乙烯
乙烯是合成纖維、合成橡膠、合成塑料(聚乙烯及聚氯乙烯)、合成乙醇(酒精)的基本化工原料,也用于制造氯乙烯、苯乙烯、環(huán)氧乙烷、醋酸、乙醛、乙醇和炸藥等,尚可用作水果和蔬菜的催熟劑,是一種已證實(shí)的植物激素。
乙烯是世界上產(chǎn)量最大的化學(xué)產(chǎn)品之一,乙烯工業(yè)是石油化工產(chǎn)業(yè)的核心,乙烯產(chǎn)品占石化產(chǎn)品的75%以上,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。世界上已將乙烯產(chǎn)量作為衡量一個(gè)國(guó)家石油化工發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。
工業(yè)領(lǐng)域
主要用途:
乙烯是重要的有機(jī)化工基本原料,主要用于生產(chǎn)聚乙烯、乙丙橡膠、聚氯乙烯等;
石油化工最基本原料之一。在合成材料方面,大量用于生產(chǎn)聚乙烯、氯乙烯及聚氯乙烯,乙苯、苯乙烯及聚苯乙烯以及乙丙橡膠等;在有機(jī)合成方面,廣泛用于合成乙醇、環(huán)氧乙烷及乙二醇、乙醛、乙酸、丙醛、丙酸及其衍生物等多種基本有機(jī)合成原料;經(jīng)鹵化,可制氯代乙烯、氯代乙烷、溴代乙烷;經(jīng)齊聚可制α-烯烴,進(jìn)而生產(chǎn)高級(jí)醇、烷基苯等;
主要用作石化企業(yè)分析儀器的標(biāo)準(zhǔn)氣;
乙烯用作臍橙、蜜桔、香蕉等水果的環(huán)保催熟氣體;
乙烯用于醫(yī)藥合成、高新材料合成。
乙烯“三重反應(yīng)”(triple response of ethylene):①抑制莖的伸長(zhǎng)生長(zhǎng);②促進(jìn)莖和根的增粗;③促進(jìn)莖的橫向增長(zhǎng)。用乙烯處理黃化幼苗莖可使莖加粗和葉柄偏上生長(zhǎng)。
由于乙烯可以促進(jìn)RNA和蛋白質(zhì)的合成,并可在高等植物體內(nèi)使細(xì)胞膜的透性增加,加速呼吸作用,因而當(dāng)果實(shí)中乙烯含量增加時(shí),已合成的生長(zhǎng)素又可被植物體內(nèi)的酶或外界的光所分解,進(jìn)一步促進(jìn)其中有機(jī)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化,加速成熟。常用乙烯利溶液浸泡未完全成熟的番茄、蘋果、梨、香蕉、柿子等果實(shí)能顯著促進(jìn)成熟。
乙烯也有促進(jìn)器官脫落和衰老的作用。乙烯在花、葉和果實(shí)的脫落方面起著重要的作用。
乙烯還可促進(jìn)某些植物(如瓜類)的開花與雌花分化,促進(jìn)橡膠樹、漆樹等排出乳汁。
乙烯還可誘導(dǎo)插枝不定根的形成,促進(jìn)根的生長(zhǎng)和分化,打破種子和芽的休眠,誘導(dǎo)次生物質(zhì)的分泌等。
危險(xiǎn)概述
侵入途徑:吸入
健康危害:具有較強(qiáng)的麻醉作用。
急性中毒:吸入高濃度乙烯可立即引起意識(shí)喪失,無明顯的興奮期,但吸入新鮮空氣后,可很快蘇醒。對(duì)眼及呼吸道粘膜有輕微刺激性。液態(tài)乙烯可致皮膚凍傷。
慢性影響:長(zhǎng)期接觸,可引起頭昏、全身不適、乏力、思維不集中。個(gè)別人有胃腸道功能紊亂。
環(huán)境危害:對(duì)環(huán)境有危害,對(duì)水體、土壤和大氣可造成污染。
燃爆危險(xiǎn): 易燃。
皮膚接觸:發(fā)生凍傷不要涂擦,不要使用熱水。使用清潔、干燥的敷料包扎,就醫(yī)治療。
眼睛接觸:立即提起眼瞼,用大量流動(dòng)清水或生理鹽水徹底沖洗至少30分鐘。就醫(yī)。
吸入:迅速脫離現(xiàn)場(chǎng)至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧。如呼吸停止,立即進(jìn)行人工呼吸。就醫(yī)。
食入: 飲足量溫水,催吐。就醫(yī)。
危險(xiǎn)特性:易燃,與空氣混合能形成爆炸性混合物。遇明火、高熱或與氧化劑接觸,有引起燃燒爆炸的危險(xiǎn)。與氟、氯等接觸會(huì)發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)。
有害燃燒產(chǎn)物:一氧化碳。
滅火方法:切斷氣源。若不能切斷氣源,則不允許熄滅泄漏處的火焰。噴水冷卻容器,可能的話將容器從火場(chǎng)移至空曠處。滅火劑:泡沫、二氧化碳、干粉。
迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至上風(fēng)處,并進(jìn)行隔離,嚴(yán)格限制出入。切斷火源。建議應(yīng)急處理人員戴自給正壓式呼吸器,穿防靜電工作服。盡可能切斷泄漏源。合理通風(fēng),加速擴(kuò)散。噴霧狀水稀釋。如有可能,將漏出氣用排風(fēng)機(jī)送至空曠地方或裝設(shè)適當(dāng)噴頭燒掉。漏氣容器要妥善處理,修復(fù)、檢驗(yàn)后再用。
操作注意事項(xiàng):密閉操作,全面通風(fēng)。操作人員必須經(jīng)過專門培訓(xùn),嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。建議操作人員穿防靜電工作服。遠(yuǎn)離火種、熱源,工作場(chǎng)所嚴(yán)禁吸煙。使用防爆型的通風(fēng)系統(tǒng)和設(shè)備。防止氣體泄漏到工作場(chǎng)所空氣中。避免與氧化劑、鹵素接觸。在傳送過程中,鋼瓶和容器必須接地和跨接,防止產(chǎn)生靜電。搬運(yùn)時(shí)輕裝輕卸,防止鋼瓶及附件破損。配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。
儲(chǔ)存注意事項(xiàng):儲(chǔ)存于陰涼、通風(fēng)的庫(kù)房。遠(yuǎn)離火種、熱源。庫(kù)溫不宜超過30℃。應(yīng)與氧化劑、鹵素分開存放,切忌混儲(chǔ)。采用防爆型照明、通風(fēng)設(shè)施。禁止使用易產(chǎn)生火花的機(jī)械設(shè)備和工具。儲(chǔ)區(qū)應(yīng)備有泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。
雖然我國(guó)乙烯行業(yè)發(fā)展迅猛,在世界乙烯市場(chǎng)占有舉足輕重的地位,但依然有些不可規(guī)避的風(fēng)險(xiǎn)存在。
首先,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)風(fēng)險(xiǎn)。中東乙烯企業(yè)主要以乙烷為原料生產(chǎn)乙烯,該地區(qū)的乙烷成本很低,即使加上運(yùn)費(fèi),也比美國(guó)、西歐和世界其他地區(qū)包括中國(guó)的成本低得多,具有相當(dāng)強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。廉價(jià)的中東乙烯下游產(chǎn)品聚乙烯、乙二醇等大量涌入亞太和中國(guó)市場(chǎng),必將對(duì)我國(guó)市場(chǎng)相關(guān)產(chǎn)品構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。
其次,環(huán)境保護(hù)風(fēng)險(xiǎn)。乙烯工業(yè)生產(chǎn)過程中存在一定程度的環(huán)境污染問題,但在當(dāng)今的環(huán)保技術(shù)下,乙烯的生產(chǎn)會(huì)對(duì)大氣、水體造成一定程度的污染。隨著新建項(xiàng)目的陸續(xù)投產(chǎn)以及中國(guó)政府在未來出臺(tái)更為嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn),將對(duì)乙烯企業(yè)的環(huán)保工作提出更高的要求,企業(yè)存在因增加環(huán)保治理費(fèi)用而使經(jīng)營(yíng)成本上升的風(fēng)險(xiǎn)。
此外還有石油進(jìn)口風(fēng)險(xiǎn)。乙烯裝置的大量建設(shè),也加大了對(duì)化工用油的需求。與中國(guó)面臨著石油短缺制約一樣,國(guó)內(nèi)發(fā)展石化工業(yè)也面臨著資源制約矛盾,來國(guó)內(nèi)原油產(chǎn)量一直在2億噸左右,遠(yuǎn)低于石油需求的增長(zhǎng)速度。隨著今后乙烯工業(yè)的發(fā)展,化工用油短缺的矛盾也將日益突出。
丙烯是三大合成材料的基本原料,主要用于生產(chǎn)聚丙烯、丙烯腈、異丙醇、丙酮和環(huán)氧丙烷等。丙烯常溫下為無色、稍帶有甜味的氣體。冰點(diǎn)-185.3℃,沸點(diǎn)-47.4℃。它稍有麻醉性,在815℃、101.325kpa下全部分解。易燃,爆炸極限為2%~11%。不溶于水,溶于有機(jī)溶劑,是一種屬低毒類物質(zhì)。
用于制丙烯腈、環(huán)氧丙烷、丙酮等。用以生產(chǎn)多種重要有機(jī)化工原料、生成合成樹脂、合成橡膠及多種精細(xì)化學(xué)品等。
丙烯用量最大的是生產(chǎn)聚丙烯,另外丙烯可制丙烯腈、異丙醇、苯酚和丙酮、丁醇和辛醇、丙烯酸及其脂類以及制環(huán)氧丙烷和丙二醇、環(huán)氧氯丙烷和合成甘油等。
