Бензол застосування у побуті. Чим небезпечний бензол та його негативний вплив на організм
- Вуглеводень, представник ароматичних (бензольних) сполук. Являє собою безбарвну, прозору, легко заломлюючу світло легкорухливу рідину з характерним "ароматичним" запахом; легко випаровується при звичайній кімнатній температурі; кипить при температурі 80,5°З застигає на холоді в кристалічну масу, що плавиться при +6°С; легко розчинний в ефірі, спирті, хлороформі та інших розчинниках, крім води. Бензол - розчинний засіб для жирів, смол, масел, асфальту, алкалоїдів, сірки, фосфору, йоду; на повітрі горить світлим полум'ям, що сильно коптить, і дає легко займисті пари.
Використання в промисловості
Бензол - один з найбільш поширених хімічних продуктів і найпоширеніша ароматична сполука. У фізичній вазі пластмас близько 30%, у каучуках та гумах – 66%, у синтетичних волокнах – до 80% припадає на ароматичні вуглеводні, родоначальником яких є бензол.
Бензол є найважливішою сировиною для хімічної промисловості, оскільки він використовується як вихідний реагент для синтезу найрізноманітніших сполук, і як розчинник для інших реакцій (бензол розчиняє практично всі органічні сполуки, це свого роду "органічна вода").
Гострі отруєння у виробничих умовах виникають рідко: при аваріях, чищенні цистерн з-під цих речовин, при застосуванні їх у складі швидко висихаючих фарб при роботі в замкнутих приміщеннях, при переливанні в приміщеннях, що погано вентилюються.
Легка форма отруєння бензолом нагадує сп'яніння: можуть спостерігатися біль голови, запаморочення, дзвін у вухах, сплутаність свідомості, блювання. У більш виражених випадках - втрата свідомості, м'язові посмикування, які можуть перейти в судоми, зіниці розширені, погано реагують на світло, дихання частішає, потім уповільнюється, температура тіла знижується, шкірні покриви бліді. Пульс слабкого наповнення, прискорений, артеріальний тиск падає.
Хронічне отруєння бензолом викликає головний біль, запаморочення, слабкість, швидку стомлюваність, дратівливість, розлад сну, поганий апетит, неприємні відчуття в серці, кровоточивість ясен, носові кровотечі, поява синців на тілі. Ранньою ознакоюхронічного отруєння є функціональні зміни нервової системи: неврастенічний чи астенічний синдром із вегетативною дисфункцією.
З появою симптомів отруєння необхідно терміново звернутися до медичного закладу.
Матеріал підготовлений на основі інформації відкритих джерел
Бензол та його негативний впливна організм давно стали темою для вивчення серед медиків та наукових співробітників. Фахівці довели, що, незважаючи на повсюдне використання, така речовина несе в собі отруйний ефект. Через те, що пари бензолу не видно, деякі зменшують його небезпеку, але насправді подібна хімічна сполука може призвести до незворотних наслідків у будь-якому живому організмі.
Загальні відомості
Перед тим, як вивчати наслідки отруєння цією рідиною, необхідно розібратися з тим, що таке бензол у розрізі хімічної промисловості. Це вуглеводень, який відноситься до категорії ароматичних сполук. Його характерними ознакамивважаються:
- безбарвність,
- прозорість,
- легкорухливість,
- специфічний аромат;
- швидке випаровування за умови підтримки температури в межах кімнатної.
При цьому продукт хімічної промисловості є рідиною, яка сильно заломлює світло. Вона закипає при досягненні температури рівня 80,5 градусів, а на холоді перетворюється на кристалоподібну масу, яка починає плавитися вже за шести градусів тепла.
З'єднання легко розчиняється у типових розчинниках на кшталт хлороформу, спирту та ефіру. Не відноситься це правило хіба що до води. Найчастіше використовується як розчинник для жиру, різних смол, або масел. При цьому його склад досить легко спалахує, сильно коптя.
Згідно з дослідженнями екологів, ця сполука вважається однією з найтоксичніших, яка зустрічається людиною всюди. Дякувати за це слід масштабним викидам промислових підприємств різного призначення, а також зміг, що періодично накриває великі міста.
Сфера використання
Сучасна промисловість не може обходитися без цього токсичного продукту хімічної галузі. Замінити З 6 Н 6 (формула бензолу) поки не є можливим у всіх традиційних сферах його застосування, тому екологія продовжує страждати від його впливу.
Відповісти кількома словами питанням, де застосовується настільки небезпечне з'єднання, неможливо, оскільки сфера його використання розширюється щорічно. На сьогоднішній день найчастіше до його допомоги вдаються фахівці таких напрямків: 
- косметика,
- парфумерія,
- барвники,
- синтетичні матеріали на зразок гуми, пластмаси,
- фармацевтика,
- легка промисловість,
- вибухівка,
- кокс,
- парафін.
Використовується продукт для створення штучної шкіри, а також удосконалення тканин, що одержали водонепроникну структуру.
Крім цього, якість рідини, що передбачає функції розчинення, зробила її активним помічником при необхідності розділити або виділити:
- алкалоїди з різних рослин;
- жир з м'ясної продукції(до вилучення фосфору з кісток), горіхів;
- клеї на основі каучуку та інших лакофарбових продуктів.
Іноді бензол використовується у фармацевтиці, щоб перетворити йод у корисні для медицини розчини. А автолюбителі взяли його на озброєння після того, як у світі став мати попит метод підняття октанового числа при виробництві транспортного палива. Також він знижує характерне для паливного ресурсу самозаймання.
У побуті з'єднання є важливою частиною процедури хімчистки у спеціалізованих установах. З його допомогою значно простіше видалити складні в обробці плями практично на будь-якій тканині.
Чинники небезпеки
Форма С 6 Н 6, що рятує багато відгалуження промисловості, настільки небезпечна, що її включили до переліку найсильніших канцерогенів, які супроводжують утворення ракових пухлин різних органів. Медики стали бити на сполох вже давно, що вилилося в оприлюднення спеціально створеної конвенції в рамках Женевської конференції ще 1971 року. Вже тоді люди знали про те, що, крім користі, продукт несе в собі величезну смертельну загрозу.
