Женский круг
Техногенные аварии всегда тяжело сказываются на состоянии окружающей среды, особенно когда в нее попадают вещества в большом количестве. Бензол, попавший в реку в результате аварии в Китае, несомненно, сохранит свои токсичные свойства надолго.
Бензол чрезвычайно важное вещество в химических технологиях. Открытый в 1825 году, он прочно вошел в списки сырья для многих синтезов, главные из которых - это производства этилбензола, циклогексана, кумола. Ранее бензол получали из продуктов коксования каменных углей. Современное его производство основано на реформинге нефти. Количество производимого бензола в мире оценивается более чем в 200 тыс.т.
Обладая температурой плавления +5,5 0 С, бензол действительно может оправдать опасения специалистов и вмерзнуть в лед, увеличив тем самым срок своего вредного воздействия на месяцы. Известная всем из курса школьной химии формула бензола С 6 Н 6 обладает устойчивостью, по причине чего бензол не сразу деградирует в окружающей среде и начинает разрушаться при нагревании лишь после 650 0 С.
Бензол имеет плотность гораздо меньшую, чем плотность воды и растворимость его в воде невелика (0,073% масс при 25 0 С). Отсюда можно заключить что бензол, попавший в реку, будет перемещаться изначально в виде своеобразной линзы, находящейся поверх воды, растворяясь постепенно по мере увеличения объема речного стока.
Существует довольно много методов определения бензола: весовой, основанный на взаимодействии бензола с цианидом никеля; фотометрический основанный на способности бензола давать окраску в ацетоне в присутствии щелочей. Хорошо определяется бензол и с помощью газовой хроматографии. Существуют также способ определения бензола, основанный на его переводе в нитросоединения. При наличии бензола в воде, начиная с 5 микрограмм в литре его можно распознать по запаху, т.е. вода приобретет бензольный запах задолго до того, как станет опасной для здоровья.
Не так много можно выделить веществ, обладающих такими токсичными свойствами как бензол. Не смотря на то, что это вещество второго класса опасности и его среднесмертельная доза для мышей составляет 5,6 г/кг веса, воздействие бензола на организм человека чревато тяжелыми последствиями. Наверное, нет другого такого вещества, для которого за весь период санитарно-токсикологических исследований предельно допустимые концентрации были бы уменьшены в тысячу раз, как это было с бензолом. Это говорит о том, что со временем открываются все новые и новые токсикологические особенности и негативные стороны воздействия бензола на организм человека.
Бензол поражает многие органы и жизненно важные системы, но, в общем рассмотрении, он является ядом крови. Метаболизм бензола, с образованием более токсичных продуктов, проходит в красном костном мозге и печени. Поэтому первой страдает кровеносная система человека. Уменьшается число эритроцитов, катастрофически падает гемоглобин. При воздействии бензола в клетках красного костного мозга происходит ряд хромосомных нарушений. При чем наблюдается картина сходная с симптомами поражения радиацией.
Существуют данные, что около 15% от общего числа заболевших лейкемией работали или как-то контактировали с бензолом. И опасность бензола, так же как и радиации в том, что последствия могут проявиться спустя месяцы и даже годы после . Попавший в организм бензол довольно быстро выводится, но последствия растягиваются во времени. При остром поражении бензолом улучшение состояния больного происходит через несколько месяцев, а восстановление кровеносной системы человека - через 5-7 лет, иногда 9-12 лет.
Бензол проникает в организм человека не только с воздухом, но и через кожу. Обладая поразительной проникающей способностью, вызывая набухание резины, проникая через латексные перчатки, бензол всасывается через кожу со скоростью 0,4 мг/см 2 /час. При этом наблюдаются такие же симптомы отравления, как и в случае ингаляционного воздействия. Но дополнительно к этому возникают различные заболевания кожи. Изначальные симптомы отравления бензолом - это слабость, головные боли и головокружение, сонливость. Резко понижается свертываемость крови, открываются длительные кровотечения и кровоизлияния.