危險(xiǎn)概述
健康危害:本品為單純窒息劑及輕度麻醉劑。急性中毒:人吸入丙烯可引起意識(shí)喪失,當(dāng)濃度為15%時(shí),需30分鐘;24%時(shí),需3分鐘;35%~40%時(shí),需20秒鐘;40%以上時(shí),僅需6秒鐘,并引起嘔吐。慢性影響:長(zhǎng)期接觸可引起頭昏、乏力、全身不適、思維不集中。個(gè)別人胃腸道功能發(fā)生紊亂。
環(huán)境危害:對(duì)環(huán)境有危害,對(duì)水體、土壤和大氣可造成污染。
燃爆危險(xiǎn):本品易燃。
吸入:迅速脫離現(xiàn)場(chǎng)至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧。如呼吸停止,立即進(jìn)行人工呼吸。就醫(yī)。
危險(xiǎn)特性:易燃,與空氣混合能形成爆炸性混合物。遇熱源和明火有燃燒爆炸的危險(xiǎn)。與二氧化氮、四氧化二氮、氧化二氮等激烈化合,與其它氧化劑接觸劇烈反應(yīng)。氣體比空氣重,能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方,遇火源會(huì)著火回燃。
有害燃燒產(chǎn)物:一氧化碳、二氧化碳。
滅火方法:切斷氣源。若不能切斷氣源,則不允許熄滅泄漏處的火焰。噴水冷卻容器,可能的話將容器從火場(chǎng)移至空曠處。滅火劑:霧狀水、泡沫、二氧化碳、干粉。
高濃度的丙烯對(duì)人有麻醉作用,濃度較低時(shí),對(duì)眼睛和皮膚有刺激作用。丙烯與空氣能形成爆炸性混合物、爆炸極限2.0%~11%(體積)。液體或氣體丙烯泄漏有造成著火和爆炸的危險(xiǎn)。
呼吸系統(tǒng)防護(hù):一般不需要特殊防護(hù),但建議特殊情況下,佩戴自吸過濾式防毒面具(半面罩)。
眼睛防護(hù):一般不需要特殊防護(hù),高濃度接觸時(shí)可戴化學(xué)安全防護(hù)眼鏡。
身體防護(hù):穿防靜電工作服。
手防護(hù):戴一般作業(yè)防護(hù)手套。
其他防護(hù):工作現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)禁吸煙。避免長(zhǎng)期反復(fù)接觸。進(jìn)入罐、限制性空間或其它高濃度區(qū)作業(yè),須有人監(jiān)護(hù)。
迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至上風(fēng)處,并進(jìn)行隔離,嚴(yán)格限制出入。切斷火源。建議應(yīng)急處理人員戴自給正壓式呼吸器,穿防靜電工作服。盡可能切斷泄漏源。用工業(yè)覆蓋層或吸附/ 吸收劑蓋住泄漏點(diǎn)附近的下水道等地方,防止氣體進(jìn)入。合理通風(fēng),加速擴(kuò)散。噴霧狀水稀釋、溶解。構(gòu)筑圍堤或挖坑收容產(chǎn)生的大量廢水。如有可能,將漏出氣用排風(fēng)機(jī)送至空曠地方或裝設(shè)適當(dāng)噴頭燒掉。漏氣容器要妥善處理,修復(fù)、檢驗(yàn)后再用。
操作注意事項(xiàng):
密閉操作,全面通風(fēng)。操作人員必須經(jīng)過專門培訓(xùn),嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。遠(yuǎn)離火種、熱源,工作場(chǎng)所嚴(yán)禁吸煙。使用防爆型的通風(fēng)系統(tǒng)和設(shè)備。防止氣體泄漏到工作場(chǎng)所空氣中。避免與氧化劑、酸類接觸。在傳送過程中,鋼瓶和容器必須接地和跨接,防止產(chǎn)生靜電。搬運(yùn)時(shí)輕裝輕卸,防止鋼瓶及附件破損。配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。
儲(chǔ)存注意事項(xiàng):
儲(chǔ)存于陰涼、通風(fēng)的庫(kù)房。遠(yuǎn)離火種、熱源。庫(kù)溫不宜超過30℃。應(yīng)與氧化劑、酸類分開存放,切忌混儲(chǔ)。采用防爆型照明、通風(fēng)設(shè)施。禁止使用易產(chǎn)生火花的機(jī)械設(shè)備和工具。儲(chǔ)區(qū)應(yīng)備有泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。
運(yùn)輸注意事項(xiàng):
