苯

發布時間：2019-03-26 09:01:36 發布人：dongxindz 瀏覽量：

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-----------轉自百度百科-----------

苯(Benzene, C6H6)一種碳氫化合物即最簡單的芳烴，在常溫下是甜味、可燃、有致癌毒性的無色透明液體，并帶有強烈的芳香氣味。它難溶于水，易溶于有機溶劑，本身也可作為有機溶劑。苯具有的環系叫苯環，苯環去掉一個氫原子以后的結構叫苯基，用Ph表示，因此苯的化學式也可寫作PhH。苯是一種石油化工基本原料，其產量和生產的技術水平是一個國家石油化工發展水平的標志之一。

2017年10月27日，世界衛生組織國際癌癥研究機構公布的致癌物清單初步整理參考，苯在一類致癌物清單中。

物質結構

苯環是最簡單的芳環，由六個碳原子構成一個六元環，每個碳原子接一個基團，苯的6個基團都是氫原子。

但實驗表明，苯不能使溴水或酸性KMnO4褪色，這說明苯中沒有碳碳雙鍵。研究證明，苯環主鏈上的碳原子之間并不是由以往所認識的單鍵和雙鍵排列（凱庫勒提出），每兩個碳原子之間的鍵均相同，是由一個既非雙鍵也非單鍵的鍵（大π鍵）連接。

物理性質

苯在常溫下為一種無色、有甜味的透明液體，其密度小于水，具有強烈的芳香氣味。苯的沸點為80.1℃，熔點為5.5℃，。苯比水密度低，密度為0.88g/ml，但其分子質量比水重。苯難溶于水，1升水中最多溶解1.7g苯；但苯是一種良好的有機溶劑，溶解有機分子和一些非極性的無機分子的能力很強，除甘油，乙二醇等多元醇外能與大多數有機溶劑混溶.除碘和硫稍溶解外，無機物在苯中不溶解。 [3]

苯能與水生成恒沸物，沸點為69.25℃，含苯91.2%。因此，在有水生成的反應中常加苯蒸餾，以將水帶出。

摩爾質量78.11 g mol-1。 [4]

最小點火能：0.20mJ。

爆炸上限（體積分數）：8%。

爆炸下限（體積分數）：1.2%。苯報警器測量值

燃燒熱：3264.4kJ/mol。

相關物質

異構體

杜瓦苯

盆苯又名休克爾苯

棱柱烷

衍生物

取代苯

烴基取代：甲苯、二甲苯（對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯）、苯乙烯、苯乙炔、乙苯

基團取代：苯酚、苯甲酸、苯乙酮、苯醌（對苯醌、鄰苯醌）

鹵代：氯苯、溴苯

多次混合基團取代：2．4．6-三硝基甲苯（TNT） C7H5N3O6；(NO2)3C6H2CH3

多環芳烴

聯苯、三聯苯稠環芳烴：萘、蒽、菲、茚、芴、苊、薁

溶解性：不溶于水，可與乙醇、乙醚、乙酸、汽油、丙酮、四氯化碳和二硫化碳等有機溶劑互溶。

工業制備

苯可以由含碳量高的物質不完全燃燒獲得。自然界中，火山爆發和森林火險都能生成苯。苯也存在于香煙的煙中。煤干餾得到的煤焦油中，主要成分為苯。

直至二戰，苯還是一種鋼鐵工業焦化過程中的副產物。這種方法只能從1噸煤中提取出1千克苯。1950年代后，隨著工業上，尤其是日益發展的塑料工業對苯的需求增多，由石油生產苯的過程應運而生。21世紀以來全球大部分的苯來源于石油化工。工業上生產苯最重要的三種過程是催化重整、甲苯加氫脫烷基化和蒸汽裂化。

從煤焦油中提取

在煤煉焦過程中生成的輕焦油含有大量的苯。這是最初生產苯的方法。將生成的煤焦油和煤氣一起通過洗滌和吸收設備，用高沸點的煤焦油作為洗滌和吸收劑回收煤氣中的煤焦油，蒸餾后得到粗苯和其他高沸點餾分。粗苯經過精制可得到工業級苯。這種方法得到的苯純度比較低，而且環境污染嚴重，工藝比較落后。 [7]

