Бензол применение в быту. Чем опасен бензол и его негативное влияние на организм
— углеводород, представитель ароматических (бензольных) соединений. Представляет собой бесцветную, прозрачную, сильно преломляющую свет легкоподвижную жидкость с характерным "ароматическим" запахом; легко испаряется при обычной комнатной температуре; кипит при температуре 80,5°С и застывает на холоде в кристаллическую массу, плавящуюся при +6°С; легко растворим в эфире, спирте, хлороформе и других растворителях, за исключением воды. Бензол — растворяющее средство для жиров, смол, масел, асфальта, алкалоидов, серы, фосфора, йода; на воздухе горит светлым, сильно коптящим пламенем и дает легко воспламеняющиеся пары.
Использование в промышленности
Бензол — один из наиболее распространенных химических продуктов и самое распространенное ароматическое соединение . В физическом весе пластмасс около 30%, в каучуках и резинах — 66%, в синтетических волокнах — до 80% приходится на ароматические углеводороды, родоначальником которых является бензол.
Бензол является важнейшим сырьем для химической промышленности, поскольку он используется и как исходный реагент для синтеза самых разнообразных соединений, и как растворитель для других реакций (бензол растворяет практически все органические соединения, это своего рода "органическая вода").
Острые отравления в производственных условиях возникают редко: при авариях, чистке цистерн из-под этих веществ, при применении их в составе быстро сохнущих красок при работе в замкнутых помещениях, при переливании в плохо вентилируемых помещениях.
Легкая форма отравления бензолом напоминает опьянение: могут наблюдаться головная боль, головокружение, звон в ушах, спутанность сознания, рвота. В более выраженных случаях — потеря сознания, мышечные подергивания, которые могут перейти в судороги, зрачки расширены, плохо реагируют на свет, дыхание учащено, затем замедляется, температура тела снижается, кожные покровы бледные. Пульс слабого наполнения, учащен, артериальное давление падает.
Хроническое отравление бензолом вызывает головную боль, головокружение, слабость, быструю утомляемость, раздражительность, расстройство сна, плохой аппетит, неприятные ощущения в области сердца, кровоточивость десен, носовые кровотечения, появление синяков на теле. Ранним признаком хронического отравления являются функциональные изменения нервной системы: неврастенический или астенический синдром с вегетативной дисфункцией.
При появлении симптомов отравления необходимо срочно обратиться в медицинское учреждение.
Материал подготовлен на основе информации открытых источников
Бензол и его негативное влияние на организм давно стали темой для изучения среди медиков и научных сотрудников. Специалисты доказали, что, несмотря на повсеместное использование, такое вещество несет в себе отравляющий эффект. Из-за того, что пары бензола не видно, некоторые преуменьшают его опасность, но на самом деле подобное химическое соединение может привести к необратимым последствиям в любом живом организме.
Общие сведения
Перед тем как изучать последствия отравления этой жидкостью, необходимо разобраться с тем, что такое бензол в разрезе химической промышленности. Это углеводород, который относится к категории ароматических соединений. Его характерными признаками считаются:
- бесцветность,
- прозрачность,
- легкоподвижность,
- специфичный аромат;
- быстрое испарение при условии поддержания температуры в пределах комнатной.
При этом продукт химической промышленности представляет собой жидкость, которая сильно преломляет свет. Она закипает при достижении температуры уровня 80,5 градусов, а на холоде превращается в кристаллоподобную массу, которая начинает плавиться уже при шести градусах тепла.
Соединение легко растворяется в типичных растворителях вроде хлороформа, спирта и эфира. Не относится это правило разве что к воде. Зачастую используется в качестве растворителя для жира, различных смол, либо масел. При этом его состав достаточно легко воспламеняется, сильно коптя.
Согласно исследованиям экологов, это соединение считается одним из наиболее токсичных, которое встречается человеком повсюду. Благодарить за это следует масштабные выбросы промышленных предприятий разного назначения, а также периодически накрывающий большие города смог.
Сфера использования
Современная промышленность уже не может обходиться без этого токсичного продукта химической отрасли. Заменить С 6 Н 6 (формула бензола) пока не представляется возможным во всех традиционных областях его применения, поэтому экология продолжает страдать от его влияния.
Ответить несколькими словами на вопрос того, где применяется столь опасное соединение, невозможно, так как сфера его использования расширяется ежегодно. На сегодняшний день чаще всего к его помощи прибегают специалисты таких направлений:
- косметика,
- парфюмерия,
- красители,
- синтетические материалы вроде резины, пластмассы,
- фармацевтика,
- легкая промышленность,
- взрывчатка,
- кокс,
- парафин.
Используется продукт для создания искусственной кожи, а также усовершенствования тканей, которые получили водонепроницаемую структуру.
Кроме этого качество жидкости, предусматривающее функции растворения, сделало ее активным помощником при надобности разделить или выделить:
- алкалоиды из различных растений;
- жир из мясной продукции (вплоть до извлечения фосфора из костей), орехов;
- клеи на основе каучука и прочих лакокрасочных продуктов.
Иногда бензол используется в фармацевтике, чтобы преобразовать йод в полезные для медицины растворы. А автолюбители взяли его на вооружение после того, как в мире стал пользоваться спросом метод поднятия октанового числа при производстве транспортного топлива. Также он снижает характерное для топливного ресурса самовоспламенение.
В быту соединение выступает важной частью процедуры химчистки в специализированных учреждениях. С его помощью значительно проще удалить сложные в обработке пятна практически на любой ткани.
Факторы опасности
Спасающая многие ответвления промышленности формула С 6 Н 6 настолько опасна, что ее включили в перечень сильнейших канцерогенов, которые сопутствуют образованию раковых опухолей разных органов. Медики стали бить тревогу уже давно, что вылилось в обнародование специально созданной конвенции в рамках Женевской конференции еще в 1971 году. Уже тогда люди знали о том, что помимо пользы продукт несет в себе огромную смертельную угрозу.