本品鐵路運(yùn)輸時(shí)限使用耐壓液化氣企業(yè)自備罐車裝運(yùn),裝運(yùn)前需報(bào)有關(guān)部門批準(zhǔn)。采用剛瓶運(yùn)輸時(shí)必須戴好鋼瓶上的安全帽。鋼瓶一般平放,并應(yīng)將瓶口朝同一方向,不可交叉;高度不得超過車輛的防護(hù)欄板,并用三角木墊卡牢,防止?jié)L動(dòng)。運(yùn)輸時(shí)運(yùn)輸車輛應(yīng)配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材。裝運(yùn)該物品的車輛排氣管必須配備阻火裝置,禁止使用易產(chǎn)生火花的機(jī)械設(shè)備和工具裝卸。嚴(yán)禁與氧化劑、酸類等混裝混運(yùn)。夏季應(yīng)早晚運(yùn)輸,防止日光曝曬。中途停留時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離火種、熱源。公路運(yùn)輸時(shí)要按規(guī)定路線行駛,勿在居民區(qū)和人口稠密區(qū)停留。鐵路運(yùn)輸時(shí)要禁止溜放。
西歐及日本丙烯總產(chǎn)量中的90%以上來自烴類裂解,其余來自煉廠氣。美國(guó)追求汽油產(chǎn)量,烴類裂解丙烯只占54%,煉廠氣丙烯占45%。此外,丙烷催化脫氫制丙烯等新方法的出現(xiàn),也是丙烯的一種潛在的工業(yè)來源。
在石油煉廠中催化裂化、熱裂化、石油焦化等過程副產(chǎn)的煉廠氣中都有一定量的丙烯。其中,催化裂化過程生產(chǎn)的丙烯占煉廠氣丙烯總量的90%以上,其數(shù)量與原料規(guī)格、催化劑種類和裂化操作條件有關(guān),一般為原料的2%~5%。
煉廠氣加工回收丙烯時(shí),一般采用油吸收法或低溫精餾法,將丙烯、丙烷餾分與甲烷、乙烷等輕質(zhì)烴分開,再經(jīng)精密精餾得到丙烯(見彩圖)。由于煉廠氣中丙烯、丙烷餾分不含甲基乙炔和丙二烯,因此無需催化加氫處理,只需脫除水、硫化物等雜質(zhì),就可得聚合級(jí)丙烯。煉廠氣中丙烯濃度較低,采用吸收法比低溫精餾法在經(jīng)濟(jì)上有利。
烴類裂解在得到乙烯的同時(shí),也聯(lián)產(chǎn)大量丙烯。丙烯產(chǎn)量與原料特性和裂解操作條件有關(guān),一般為乙烯產(chǎn)量的40%~70%。裂解氣中丙烯含量為15%~25%,可以采用油吸收法或深度冷凍法進(jìn)行分離,從產(chǎn)品質(zhì)量及能量消耗角度看,大規(guī)模烯烴裝置都宜采用深冷分離法(見裂解氣深冷分離)。
80年代,墨西哥采用胡德利工藝建設(shè)世界上第一套丙烷催化脫氫生產(chǎn)丙烯的大型裝置,年生產(chǎn)能力350kt。丙烷脫氫多采用負(fù)載于Al2O3、MeAl2O4尖晶石上的貴金屬(如鉑、銥、銠等)或非貴金屬(如鉻、鎳、鋅等)催化劑,反應(yīng)溫度550~650℃,略帶負(fù)壓操作,采用固定床、流化床或移動(dòng)床反應(yīng)器。生成丙烯的選擇性一般在90%以上。丙烷催化脫氫制丙烯總收率達(dá)73%~77%,工廠投資節(jié)省。因此在由煉廠氣及天然氣中獲得大量丙烷的地區(qū),采用此法具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。
由煤直接液化所得烴類經(jīng)蒸汽裂解生產(chǎn)乙烯、丙烯,此途徑目前在石油化工發(fā)達(dá)的國(guó)家是沒有經(jīng)濟(jì)意義的。但煤儲(chǔ)量遠(yuǎn)比石油和天然氣豐富,在特殊情況下這也是獲得丙烯的一種可用資源。
苯(Benzene, C6H6)在常溫下為一種無色、有甜味的透明液體,并具有強(qiáng)烈的芳香氣味。苯可燃,有毒,也是一種致癌物質(zhì)。苯是一種碳?xì)浠衔镆彩亲詈?jiǎn)單的芳烴。它難溶于水,易溶于有機(jī)溶劑,本身也可作為有機(jī)溶劑。
苯是一種石油化工基本原料。苯的產(chǎn)量和生產(chǎn)的技術(shù)水平是一個(gè)國(guó)家石油化工發(fā)展水平的標(biāo)志之一。苯具有的環(huán)系叫苯環(huán),是最簡(jiǎn)單的芳環(huán)。苯分子去掉一個(gè)氫以后的結(jié)構(gòu)叫苯基,用Ph表示。因此苯也可表示為PhH。
早在1920年代,苯就已是工業(yè)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(chǎn)過程現(xiàn)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(duì)人體有不利影響,對(duì)地下水質(zhì)也有污染,歐美國(guó)家限定汽油中苯的含量不得超過1%。