從石油中提取

在原油中含有少量的苯，從石油產品中提取苯是最廣泛使用的制備方法。 [7]

烷烴芳構化

重整這里指使脂肪烴成環、脫氫形成芳香烴的過程。這是從第二次世界大戰期間發展形成的工藝。

在500-525°C、8-50個大氣壓下，各種沸點在60-200°C之間的脂肪烴，經鉑-錸催化劑，通過脫氫、環化轉化為苯和其他芳香烴。從混合物中萃取出芳香烴產物后，再經蒸餾即分出苯。也可以將這些餾分用作高辛烷值汽油。 [8]

蒸汽裂解

蒸汽裂解是由乙烷、丙烷或丁烷等低分子烷烴以及石腦油、重柴油等石油組份生產烯烴的一種過程。其副產物之一裂解汽油富含苯，可以分餾出苯及其他各種成分。裂解汽油也可以與其他烴類混合作為汽油的添加劑。

裂解汽油中苯大約有40-60%，同時還含有二烯烴以及苯乙烯等其他不飽和組份，這些雜質在貯存過程中易進一步反應生成高分子膠質。所以要先經過加氫處理過程來除去裂解汽油中的這些雜質和硫化物，然后再進行適當的分離得到苯產品。

芳烴分離

從不同方法得到的含苯餾分，其組分非常復雜，用普通的分離方法很難見效，一般采用溶劑進行液-液萃取或者萃取蒸餾的方法進行芳烴分離，然后再采用一般的分離方法分離苯、甲苯、二甲苯。根據采用的溶劑和技術的不同又有多種分離方法。

·Udex法：由美國道化學公司和UOP公司在1950年聯合開發，最初用二乙二醇醚作溶劑，后來改進為三乙二醇醚和四乙二醇醚作溶劑，過程采用多段升液通道(multouocomer)萃取器。苯的收率為100%。

·Suifolane法：荷蘭殼牌公司開發，專利為UOP公司所有。溶劑采用環丁砜，使用轉盤萃取塔進行萃取，產品需經白土處理。苯的收率為99.9%。

·Arosolvan法：由聯邦德國的魯奇公司在1962年開發。溶劑為N-甲基吡咯烷酮(NMP)，為了提高收率，有時還加入10-20%的乙二醇醚。采用特殊設計的Mechnes萃取器，苯的收率為99.9%。

·IFP法：由法國石油化學研究院在1967年開發。采用不含水的二甲亞砜作溶劑，并用丁烷進行反萃取，過程采用轉盤塔。苯的收率為99.9%。

·Formex法：為意大利SNAM公司和LRSR石油加工部在1971年開發。嗎啉或N-甲酰嗎啉作溶劑，采用轉盤塔。芳烴總收率98.8%，其中苯的收率為100%。

分子中含一個或多個苯環的一類碳氫化合物，屬于芳香烴。 [8]

甲苯脫烷基化

甲苯脫烷基制備苯，可以采用催化加氫脫烷基化，或是不用催化劑的熱脫烷基。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烴和非芳烴的餾分。

甲苯催化加氫脫烷基化

用鉻，鉬或氧化鉑等作催化劑，500-600°C高溫和40-60個大氣壓的條件下，甲苯與氫氣混合可以生成苯，這一過程稱為加氫脫烷基化作用。如果溫度更高，則可以省去催化劑。反應按照以下方程式進行

Ph-CH3+H2——→PhH+CH4

根據所用催化劑和工藝條件的不同又有多種工藝方法

·Hydeal法，由Ashiand & refing 和UOP公司在1961年開發。原料可以是重整油、加氫裂解汽油、甲苯、碳6-碳8混合芳烴、脫烷基煤焦油等。催化劑為氧化鋁-氧化鉻，反應溫度600-650℃，壓力3.43-3.92MPa。苯的理論收率為98%，純度可達99.98%以上，質量優于Udex法生產的苯。

·Detol法，Houdry公司開發。用氧化鋁和氧化鎂做催化劑，反應溫度540-650℃，反應壓力0.69-5.4MPa，原料主要是碳7-碳9芳烴。苯的理論收率為97%，純度可達99.97%。