Главными опасностями, которые преследуют человека, имеющего дело с бензолом, числятся:
- образование взрывчатой смеси. Так как эта жидкость испаряется практически моментально, она способна быстро смешиваться с кислородом в окружающей среде, превращаясь в угрожающий жизни и здоровью состав.
- отравление. Вызвано тем, что пары бензола значительно тяжелее воздуха, они оседают внизу комнаты, что приводит к интоксикации людей, находящихся там же.
- копоть и гарь. Несмотря на стереотип о том, что люди погибают на пожарах из-за открытого огня, это не совсем так. Гораздо чаще человек становится жертвой выделения побочных эффектов химического продукта при его горении.
В среднем, в солнечный день из бензобака обычного автомобиля в салон машины, где поддерживается температура хотя бы в 16 градусов тепла, попадает до 4000 мг паров бензола. Если добавить к этому пары из обшивки и прочих элементов, то получится внушительная доза токсинов. Именно поэтому специалисты рекомендуют сначала проветривать салон, а потом включать кондиционер и ехать по своим делам.
Действие на человека
Рассматривая бензол и его негативное влияние на организм, сначала следует разобраться с потенциальными группами риска. Чаще всего это те люди, которые работают в заводских условиях. Также в перечень попали все те, кто занимается его регулярными поставками, либо отвечает за его хранение, продукты переработки.
Кроме того в список попали:
- мойщики цистерн, в которых перевозился продукт;
- лаборанты на нефтеперерабатывающих станциях;
- рабочие по ремонту насосов;
- пострадавшие в пожарах, где выделилась значительное содержание продукта (зачастую это пластмассовые изделия, резиновая продукция).
Бензопропилен попадает в организм вместе с воздухом в виде паров. Именно этот способ считается наиболее частым при отравлениях таким веществом. На втором месте находится попадание через кожу.
Несмотря на его опасность, кратковременное вдыхание паров не принесет серьезного вреда. Но вот при длительном контакте с ядовитой средой или соприкосновении с концентрацией доз, превышающих нормы, это может закончиться проникновением составляющих искусственно созданного продукта в кровь. Выводится он посредством дыхания, через почки, либо в грудном молоке, если пострадавшей оказалась женщина в период лактации.
Если произошел контакт с кожей, то больной будет:
- ощущать сухость;
- появятся трещины;
- пораженный участок станет красным;
- начнется зуд;
- проявится отечность или высыпания пузырькового типа.
Схематически отравления можно разделить на две обширных группы:
- острое,
- хроническое.
В первом случае поражается по большей части дыхательная система, а также мозг и надпочечники. При втором раскладе сильнее всегда страдает кроветворная система.
Если воздействие на организм производится на регулярной основе, то все может завершиться:
- мутациями генов;
- сбоем функционирования репродуктивных органов;
- вредом для плода (имеется в виду влияние на беременных).
Помимо этого дополнительными побочными эффектами могут выступать периодические судороги, а также нарушение витаминного баланса группы В.
Острое отравление
Острая интоксикация бензолом встречается намного реже, чем хроническая, но это не уменьшает ее негативного влияния. Зачастую оно происходит из-за несчастного случая или техногенной аварии, что завершается попаданием в организм дозы, превышающей разрешенную в десятки раз.
Общая симптоматика выглядит следующим образом:
- нарушение работы нервной системы, которое выражается в вялости, вертиго, головной боли, потере себя в пространстве.
- падение температуры тела и учащение дыхания с последующим ослаблением пульса.
- бледность кожи.
Если ничего не делать после выражения таких признаков, то у пациента могут начаться судороги, и он впадет в кому. Именно поэтому крайне важно вовремя обратиться к врачу, вызвав «скорую помощь».
Чтобы облегчить состояние больного до приезда медиков, нужно:
- вынести его на свежий воздух;
- если был контакт с кожей – промыть пораженный участок с раствором обычной пищевой соды;
- в случае надобности провести непрямой массаж сердца и искусственное дыхание.
Хроническое отравление
Влияние углеводородов на организм человека чаще всего выражается в хроническом отравлении. Происходит это вследствие продолжительного контакта с небольшими дозами соединения. Заподозрить у больного ее проявления может разве что опытный эксперт на основе тщательной диагностики, которая включает изучение обстановки больного дома, на работе.
Главным ударом, который наносит бензол в таком случае, выступает отрицательное воздействие сначала на костный мозг, а потом и нервную систему. Классическими проявлениями хронического течения отравления принято называть:
- повышенную утомляемость,
- постоянную вялость,
- бессонницу,
- нервозность,
- частые головные боли,
- головокружение.
Завершается картина костными болями, тошнотой, рвотой. При случайном травмировании (даже при обычной чистке зубов) кровь долго не сворачивается. Картина анемии подтверждается выпадением волос, бледностью кожи, ломкостью ногтей. Человек чувствует снижение физической, а также умственной работоспособности.
Чтобы противостоять этому и более серьезным последствиям на дальнейших стадиях развития отравления, необходимо в первую очередь выяснить, где содержится бензол. После обнаружения токсичного источника проблем, нужно прекратить контакт с ним.
Бензол, широко используемый в промышленности, служит исходным сырьем для производства изделий из пластмассы, фармакологических препаратов, синтетических материалов. Это химическое соединение обладает высокой токсичностью и способностью провоцировать раковые опухоли . Отравление бензолом может быть как острым, так и хроническим, при котором происходит длительное накопление яда в организме. Все виды интоксикации крайне опасны – при отсутствии врачебного вмешательства отравление заканчивается для человека летальным исходом.