Несмотря на отличные технические качества, невысокую стоимость, хорошие растворяющие свойства бензола, от него стремятся отказаться из-за высокой токсичности и заменить другими менее вредными веществами.
Однако бензол не так уж и редок в объектах окружающей среды в наш техногенный век. Он является одним из продуктов выбросов автотранспорта, присутствует в выбросах различных технологических процессов. Бензол является одним из основных продуктов горения такого известного всем материала как поливинилхлорид. Выделяется бензол и из горящей ПЭТ бутылки. Таким образом, невидимый и необнаруживаемый, он соседствует с нами в городском воздухе. К счастью мы не подвержены таким высоким разрушительным концентрациям, которые были в воде в результате техногенной аварии в Китае. Но, тем не менее, бензол, пусть даже в малых дозах, поступает в организм каждого городского жителя.
Средств противостоять бензолу практически нет, его сложно осадить, выловить, собрать из воды. Его можно сорбировать на уголь, но такой процесс не дешев.
Одна надежда на то, что будучи подвижной жидкостью, с низкой температурой кипения и малой плотностью бензол не будет накапливаться в донном грунте реки и в живых организмах, т.е кумулятивные свойства бензола не настолько велики как у некоторых химических токсикантов. Поэтому необходимо выждать пока воды реки не пронесут ядовитое пятно бензола в многострадальный Тихий океан, в объеме которого эти 100 тонн растворятся и добавятся к тем тысячам тонн, которые человек ежегодно туда сбрасывает.
Для человека, подвергшегося воздействию бензола, также как и для объектов природы, нет уникального противоядия. Может помочь специальная диета, какие-то профилактические мероприятия. Но все же существуют некоторые вещества, ускоряющие вывод бензола и вызывающие его трансформацию в организме.
Одним из таких лекарств является метионин - аминокислота, которая ускоряет метилирование бензола и его превращение в менее токсичные вещества. В ситуации техногенной аварии, имевшей место, на метионин и другие препараты уповать не следует. Просто необходимо исключить или хотя бы ограничить потребление воды из реки, употребляя по возможности привозную воду, не допустив тем самым попадания в даже самых малых количеств данного токсиканта.
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 |  |
Cодержание статьи: classList.toggle()">развернуть В повседневной жизни человек встречается с огромным количеством химических веществ, которые тем или иным образом воздействуют на его организм. Одним из таких веществ является бензол. Он используется повсеместно. Однако следует помнить, что чрезмерное его поступление в организм приводит к отравлению и тяжелым последствиям. Именно поэтому необходимо иметь представление о симптомах интоксикации бензолом и алгоритме оказания первой помощи. Что такое бензол и как им можно отравитьсяБензол – это химическое соединение, имеющее органическую природу, содержится в большом количестве в нефти. Данное вещество не растворяется в воде. Поэтому при разливе нефти в водоемах образуется плотная пленка на поверхности воды, которая не пропускает воздух. Бензол крайне токсичен, относится ко 2-му классу опасности, помимо этого он оказывает канцерогенное воздействие на живые организмы. Данное вещество широко используется в промышленности, однако и в быту его встретить нетрудно. Отравление довольно часто диагностируется у работников следующих предприятий:
Также следует отметить, что интоксикация может развиться : Пути проникновения бензола в организм человека:
Влияние бензола на организм человекаБензол крайне опасен для человека. При его проникновении в организм он может длительно накапливаться (хроническая интоксикация) или же сразу вызвать ряд осложнений (острая интоксикация). Данное вещество способно оказывать такое воздействие на организм:
Симптомы отравленияОстрое отравление бензолом развивается за короткий промежуток времени после поступления в организм большого количества вещества. Интенсивность проявления патологических симптомов интоксикации зависит от концентрации бензола, возраста и состояния здоровья пациента. Выделяют следующие признаки интоксикации бензолом :  Похожие статьи
