h測一次硫化物含量），停止攪拌后靜置1h，放出下層氫氧化鈉溶液后，用足量蒸餾水洗滌3～5次，每次攪拌0.5h，靜置0.5h，分出下層水層。然后在攪拌下加入適量濃硫酸，洗滌苯液至噻吩含量合格，每次攪拌2h，靜置0.5h后放出下層酸液。經酸洗之后，再用水洗滌2次，然后加入20%的氫氧化鈉溶液，攪拌0.5h，靜置，分去堿層，直至合格。然后用氯化鈣干燥脫水。經脫水后的苯進行蒸餾，收集清亮餾出液即為成品。
（三）采用煉焦副產回收法、鉑重整分離法和裂解汽油提取法。煉焦副產回收法是以煉焦副產回收的粗苯為原料,先經初餾,再經精餾而得。鉑重整分離法是用常壓蒸餾得到的輕汽油先經催化加氫,再經鉑重整,并用二乙二醇醚萃取,最后經精餾分離而得。裂解汽油提取法是以裂解汽油為原料,用加氫脫烷基法將烷基苯轉化成苯,再經分餾而得。
用途
1.用作合成染料、合成橡膠、合成樹脂、合成纖維、合成谷物、塑料、醫藥、農藥、照相膠片以及石油化工制品的重要原料，本品具有良好的溶解性能，因而被廣泛地用作膠黏劑及工業溶劑例如：清漆、硝基纖維漆的稀釋劑、脫漆劑、潤滑油、油脂、蠟、賽璐珞、樹脂、人造革等溶劑。
2.測定折射率用的標準樣品。可用作精密光學儀器、電子工業等的溶劑和清洗劑，有機合成等。
3.用作分析試劑，如作溶劑，色譜分析標準物質。
4.化妝品溶劑。主要用作指甲油等化妝品的稀釋劑,以加速干燥和硬化,并增進樹脂等皮膜成分的溶解性。
5.用作溶劑及合成苯的衍生物、香料、染料、塑料、醫藥、炸藥、橡膠等。[31]
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