苯在工業(yè)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(jīng)取代反應(yīng)、加成反應(yīng)、氧化反應(yīng)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(chǎn)制塑料的苯乙烯;
苯與丙烯生成異丙苯,后者可以經(jīng)異丙苯法來生產(chǎn)丙酮與制樹脂和粘合劑的苯酚;
制尼龍的環(huán)己烷;
合成順丁烯二酸酐;
用于制作苯胺的硝基苯;
多用于農(nóng)藥的各種氯苯;
合成用于生產(chǎn)洗滌劑和添加劑的各種烷基苯;
合成氫醌,蒽醌等化工產(chǎn)品。
健康危害
由于苯的揮發(fā)性大,暴露于空氣中很容易擴(kuò)散。人和動(dòng)物吸入或皮膚接觸大量苯進(jìn)入體內(nèi),會(huì)引起急性和慢性苯中毒。有研究報(bào)告表明,引起苯中毒的部分原因是由于在體內(nèi)苯生成了苯酚。
特別注意:
(1)長(zhǎng)期吸入會(huì)侵害人的神經(jīng)系統(tǒng),急性中毒會(huì)產(chǎn)生神經(jīng)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(jī)制品接觸歷史。
研究表明,瑪雅藍(lán)對(duì)苯系物有很強(qiáng)的吸附作用,可使用瑪雅藍(lán)去除空氣中的苯。而AQ空氣凈化噴霧可以分解空氣中的苯為碳水化合物。
貯于低溫通風(fēng)處,遠(yuǎn)離火種、熱源。與氧化劑、食用化學(xué)品等分儲(chǔ)。禁止使用易產(chǎn)生火花的工具。
燃燒性:易燃
滅火劑:泡沫、干粉、二氧化碳、砂土。用水滅火無效。
1.吸入中毒者,應(yīng)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(yīng)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(dǎo)瀉和利尿藥物,以加快體內(nèi)毒物的排泄,減少毒物吸收。
3.皮膚中毒者,應(yīng)換去被污染的衣服和鞋襪,用肥皂水和清水反復(fù)清洗皮膚和頭發(fā)。
4.有昏迷、抽搐患者,應(yīng)及早清除口腔異物,保持呼吸道的通暢,由專人護(hù)送醫(yī)院救治。
操作注意事項(xiàng):
密閉操作,加強(qiáng)通風(fēng)。操作人員必須經(jīng)過專門培訓(xùn),嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防毒面具(半面罩),戴化學(xué)安全防護(hù)眼鏡,穿防毒物滲透工作服,戴橡膠耐油手套。遠(yuǎn)離火種、熱源,工作場(chǎng)所嚴(yán)禁吸煙。
使用防爆型的通風(fēng)系統(tǒng)和設(shè)備。防止蒸氣泄漏到工作場(chǎng)所空氣中。避免與氧化劑接觸。灌裝時(shí)應(yīng)控制流速,且有接地裝置,防止靜電積聚。
搬運(yùn)時(shí)要輕裝輕卸,防止包裝及容器損壞。配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。倒空的容器可能殘留有害物。
儲(chǔ)存注意事項(xiàng):
儲(chǔ)存于陰涼、通風(fēng)的庫(kù)房。遠(yuǎn)離火種、熱源。庫(kù)溫不宜超過30℃。保持容器密封。應(yīng)與氧化劑、食用化學(xué)品分開存放,切忌混儲(chǔ)。采用防爆型照明、通風(fēng)設(shè)施。禁止使用易產(chǎn)生火花的機(jī)械設(shè)備和工具。儲(chǔ)區(qū)應(yīng)備有泄漏應(yīng)急處理設(shè)備和合適的收容材料。
苯可以由含碳量高的物質(zhì)不完全燃燒獲得。自然界中,火山爆發(fā)和森林火險(xiǎn)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(zhàn),苯還是一種鋼鐵工業(yè)焦化過程中的副產(chǎn)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(yè)上,尤其是日益發(fā)展的塑料工業(yè)對(duì)苯的需求增多,由石油生產(chǎn)苯的過程應(yīng)運(yùn)而生。21世紀(jì)以來全球大部分的苯來源于石油化工。工業(yè)上生產(chǎn)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。
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(chǎn)苯的方法。將生成的煤焦油和煤氣一起通過洗滌和吸收設(shè)備,用高沸點(diǎn)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(diǎn)餾分。粗苯經(jīng)過精制可得到工業(yè)級(jí)苯。這種方法得到的苯純度比較低,而且環(huán)境污染嚴(yán)重,工藝比較落后。
