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»).
В первой половине ХХ в. бензол преимущественно использовали для получения нитро- и динитросоединений, а также для бензолдисульфокислоты. В настоящее время бензол применяется в основном в производстве этилбензола, кумола и циклогексана. На основе бензола по-прежнему получают различные полупродукты (сульфо-, нитро-, галоген-, алкил-, арил-, ацетилбензолы и др.), используемые в дальнейшем для получения синтетических каучуков, пластических масс, синтетических волокон, красителей, поверхностно-активных веществ, инсектицидов, лекарственных веществ и др. Сам бензол также используется для получения некоторых инсектицидов, вспенивающих агентов, антипиренов. Бензол широко применяется также в качестве растворителя и экстрагента в производстве лаков и красок, используется как высокоактивная добавка к моторным топливам. В России основная часть бензола востребована отечественными производителями этилбензола, капролактама и фенола. По результатам 2004 г. удельный вес этих производных в структуре потребления бензола составил 38 %, 32 %, и 21 % соответственно (рис. 4.1.10).
Рис. 4.1.10. Структура потребления бензола по основным производным в РФ
Более 60 % бензола используется для получения этилбензола и кумола. Небольшое количество бензола применяется для получения алкилбензолов с длинной алифатической цепью, бензилхлорида и дифенилметана.
Этилбензол (8) используется в основном как промежуточный продукт при производстве стирола и как добавка к моторному топливу.
Наиболее дешевый этилбензол получают выделением из ксилольной фракции продуктов риформинга или пиролиза нефти, где он содержится в количестве 10–15 %. Но основную массу этилбензола получают алкилированием бензола этиленом в присутствии хлорида алюминия и хлороводорода (уравнение (4.1.13)). При каталитическим дегидрировании этилбензола (уравнение (4.1.30)) образуется стирол [(49); винилбензол].
Практический интерес представляет новый метод использования бензола для получения стирола, а именно: окислительное сочетание бензола с этиленом в присутствии Pd-катализатора (уравнение (4.1.31)).
Стирол имеет большое практическое значение: на его основе получают полистирол, применяемый в автомобилестроении, электро- и радиотехнической промышленности, в производстве бытовых товаров и упаковок, ионообменных смол (катализаторов процесса получения кислородсодержащих добавок при производстве реформулированных бензинов). Стирол используется также для получения бутадиенстирольных латексов, каучуков, термоэластопластов, сополимеров с акрилонитрилом, винилхлоридом и др., является модификатором алкидов, реакционноспособным растворителем полиэфирных олигомеров.
Побочным продуктом при получении этилбензола является диэтилбензол [С6Н4(С2Н5)2], представляющий собой смесь мета— и пара-изомеров. Диэтилбензол приобрел значение для получения дивинилбензола [С6Н4(СН=СН2)2] — ценного мономера для производства ионообменных смол.
Кумол [(9); изопропилбензол] — это полупродукт, используемый для получения фенола — соединения, имеющего большое практическое значение. Из изопропилбензола получают также ацетон и α-метилстирол.
Кумол получают при взаимодействии бензола с пропиленом в присутствии хлорида алюминия и хлороводорода (схема 4.1.13). При окислении кумола кислородом воздуха (уравнение (4.1.32)) образуется α,α-диметилбензилгидропероксид (50), который в присутствии каталитических количеств серной кислоты подвергается изомеризации с образованием полуацеталя (51), распадающегося на фенол (6) и ацетон (52). Выход фенола и ацетона
Фенол используется для получения фенолоальдегидных смол (в основном, фенолоформальдегидных), анилина, ε-капролактама, фотохимикатов, красителей, лекарственных препаратов, изоцианатов (сырья для получения полиуретанов), крезолов и т. д. Эфиры фенола используются в качестве присадок к топливам и смазочным маслам.
При синтезе кумола побочно образуются диизопропилбензолы (преимущественно мета— и пара-изомеры). Из диизопропилбензолов можно получать дешевые резорцин и гидрохинон, потребность в которых неуклонно возрастает. Резорцин [(53); 1,3-дигидроксибензол] применяется в производстве красителей, резорцино-формальдегидных смол, как антисептик. Эфиры резорцина являются стабилизаторами и пластификаторами полимеров. Гидрохинон [(54); 1,4-дигидроксибензол] используется как проявляющее вещество в фотографии, антиоксидант жиров и масел, ингибитор полимеризации.