Характерные особенности бензола
Отравление углеводородом часто диагностируется у лиц с наркотической зависимостью. При вдыхании концентрированных паров бензола они испытывают эйфорию, зрительные и слуховые галлюцинации. Высокая токсичность вещества провоцирует нарушения дыхания и остановку сердца.
Бензол имеет особое химическое строение: его атомы располагаются в одной плоскости . Поэтому для ненасыщенного углеводорода характерны реакции замещения, а вот присоединение возможно исключительно при создании жестких условий. Молекула бензола выглядит как шестиугольник, в который вписана окружность, что является признаком наличия единого электронного облака.
Где можно отравиться бензолом
Несмотря на то, что бензол содержится в нефти, сырьем для его получения служит ацетилен. Проведение химических реакций с участием катализаторов при коксовании угля или переработке бензина позволяет получить высококачественный ароматический углеводород. Отравление химическим соединением в подавляющем большинстве случаев развивается у работников, занятых на производствах, где изготавливается:
- синтетический каучук, резина, пластмасса;
- лакокрасочные изделия, масляные краски, растворители;
- лекарственные средства.
Бензол применяется в химической промышленности в качестве растворителя для синтезирования фармакологических препаратов и производных углеводорода.
Хроническое отравление бензолом развивается у рабочих, занимающихся очисткой нефтяных цистерн. Остатки «черного золота» на открытом воздухе образуют концентрированные токсичные пары.
Интоксикация ядовитым соединением возникает у специалистов, которые производят разделение нефти на отдельные фракции. Также отравление часто диагностируется у работников мусоросжигательных предприятий. Даже незначительное вдыхание дыма от горящей резины или пластмасс провоцирует нарушение сердечного ритма и отек легочной паренхимы. Кстати, такими же свойствами обладает табачный дым – медики не перестают предупреждать о вреде длительного нахождения в прокуренном помещении.
Массовое отравление углеводородом может происходить при возникновении аварийных ситуаций, сопровождающихся выбросом бензола в атмосферу. Токсичное соединение проникает в организм человека следующими путями:
- При вдыхании паров или газов. У пострадавшего развивается острое отравление только при длительном нахождении в зараженном помещении.
- После проникновения в желудочно-кишечный тракт растворов бензола. Чрезвычайно опасное состояние, часто заканчивающееся смертью человека .
- Через кожу и слизистые оболочки. При неосторожном обращении или неправильном хранении растворителей повышается вероятность химического ожога у человека.
Хроническая интоксикация бензолом может развиться у жителей крупных городов или тех, чьи дома расположены около магистралей и больших дорог. Яд выделяется в окружающую среду при выхлопах автомобильного транспорта.
Механизм отравления
Патогенез интоксикации находится в прямой зависимости от пути проникновения бензола в организм человека. Если отравление было хроническим, то яд накапливается в костном мозге и жировых клетках . При поступлении большой однократной дозы бензола соединение распределяется в головном мозге, тканях печени и надпочечников.
Углеводород нарушает образование стволовых клеток, снижает содержание витаминов группы B, аскорбиновой кислоты. Результатом становится расстройство регуляции кровообращения:
- повышается проницаемость крупных и мелких сосудов;
- снижается свертываемость крови.
При интоксикации бензолом существенно сокращается срок активного функционирования клеток крови, нарушается метаболизм липидов.
Бензол способен накапливаться в тканях внутренних органов, не вызывая при этом негативных для человека симптомов. Но при резком повышении физических нагрузок в организме увеличивается содержание кислорода, который способствует высвобождению токсичного соединения внутрь кровяного русла.
Частой причиной летального исхода при отравлении становится нарушение кроветворения, снижение эритроцитов в костном мозге, развитие анемии . Возможность такого варианта развития событий зависит от следующих факторов:
- Концентрации бензола в парах или растворах.
- Состояния эндокринной системы.
- Продолжительности токсичного воздействия на организм человека.
- Индивидуальной предрасположенности к ядовитому веществу.
- Содержания железа внутри кровяного русла и в тканях.
Бензол обладает способностью напрямую воздействовать на центральную нервную систему. После ее обширного поражения нарушается регуляция кроветворения. При длительном отравлении происходит обратный процесс: клеточный состав периферической крови снижает функциональную активность головного и спинного мозга.
Хроническая интоксикация бензола может спровоцировать деление раковых клеток, так как ядовитое вещество относится токсикологами к мощным канцерогенам. Опухоль образуется у тех людей, которые имеют пониженную сопротивляемость организма к действию углеводорода и конституциональную предрасположенность.
Наркотическое действие бензола
Бензол относится к токсичным соединениям, которые вызывают галлюцинации, эйфорию, безудержное веселье при длительном вдыхании
. Среди определенных слоев токсикоманов принято использовать для этих целей обычный бензин. На первой стадии опьянения наркоман ощущает щекотание в горле и носу, у него приливает кровь к лицу, возникает легкое покашливание и учащение пульса.
Опасными последствиями бензоловой токсикомании становятся обширные поражения всех внутренних органов. Содержание ядовитых соединений внутри организма настолько высоко, что у человека периодически возникают приступы эпилепсии. Даже если наркоман завяжет с вредной привычкой, станет на путь исправления, судорожные припадки будут происходить регулярно из-за необратимого поражения центральной нервной системы бензолом.
По мере распространения яда по организму речь токсикомана становится невнятной, нарушается координация движений, появляется эйфория, снижается двигательная активность . Продолжительность галлюцинаций невелика – через полчаса бурное веселье сменяется симптомами отравления:
- эмоциональная нестабильность: немотивированная агрессия, повышенная возбудимость, нарушения восприятия действительности, раздражительность;
- мучительные головные боли, тремор конечностей, проблемы с дыханием;
- расстройство работы пищеварительной системы: тошнота и рвота.