在原油中含有少量的苯,從石油產(chǎn)品中提取苯是最廣泛使用的制備方法。
重整這里指使脂肪烴成環(huán)、脫氫形成芳香烴的過程。這是從第二次世界大戰(zhàn)期間發(fā)展形成的工藝。
在500-525°C、8-50個(gè)大氣壓下,各種沸點(diǎn)在60-200°C之間的脂肪烴,經(jīng)鉑-錸催化劑,通過脫氫、環(huán)化轉(zhuǎn)化為苯和其他芳香烴。從混合物中萃取出芳香烴產(chǎn)物后,再經(jīng)蒸餾即分出苯。也可以將這些餾分用作高辛烷值汽油。
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(chǎn)烯烴的一種過程。其副產(chǎn)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(shí)還含有二烯烴以及苯乙烯等其他不飽和組份,這些雜質(zhì)在貯存過程中易進(jìn)一步反應(yīng)生成高分子膠質(zhì)。所以要先經(jīng)過加氫處理過程來除去裂解汽油中的這些雜質(zhì)和硫化物,然后再進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆蛛x得到苯產(chǎn)品。
從不同方法得到的含苯餾分,其組分非常復(fù)雜,用普通的分離方法很難見效,一般采用溶劑進(jìn)行液-液萃取或者萃取蒸餾的方法進(jìn)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(jù)采用的溶劑和技術(shù)的不同又有多種分離方法。
Udex法:由美國(guó)道化學(xué)公司和UOP公司在1950年聯(lián)合開發(fā),最初用二乙二醇醚作溶劑,后來改進(jìn)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(fā),專利為UOP公司所有。溶劑采用環(huán)丁砜,使用轉(zhuǎn)盤萃取塔進(jìn)行萃取,產(chǎn)品需經(jīng)白土處理。苯的收率為99.9%。
Arosolvan法:由聯(lián)邦德國(guó)的魯奇公司在1962年開發(fā)。溶劑為N-甲基吡咯烷酮(NMP),為了提高收率,有時(shí)還加入10-20%的乙二醇醚。采用特殊設(shè)計(jì)的Mechnes萃取器,苯的收率為99.9%。
IFP法:由法國(guó)石油化學(xué)研究院在1967年開發(fā)。采用不含水的二甲亞砜作溶劑,并用丁烷進(jìn)行反萃取,過程采用轉(zhuǎn)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(fā)。嗎啉或N-甲酰嗎啉作溶劑,采用轉(zhuǎn)盤塔。芳烴總收率98.8%,其中苯的收率為100%。
分子中含一個(gè)或多個(gè)苯環(huán)的一類碳?xì)浠衔?,屬于芳香烴。
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(gè)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(yīng)按照以下方程式進(jìn)行
Ph-CH3+H2——→PhH+CH4
根據(jù)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(fā)。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(yīng)溫度600-650℃,壓力3.43-3.92MPa。苯的理論收率為98%,純度可達(dá)99.98%以上,質(zhì)量?jī)?yōu)于Udex法生產(chǎn)的苯。
Detol法,Houdry公司開發(fā)。用氧化鋁和氧化鎂做催化劑,反應(yīng)溫度540-650℃,反應(yīng)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(dá)99.97%。
Pyrotol法,Air products and chemicals公司和Houdry公司開發(fā)。適用于從乙烯副產(chǎn)裂解汽油中制苯。催化劑為氧化鋁-氧化鉻,反應(yīng)溫度600-650℃,壓力0.49-5.4MPa。
Bextol法,殼牌公司開發(fā)。
BASF法,BASF公司開發(fā)。
Unidak法,UOP公司開發(fā)。