Алкилбензолы: С6Н5CnH2n + 1 (n = 10÷18). Большое значение имеют алкилбензолы, содержащие достаточно длинную алифатическую цепь. Для получения этих соединений используют 1-алкены (α-олефины) с неразветвленной цепью, получаемые крекингом парафина или синтезом на катализаторах Циглера. При взаимодействии их с бензолом получаются длинноцепочечные алкилбензолы, которые являются промежуточными продуктами для синтеза анионных поверхностно-активных веществ (ПАВ) — сульфонолов: CnH2n + 1С6Н4SO3Na (n = 10÷18) [(55); алкилбензолсульфонаты]. Сульфонолы являются основой моющих композиций, используются как пенообразователи, эмульгаторы, смачиватели.
Бензилхлорид (31) — продукт хлорметилирования бензола (уравнение (4.1.19)) — применяется в производстве бензилового спирта, сложных эфиров бензойной кислоты, красителей, четвертичных аммониевых оснований.
Дифенилметан (32) получают при взаимодействии бензола с бензилхлоридом или формальдегидом. Применяется в парфюмерии как душистое вещество (запах герани), растворитель лакокрасочных материалов.
Циклогексан (2) — продукт полного гидрирования бензола (уравнение (4.1.26)) — используется в основном как сырье для синтеза адипиновой кислоты и ε-капролактама.
Адипиновая кислота [(56); гександиовая кислота] получается при окислении циклогексана в присутствии катализатора — стеарата кобальта (уравнение (4.1.33)). Используется в производстве полиамидных волокон, пластификаторов, инсектицидов.
ε-Капролактам [(58); лактам ε-аминокапроновой кислоты] получают из циклогексана через промежуточный продукт — циклогексаноноксим (57). Один из промышленных способов получения циклогексаноноксима — это фотонитрозирование циклогексана (уравнение (4.1.34)). При действии концентрированной серной кислоты циклогексаноноксим перегруппировывается в капролактам (58). Капролактам используется для получения поли-ε-капроамида и лизина.
4.1.6.3. Малеиновый ангидрид
Малеиновый ангидрид (45) — продукт окисления бензола — применяется в производстве ненасыщенных полиэфиров (
50 %), янтарной кислоты. Янтарная кислота НООС(СН2)2СООН [(60); бутандиовая кислота] образуется при гидролизе янтарного ангидрида [(59); тетрагидрофуран-2,5-дион], который является продуктом восстановления малеинового ангидрида (уравнение (4.1.35)). Янтарная кислота применяется в производстве алкидных олигомеров, пестицидов, присадок к смазочным маслам, красителей, лекарственных веществ, фотоматериалов.
Из галогенпроизводных бензола многие соединения имеют важное практическое значение.
Хлорбензол (10) применяется как растворитель и промежуточный продукт для синтеза некоторых нитрохлорбензолов, хлоранилинов, нитрофенолов. Раньше из хлорбензола получали фенол и известный инсектицид ДДТ.
Дихлорбензолы: 1,2-дихлорбензол (12), 1,3—дихлорбензол (13) и 1,4—дихлорбензол (14) являются промежуточными продуктами для получения красителей, пестицидов, лекарственных веществ. 1,2—Дихлорбензол используется как флотореагент, теплоноситель, растворитель, а также как промежуточный продукт для получения пирокатехина, 1,2-фенилендиамина, 3,4-дихлорнитробензола. 1,3—Дихлорбензол применяется в производстве 2,4-дихлорнитробензола, 1,3-дихлорантрахинона. 1,4—Дихлорбензол используется как репеллент (против моли), дезодорант, является промежуточным продуктом для получения гидрохинона, 2,5-дихлоранилина, 2-амино-4-хлорфенола, 1,4-фенилендиамина.
Трихлорбензолы: 1,2,3-трихлорбензол (15), 1,2,4-трихлорбензол (16) и 1,3,5-трихлорбензол (17) используются как ускорители вулканизации и растворители в производстве кубовых красителей. 1,2,3-Трихлорбензол применяется в производстве пирогаллола, 1,2,4-трихлорбензол — в производстве 2,4,5-трихлорнитробензола, синтетического трансформаторного масла, 1,3,5—трихлорбензол — в производстве флороглюцина.
1,2,4,5-Тетрахлорбензол (18) используется как импрегнант против огня и влаги, в качестве промежуточного продукта для получения 2,4,5-трихлорфенола, 2,4,5-трихлоранилина, полихлорзамещенных 1,2-аминофенолов и других полупродуктов для красителей, гербицидов и дефолиантов.