В тяжелых случаях наблюдается значительное снижение температуры тела и судороги. Человек теряет сознание. Чем дольше бензол воздействует на организм, тем больше органов вовлекается в патологический процесс. Если медицинская помощь не оказывается в ближайшее время после отравления, то нарушается состав крови. А именно уменьшается количество эритроцитов (они разрушаются), и развивается анемия. Кожные покровы становятся желтыми. В моче определится кровь (гематурия). Первая помощь при отравленииЕсли человек отравился бензолом, то необходимо как можно скорее госпитализировать его в стационар. Для этого необходимо вызвать бригаду Скорой помощи. До приезда медиков оказывать пострадавшему первую помощь :  В стационаре проводится дезинтоксикационная терапия , то есть из организма выводится токсическое вещество. Делать промывание желудка в этом случае бесполезно, потому что бензол очень быстро проникает в клетки и ткани. Показано проведение инфузионной терапии физиологическим раствором и 5% глюкозой. Также вводят мочегонные препараты. Помимо этого назначаются адсорбенты (Полисорб, Активированный уголь, Энтеросгель). Антидотом является натрия тиосульфат. Его вводят в стационаре внутривенно капельно. Последствия и осложнения интоксикацииПоследствия отравления бензолом довольно многочисленны. Многие из них опасны для жизни пациента. Легкое и средней степени тяжести отравление осложняется такими состояниями :  Тяжелое отравление часто заканчивается смертью пациента, потому что поражаются жизненно важные органы. В противном случае человек остается инвалидом (стойкое поражение головного мозга). Хроническая интоксикация бензоломХроническое отравление возникает в том случае, если на человека длительное время влияет бензол в небольших количествах. Чаще всего эта патология диагностируется у работников предприятий, на которых используется бензол и его соединения. Хроническая интоксикация длительное время протекает бессимптомно или же общими симптомами, которые не указывают на отравление . Заподозрить развитие данной патологии можно на поздних стадиях, когда происходит множественное поражение внутренних органов. К симптомам хронической интоксикации относят :
Если интоксикацию не лечить, то развивается тяжелое снижение интеллектуальных способностей, поражение нервной системы. Что будет если дышать бензиномВдыхание бензина может происходить случайно. Однако чаще всего это происходит специально. Пары бензина вызывают наркотическую зависимость, и развивается токсикомания. Сразу после вдыхания паров бензина у человека возникает эйфория, возбуждение и галлюцинации различной природы. Отравление бензином и его парами сопровождается ухудшением состояния со следующими симптомами :  Если пациент долго дышал бензином, то возникают судороги, парезы. После чего человек теряет сознание. При частом контакте с бензолом наблюдаются опасные последствия :
Токсикомания особенно опасна для подростков , так как их нервная система подвержена агрессивному воздействию окружающей среды. При этом личность подростка кардинально меняется. Требуется незамедлительное лечение и длительная реабилитация. Что делать, если выпить солярку или бензинГлотнуть бензин человек может по неосторожности (чаще дети) или с суицидальной целью. Следует помнить, что при проникновении бензина внутрь развивается тяжелая интоксикация. Первая помощь при отравлении бензином включает следующие действия: 
Бензол - это органическое химическое соединение, химическая формула — C6H6, PhH. Являет собой жидкость без цвета с особым запахом, продукт коксования каменного угля и переработки нефти. Относится к первичным ароматическим углеводородам. Токсичный бензол содержится в бензине, керосине и других нефтепродуктах. Его используют при изготовлении лекарственных препаратов, разнообразных пластмасс, резины и красок. Бензол – токсичное легковоспламеняющееся соединение. Оно окружает нас повсюду в виде выбросов коксохимических и нефтеперерабатывающих заводов. Об опасности подобных выбросов известно каждому школьнику, но это не самая главная угроза здоровью. Гораздо хуже нахождение в атмосфере, насыщенной бензолом. Избежать подобных ситуаций бывает проблематично. Бензол является составом резины, пластмассы, каучука, моторного топлива, растворителя. Сегодня соединение чаще всего используют в производстве лаков и красок, потому жертвой отравления может стать любой человек, затеявший ремонт в квартире. Также в зону риска попадают те, кто бывает в непосредственной близости от горения пластика. Воздействие бензола на организм человекаИнтоксикация бензолом