·Pyrotol法，Air products and chemicals公司和Houdry公司開發。適用于從乙烯副產裂解汽油中制苯。催化劑為氧化鋁-氧化鉻，反應溫度600-650℃，壓力0.49-5.4MPa。

·Bextol法，殼牌公司開發。

·BASF法，BASF公司開發。

·Unidak法，UOP公司開發。 [8]

甲苯熱脫烷基化

甲苯在高溫氫氣流下可以不用催化劑進行脫烷基制取苯。反應為放熱反應，針對遇到的不同問題，開發出了多種工藝過程。

·MHC加氫脫烷基過程，由日本三菱石油化學公司和千代田建設公司在1967年開發。原料可以用甲苯等純烷基苯，含非芳烴30%以內的芳烴餾分。操作溫度500-800℃，操作壓力0.98MPa，氫/烴比為1-10。過程選擇性97-99%（mol），產品純度99.99%。

·HDA加氫脫烷基過程，由美國Hydrocarbon Research和Atlantic Richfield公司在1962年開發。原料采用甲苯，二甲苯，加氫裂解汽油，重整油。從反應器不同部位同如氫氣控制反應溫度，反應溫度600-760℃，壓力3.43-6.85MPa，氫/烴比為1-5，停留時間5-30秒。選擇性95%，收率96-100%。

·Sun過程，由Sun Oil公司開發

·THD過程，Gulf Research and Development公司開發

·孟山都（Monsanto）過程，孟山都公司開發。

甲苯歧化和烷基轉移　隨著二甲苯用量的上升，在1960年代末相繼開發出了可以同時增產二甲苯的甲苯歧化和烷基轉移技術。（主要反應見下圖）

烷基轉移

這個反應為可逆反應，根據使用催化劑、工藝條件、原料的不同而有不同的工藝過程。

①LTD液相甲苯岐化過程，美國美孚化學公司在1971年開發，使用非金屬沸石或分子篩催化劑，反應溫度260-315℃，反應器采用液相絕熱固定床，原料為甲苯，轉化率99%以上

②Tatoray過程，日本東麗公司和UOP公司1969年開發，以甲苯和混合碳9芳烴為原料，催化劑為絲光沸石，反應溫度350-530℃，壓力2.94MPa，氫/烴比5-12，采用絕熱固定床反應器，單程轉化率40%以上，收率95%以上，選擇性90%，產品為苯和二甲苯混合物。

Xylene plas過程：由美國Atlantic Richfield公司和Engelhard公司開發。使用稀土Y型分子篩做催化劑，反應器為氣相移動床，反應溫度471-491℃，常壓。

③TOLD過程，日本三菱瓦斯化學公司1968年開發，氫氟酸-氟化硼催化劑，反應溫度60-120℃，低壓液相。有一定腐蝕性。 [9]

其他方法　此外，苯還可以通過乙炔三聚得到，但產率很低。

工業用途

早在1920年代，苯就已是工業上一種常用的溶劑，主要用于金屬脫脂。由于苯有毒，人體能直接接觸溶劑的生產過程現已不用苯作溶劑。

苯有減輕爆震的作用而能作為汽油添加劑。在1950年代四乙基鉛開始使用以前，所有的抗爆劑都是苯。然而隨著含鉛汽油的淡出，苯又被重新起用。由于苯對人體有不利影響，對地下水質也有污染，歐美國家限定汽油中苯的含量不得超過1%。

苯在工業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：

苯經取代反應、加成反應、氧化反應等生成的一系列化合物可以作為制取塑料、橡膠、纖維、染料、去污劑、殺蟲劑等的原料。大約10%的苯用于制造苯系中間體的基本原料。

苯與乙烯生成乙苯，后者可以用來生產制塑料的苯乙烯；

苯與丙烯生成異丙苯，后者可以經異丙苯法來生產丙酮與制樹脂和粘合劑的苯酚；

制尼龍的環己烷；

合成順丁烯二酸酐；

用于制作苯胺的硝基苯；

多用于農藥的各種氯苯；

合成用于生產洗滌劑和添加劑的各種烷基苯。

合成氫醌，蒽醌等化工產品。

健康危害

由于苯的揮發性大，暴露于空氣中很容易擴散。人和動物吸入或皮膚接觸大量苯進入體內，會引起急性和慢性苯中毒。有研究報告表明，引起苯中毒的部分原因是由于在體內苯生成了苯酚。 [11]