Пентахлорбензол (19) используется для получения фунгицида — пентахлорнитробензола.
Гексахлорбензол (20) — продукт полного хлорирования бензола. Соединение является активным избирательным фунгицидом, применяется главным образом для протравливания семян злаков с целью предохранения их от головни. Используется также как полупродукт для получения пентахлорфенола, пентахлортиофенола, гексафторбензола.
Гексахлорциклогексан [(21); γ-ГХЦГ, линдан] является инсектицидом. Соединение используется для борьбы с саранчой, клещами и другими вредными насекомыми, применяется также в качестве инсектицидной добавки к протравителям семян с целью предохранения всходов от повреждения почвообитающими вредителями.
Бромбензол (11) преимущественно используется в качестве растворителя.
Гексабромбензол (22) используется как антипирен для полиолефинов, эпоксидов, полиэфиров, поливинилхлорида, полиуретанов, полиамидов, полистирола и АБС-пластиков, бутадиенстирольных пеноматериалов, поликарбонатов, сополимеров этилена с винилацетатом. Выпускная форма гексабромбензола имеет различные торговые наименования:
Торговое наименование
Фирма (страна)
Практически значимыми соединениями являются некоторые гидрокси- и нитрогалогенпроизводные бензола. Так, 2,4,5-трихлорфенол (61) — продукт гидролиза 1,2,4,5-тетрахлорбензола в водно-метанольном растворе NaOH — используется как антисептик для древесины и фунгицид. Нитропентахлорбензол (62) — продукт нитрования пентахлорбензола — является фунгицидом, используется для обработки почвы, протравливания семян, а также применяется для защиты от обрастания морских судов (совместно с бис(трибутилолово)оксидом). Пентахлорфенол (63) — продукт гидролиза гексахлорбензола в метаноле водным раствором NaOH–применяется как инсектицид, фунгицид, гербицид, а также как антисептик для древесины и других неметаллических материалов.
4.1.6.5 Сульфопроизводные бензола
Сульфопроизводные бензола используются в основном как промежуточные продукты для получения более сложных промежуточных веществ. На основе некоторых бензолсульфокислот получают практически значимые соединения, например, гидразиды бензолсульфокислот, использующиеся как вспенивающие агенты (порообразователи) в производстве полимеров. И лишь одно сульфопроизводное бензола (дифенилсульфон) непосредственно применяется на практике.
Дифенилсульфон (26) находит практическое применение как акарицид, его используют для борьбы с личинками растительноядных клещей. Дифенилсульфон получают сульфированием бензола 65%-м олеумом при 60 °С (уравнение (4.1.36)) или триоксидом серы SO3 в токе SO2 при 150–200 °С.
Бензолсульфокислота (25) в виде натриевой соли используется в основном для получения фенола.
Бензол-1,3-дисульфокислота (27) является промежуточным продуктом для получения резорцина, азокрасителей.
Бензолсульфонилхлорид (29) является промежуточным продуктом для получения бензолсульфамида, бензолсульфоногидразида, метилового эфира бензолсульфокислоты. Бензолсульфамид [(64); бензолсульфонамид] является продуктом взаимодействия бензолсульфонилхлорида с водным раствором аммиака в присутствии оснований (уравнение (4.1.37)). При действии хлора на щелочной раствор бензолсульфамида получают монохлорамин Б [(65); натриевая соль монохлорамида бензолсульфокислоты] и дихлорамин Б [(66); дихлорамид бензолсульфокислоты] — дезинфицирующие и дегазирующие средства.
При взаимодействии бензолсульфонилхлорида и гидразингидрата в присутствии оснований образуется бензолсульфонилгидразид [(67); бензолсульфонилгидразин]. Метилбензолсульфонат (68) является продуктом взаимодействия бензолсульфонилхлорида с метанолом.