вызывает галлюцинации. Вдыхание паров приводит к эйфории и безудержному веселью, потому некоторые токсикоманы пользуются обычным бензином. Сопровождается приливом крови к лицу, появляется легкое покашливание и учащение пульса. Судорожные припадки и нарушения в работе нервной системы могут сопровождать наркомана даже после того, как он завяжет с вредной привычкой. Последствия отравления бензолом опасны. Поражаются все внутренние органы, превышение содержания отравляющих веществ в организме приводит к возникновению приступов эпилепсии. Вещество попадает в организм человека через бензольные пары в дыхательную систему и кожу. Спустя некоторое время соединение начинает циркулировать в организме, вызывая первые признаки отравления:
Симптомы интоксикации бензоломСуществует два вида интоксикации:
Острое отравление возникает при попадании в организм большого количества паров из-за нарушения правил на производстве, аварии или токсикомании. Если интоксикация была легкой, то симптомы быстро пройдут и не нанесут вреда организму. Если самочувствие не улучшается, стоит как можно скорее обратиться к врачу. Симптомы острого отравления бензолом:
Если интоксикация была тяжелой, человек сразу теряет сознание, наблюдается лейкопения, есть вероятность наступления комы, остановки дыхания и сердечной активности. Возможен летальный исход, как и при отравлении свинцом. Особенности хронического отравления Патогенез хронической интоксикации бензолом развивается при воздействии токсичных веществ на организм долгое время. Это связано с вредными условиями труда. Опасности заболевания подвергаются работники химических и коксохимических предприятий. Это касается тех, кто непосредственно взаимодействует и имеет отношение к переработке, производству, хранению или транспортировке бензола. Другие работники, контактирующие или отбирающие пробы для химических испытаний, также могут быть подвержены опасности поражения токсическим веществом. Хронический тип отравления соединениями бензола происходит медленно. Заметить его сложно. Обнаруживается только, если искать целенаправленно. Токсикоз поражает кроветворную систему, пагубно влияет на работу костного мозга. Проявления хронического отравления:
При запущенных случаях наблюдается:
Бензол является канцерогеном, вызывает мутации организма, способствует появлению раковых клеток. У 90% больных развивается лейкоз через несколько лет. Химическое вещество практически не выводится из организма. Работая на участках с вредными условиями труда, с содержанием бензола и его паров, все работники подвергаются опасности. Хроническое отравление считается профессиональным заболеванием. Первая помощьПри остром поражении бензолом потерпевшего нужно перенести на свежий воздух и проветрить помещение, чтоб не допустить отравления других. Если произошла остановка дыхания, то пострадавшему необходимо срочно сделать искусственное дыхание. При попадании бензола на кожу - необходимо промыть 1% раствором соды.
Острое и хроническое отравление лечится практически одинаково. Наблюдения врачей показали, что при средних формах интоксикации своевременное прекращение контакта с вредным веществом приводит к полному восстановлению. При нарушении кровообращения рекомендуется инъекция раствора кофеина. Если потерпевшего вырвало, необходимо ввести в вену 40% раствор глюкозы. Промывание желудка проводят в срочном порядке при попадании вещества в пищеварительный тракт. В условиях клиники больному могут приписать ряд препаратов. При низком уровне гемоглобина в крови пациенту нужно принимать лекарства, которые стимулируют образование эритроцитов. В основном это железосодержащие препараты для лечения анемии. При возбужденном состоянии пациента ему назначают бромистые препараты. Для борьбы с инфекциями больному можно ввести антибиотики. Сильные кровотечения останавливают при помощи препарата викасол. Возможные последствия и профилактикаДля того, чтобы избежать последствий отравления, необходимо выяснить, где содержится бензол. Проверяется его концентрация. После обнаружения опасного источника, необходимо прекратить контактировать с ним. Обратите внимание, что особо тяжелое и длительное отравление бензолом может оказаться неизлечимым, болезнь станет необратимой. Основным профилактическим мероприятием являются медицинские профосмотры работников, занятых на вредных участках работ и соблюдение гигиенических норм.