甲苯熱脫烷基化
甲苯在高溫氫氣流下可以不用催化劑進(jìn)行脫烷基制取苯。反應(yīng)為放熱反應(yīng),針對(duì)遇到的不同問題,開發(fā)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(xué)公司和千代田建設(shè)公司在1967年開發(fā)。原料可以用甲苯等純烷基苯,含非芳烴30%以內(nèi)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(chǎn)品純度99.99%。
HDA加氫脫烷基過程,由美國(guó)Hydrocarbon Research和Atlantic Richfield公司在1962年開發(fā)。原料采用甲苯,二甲苯,加氫裂解汽油,重整油。從反應(yīng)器不同部位同如氫氣控制反應(yīng)溫度,反應(yīng)溫度600-760℃,壓力3.43-6.85MPa,氫/烴比為1-5,停留時(shí)間5-30秒。選擇性95%,收率96-100%。
Sun過程,由Sun Oil公司開發(fā)
THD過程,Gulf Research and Development公司開發(fā)
孟山都(Monsanto)過程,孟山都公司開發(fā)。
甲苯歧化和烷基轉(zhuǎn)移
隨著二甲苯用量的上升,在1960年代末相繼開發(fā)出了可以同時(shí)增產(chǎn)二甲苯的甲苯歧化和烷基轉(zhuǎn)移技術(shù)。(主要反應(yīng)見下圖)
這個(gè)反應(yīng)為可逆反應(yīng),根據(jù)使用催化劑、工藝條件、原料的不同而有不同的工藝過程。
LTD液相甲苯岐化過程,美國(guó)美孚化學(xué)公司在1971年開發(fā),使用非金屬沸石或分子篩催化劑,反應(yīng)溫度260-315℃,反應(yīng)器采用液相絕熱固定床,原料為甲苯,轉(zhuǎn)化率99%以上
Tatoray過程,日本東麗公司和UOP公司1969年開發(fā),以甲苯和混合碳9芳烴為原料,催化劑為絲光沸石,反應(yīng)溫度350-530℃,壓力2.94MPa,氫/烴比5-12,采用絕熱固定床反應(yīng)器,單程轉(zhuǎn)化率40%以上,收率95%以上,選擇性90%,產(chǎn)品為苯和二甲苯混合物。
Xylene plas過程:由美國(guó)Atlantic Richfield公司和Engelhard公司開發(fā)。使用稀土Y型分子篩做催化劑,反應(yīng)器為氣相移動(dòng)床,反應(yīng)溫度471-491℃,常壓。
TOLD過程,日本三菱瓦斯化學(xué)公司1968年開發(fā),氫氟酸-氟化硼催化劑,反應(yīng)溫度60-120℃,低壓液相。有一定腐蝕性。
此外,苯還可以通過乙炔三聚得到,但產(chǎn)率很低。
無色澄清液體。有苯樣氣味。有強(qiáng)折光性。能與乙醇、 乙醚、丙酮、氯仿、二硫化碳和冰乙酸混溶,極微溶于水。相對(duì)密度 0.866。凝固點(diǎn)-95℃。沸點(diǎn)110.6℃。折光率 1.4967。閃點(diǎn)(閉杯) 4.4℃。易燃。蒸氣能與空氣形成爆炸性混合物,爆炸極限 1.2%~7.0%(體積)。低毒,半數(shù)致死量(大鼠,經(jīng)口)5000mg/kg。高濃度氣體有麻醉性。有刺激性。
甲苯大量用作溶劑和高辛烷值汽油添加劑,也是有機(jī)化工的重要原料,但與同時(shí)從煤和石油得到的苯和二甲苯相比,目前的產(chǎn)量相對(duì)過剩,因此相當(dāng)數(shù)量的甲苯用于脫烷基制苯或岐化制二甲苯。
甲苯衍生的一系列中間體,廣泛用于染料;醫(yī)藥;農(nóng)藥;火炸藥;助劑;香料等精細(xì)化學(xué)品的生產(chǎn),也用于合成材料工業(yè)。
甲苯進(jìn)行側(cè)鏈氯化得到的一氯芐;二氯芐和三氯芐,包括它們的衍生物苯甲醇;苯甲醛和苯甲酰氯(一般也從苯甲酸光氣化得到),在醫(yī)藥;農(nóng)藥;染料,特別是香料合成中應(yīng)用廣泛。
甲苯的環(huán)氯化產(chǎn)物是農(nóng)藥;醫(yī)藥;染料的中間體。甲苯氧化得到苯甲酸,是重要的食品防腐劑(主要使用其鈉鹽),也用作有機(jī)合成的中間體。
甲苯及苯衍生物經(jīng)磺化制得的中間體,包括對(duì)甲苯磺酸及其鈉鹽;CLT酸;甲苯-2,4-二磺酸;苯甲醛-2,4-二磺酸;甲苯磺酰氯等,用于洗滌劑添加劑,化肥防結(jié)塊添加劑;有機(jī)顏料;醫(yī)藥;染料的生產(chǎn)。
甲苯硝化制得大量的中間體??裳苌玫胶芏嘧罱K產(chǎn)品,其中在聚氨酯制品;染料和有機(jī)顏料;橡膠助劑;醫(yī)藥;炸藥等方面最為重要。
危險(xiǎn)概述