特別注意：

（1）長期吸入會侵害人的神經系統，急性中毒會產生神經痙攣甚至昏迷、死亡。

（2）在白血病患者中，有很大一部分有苯及其有機制品接觸歷史。

安全措施

貯于低溫通風處，遠離火種、熱源。與氧化劑、食用化學品等分儲。禁止使用易產生火花的工具。

滅火方法

燃燒性：易燃

滅火劑：泡沫、干粉、二氧化碳、砂土。用水滅火無效。 [12]

相關法規

中華人民共和國《危險貨物品名表》（GB 12268-90）規定，苯屬第三類危險貨物易燃液體中的中閃點液體。而且由于它的揮發性，可能造成蒸氣局部聚集，因此在貯存，運輸時要求遠離火源和熱源，防止靜電。 [12]

國家頒布的《住宅設計規范》（GB50096-2011）規定：

7.5.3 住宅室內空氣污染物的活度和濃度應符合表7.5.3的規定。

表7.5.3住宅室內空氣污染物限值

污染物名稱活度、濃度限值

氡 ≤200(Bq/m3)

游離甲醛≤0.08(mg/m3)

苯 ≤0.09(mg/m3)

氨 ≤0.2(mg/m3)

TVOC ≤0.5（mg/m3）

中毒癥狀

短期接觸

苯對中樞神經系統產生麻痹作用，引起急性中毒。重者會出現頭痛、惡心、嘔吐、神志模糊、知覺喪失、昏迷、抽搐等，嚴重者會因為中樞系統麻痹而死亡。少量苯也能使人產生睡意、頭昏、心率加快、頭痛、顫抖、意識混亂、神志不清等現象。攝入含苯過多的食物會導致嘔吐、胃痛、頭昏、失眠、抽搐、心率加快等癥狀，甚至死亡。吸入20000ppm的苯蒸氣5-10分鐘會有致命危險。 [16]

長期接觸

長期接觸苯會對血液造成極大傷害，引起慢性中毒。引起神經衰弱綜合癥。苯可以損害骨髓，使紅血球、白細胞、血小板數量減少，并使染色體畸變，從而導致白血病，甚至出現再生障礙性貧血。苯可以導致大量出血，從而抑制免疫系統的功用，使疾病有機可乘。有研究報告指出，苯在體內的潛伏期可長達12-15年。

婦女吸入過量苯后，會導致月經不調達數月，卵巢會縮小。對胎兒發育和對男性生殖力的影響尚未明了。孕期動物吸入苯后，會導致幼體的重量不足、骨骼延遲發育、骨髓損害。

對皮膚、粘膜有刺激作用。國際癌癥研究中心(IARC)已經確認為致癌物。 [16]

急性苯中毒臨床表現

1．輕度中毒者可有頭痛、頭暈、流淚、咽干、咳嗽、惡心嘔吐、腹痛、腹瀉、步態不穩；皮膚、指甲及粘膜紫組、急性結膜炎、耳鳴、畏光、心悸以及面色蒼白等癥狀。

2．中度和重度中毒者，除上述癥狀加重、嗜睡、反應遲鈍、神志恍惚等外，還可能迅速昏迷、脈搏細速、血壓下降、全身皮膚、粘膜紫紺、呼吸增快、抽搐、肌肉震顫，有的患者還可出現躁動、欣快、譫妄及周圍神經損害，甚至呼吸困難、休克。 [17]

急救處理

1．吸入中毒者，應迅速將患者移至空氣新鮮處，脫去被污染衣服，松開所有的衣服及頸、胸部紐扣。腰帶，使其靜臥，口鼻如有污垢物，要立即清除，以保證肺通氣正常，呼吸通暢。并且要注意身體的保暖。

2．口服中毒者應用0．005的活性炭懸液或0．02碳酸氫鈉溶液洗胃催吐，然后服導瀉和利尿藥物，以加快體內毒物的排泄，減少毒物吸收。

3．皮膚中毒者，應換去被污染的衣服和鞋襪，用肥皂水和清水反復清洗皮膚和頭發。

4．有昏迷、抽搐患者，應及早清除口腔異物，保持呼吸道的通暢，由專人護送醫院救治。