Бензолсульфонгидразид (67) применяется как вспенивающий агент для поливинилхлорида, полиэфиров, полиамидов, полистирола, полиолефинов, фенолоформальдегидных и эпоксидных олигомеров, нитроцеллюлозы, бутилкаучука, силоксановых и бутадиенстирольных каучуков, сополимеров стирола с акрилонитрилом или бутадиеном, сополимеров винилхлорида и винилацетата, антиоксидант. Его производят во многих странах:
TWA 100 частей на миллион (435 мг / м 3 ) ST 125 частей на миллион (545 мг / м 3 ) [1]
Этилбензол является органическое соединение с формулой C6ЧАС5CH2CH3. Это легковоспламеняющаяся бесцветная жидкость с запахом, аналогичным запаху бензин. Этот моноциклический ароматный углеводород важно в нефтехимическая промышленность в качестве промежуточного звена в производстве стирол, предшественник полистирол, обычный пластик материал. В 2012 году более 99% произведенного этилбензола было израсходовано на производство стирола.
Содержание
Возникновение и приложения
Этилбензол встречается в природе в каменноугольная смола и нефть. [4]
По состоянию на май 2012 г. для этой цели используется более 99% всего производимого этилбензола.
Ниша использует
Этилбензол добавляют в бензин в качестве антидетонационный агент для уменьшения детонации двигателя и повышения октанового числа. Этилбензол часто встречается в других промышленных продуктах, включая пестициды, ацетат целлюлозы, синтетическая резина, краски и чернила. [4] Используемый при добыче природного газа, этилбензол можно закачивать в землю.
Производство
Этилбензол производится в больших масштабах путем сочетания бензол и этилен в кислотно-катализируемом химическая реакция. В 1999 году было произведено около 24 700 000 тонн. [5]
Промышленные методы
Этилбензол производится в больших масштабах путем сочетания бензол и этилен в кислотно-катализируемом химическая реакция:
В 2012 году таким способом было произведено более 99% этилбензола. Таким образом, производители этилбензола являются основными покупателями бензола, на их долю приходится более половины от общего объема производства. [6]
Небольшие количества этилбензола извлекаются из смеси ксилолы суперфракционированием расширение дистилляция процесс. [7]
В 1980-х годах процесс на основе цеолита с использованием парофазного алкилирования обеспечивал более высокую чистоту и выход. Затем был введен жидкофазный процесс с использованием цеолит катализаторы. Это обеспечивает низкое соотношение бензола и этилена, уменьшая размер необходимого оборудования и уменьшая производство побочных продуктов. [8]
Влияние на здоровье
Острый токсичность этилбензола низкое, с LD50 около 4 граммов на килограмм массы тела. Долгосрочная токсичность и канцерогенность неоднозначно. [5] Чувствительность глаз и горла может возникнуть при воздействии высокого уровня этилбензола в воздухе. При более высоком уровне воздействия этилбензол может вызвать головокружение. [4] Попадая в организм, этилбензол биоразлагается до 1-фенилэтанола, ацетофенон, фенилглиоксиловая кислота, миндальная кислота, бензойная кислота и гиппуровая кислота. [5] Воздействие этилбензола можно определить путем тестирования продуктов распада в моча.
По состоянию на сентябрь 2007 г. Агентство по охране окружающей среды (EPA) определили, что питьевая вода с концентрацией 30 частей на миллион (ppm) в течение одного дня или 3 ppm в течение десяти дней, как ожидается, не окажет какого-либо неблагоприятного воздействия на детей. Ожидается, что воздействие 0,7 ppm этилбензола в течение всей жизни также не окажет отрицательного воздействия. Соединенные штаты. Управление по охране труда (OSHA) ограничивает воздействие на рабочих в среднем до 100 частей на миллион в течение 8-часового рабочего дня и 40-часовой рабочей недели. [4]
Этилбензол классифицируется как возможный канцероген Международное агентство по изучению рака (IARC), однако EPA не определило этилбензол как канцероген. Национальная токсикологическая программа провела ингаляционное исследование на крысах и мышах. Воздействие этилбензола привело к увеличению случаев опухолей почек и яичек у самцов крыс и тенденции к увеличению опухолей почек у самок крыс, опухолей легких у самцов мышей и опухолей печени у самок мышей.