Головними небезпеками, які переслідують людину, яка має справу з бензолом, вважаються:
- утворення вибухової суміші. Так як ця рідина випаровується практично моментально, вона здатна швидко змішуватися з киснем у навколишньому середовищі, перетворюючись на загрозливий для життя і здоров'я склад.
- отруєння. Викликано тим, що пари бензолу значно важчі за повітря, вони осідають внизу кімнати, що призводить до інтоксикації людей, що знаходяться там же.
- кіптяву і гар. Незважаючи на стереотип про те, що люди гинуть на пожежах через відкритий вогонь, це не зовсім так. Набагато частіше людина стає жертвою виділення побічних ефектів хімічного продукту під час його горіння.
В середньому, сонячного дня з бензобака звичайного автомобіля в салон машини, де підтримується температура хоча б у 16 градусів тепла, потрапляє до 4000 мг парів бензолу. Якщо додати до цього пари з обшивки та інших елементів, то вийде значна доза токсинів. Саме тому фахівці рекомендують спочатку провітрювати салон, а потім включати кондиціонер та їхати у своїх справах.
Дія на людину
Розглядаючи бензол та його негативний вплив на організм, спочатку слід розібратися з потенційними групами ризику. Найчастіше це люди, які працюють у заводських умовах. Також до переліку потрапили всі ті, хто займається його регулярним постачанням, або відповідає за його зберігання, продукти переробки.
Крім того, до списку потрапили:
- мийники цистерн, у яких перевозився продукт;
- лаборанти на нафтопереробних станціях;
- робітники з ремонту насосів;
- постраждалих у пожежах, де виділилася значний вміст продукту (часто це пластмасові вироби, гумова продукція).
Бензопропілен потрапляє в організм разом із повітрям у вигляді пари. Саме цей спосіб вважається найчастішим при отруєння таким речовиною. На другому місці знаходиться потрапляння через шкіру.
Незважаючи на його небезпеку, короткочасне вдихання пари не завдасть серйозної шкоди. Але при тривалому контакті з отруйним середовищем або зіткненні з концентрацією доз, що перевищують норми, це може закінчитися проникненням складових штучно створеного продукту в кров. Виводиться він через дихання, через нирки, або в грудному молоці, якщо постраждалою виявилася жінка в період лактації. 
Якщо відбувся контакт зі шкірою, то хворий буде:
- відчувати сухість;
- з'являться тріщини;
- уражена ділянка стане червоною;
- почнеться свербіж;
- проявиться набряклість або висипання бульбашкового типу.
Схематично отруєння можна розділити на дві великі групи:
- гостре,
- хронічний.
У першому випадку уражається здебільшого дихальна система, а також мозок та надниркові залози. При другому розкладі найсильніше завжди страждає кровотворна система.
Якщо вплив на організм виробляється на регулярній основі, то все може завершитися:
- мутаціями генів;
- збоєм функціонування репродуктивних органів;
- шкодою для плода (мається на увазі вплив на вагітних).
Крім цього додатковими побічними ефектамиможуть виступати періодичні судоми, і навіть порушення вітамінного балансу групи У.
Гостре отруєння
Гостра інтоксикація бензолом зустрічається набагато рідше, ніж хронічна, але це зменшує її негативного впливу. Найчастіше воно відбувається через нещасний випадок або техногенну аварію, що завершується потраплянням в організм дози, що перевищує дозволену в десятки разів.
Загальна симптоматика виглядає так:
- порушення роботи нервової системи, яке виявляється у млявості, вертиго, головного болю, втраті себе у просторі.
- падіння температури тіла та почастішання дихання з подальшим ослабленням пульсу.
- блідість шкіри.
Якщо нічого не робити після вираження таких ознак, то у пацієнта можуть початися судоми, і він впаде в кому. Саме тому дуже важливо вчасно звернутися до лікаря, викликавши швидку допомогу.
Щоб полегшити стан хворого до приїзду медиків, потрібно:
- винести його на свіже повітря;
- якщо був контакт зі шкірою – промити уражену ділянку із розчином звичайної харчової соди;
- у разі потреби провести непрямий масаж серця та штучне дихання.
Хронічне отруєння
Вплив вуглеводнів на організм людини найчастіше виявляється у хронічному отруєнні. Це відбувається внаслідок тривалого контакту з невеликими дозами з'єднання. Запідозрити у хворого її прояви може хіба досвідчений експерт на основі ретельної діагностики, яка включає вивчення обстановки хворого будинку, на роботі.
Головним ударом, який завдає бензол у такому разі, є негативний вплив спочатку на кістковий мозок, а потім і нервову систему. Класичними проявами хронічного перебігу отруєння прийнято називати:
- підвищену стомлюваність,
- постійну млявість,
- безсоння,
- нервозність,
- часті головні болі,
- запаморочення.
Завершується картина кістковими болями, нудотою, блюванням. При випадковому травмуванні (навіть при звичайному чищенні зубів) кров довго не згортається. Картина анемії підтверджується випаданням волосся, блідістю шкіри, ламкістю нігтів. Людина відчуває зниження фізичної, і навіть розумової працездатності.
Щоб протистояти цьому та серйознішим наслідкам на подальших стадіях розвитку отруєння, необхідно насамперед з'ясувати, де міститься бензол. Після виявлення токсичного джерела проблем потрібно припинити контакт з ним.
Бензол, що широко використовується в промисловості, служить вихідною сировиною для виробів із пластмаси, фармакологічних препаратів, синтетичних матеріалів. Це хімічна сполука має високу токсичність і здатність провокувати ракові пухлини.. Отруєння бензолом може бути як гострим, так і хронічним, при якому відбувається тривале накопичення отрути в організмі. Всі види інтоксикації вкрай небезпечні – за відсутності лікарського втручання отруєння закінчується для людини смертю.