Нередко при вдыхании паров бензина подростки пытаются закурить. Как правило, это всегда заканчивается обширными ожогами лица и всех дыхательных путей. Если подростки токсикоманят небольшими группами, то они обмениваются ощущениями, провоцируют общее бредовое расстройство.
Клиническая картина отравления
Проявленные симптомы значительно отличаются при различных формах отравления. Острая интоксикация бензолом возникает вследствие нарушения техники безопасности при обращении с ядовитыми веществами или токсикомании . Внутрь кровяного русла проникает значительное количество углеводорода в короткий временной промежуток.
Острое отравление редко проходит бесследно для организма человека. Бензол быстро проникает в клетки головного мозга, вызывая их необратимые повреждения. После выздоровления у пострадавшего время от времени может возникать тремор верхних и нижних конечностей.
Признаки интоксикации проявляются уже через несколько минут после попадания в организм токсичного соединения
. Их выраженность зависит от состояния здоровья человека и концентрации яды. Для острой формы отравления характерно наличие следующих симптомов:
- желтая окраска кожи и слизистых оболочек в результате повреждения клеток печени;
- кровоизлияния различной локализации на кожных покровах;
- сухой кашель, першение в горле, раздражение слизистых оболочек;
- нарушение мочевыделения, изменение цветы урины, появление в ней кровяных сгустков;
- головокружение, слабость, апатия, сонливость, дрожание конечностей.
При отсутствии врачебного вмешательства бензол стремительно распространяется по организму, вызывая более опасные признаки отравления:
- снижение температуры тела;
- сухость кожных покровов;
- повышенное возбуждение, тревожность, беспокойство;
- шаткость походки, тремор конечностей;
- нарушения дыхания, снижение частоты сердечных сокращений, нитевидный пульс, артериальную гипотензию.
При тяжелой степени отравления у человека возникают судороги, потеря сознания, поверхностное дыхание. Спустя некоторое время происходит отек легких и головного мозга, останавливается сердце.
Хроническая интоксикация развивается при длительном контакте человека с небольшими дозами бензола. Для патологии характерно медленное нарастание симптоматики. Отравление, как правило, обнаруживается случайно, при проведении диагностики других заболеваний. Пострадавший жалуется на такие негативные признаки:
- Повышенная слабость, утомляемость, сонливость, депрессивное состояние, равнодушие к происходящему.
- Синдром раздраженного кишечника.
- Тошнота, рвота, вздутие живота, изжога.
- Шум в ушах, головные боли, обмороки, нарушения координации.
- Аритмии, пониженное артериальное давление.
- Боли в мышцах и суставах.
Характерной особенностью хронического отравления являются длительные кровотечения из носа или десен . При ушибах на теле человека образуются крупные гематомы. Потеря крови провоцирует возникновение железодефицитной анемии: у пострадавшего выпадают волосы, повышается ломкость ногтей. Значительно снижается умственная и физическая работоспособность, болят ноги, снижаются тактильные, мышечные и сухожильные рефлексы.
Первая помощь при отравлении
Хроническая интоксикация требует длительного лечения в условиях стационара. У пострадавшего диагностируются обширные поражения всех внутренних органов и мышечного аппарата
. Каждая патология нуждается в индивидуальной терапии фармакологическими препаратами под наблюдением специалистов, а в некоторых случаях не обходится без хирургического вмешательства.
Очищение желудка при остром отравлении лишено смысла – бензол стремительно абсорбируется тканями. Можно дать пострадавшему энтеросорбенты или адсорбенты для связывания незначительных остатков ядовитого вещества.
Первая помощь при интоксикации заключается в выведении человека из зоны поражения и вызова врача, который введет противоядие. Если пострадавший находится без сознания, следует уложить его на бок, чтобы рвотные массы не попали в дыхательные пути . Бригада скорой помощи госпитализирует отравившегося человека для проведения срочной дезинтоксикационной терапии.
Технология производства бензола и сферы его использования
Бензол (C6H6, PhH) — ароматический углеводород. Входит в состав бензина, широко применяется в промышленности, является исходным сырьём для производства лекарств, различных пластмасс, синтетической резины, красителей. Бензол - один из наиболее распространенных химических продуктов и самое распространенное ароматическое соединение. В физическом весе пластмасс около 30%, в каучуках и резинах - 66%, в синтетических волокнах - до 80% приходится на ароматические углеводороды, родоначальником которых является бензол.
Бензол входит в состав сырой нефти, но в промышленных масштабах по большей части синтезируется из других её компонентов.
Свойства продукта и технические характеристики
Бензол - бесцветная жидкость со своеобразным нерезким запахом. Температура плавления — 5,5 °C, температура кипения — 80,1 °C, плотность — 0.879 г/см³, молекулярная масса — 78,11г/моль. С воздухом образует взрывоопасные смеси, хорошо смешивается с эфирами, бензином и другими органическими растворителями, с водой образует смесь с температурой кипения 69,25 °C. Растворимость в воде 1.79 г/л (при 25°C). Токсичен, опасен для окружающей среды, огнеопасен.
Бензол по составу относится к ненасыщенным углеводородам (гомологический ряд CnH2n-6), но в отличие от углеводородов ряда этилена C2H4, при жёстких условиях проявляет свойства присущие насыщенным углеводородам, более склонен к реакциям замещения. Свойства бензола объясняются наличием в его структуре сопряжённого π-электронного облака.
Транспортировку бензола осуществляют в железнодорожных цистернах и автоцистернах, на баржах и в металлических бочках. Перекачивание из одного сосуда в другой происходит в закрытой системе, так как бензол ядовит.
В зависимости от технологии производства получают различные марки бензола. Бензол нефтяной получают в процессе каталитического риформинга бензиновых фракций, каталитического гидродеалкилирования толуола и ксилола, а также при пиролизе нефтяного сырья.