Как и все органические соединения, пары этилбензола образуют с воздухом взрывоопасную смесь. [7] При транспортировке этилбензол классифицируется как легковоспламеняющаяся жидкость 3 класса, Группа упаковки II. [7]
Экологические последствия
Этилбензол содержится в основном в виде пара в воздухе, поскольку он может легко перемещаться из воды и почвы. [4] Средняя концентрация 0,62 частей на миллиард (ppb) был обнаружен в городском воздухе в 1999 году. [9] Исследование, проведенное в 2012 году, показало, что в воздухе страны средняя концентрация составила 0,01 частей на миллиард, а в помещении средняя концентрация составила 1,0 частей на миллиард. Он также может выбрасываться в воздух при горении каменный уголь, газ и масло. Использование этилбензола в промышленности способствует образованию паров этилбензола в воздухе. После трех дней пребывания в воздухе под воздействием солнечного света другие химические вещества расщепляют этилбензол на химические вещества, которые можно найти в смог. [4] Поскольку он плохо связывается с почвой, он также может легко перемещаться в грунтовые воды. В Поверхность воды, он разрушается, когда вступает в реакцию с химическими веществами, которые естественным образом содержатся в воде. [10] Как правило, этилбензол не содержится в питьевой воде, однако его можно найти в колодцах с питьевой водой в жилых помещениях, если колодцы расположены рядом с свалками отходов, протекающими подземными резервуарами для хранения топлива или свалками. [4]
С 2012 года в соответствии с Директивой ЕС по опасным веществам этилбензол не классифицируется как опасный для окружающей среды. [7]
Этилбензол входит в состав табачный дым. [11]
Биоразложение
Некоторые штаммы гриба Кладофиалофора может расти на этилбензоле. [12] Бактерия Aromatoleum aromaticum EbN1 был открыт благодаря его способности расти на этилбензоле. [13]
Этилбензо́л — органическое вещество класса углеводородов.
Содержание
Свойства
Бесцветная жидкость; почти нерастворим в воде, растворяется в спирте, бензоле, эфире, четыреххлористом углероде.
Получение
Этилбензол содержится в нефти и каменноугольной смоле. В промышленности получают главным образом из бензола и этилена (по реакции Фриделя — Крафтса). Второй по значимости метод — выделение из С8-фракции продуктов риформинга.
Применение
При пропускании паров этилбензола над катализаторами образуется стирол, являющийся сырьём при производстве важных промышленных продуктов — некоторых видов пластмасс (см. Полистирол) и синтетических каучуков. Этилбензол используют также в органическом синтезе, например для получения ацетофенона жидкофазным каталитическим окислением, как растворитель и компонент высокооктановых бензинов.
Токсичность
Предельно допустимая концентрация паров этилбензола в воздухе 0,02 мг/м³
Полезное
Смотреть что такое «Этилбензол» в других словарях:
этилбензол — сущ., кол во синонимов: 3 • растворитель (67) • углеводород (77) • фенилэтан (1) … Словарь синонимов
ЭТИЛБЕНЗОЛ — (C6H5C2H5) бесцветная жидкость. Содержится в нефти и продуктах коксования углей. Является сырьем для получения стирола, компонентом моторных топлив. Используют как растворитель … Российская энциклопедия по охране труда
этилбензол — бесцветная жидкость, tкип 136,2°C. Содержится в нефти и продуктах коксования углей. Сырьё для получения стирола; компонент моторных топлив, растворитель. * * * ЭТИЛБЕНЗОЛ ЭТИЛБЕНЗОЛ, С6Н5С2Н5, бесцветная жидкость, tкип 136,2 °С. Содержится в… … Энциклопедический словарь
ЭТИЛБЕНЗОЛ — ароматич. углеводород; бесцв. жидкость, tкип 136,2 °С. Содержится в нефти и продуктах коксования углей. Сырьё для получения стирола; компонент моторных топлив, растворитель … Естествознание. Энциклопедический словарь
Этилбензол — C6H5CH2CH3, бесцветная жидкость; tkип 136,2°С, tпл 94,97°С, плотность 0,867 г/см3 (20°С); почти нерастворим в воде, растворяется в спирте, бензоле, эфире, четыреххлористом углероде. Э. содержится в нефти и каменноугольной смоле.… … Большая советская энциклопедия
ЭТИЛБЕНЗОЛ — С 6 Н 5 СН 2 СН 3, мол. м. 106,16; бесцв. жидкость с запахом бензола; т. пл. 94,97 … Химическая энциклопедия
ЭТИЛБЕНЗОЛ — C6H5C2H5 бесцветная жидкость; tкип 136,2 °С. Сырьё в синтезе стирола, добавка к моторному топливу, повышающая его октановое число … Большой энциклопедический политехнический словарь
этилбензол — органическое соединение, углеводород ароматического ряда; бесцветная жидкость; содержится в нефти и коксовом газе; в промышленности получают синтетически (из бензола и этилена); примен. для производства стирола и как добавка к моторному топливу.… … Словарь иностранных слов русского языка