Характерні особливості бензолу
Отруєння вуглеводнем часто діагностується в осіб із наркотичною залежністю. При вдиханні концентрованих парів бензолу вони відчувають ейфорію, зорові та слухові галюцинації. Висока токсичність речовини провокує порушення дихання та зупинку серця.
Бензол має особливу хімічну будову: його атоми розташовуються в одній площині. Тому для ненасиченого вуглеводню характерні реакції заміщення, а ось приєднання можливе виключно при створенні жорстких умов. Молекула бензолу виглядає як шестикутник, в який вписано коло, що є ознакою наявності єдиної електронної хмари.
Де можна отруїтися бензолом
Незважаючи на те, що бензол міститься в нафті, сировиною для його отримання є ацетилен. Проведення хімічних реакційза участю каталізаторів при коксуванні вугілля або переробці бензину дозволяє отримати високоякісний ароматичний вуглеводень. Отруєння хімічною сполукою у переважній більшості випадків розвивається у працівників, зайнятих на виробництвах, де виготовляється:
- синтетичний каучук, гума, пластмаса;
- лакофарбові вироби, олійні фарби, розчинники;
- лікарські засоби.
Бензол застосовується в хімічній промисловості як розчинникдля синтезування фармакологічних препаратів та похідних вуглеводню.
Хронічне отруєння бензолом розвивається у робітників, які займаються очищенням нафтових цистерн. Залишки чорного золота на відкритому повітрі утворюють концентровані токсичні пари.
Інтоксикація отруйною сполукою виникає у фахівців, які роблять поділ нафти окремі фракції. Також отруєння часто діагностується у працівників сміттєспалювальних підприємств. Навіть незначне вдихання диму від гуми, що горить, або пластмас провокує порушення серцевого ритму і набряк легеневої паренхіми. До речі, такі ж властивості має тютюновий дим – медики не перестають попереджати про шкоду тривалого перебування в прокуреному приміщенні.
Масове отруєння вуглеводнем може відбуватися у разі аварійних ситуацій, що супроводжуються викидом бензолу в атмосферу. Токсична сполука проникає в організм людини такими шляхами:
- При вдиханні парів чи газів. У постраждалого розвивається гостре отруєння лише за тривалого перебування у зараженому приміщенні.
- Після проникнення в шлунково-кишковий трактрозчинів бензолу Надзвичайно небезпечний стан, що часто закінчується смертю людини.
- Через шкіру та слизові оболонки. При необережному поводженні чи неправильному зберіганні розчинників підвищується ймовірність хімічного опіку в людини.
Хронічна інтоксикація бензолом може розвинутись у мешканців великих міст або тих, чиї будинки розташовані біля магістралей та великих доріг. Отрута виділяється в довкілля при вихлопах автомобільного транспорту.
Механізм отруєння
Патогенез інтоксикації знаходиться у прямій залежності від шляху проникнення бензолу в організм людини. Якщо отруєння було хронічним, то отрута накопичується в кістковому мозку та жирових клітинах.. При надходженні великої одноразової дози бензолу з'єднання розподіляється в головному мозку, тканинах печінки та надниркових залоз.
Вуглеводень порушує утворення стовбурових клітин, знижує вміст вітамінів групи B, аскорбінової кислоти. Результатом стає розлад регуляції кровообігу: 
- підвищується проникність великих та дрібних судин;
- знижується згортання крові.
При інтоксикації бензол істотно скорочується термін активного функціонування клітин крові, порушується метаболізм ліпідів.
Бензол здатний накопичуватись у тканинах внутрішніх органів, не викликаючи при цьому негативних для людини симптомів. Але при різкому підвищенні фізичних навантажень в організмі збільшується вміст кисню, що сприяє вивільненню токсичної сполуки всередину кров'яного русла.
Частою причиною летального результату при отруєнні стає порушення кровотворення, зниження еритроцитів у кістковому мозку, розвиток анемії. Можливість такого варіанта розвитку подій залежить від таких факторів:
- Концентрація бензолу в парах або розчинах.
- Стан ендокринної системи.
- Тривалість токсичної дії на організм людини.
- Індивідуальної схильності до отруйної речовини.
- Вміст заліза всередині кров'яного русла та в тканинах.
Бензол має здатність безпосередньо впливати на центральну нервову систему. Після її великого поразки порушується регуляція кровотворення. При тривалому отруєнні відбувається зворотний процес: клітинний склад периферичної крові знижує функціональну активність головного та спинного мозку.
Хронічна інтоксикація бензолу може спровокувати поділ ракових клітин, оскільки отруйна речовина відноситься токсикологами до потужних канцерогенів. Пухлина утворюється у тих людей, які мають знижену опірність організму до дії вуглеводню та конституційну схильність.
Наркотична дія бензолу
Бензол відноситься до токсичних сполук, які викликають галюцинації, ейфорію, нестримні веселощі при тривалому вдиханні. Серед певних верств токсикоманів прийнято використовувати з цією метою звичайний бензин. На першій стадії сп'яніння наркоман відчуває лоскотання в горлі та носі, у нього приливає кров до обличчя, виникає легке покашлювання та почастішання пульсу.
Небезпечними наслідками бензолової токсикоманії стають великі ураження всіх внутрішніх органів. Зміст отруйних сполук усередині організму настільки високо, що в людини періодично виникають напади епілепсії. Навіть якщо наркоман зав'яже зі шкідливою звичкою, стане на шлях виправлення, судомні напади відбуватимуться регулярно через незворотне ураження центральної нервової системи бензолом.
У міру поширення отрути організмом мова токсикоману стає невиразною, порушується координація рухів, з'являється ейфорія, знижується рухова активність. Тривалість галюцинацій невелика – через півгодини бурхливі веселощі змінюються симптомами отруєння:
- емоційна нестабільність: невмотивована агресія, підвищена збудливість, порушення сприйняття дійсності, дратівливість;
- болісний головний біль, тремор кінцівок, проблеми з диханням;
- розлад роботи травної системи: нудота та блювання.