В зависимости от технологии производства и назначения установлены следующие марки нефтяного бензола: высшей очистки, очищенный и для синтеза. Нормы для марок регламентированы ГОСТ 9572-93.
ГОСТ 8448-61 распространяется на каменноугольный и сланцевый бензол, получаемый в процессе термической переработки каменных углей и сланцев. Выпускается двух марок: для синтеза и для нитрации.
Бензол сырой каменноугольный представляет собой смесь, содержащую 81-85% бензола, 10-16% толуола, 1-4% ксилола. Содержание примесей не регламентируются.
ГОСТ 5955-75 соответствует бензолу как химическому реактиву, применяемому в лабораториях.
Ниже приведены технические характеристики марок нефтяного и каменноугольного бензола согласно вышеперечисленным ГОСТам.
Техническая характеристика марок каменноугольного бензола
Наименование нормируемых показателей | Норма для марки | ||
| Для синтеза | Для нитрации | ||
| Высший сорт | 1-й сорт | ||
| Внешний вид и цвет | Прозрачная жидкость, не содержащая взвешенных и осевших на дно посторонних примесей, в т.ч. и воды, не темнее цвета раствора 0.003 г K 2 Cr 2 O 7 в 1 дм 3 . | ||
| Плотность при 20С (г/см 3) | 0,877-0,880 | 0,877-0,880 | 0,877-0,880 |
| Пределы перегонки: 95% объема от начала кипения перегоняется в интервале температур С, не более (включая температуру кипения чистого бензола 80,1С) | 0,6 | 0,6 | 0,7 |
| Температура кристаллизации (С, не ниже) | 5,3 | 5,3 | 5,2 |
| Массовая доля примесей (%, не более): | |||
| Н/гептана | - | - | - |
| Метилциклогексана + толуола | - | - | - |
| Окраска серной кислоты (номер образцовой шкалы, не более) | 0,1 | 0,1 | 0,15 |
| Бромное число (г/100см 3 бензола, не более) | - | - | 0,06 |
| Массовая доля (%, не более): | |||
| Сероуглерода | 0,00007 | 0,0001 | 0,005 |
| Тиофена | 0,0002 | 0,0004 | 0,02 |
| Сероводорода и меркаптанов | - | - | Отсутствие |
| Общей серы | 0,0001 | 0,00015 | 0,015 |
| Испытание на медной пластинке | Выдерживает | ||
| Реакция водной вытяжки | Нейтральная | ||
Техническая характеристика марок нефтяного бензола
Наименование показателя | Норма для марки | |||
| высшей очистки | очищенный | для синтеза | ||
| ОКП 24 1411 0120 | ОКП 24 1411 0130 | ОКП 24 1411 0200 | ||
| высшего сорта | первого сорта | |||
| ОКП 24 1411 0220 | ОКП 24 1411 0230 | |||
| 1. Внешний вид и цвет | Прозрачная жидкость, не содержащая посторонних примесей и воды, не темнее раствора 0,003 К 2 Cr 2 О 7 в 1 дм 3 воды | |||
| 2. Плотность при 20 °С, г/см 3 | 0,878-0,880 | 0,878-0,880 | 0,878-0,880 | 0,878-0,880 |
| 3. Пределы перегонки 95 %, °С, не более (включая температуру кипения чистого бензола 80,1 °С) | - | - | 0,6 | 0,6 |
| 4. Температура кристаллизации, °С, не ниже: | 5,4 | 5,4 | 5,35 | 5,3 |
| 5. Массовая доля основного вещества, %, не менее: | 99,9 | 99,8 | 99,7 | 99,5 |
| 6. Массовая доля примесей, %, не более: | ||||
| н-гептана | 0,01 | 0,06 | 0,06 | - |
| метилциклогексана и толуола | 0,05 | 0,09 | 0,13 | - |
| метилциклопентана | 0,02 | 0,04 | 0,08 | - |
| толуола | - | 0,03 | - | - |
| 7. Окраска серной кислоты, номер образцовой шкалы, не более: | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,15 |
| 8. Массовая доля общей серы, %, не более: | 0,00005 | 0,0001 | 0,0001 | 0,00015 |
| 9. Реакция водной вытяжки | Нейтральная | |||
Области применения бензола
Бензол
- один из наиболее распространенных химических продуктов и самое распространенное ароматическое соединение. В физическом весе пластмасс около 30%, в каучуках и резинах - 66%, в синтетических волокнах - до 80% приходится на ароматические углеводороды, родоначальником которых является бензол.
Основные области применения бензола - производство этилбензола, кумола и циклогексана. На долю этих продуктов приходится около 70% мирового потребления бензола. Этилбензол является важным нефтехимическим продуктом, основной объем которого используются для производства стирола. Наиболее значимыми продуктами, в производстве которых используется фенол, является бисфенол-А и фенолформальдегидные смолы. Циклогексан используется в качестве сырья для получения капролактама, растворителя. Капролактам в свою очередь применяется для производства термопластичных смол (полиамид 6), капроновых волокон и нитей. Нитробензол является полупродуктом для получения анилина.
Бензол также используется для получения анилина, малеинового ангидрида, является сырьем для производства синтетических волокон, каучуков, пластмасс. Бензол применяется как компонент моторного топлива для повышения октанового числа, как растворитель и экстрагент в производстве лаков, красок, поверхностно-активных веществ.
Более подробно области применения бензола рассмотрены в главе 5.
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА
Историческая справка
Впервые бензол описал немецкий химик Иоганн Глаубер, который получил это соединение в 1649 году в результате перегонки каменноугольной смолы. Но ни названия вещество не получило, ни состав его не был известен.