Человеческий организм способен накапливать вредные вещества. Некоторые фрукты и ягоды способны благотворно влиять на организм и очищать его от токсинов. Рекомендуется правильно питаться, употреблять в пищу свежие фрукты и ягоды, особое внимание обратить на грушу, чернику, мандарины и другие цитрусовые, абрикосы, яблоки, а также сухофрукты: чернослив, курага, изюм, сушеная вишня.
Существует множество рецептов отваров, которые помогут избавиться от токсинов народными способами:
Лечебный эффект такого народного детокса гарантирован. Бензол Бензол (C 6 H 6) – бесцветная (неочищенный бензол имеет коричневый оттенок) жидкость с характерным сладковатым запахом. Практически не растворяется в воде, но хорошо – в органических растворителях. Бензол кипит при температуре T кип = 80 °С, затвердевает при температуре Т зам = 5 °С. Пары бензола тяжелее воздуха в 2,7 раза. Жидкость огнеопасна, а пары бензола способны образовывать с воздухом взрывоопасные смеси. В окружающей среде бензол способен сохраняться в течение нескольких лет, поскольку это нейтральное соединение слабо реагирует с кислотами и щелочами. Бензол – один из наиболее распространенных АХОВ. Применяется при производстве органических веществ: красителей, растворителей, пестицидов, полимеров, взрывчатых веществ и стиральных порошков, а также парфюмерно-косметических изделий и медикаментов. Хранится и перевозится бензол в железнодорожных цистернах. Бензол представляет опасность для человека при вдыхании паров и при попадании капель жидкости на кожу и слизистые оболочки. Вещество оказывает комплексное воздействие на нервную и кроветворную системы организма (нарушение проводимости нервных волокон и разрушение клеток крови). ПДК паров бензола в рабочих помещениях промышленных предприятий 5 мг/м 3 . Запах паров начинает ощущаться при концентрации С 0 = 5 мг/м 3 . Поражающая концентрация С = 900 мг/м 3 . При вдыхании паров бензола человек в начале не испытывает неприятных ощущений. После скрытого (инкубационного) периода, продолжающегося от нескольких минут до нескольких часов (в зависимости от концентрации), человек впадает в состояние, подобное алкогольному опьянению. Пострадавший испытывает возбуждение, часто сопровождающееся появлением зрительных галлюцинаций. После короткого периода возбуждения пострадавший начинает испытывать сонливость, сильную головную боль, тошноту и рвоту. Температура тела снижается до 35,5 °С. Кожа пострадавшего бледнеет, возможны мышечные подергивания, переходящие в судороги. Зрачки расширены и практически не реагируют на свет. Кровяное давление понижено, сердцебиение замедлено. Человек засыпает и умирает от остановки дыхания. При высоких концентрациях паров бензола возможна мгновенная гибель пострадавшего после нескольких вдохов. При попадании капель бензола на кожу возникают трещины и красная пузырьковая сыпь, сопровождаемая сильным зудом. Жидкость способна просачиваться через неповрежденную кожу. Бензол – канцерогенное вещество: в первые часы и сутки после попадания капель жидкости на кожу происходит характерное изменение состава крови, а в отдаленной перспективе у некоторых пострадавших возможно развитие онкологических заболеваний. Средства индивидуальной защиты Органы дыхания и глаза защищают от паров бензола фильтрующие и изолирующие противогазы. С этой целью могут использоваться фильтрующие промышленные противогазы марки А, защищающие от паров органических соединений, а также гражданские противогазы ГП-5, ГП-7 и детские противогазы. При концентрации паров бензола выше 22000 мг/м 3 необходимо использовать только изолирующие противогазы. Для защиты кожи необходимо использовать средства защиты кожи – прорезиненные костюмы, резиновые сапоги и перчатки. |