Нерідко при вдиханні парів бензину підлітки намагаються закурити. Як правило, це завжди закінчується великими опіками обличчя та всіх дихальних шляхів. Якщо підлітки токсикоманять невеликими групами, то вони обмінюються відчуттями, провокують загальний марливий розлад.
Клінічна картина отруєння
Виявлені симптоми значно відрізняються за різних форм отруєння. Гостра інтоксикація бензолом виникає внаслідок порушення техніки безпеки при поводженні з отруйними речовинами або токсикоманії. Всередину кров'яного русла проникає значна кількість вуглеводню в короткий часовий проміжок.
Гостре отруєння рідко проходить безвісти для організму людини. Бензол швидко проникає у клітини головного мозку, викликаючи їх незворотні ушкодження. Після одужання у потерпілого іноді може виникати тремор верхніх і нижніх кінцівок.
Ознаки інтоксикації виявляються вже за кілька хвилин після потрапляння в організм токсичної сполуки. Їхня вираженість залежить від стану здоров'я людини та концентрації отрути. Для гострої форми отруєння характерна наявність таких симптомів:
- жовте забарвлення шкіри та слизових оболонок внаслідок пошкодження клітин печінки;
- крововиливу різної локалізації на шкірних покривах;
- сухий кашель, першіння у горлі, подразнення слизових оболонок;
- порушення сечовиділення, зміна квітів урини, поява у ній кров'яних згустків;
- запаморочення, слабкість, апатія, сонливість, тремтіння кінцівок.
За відсутності лікарського втручання бензол стрімко поширюється організмом, викликаючи більш небезпечні ознаки отруєння:
- зниження температури тіла;
- сухість шкірних покривів;
- підвищене збудження, тривожність, занепокоєння;
- хиткість ходи, тремор кінцівок;
- порушення дихання, зниження частоти серцевих скорочень, ниткоподібний пульс, гіпотензію.
При тяжкому ступені отруєння у людини виникають судоми, непритомність, поверхневе дихання. Через деякий час відбувається набряк легенів та головного мозку, зупиняється серце.
Хронічна інтоксикація розвивається за тривалого контакту людини з невеликими дозами бензолу. Для патології характерне повільне зростання симптоматики. Отруєння, зазвичай, виявляється випадково, під час проведення діагностики інших захворювань. Потерпілий скаржиться на такі негативні ознаки:
- Підвищена слабкість, стомлюваність, сонливість, депресивний стан, байдужість до того, що відбувається.
- Синдром роздратованого кишечника.
- Нудота, блювання, здуття живота, печія.
- Шум у вухах, головний біль, непритомність, порушення координації.
- Аритмії, знижений артеріальний тиск.
- Болі у м'язах та суглобах.
Характерною особливістю хронічного отруєння є тривалі кровотечі з носа чи ясен. При забитих місцях на тілі людини утворюються великі гематоми. Втрата крові провокує виникнення залізодефіцитної анемії: у потерпілого випадає волосся, підвищується ламкість нігтів. Значно знижується розумова та фізична працездатність, болять ноги, знижуються тактильні, м'язові та сухожильні рефлекси.
Перша допомога при отруєнні
Хронічна інтоксикація потребує тривалого лікування за умов стаціонару. У потерпілого діагностуються великі ураження всіх внутрішніх органів та м'язового апарату. Кожна патологія потребує індивідуальної терапії фармакологічними препаратами під наглядом фахівців, а деяких випадках не обходиться без хірургічного втручання.
Очищення шлунка при гострому отруєнніпозбавлене сенсу - бензол стрімко абсорбується тканинами. Можна дати постраждалому ентеросорбенти чи адсорбенти зв'язування незначних залишків отруйної речовини.
Перша допомога при інтоксикації полягає у виведенні людини із зони ураження та виклику лікаря, який введе протиотруту. Якщо потерпілий непритомний, слід укласти його на бік, щоб блювотні маси не потрапили в дихальні шляхи. Бригада швидкої допомоги госпіталізує людину, що отруїлася, для проведення термінової дезінтоксикаційної терапії.
Технологія виробництва бензолу та сфери його використання
Бензол (C6H6, PhH) - ароматичний вуглеводень. Входить до складу бензину, що широко застосовується в промисловості, є вихідною сировиною для виробництва ліків, різних пластмас, синтетичної гуми, барвників. Бензол - один з найбільш поширених хімічних продуктів і найпоширеніша ароматична сполука. У фізичній вазі пластмас близько 30%, у каучуках та гумах – 66%, у синтетичних волокнах – до 80% припадає на ароматичні вуглеводні, родоначальником яких є бензол.
Бензол входить до складу сирої нафти, але у промислових масштабах переважно синтезується з інших її компонентів.
Властивості продукту та технічні характеристики
Бензол – безбарвна рідина зі своєрідним нерізким запахом. Температура плавлення – 5,5 °C, температура кипіння – 80,1 °C, щільність – 0.879 г/см³, молекулярна маса – 78,11 г/моль. З повітрям утворює вибухонебезпечні суміші, добре змішується з ефірами, бензином та іншими органічними розчинниками, з водою утворює суміш із температурою кипіння 69,25 °C. Розчинність у воді 1.79 г/л (25°C). Токсичний, небезпечний для довкілля, вогнебезпечний.
Бензол за складом відноситься до ненасичених вуглеводнів (гомологічний ряд CnH2n-6), але на відміну від вуглеводнів ряду етилену C2H4, за жорстких умов виявляє властивості властиві насиченим вуглеводням, більш схильний до реакцій заміщення. Властивості бензолу пояснюються наявністю в його структурі сполученої π-електронної хмари.
Транспортування бензолу здійснюють у залізничних цистернах та автоцистернах, на баржах та у металевих бочках. Перекачування з однієї судини до іншої відбувається в закритій системі, оскільки бензол отруйний.
Залежно від технології виробництва одержують різні марки бензолу. Бензол нафтовий одержують у процесі каталітичного риформінгу бензинових фракцій, каталітичного гідродеалкілування толуолу та ксилолу, а також при піролізі нафтової сировини.