Своё второе рождение бензол получил благодаря работам английского физика Майкла Фарадея, который в 1825 году выделил его из жидкого конденсата светильного газа. Великое открытие Фарадея было сделано случайно. В начале девятнадцатого века в Лондоне для уличного освещения стали использовать светильный газ, получаемый из каменноугольной смолы. Однако он имел ряд существенных недостатков: при его горении не только выделялось большое количество дыма, чем были весьма недовольны жители туманного Альбиона, но и со временем этот газ утрачивал свою горючесть, а на дне баллонов оседала неизвестная маслянистая жидкость. Этой проблемой, исключительно из практических соображений, и занялся Майкл Фарадей. Результатом множества разнообразных испытаний стала белая кристаллическая масса, получаемая вымораживанием остатка «светильного газа» при температуре 7 °С.
В 1833 году немецкий физик и химик Эйльгард Мичерлих получил бензол при сухой перегонке кальциевой соли бензойной кислоты (именно от этого и произошло название бензол).
Современное представление о свойствах и электронной природе связей в бензоле основывается на гипотезе Лайнуса Полинга, который предложил изображать молекулу бензола в виде шестиугольника с вписанной окружностью, подчёркивая тем самым отсутствие фиксированных двойных саязей и наличие единого электронного облака, охватывающего все шесть атомов углерода цикла.
В XIX веке коммерческая ценность бензола была ограниченной. Он применялся в первую очередь как растворитель. В XX столетии производители бензина обнаружили у бензола ряд свойств, позволяющих использовать его в качестве компонента автомобильного топлива (высокое октановое число). Как следствие, возник экономический стимул для более полного выделения бензола, который получали как побочный продукт при коксовании в производстве стали. Начало Второй мировой войны выявило и другие - химические - области применения бензола, в основном в производстве взрывчатых веществ. В результате, в середине XX века не только бензол коксования стал направлять в химическую промышленность (а не использоваться как компонент бензина), но и сама нефтеперерабатывающая промышленность начала производить огромное количество бензола для обеспечения потребностей химической индустрии. Так, крупнейший потребитель бензола - нефтяная индустрия - стал его главным производителем.
Постоянно возрастающие потребности нефтехимической промышленности в бензоле привели к появлению новых, усовершенствованных процессов его производства - каталитического риформинга, деалкилирования толуола, а также более нового - диспропорционирования толуола.
Случайный вклад в развитие отрасли был сделан в 1970-е годы, когда заводы по производству олефинов начали использовать тяжелый газойль как сырье и получать бензол в качестве побочного продукта.
Промышленные методы производства бензола
Производство бензола основано на переработке целого ряда сырьевых компонентов: нафты, толуола, тяжелой фракции пиролиза, смолы коксования угля, поэтому выпуск бензола ведется как на предприятиях нефтехимии, так и на металлургических заводах. В зависимости от технологии получения и назначения бензол подразделяют на бензол нефтяной и каменноугольный «высшей очистки», «для синтеза», «высшего сорта», «первого сорта», «для нитрации», «технический», «сырой».
Наиболее старый метод промышленного получения бензола - выделение его из предварительно охлажденных пирогазовых продуктов коксования каменных углей абсорбцией органическими поглотителями, например маслами каменно-угольного и нефтяного происхождения; для отделения поглотителя используют перегонку с водяным паром. От примесей (например, тиофена) сырой бензол отделяют гидроочисткой.
Основное количество бензола получают каталитическим риформингом (470-550°С) нефтяной фракции, выкипающей при 62-85°С. Бензол высокой чистоты получают экстрактивной перегонкой с диметилформамидом.
Бензол выделяют и из жидких продуктов пиролиза нефтепродуктов, образующихся в производствах этилена и пропилена. Этот способ является более выгодным экономически, поскольку в образующейся смеси продуктов на долю бензола приходится около 40% против 3% при риформинге. Однако сырьевые ресурсы для этого способа весьма ограничены, поэтому большую часть бензола производят риформингом. Доля коксохимического бензола в общем балансе невелика.
Состав смесей, образующихся в результате пиролиза и риформинга нефтяного сырья
Источник: Евразийский химический рынок
При избытке ресурсов толуола бензол производят также деалкилированием последнего, которое проводят термическим способом при 600-820°С в присутствии водорода и водяного пара или каталитически при 227-627°С в присутствии цеолитов или оксидных катализаторов.
Получение бензола из каменноугольного сырья
Для получения кокса на металлургических предприятиях используют сухую перегонку каменного угля, который представляет собой в основном смесь полиядерных ароматических соединений с высокой молекулярной массой. В процессе сухой перегонки каменный уголь нагревают без доступа воздуха до 1200-1500ºС. Из 1 тонны угля можно получить около 680 кг кокса и 227 кг каменноугольного газа, каменноугольной смолы и каменноугольного масла. Каменноугольное масло (сырой бензол) - это смесь бензола (63%), толуола (14%) и ксилолов (7%).
Для коксохимического бензола необходима более глубокая очистка от ненасыщенных углеводородов, особенно от н-гептана и метилциклогексана. Коксохимический бензол подвергается ректификации трижды: при отборе сероуглеродной фракции, перегонке очищенной фракции БТК - получение бензола «для нитрации» - и окончательном выделении бензола после дополнительной очистки - получение бензола высших марок.
Получение бензола коксованием угля является традиционным и наиболее старым способом, однако в 1950-е годы он стал терять актуальность, так как рынок бензола стал расти существенно быстрее, чем рынок стали и проявилось производство бензола на основе переработки нефти.
Так, США - в силу особенностей природных условий быстро переориентировались на производство бензола из нефтяного сырья, как более дешевого. И когда в 1960 году в Западной Европе даже не задумывались о получении ароматических соединений из сырой нефти, в США уже 83% этих веществ получали именно из нее. К 1990 году США полностью отказались от использования каменноугольного сырья в производстве ароматики, а в Западной Европе к этому времени из нефти получали 93% бензола и его гомологов. В настоящее время в Европе существует только четыре производства бензола, работающих на каменноугольном сырье: в Германии, Польше, Чехии и Бельгии.