由于苯的揮發(fā)性大,暴露于空氣中很容易擴(kuò)散。人和動(dòng)物吸入或皮膚接觸大量苯進(jìn)入體內(nèi),會(huì)引起急性和慢性苯中毒。有研究報(bào)告表明,引起苯中毒的部分原因是由于在體內(nèi)苯生成了苯酚。
健康危害:對(duì)皮膚、粘膜有刺激性,對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)有麻醉作用。
急性中毒:短時(shí)間內(nèi)吸入較高濃度該品可出現(xiàn)眼及上呼吸道明顯的刺激癥狀、眼結(jié)膜及咽部充血、頭暈、頭痛、惡心、嘔吐、胸悶、四肢無力、步態(tài)蹣跚、意識(shí)模糊。重癥者可有躁動(dòng)、抽搐、昏迷。
慢性中毒:長(zhǎng)期接觸可發(fā)生神經(jīng)衰弱綜合征,肝腫大,女工月經(jīng)異常等。皮膚干燥、皸裂、皮炎。
環(huán)境危害:對(duì)環(huán)境有嚴(yán)重危害,對(duì)空氣、水環(huán)境及水源可造成污染。
燃爆危險(xiǎn):該品易燃,具刺激性。
皮膚接觸:脫去污染的衣著,用肥皂水和清水徹底沖洗皮膚。
眼睛接觸:提起眼瞼,用流動(dòng)清水或生理鹽水沖洗。就醫(yī)。
吸入:迅速脫離現(xiàn)場(chǎng)至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧。如呼吸停止,立即進(jìn)行人工呼吸。就醫(yī)。
食入:飲足量溫水,催吐。就醫(yī)。
危險(xiǎn)特性:易燃,其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物,遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。與氧化劑能發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)。流速過快,容易產(chǎn)生和積聚靜電。其蒸氣比空氣重,能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方,遇火源會(huì)著火回燃。
有害燃燒產(chǎn)物:一氧化碳、二氧化碳。
滅火方法:噴水冷卻容器,可能的話將容器從火場(chǎng)移至空曠處。處在火場(chǎng)中的容器若已變色或從安全泄壓裝置中產(chǎn)生聲音,必須馬上撤離。
滅火劑:泡沫、干粉、二氧化碳、砂土。用水滅火無效。
應(yīng)急處理:迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至安全區(qū),并進(jìn)行隔離,嚴(yán)格限制出入。切斷火源。建議應(yīng)急處理人員戴自給正壓式呼吸器,穿防毒服。盡可能切斷泄漏源。防止流入下水道、排洪溝等限制性空間。
小量泄漏:用活性炭或其它惰性材料吸收。也可以用不燃性分散劑制成的乳液刷洗,洗液稀釋后放入廢水系統(tǒng)。
大量泄漏:構(gòu)筑圍堤或挖坑收容。用泡沫覆蓋,降低蒸氣災(zāi)害。用防爆泵轉(zhuǎn)移至槽車或?qū)S檬占鲀?nèi),回收或運(yùn)至廢物處理場(chǎng)所處置。
操作注意事項(xiàng):
密閉操作,加強(qiáng)通風(fēng)。操作人員必須經(jīng)過專門培訓(xùn),嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防毒面具(半面罩),戴化學(xué)安全防護(hù)眼鏡,穿防毒物滲透工作服,戴橡膠耐油手套。遠(yuǎn)離火種、熱源,工作場(chǎng)所嚴(yán)禁吸煙。使用防爆型的通風(fēng)系統(tǒng)和設(shè)備。防止蒸氣泄漏到工作場(chǎng)所空氣中。避免與氧化劑接觸。灌裝時(shí)應(yīng)控制流速,且有接地裝置,防止靜電積聚。搬運(yùn)時(shí)要輕裝輕卸,防止包裝及容器損壞。配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。倒空的容器可能殘留有害物。
儲(chǔ)存注意事項(xiàng):
儲(chǔ)存于陰涼、通風(fēng)的庫(kù)房。遠(yuǎn)離火種、熱源。庫(kù)溫不宜超過30℃。保持容器密封。應(yīng)與氧化劑分開存放,切忌混儲(chǔ)。采用防爆型照明、通風(fēng)設(shè)施。禁止使用易產(chǎn)生火花的機(jī)械設(shè)備和工具。儲(chǔ)區(qū)應(yīng)備有泄漏應(yīng)急處理設(shè)備和合適的收容材料。
標(biāo)簽:石油化工行業(yè)
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