Залежно від технології виробництва та призначення встановлені такі марки нафтового бензолу: вищого очищення, очищений та для синтезу. Норми для марок регламентовані ГОСТ 9572-93.
ГОСТ 8448-61 поширюється на кам'яновугільний та сланцевий бензол, що отримується в процесі термічної переробки кам'яного вугілля та сланців. Випускається двох марок: для синтезу та для нітрації.
Бензол сирий кам'яновугільний являє собою суміш, що містить 81-85% бензолу, 10-16% толуолу, 1-4% ксилолу. Вміст домішок не регламентуються.
ГОСТ 5955-75 відповідає бензолу як хімічному реактиву, що застосовується у лабораторіях.
Нижче наведено технічні характеристики марок нафтового та кам'яновугільного бензолу згідно з переліченими вище ГОСТами.
Технічна характеристика марок кам'яновугільного бензолу
Найменування нормованих показників | Норма для марки | ||
| Для синтезу | Для нітрації | ||
| Вищий сорт | 1-й сорт | ||
| Зовнішній вигляд та колір | Прозора рідина, що не містить виважених і осіли на дно сторонніх домішок, у т.ч. і води, не темніші від кольору розчину 0.003 г K 2 Cr 2 O 7 в 1 дм 3 . | ||
| Щільність при 20С (г/см 3) | 0,877-0,880 | 0,877-0,880 | 0,877-0,880 |
| Межі перегонки:95% обсягу від початку кипіння переганяється в інтервалі температур С, не більше (включаючи температуру кипіння чистого бензолу 80,1С) | 0,6 | 0,6 | 0,7 |
| Температура кристалізації (С, не нижче) | 5,3 | 5,3 | 5,2 |
| Масова частка домішок (%, не більше): | |||
| Н/гептану | - | - | - |
| Метилциклогексану + толуолу | - | - | - |
| Забарвлення сірчаної кислоти (номер зразкової шкали, трохи більше) | 0,1 | 0,1 | 0,15 |
| Бромне число (г/100см 3 бензолу, не більше) | - | - | 0,06 |
| Масова частка (%, не більше): | |||
| Сірковуглецю | 0,00007 | 0,0001 | 0,005 |
| Тіофена | 0,0002 | 0,0004 | 0,02 |
| Сірководню та меркаптанів | - | - | Відсутність |
| Загальної сірки | 0,0001 | 0,00015 | 0,015 |
| Випробування на мідній платівці | Витримує | ||
| Реакція водної витяжки | Нейтральна | ||
Технічна характеристика марок нафтового бензолу
найменування показника | Норма для марки | |||
| вищої очистки | очищений | для синтезу | ||
| ОКП24 1411 0120 | ОКП24 1411 0130 | ОКП 24 1411 0200 | ||
| вищого гатунку | першого гатунку | |||
| ОКП24 1411 0220 | ОКП24 1411 0230 | |||
| 1. Зовнішній вигляд та колір | Прозора рідина, що не містить сторонніх домішок і води, не темніша за розчин 0,003 До 2 Cr 2 Про 7 в 1 дм 3 води | |||
| 2. Щільність при 20 ° С, г/см 3 | 0,878-0,880 | 0,878-0,880 | 0,878-0,880 | 0,878-0,880 |
| 3. Межі перегонки 95 %, °С, трохи більше (включаючи температуру кипіння чистого бензолу 80,1 °З) | - | - | 0,6 | 0,6 |
| 4. Температура кристалізації, °С, не нижче: | 5,4 | 5,4 | 5,35 | 5,3 |
| 5. Масова частка основної речовини, %, не менше: | 99,9 | 99,8 | 99,7 | 99,5 |
| 6. Масова частка домішок, %, не більше: | ||||
| н-гептану | 0,01 | 0,06 | 0,06 | - |
| метилциклогексану та толуолу | 0,05 | 0,09 | 0,13 | - |
| метилциклопентану | 0,02 | 0,04 | 0,08 | - |
| толуолу | - | 0,03 | - | - |
| 7. Забарвлення сірчаної кислоти, номер зразкової шкали, не більше: | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,15 |
| 8. Масова частка загальної сірки, %, не більше: | 0,00005 | 0,0001 | 0,0001 | 0,00015 |
| 9. Реакція водяної витяжки | Нейтральна | |||
Області застосування бензолу
Бензол- один з найбільш поширених хімічних продуктів і найпоширеніша ароматична сполука. У фізичній вазі пластмас близько 30%, у каучуках та гумах – 66%, у синтетичних волокнах – до 80% припадає на ароматичні вуглеводні, родоначальником яких є бензол.
Основні галузі застосування бензолу - виробництво етилбензолу, кумолу та циклогексану. Перед цих продуктів припадає близько 70% світового споживання бензолу. Етилбензол є важливим нафтохімічним продуктом, основний обсяг якого використовуються для виробництва стиролу. Найбільш значущими продуктами, у виробництві яких використовується фенол, є бісфенол-А та фенолформальдегідні смоли. Циклогексан використовується як сировина для отримання капролактаму, розчинника. Капролактам у свою чергу застосовується для термопластичних смол (поліамід 6), капронових волокон і ниток. Нітробензол є напівпродуктом для одержання аніліну.
Бензол також використовується для отримання аніліну, малеїнового ангідриду, є сировиною для синтетичних волокон, каучуків, пластмас. Бензол застосовується як компонент моторного палива підвищення октанового числа, як розчинник і екстрагент у виробництві лаків, фарб, поверхнево-активних речовин.
Докладніше області застосування бензолу розглянуті у розділі 5.
ТЕХНОЛОГІЯ ВИРОБНИЦТВА
Історична довідка
Вперше бензол описав німецький хімік Йоганн Глаубер, який отримав цю сполуку у 1649 році внаслідок перегонки кам'яновугільної смоли. Але ні назви речовина не отримала, ні склад її не відомий.