Производство бензола в России еще тесно связано с конъюнктурой рынка металлов, основная часть которых перерабатывается на 10 имеющихся предприятиях.
Получение бензола каталитическом риформингом нефтяных фракций
Содержание бензола в сырой нефти составляет обычно не более 0,5-1,0%. Этого недостаточно, для того чтобы оправдать затраты на оборудование необходимое для выделения бензола из сырой нефти. Гораздо более важным и коммерчески выгодным источником получения бензола является процесс каталитического риформинга, на долю которого приходится большая часть производимого в мире бензола.
Каталитический риформинг предназначен для повышения октанового числа прямогонных бензиновых фракций путём химического превращения углеводородов, входящих в их состав, до 92-100 пунктов. Процесс ведётся в присутствии алюмо-платино-рениевого катализатора. Повышение октанового числа происходит за счёт увеличения доли ароматических углеводородов. Продукты, полученные в результате риформинга узких бензиновых фракций, подвергаются разгонке с получением бензола, толуола и смеси ксилолов.
Сырьем для каталитического риформинга служит тяжелая бензиновая фракция (нафта, или лигроин) - смесь парафинов, нафтенов и ароматических углеводородов фракции С6-С9. В ходе каталитического риформинга состав нафты меняется следующим образом:
- парафины превращаются в изопарафины,
- парафины превращаются в нафтены,
- нафтены превращаются в ароматические углеводороды, включая бензол.
Также образуются побочные продукты:
- парафины и нафтены могут распадаться с образование бутана и более легких газов,
- боковые звенья ароматических соединений и нафтенов могут отщепляться и также давать бутан и более легкие газы.
Оба побочных процесса приводят к понижению октанового числа и снижению экономических показателей.
Мощность установок риформинга составляет от 300 до 1000 тыс. тонн и более в год по сырью. Оптимальным сырьём является тяжёлая бензиновая фракция с интервалами кипения 85-180°С. Сырьё подвергается предварительной гидроочистке - удалению сернистых и азотистых соединений, даже в незначительных количествах необратимо отравляющих катализатор риформинга.
Установки риформинга существуют 2-х основных типов - с периодической и непрерывной регенерацией катализатора - восстановлением его первоначальной активности, которая снижается в процессе эксплуатации. В России для повышения октанового числа в основном применяются установки с периодической регенерацией, но в 2000-х гг. в Кстово и Ярославле введены установки и с непрерывной регенерацией, которые эффективнее технологически, однако, стоимость их строительства выше.
Процесс осуществляется при температуре 500-530°С и давлении 18-35 атм (2-3 атм на установках с непрерывной регенерацией). Основные реакции риформинга поглощают существенные количества тепла, поэтому процесс ведется последовательно в 3-4 отдельных реакторах, объёмом от 40 до 140 м3, перед каждым из которых продукты подвергаются нагреву в трубчатых печах. Наличие нескольких реакторов позволяет поддерживать различные рабочие условия. В каждом из реакторов проходит одна из реакций, перечисленных выше. Выходящая из последнего реактора смесь отделяется от водорода, углеводородных газов и стабилизируется. Полученный продукт - стабильный риформат - охлаждается и выводится с установки.
При регенерации осуществляется выжиг образующегося в ходе эксплуатации катализатора кокса с поверхности катализатора с последующим восстановлением водородом и ряд других технологических операций. На установках с непрерывной регенерацией катализатор движется по реакторам, расположенным друг над другом, затем подаётся на блок регенерации, после чего возвращается в процесс.
Продукты, полученные в результате риформинга узких бензиновых фракций, подвергаются разгонке с получением бензола, толуола и смеси ксилолов - центральную фракцию, кипящую в узком интервале температур. Для итогового выделения бензола используют один из двух процессов: извлечение растворителем или экстрактивную перегонку.
Выход бензола на установках каталитического риформинга зависит от состава сырья. Нафта различается по содержанию парафинов, нафтенов и ароматики (углеводороды группы ПНА). Высокое содержание нафтенов и ароматических веществ - признак хорошего сырья для риформинга, а высокое содержание парафинов означает, что это сырье лучше использовать для промышленного получения олефинов.
Выход бензола также зависит условий проведения процесса, которые определяются экономическими соображениями.
Получение бензола из смолы пиролиза
Наиболее экономически выгодным является метод выделения бензола из жидких продуктов пиролиза нефтепродуктов, образующихся в производстве этилена и пропилена.
Производство бензола по данной технологии напрямую зависит от производства олефинов, сырья для производства олефинов и рынка смолы пиролиза (пироконденсата), который является весьма ограниченным.
Выделение бензола из пироконденсата заключается в гидроочистке соответствующей фракции продуктов пиролиза от непредельных и сернистых соединений, последующем гидродеалкилировании полученной смеси, содержащей бензол, толуол и ксилолы и последующей доочистке полученного бензола. Разделение БТК-фракции с получением бензола проводят экстракцией растворителем или экстрактивной перегонкой. Наиболее часто применяется экстракция смесью N-метилпирролидона с этиленгликолем. Также в качестве экстрагентов применяют гликоли, сульфолан, диметилсульфоксид и др. растворители.
Получение бензола гидродеалкилированием толуола
В процессе гидродеалкилирования (дезалкилирования) толуол смешивают с потоком водорода, нагревают и подают в реактор. Метильная группа отщепляется при прохождении толуола через слой катализатора с образованием бензола. Поток, выходящий из реактора, фракционируют на водород, метан и другие легкие газы и бензол. Бензол, как правило, очищают контактно-земляным методом. Полученный продукт представляет собой чистый бензол (марки «для нитрования»). Выход бензола на установке гидродеалкилирования толуола достигает 96-98%.