Своє друге народження бензол отримав завдяки роботам англійського фізика Майкла Фарадея, який у 1825 виділив його з рідкого конденсату світильного газу. Велике відкриття Фарадея було зроблено випадково. На початку дев'ятнадцятого століття Лондоні для вуличного освітлення почали використовувати світильний газ, одержуваний з кам'яновугільної смоли. Однак він мав низку істотних недоліків: при його горінні не лише виділялося велика кількістьдиму, чим були вельми незадоволені жителі туманного Альбіону, але й згодом цей газ втрачав свою горючість, а на дні балонів осідала невідома масляниста рідина. Цією проблемою виключно з практичних міркувань і зайнявся Майкл Фарадей. Результатом безлічі різноманітних випробувань стала біла кристалічна маса, одержувана виморожуванням залишку світильника при температурі 7 °С.
В 1833 німецький фізик і хімік Ейльгард Мічерліх отримав бензол при сухій перегонці кальцієвої солі бензойної кислоти (саме від цього і походить назва бензол).
Сучасне уявлення про властивості та електронну природу зв'язків у бензолі ґрунтується на гіпотезі Лайнуса Полінга, який запропонував зображувати молекулу бензолу у вигляді шестикутника з вписаним колом, підкреслюючи тим самим відсутність фіксованих подвійних саязів та наявність єдиної електронної хмари, що охоплює всі шість атомів.
У ХІХ столітті комерційна цінність бензолу була обмеженою. Він застосовувався насамперед як розчинник. У XX столітті виробники бензину виявили у бензолу ряд властивостей, що дозволяють використовувати його як компонент автомобільного палива (високе октанове число). Як наслідок виник економічний стимул для більш повного виділення бензолу, який отримували як побічний продукт при коксуванні у виробництві сталі. Початок Другої світової війни виявило й інші – хімічні – галузі застосування бензолу, в основному у виробництві вибухових речовин. В результаті, в середині XX століття не тільки бензол коксування став спрямовувати в хімічну промисловість (а не використовуватися як компонент бензину), а й сама нафтопереробна промисловість почала виробляти величезну кількість бензолу для забезпечення потреб хімічної промисловості. Так, найбільший споживач бензолу – нафтова індустрія – став його головним виробником.
Постійно зростаючі потреби нафтохімічної промисловості в бензолі призвели до появи нових, удосконалених процесів його виробництва – каталітичного риформінгу, деалкілування толуолу, а також нового – диспропорціонування толуолу.
Випадковий внесок у розвиток галузі було зроблено в 1970-і роки, коли заводи з виробництва олефінів почали використовувати важкий газойль як сировину та отримувати бензол як побічний продукт.
Промислові методи виробництва бензолу
Виробництво бензолу ґрунтується на переробці цілого ряду сировинних компонентів: нафти, толуолу, важкої фракції піролізу, смоли коксування вугілля, тому випуск бензолу ведеться як на підприємствах нафтохімії, так і на металургійних заводах. Залежно від технології отримання та призначення бензол поділяють на бензол нафтовий та кам'яновугільний «вищого очищення», «для синтезу», «вищого ґатунку», «першого ґатунку», «для нітрації», «технічний», «сирий».
Найбільш старий метод промислового отримання бензолу - виділення його із попередньо охолоджених пірогазових продуктів коксування кам'яного вугілля абсорбцією органічними поглиначами, наприклад оліями кам'яно-вугільного та нафтового походження; для відділення поглинача використовують перегонку з водяною парою. Від домішок (наприклад, тіофену) сирий бензол відокремлюють гідроочищенням.
Основну кількість бензолу одержують каталітичним риформінгом (470-550°С) нафтової фракції, що википає при 62-85°С. Бензол високої чистоти одержують екстрактивною перегонкою з диметилформамідом.
Бензол виділяють і з рідких продуктів піролізу нафтопродуктів, що утворюються у виробництвах етилену та пропілену. Цей спосіб є більш вигідним економічно, оскільки в суміші продуктів, що утворюється, на частку бензолу припадає близько 40% проти 3% при риформінгу. Однак сировинні ресурси для цього способу дуже обмежені, тому більшу частину бензолу виробляють риформінг. Частка коксохімічного бензолу у загальному балансі невелика.
Склад сумішей, що утворюються в результаті піролізу та риформінгу нафтової сировини.
Джерело: Євразійський хімічний ринок
При надлишку ресурсів толуолу бензол проводять також деалкілуванням останнього, яке проводять термічним способом при 600-820°С у присутності водню та водяної пари або каталітично при 227-627°С у присутності цеолітів або оксидних каталізаторів.
Одержання бензолу з кам'яновугільної сировини
Для отримання коксу на металургійних підприємствах використовують суху перегонку кам'яного вугілля, який являє собою переважно суміш поліядерних ароматичних сполук з високою молекулярною масою. У процесі сухого перегонування кам'яне вугілля нагрівають без доступу повітря до 1200-1500ºС. З 1 тонни вугілля можна отримати близько 680 кг коксу та 227 кг кам'яновугільного газу, кам'яновугільної смоли та кам'яновугільного масла. Кам'яновугільна олія (сирий бензол) - це суміш бензолу (63%), толуолу (14%) та ксилолів (7%).
Для коксохімічного бензолу необхідне глибше очищення від ненасичених вуглеводнів, особливо від н-гептану та метилциклогексану. Коксохімічний бензол піддається ректифікації тричі: при відборі фракції сірковуглецевої, перегонці очищеної фракції БТК - отримання бензолу «для нітрації» - і остаточному виділенні бензолу після додаткового очищення - отримання бензолу вищих марок.
Одержання бензолу коксуванням вугілля є традиційним і найстарішим способом, однак у 1950-ті роки він почав втрачати актуальність, оскільки ринок бензолу став зростати значно швидше, ніж ринок сталі та виявилося виробництво бензолу на основі переробки нафти.
Так, США - через особливості природних умов швидко переорієнтувалися виробництва бензолу з нафтової сировини, як дешевшого. І коли у 1960 році у Західній Європі навіть не замислювалися про отримання ароматичних сполук із сирої нафти, у США вже 83% цих речовин одержували саме з неї. До 1990 року США повністю відмовилися від використання кам'яновугільного сировини у виробництві ароматики, а Західної Європи на той час з нафти отримували 93% бензолу та її гомологів. Нині у Європі є лише чотири виробництва бензолу, що працюють на кам'яновугільній сировині: у Німеччині, Польщі, Чехії та Бельгії.
Виробництво бензолу у Росії тісно пов'язані з кон'юнктурою ринку металів, переважна більшість яких переробляється на 10 наявних підприємствах.
Одержання бензолу каталітичним риформінгом нафтових фракцій
Вміст бензолу в сирій нафті зазвичай становить не більше 0,5-1,0%. Цього недостатньо, щоб виправдати витрати на устаткування необхідне виділення бензолу з сирої нафти. Набагато важливішим і комерційно вигідним джерелом отримання бензолу є процес каталітичного риформінгу, частку якого припадає більшість виробленого у світі бензолу.
Каталітичний риформінг призначений підвищення октанового числа прямогонних бензинових фракцій шляхом хімічного перетворення вуглеводнів, що входять до їх складу, до 92-100 пунктів. Процес ведеться у присутності алюмо-платино-ренієвого каталізатора. Підвищення октанового числа відбувається рахунок збільшення частки ароматичних вуглеводнів. Продукти, отримані в результаті риформінгу вузьких бензинових фракцій, піддаються розгону з отриманням бензолу, толуолу та суміші ксилолів.
Сировиною для каталітичного риформінгу служить важка бензинова фракція (нафта, або лігроїн) - суміш парафінів, нафтенів та ароматичних вуглеводнів фракції С6-С9. У ході каталітичного риформінгу склад нафти змінюється так:
- парафіни перетворюються на ізопарафіни,
- парафіни перетворюються на нафтени,
- нафтени перетворюються на ароматичні вуглеводні, включаючи бензол.
Також утворюються побічні продукти:
- парафіни та нафтени можуть розпадатися з утворення бутану та легших газів,
- бічні ланки ароматичних сполук і нафтенів можуть відщеплюватися і давати бутан і легші гази.
Обидва побічні процеси призводять до зниження октанового числа та зниження економічних показників.
Потужність установок риформінгу становить від 300 до 1000 тис. Тонн і більше на рік за сировиною. Оптимальною сировиною є важка бензинова фракція з кипінням інтервалами 85-180°С. Сировина піддається попередньому гідроочищення - видалення сірчистих і азотистих сполук, навіть у незначних кількостях незворотно отруйних каталізатор риформінгу.
Установки риформінгу існують 2-х основних типів – з періодичною та безперервною регенерацією каталізатора – відновленням його первісної активності, яка знижується в процесі експлуатації. У Росії її підвищення октанового числа переважно застосовуються установки з періодичною регенерацією, але у 2000-х гг. у Кстово та Ярославлі введені установки і з безперервною регенерацією, які ефективніші технологічно, проте вартість їх будівництва вища.
Процес здійснюється при температурі 500-530°З тиску 18-35 атм (2-3 атм на установках з безперервною регенерацією). Основні реакції риформінгу поглинають суттєві кількості тепла, тому процес ведеться послідовно в 3-4 окремих реакторах, об'ємом від 40 до 140 м3, перед кожним з яких продукти нагріваються в трубчастих печах. Наявність кількох реакторів дозволяє підтримувати різні робочі умови. У кожному реакторі проходить одна з реакцій, перерахованих вище. Суміш, що виходить з останнього реактора, відокремлюється від водню, вуглеводневих газів і стабілізується. Отриманий продукт – стабільний риформат – охолоджується та виводиться з установки.
При регенерації здійснюється випал утворюється в ході експлуатації каталізатора коксу з поверхні каталізатора з подальшим відновленням воднем та інших технологічних операцій. На установках з безперервною регенерацією каталізатор рухається реакторами, розташованим один над одним, потім подається на блок регенерації, після чого повертається в процес.
Продукти, отримані в результаті риформінгу вузьких бензинових фракцій, піддаються розгону з отриманням бензолу, толуолу та суміші ксилолів - центральну фракцію, що кипить у вузькому інтервалі температур. Для підсумкового виділення бензолу використовують один із двох процесів: вилучення розчинником або екстрактивну перегонку.
Вихід бензолу на установках каталітичного риформінгу залежить від складу сировини. Нафта відрізняється за вмістом парафінів, нафтенів та ароматики (вуглеводні групи ПНА). Високий вміст нафтенів та ароматичних речовин – ознака гарної сировини для риформінгу, а високий вміст парафінів означає, що цю сировину краще використовувати для промислового одержання олефінів.
Вихід бензолу також залежить умов проведення процесу, що визначаються економічними міркуваннями.
Одержання бензолу зі смоли піролізу
Найбільш економічно вигідним є метод виділення бензолу з рідких продуктів піролізу нафтопродуктів, що утворюються у виробництві етилену та пропілену.
Виробництво бензолу за цією технологією безпосередньо залежить від виробництва олефінів, сировини для виробництва олефінів та ринку смоли піролізу (піроконденсату), який є дуже обмеженим.
Виділення бензолу з піроконденсату полягає в гідроочищенні відповідної фракції продуктів піролізу від ненасичених і сірчистих сполук, подальшому гідродеалкілуванні отриманої суміші, що містить бензол, толуол і ксилоли і подальшої доочищення отриманого бензолу. Розділення БТК-фракції з отриманням бензолу проводять екстракцією розчинником або екстрактивною перегонкою. Найчастіше застосовується екстракція сумішшю N-метилпіролідону з етиленгліколем. Також як екстрагенти застосовують гліколі, сульфолан, диметилсульфоксид та ін розчинники.
Одержання бензолу гідродеалкілуванням толуолу
У процесі гідродеалкілування (дезалкілювання) толуол змішують з потоком водню, нагрівають і подають у реактор. Метильна група відщеплюється під час проходження толуолу через шар каталізатора з утворенням бензолу. Потік, що виходить з реактора, фракціонують на водень, метан та інші легкі гази та бензол. Бензол зазвичай очищають контактно-земляним методом. Отриманий продукт є чистим бензолом (марки «для нітрування»). Вихід бензолу на установці гідродеалкілування толуолу досягає 96-98%.