Материальный баланс процесса гидродеалкилирования толуола
Получение бензола диспропорционированием толуола
В течение последних 15 лет спрос на бензол и ксилолы начал значительно опережать спрос на толуол. В результате был разработан технологический процесс диспропорционирования толуола, позволяющий повысить объем производства этих продуктов.
При диспропорционировании толуола происходит восстановаление до бензола с потерей метильной группы (т.е. гидродеалкилирование) и окисление до ксилола, так как метильная группа присоединяется к другой молекуле толуола (переалкилирование). Катализаторами процесса служат платина и палладий, редкоземельные металлы и неодим, нанесенные на оксид алюминия, а также хром, нанесенный на алюмосиликат.
Толуол подается в реактор, где находится неподвижный слой катализатора. В реактор также вводят некоторое количество водорода для подавления осаждения углеводородов на поверхности катализатора. Режим работы реактора - температура 650-950ºС и давление 10,5-35 атм. Поток, выходящий из реактора, охлаждают, из него извлекают водород на рецикл. Остальную смесь трижды перегоняют с выделением на первой стадии неароматических соединений, на второй - бензола, на третьей - ксилолов.
Материальный баланс процесса диспропорционирования толуола
Как показывает материальный баланс процесса, выход продуктов за одну стадию довольно высок. При экономической обоснованности получения бензола из толуола, выбор между процессами гидродеалкилирования и диспропорционирования зависит от других экономических соображений, в частности от необходимого конечного состава продуктов.
Области применения бензола
Спрос на бензол определяется развитием потребляющих его отраслей. Основные области применения бензола - производство этилбензола, кумола и циклогексана и анилина.
Этилбензол является важным нефтехимическим продуктом, основной объем которого используются для производства стирола. Более 65 % производимого стирола в свою очередь используется для производства полистирола. Оставшаяся часть используется в производстве акрилонитрил-бутадиен-стирола (АБС) и стирол-акрилонитрила (САН), ненасыщенных полиэфиров и стирол-бутадиенового каучука.
Основной сферой применения фенола является химическая промышленность. Наиболее значимыми продуктами, в производстве которых используется фенол, является бисфенол-А и фенолформальдегидные смолы. Фенол также используется в производстве синтетического волокна капрона, красителей, пестицидов, лекарственных препаратов (аспирин, салол). Разбавленные водные растворы фенола (карболка, 5%) применяют для дезинфекции помещений, белья.
Циклогексан используется в качестве сырья для получения капролактама, растворителя. Капролактам в свою очередь применяется для производства термопластичных смол (полиамид 6), капроновых волокон и нитей.
Нитробензол является полупродуктом для получения анилина, который используется для производства метилдиизоцианатов, из которых получают полиуретаны. Анилин также используется при производстве искусственных каучуков, гербицидов и красителей.
Бензол также используется для получения малеинового ангидрида, является сырьем для производства синтетических волокон, каучуков, пластмасс. Применяется как компонент моторного топлива для повышения октанового числа, как растворитель и экстрагент в производстве лаков, красок, поверхностно-активных веществ.
Схематично основные синтезы на основе бензола можно представить следующим образом:
Схема основных синтезов на основе бензола
| Продукт | Химическая формула | Применение |
| Стирол | Основная сфера применения - производство полистирола. | |
| Фенол | Применяют в производстве бисфенола-А, фенолформальдегидных пластмасс, синтетического волокна капрона, красителей, пестицидов, лекарственных препаратов (аспирин, салол). Разбавленные водные растворы фенола (карболка, 5%) применяют для дезинфекции помещений, белья. | |
| Капролактам |  | Является основным сырьем для получения полиамида-6 (нейлон, капрон, ультрамид). |
| Анилин |  | Применяется в качестве полупродукта в производствеполиуретанов, красителей, взрывчатых веществ и лекарственных средств (сульфаниламидные препараты). |
| Малеиновый ангидрид |  | Применяется для получения полимерных материалов, алкидных и полимерных смол, в производстве синтетических волокон, моющих средств, фармацевтических препаратов, присадок и стабилизаторов топлива, фумаровой и яблочных кислот, сельскохозяйственных препаратов |
| Алкилбензолы |  |
 БЕНЗОЛБензо́л (C6H6) - органическое химическое соединение, бесцветная жидкость с приятным сладковатым запахом. Ароматический углеводород. Бензол входит в состав бензина, широко применяется в промышленности, является исходным сырьём для производства лекарств, различных пластмасс, синтетической резины, красителей. Хотя бензол входит в состав сырой нефти, в промышленных масштабах он синтезируется из других её компонентов. Биологическое действие При непродолжительном вдыхании паров бензола не возникает немедленного отравления, поэтому до недавнего времени порядок работ с бензолом особо не регламентировался. В больших дозах бензол вызывает тошноту и головокружение, а в некоторых тяжёлых случаях отравление может повлечь смертельный исход. Пары бензола могут проникать через неповрежденную кожу. Если организм человека подвергается длительному воздействию бензола в малых количествах, последствия также могут быть очень серьёзными. В этом случае хроническое отравление бензолом может стать причиной лейкемии (рака крови) и анемии (недостатка гемоглобина в крови). Токсичен, cильный канцероген. Применение Бензол входит в десятку важнейших веществ химической промышленности.
В существенно меньших количествах бензол используется для синтеза некоторых других соединений. Изредка и в крайних случаях, ввиду высокой токсичности, бензол используется в качестве растворителя. Кроме того, бензол входит в состав бензина. Ввиду высокой токсичности его содержание новыми стандартами ограничено введением до 1 %. |