Матеріальний баланс процесу гідродеалкілування толуолу
Одержання бензолу диспропорціонуванням толуолу
Протягом останніх 15 років попит на бензол та ксилоли почав значно випереджати попит на толуол. В результаті було розроблено технологічний процес диспропорціонування толуолу, що дозволяє підвищити обсяги виробництва цих продуктів.
При диспропорціонуванні толуолу відбувається відновлення до бензолу з втратою метильної групи (тобто гідродеалкілування) та окислення до ксилолу, оскільки метильна група приєднується до іншої молекули толуолу (переалкілування). Каталізаторами процесу служать платина і паладій, рідкісноземельні метали і неодим, нанесені на оксид алюмінію, а також хром, нанесений на алюмосилікат.
Толуол подається до реактора, де знаходиться нерухомий шар каталізатора. У реактор також вводять кілька водню для придушення осадження вуглеводнів на поверхні каталізатора. Режим роботи реактора – температура 650-950ºС та тиск 10,5-35 атм. Потік, що виходить з реактора, охолоджують, витягають з нього водень на рецикл. Решту суміш тричі переганяють із виділенням на першій стадії неароматичних сполук, на другій – бензолу, на третій – ксилолів.
Матеріальний баланс процесу диспропорціонування толуолу
Як показує матеріальний баланс процесу, вихід товарів одну стадію досить високий. При економічній обґрунтованості отримання бензолу з толуолу вибір між процесами гідродеалкілування та диспропорціонування залежить від інших економічних міркувань, зокрема від необхідного кінцевого складу продуктів.
Області застосування бензолу
Попит на бензол визначається розвитком споживаних галузей. Основні галузі застосування бензолу - виробництво етилбензолу, кумолу та циклогексану та аніліну.
Етилбензол є важливим нафтохімічним продуктом, основний обсяг якого використовуються для виробництва стиролу. Більше 65% виробленого стиролу, у свою чергу, використовується для виробництва полістиролу. Частина, що залишилася, використовується у виробництві акрилонітрил-бутадієн-стиролу (АБС) і стирол-акрилонітрилу (САН), ненасичених поліефірів і стирол-бутадієнового каучуку.
Основною сферою застосування фенолу є хімічна промисловість. Найбільш значущими продуктами, у виробництві яких використовується фенол, є бісфенол-А та фенолформальдегідні смоли. Фенол також використовується у виробництві синтетичного волокна капрону, барвників, пестицидів, лікарських засобів (аспірин, салол). Розведені водні розчини фенолу (карболка, 5%) застосовують для дезінфекції приміщень, білизни.
Циклогексан використовується як сировина для отримання капролактаму, розчинника. Капролактам у свою чергу застосовується для термопластичних смол (поліамід 6), капронових волокон і ниток.
Нітробензол є напівпродуктом для отримання аніліну, який використовується для виробництва метилдіізоціанатів, з яких одержують поліуретани. Анілін також використовується при виробництві штучних каучуків, гербіцидів та барвників.
Бензол також використовується для отримання малеїнового ангідриду, є сировиною для синтетичних волокон, каучуків, пластмас. Застосовується як компонент моторного палива підвищення октанового числа, як розчинник і екстрагент у виробництві лаків, фарб, поверхнево-активних речовин.
Схематично основні синтези на основі бензолу можна подати так:
Схема основних синтезів на основі бензолу
| Продукт | Хімічна формула | Застосування |
| Стирол | Основна сфера застосування – виробництво полістиролу. | |
| Фенол | Застосовують у виробництві бісфенолу-А, фенолформальдегідних пластмас, синтетичного волокна капрону, барвників, пестицидів, лікарських препаратів (аспірин, салол). Розведені водні розчини фенолу (карболка, 5%) застосовують для дезінфекції приміщень, білизни. | |
| Капролактам |  | Є основною сировиною для одержання поліаміду-6 (нейлон, капрон, ультрамід). |
| Анілін |  | Застосовується як напівпродукт у виробництві поліуретанів, барвників, вибухових речовин та лікарських засобів (сульфаніламідні препарати). |
| Малеїновий ангідрид |  | Застосовується для отримання полімерних матеріалів, алкідних та полімерних смол, у виробництві синтетичних волокон, миючих засобів, фармацевтичних препаратів, присадок та стабілізаторів палива, фумарової та яблучних кислот, сільськогосподарських препаратів |
| Алкілбензоли |  |
 БЕНЗОЛБензол (C6H6) - органічна хімічна сполука, безбарвна рідина з приємним солодкуватим запахом. Ароматичний вуглеводень. Бензол входить до складу бензину, широко застосовується в промисловості, є вихідною сировиною для виробництва ліків, різних пластмас, синтетичної гуми, барвників. Хоча бензол входить до складу сирої нафти, у промислових масштабах він синтезується з інших компонентів. Біологічна дія При нетривалому вдиханні парів бензолу немає негайного отруєння, тому донедавна порядок робіт із бензолом особливо регламентувався. У великих дозах бензол викликає нудоту і запаморочення, а деяких важких випадках отруєння може спричинити смертельний результат. Пари бензолу можуть проникати через неушкоджену шкіру. Якщо організм людини піддається тривалому впливу бензолу в малих кількостях, наслідки можуть бути дуже серйозними. У цьому випадку хронічне отруєння бензолом може спричинити лейкемію (рака крові) та анемію (нестачу гемоглобіну в крові). Токсичний, сильний канцероген. Застосування Бензол входить до десятки найважливіших речовин хімічної промисловості.
У значно менших кількостях бензол використовується для синтезу деяких інших сполук. Зрідка і в крайніх випадках, через високу токсичність, бензол використовується як розчинник. Крім того, бензол входить до складу бензину. Зважаючи на високу токсичність, його зміст новими стандартами обмежений введенням до 1 %. |
