Бензол

Бензол

БЕНЗОЛ С6Н6, соединение углерода с водородом, являющееся простейшим веществом из класса ароматических соединений. Бензол играет чрезвычайно важную роль в разнообразных отраслях хим. промышленности. Впервые бензол был открыт в легких фракциях каменноугольного дегтя Фарадеем в 1825 г. Особенные свойства бензола и его производных нашли свое выражение в формуле строения, предложенной в 1865 г. Кекуле, в виде замкнутой цепи из шести углеродных атомов, при которых имеется по одному атому водорода. Однако такое строение не вполне согласуется со свойствами различных веществ, получающихся из бензола, и потому с течением времени различными исследователями в формулу строения бензола были внесены некоторые видоизменения, касающиеся гл. обр. распределения сил сродства внутри углеродного цикла. Главным источником добывания бензола служат продукты, получающиеся при переработке каменного угля на кокс и светильный газ. В последнее время были сделаны попытки получения бензола из нефти путем ее пирогенетического разложения, но они не привели еще к выработке достаточно рентабельных способов. Из газов коксовых печей, которые содержат главную массу бензола, он извлекается различными растворителями или адсорбируется твердыми телами. Обычно для растворения применяют фракцию каменноугольного дегтя, которая в пределах 200—300° дает не менее 80% дистиллята; иногда вместо каменноугольного масла применяют погоны нефти, известные под названием солярового масла. При хорошем масле можно извлечь из газа до 98% всего заключающегося в нем бензола.

Коксовый газ, пройдя через холодильники, смолоотделители и аммиачные промыватели, имея температуру не выше 20°, поступает в скруббера, где промывается поглотительным маслом, растворяющим бензол. Скруббера представляют собой высокие круглые башни, внутри которых делается насадка, способствующая более тесному перемешиванию газа с поглотительным маслом. Масло, насыщенное бензолом с содержанием последнего около 3%, поступает на регенерацию в колонные аппараты, где отгоняется так называемый сырой бензол, имеющий до 65% чистого бензола. Масло, освобожденное от бензола, охлаждается и идет снова на скруббера для промывания газа. Сырой бензол содержит большое число различных углеродистых соединений и неодинаков по составу. Колебания в составе в зависимости от характера производства видны из следующей таблицы:

benzol 1

Кроме указанных веществ, в состав сырого бензола входят также нафталин, кумол, тиотолен, фенол, крезолы, пиридин, кумароны. На заводах Донбасса содержание чистого бензола в сыром продукте в среднем составляет около 52%. Для получения чистого бензола сырой продукт подвергается очистке и ректификации. Первая ректификация дает 90%-ный бензол, который затем поступает на очистку и дальнейшую ректификацию для получения чистого бензола. Очистка заключается в последовательном промывании бензола раствором щелочи, кислоты и водой. Если бензол содержит основания и фенолы, то сначала его промывают разбавленной серной кислотой, чем достигается удаление оснований, а щелочь затем растворяет все кислые вещества. Сероуглерод, тиофен, ненасыщенные алифатические углеводороды удаляются обработкой крепкой серной кислотой 60—66° Вè, которая сульфирует и осмоляет все непредельные и сернистые соединения, переводя их в растворимые и легко вымываемые щелочью вещества. Очистка производится в особых аппаратах - мешалках, снабженных внутри приспособлениями для механического перемешивания жидкости, чтобы обеспечить возможно быструю и полную очистку. Бензол, освобожденный от примесей и сернистых соединений (для этой цели приходится прибегать к повторной обработке кислотой), поступает на окончательную ректификацию для получения чистого продукта. Совершенно чистый бензол - бесцветная, прозрачная, легко подвижная, очень горючая жидкость, которая затвердевает при 5,483° (по водородному термометру) и кипит при 80,08° (760 мм Hg). Удельный вес бензола D25 = 0,87345, D415,5 = 0,8845, он изменяется с температурой; по Коппу, vt=1+0,001171626t+0,00000127755t2+0,00000080648t3. Коэффициент лучепреломления nD8,2 = 1,50808. Удельный объем при 20° - 0,67171. Удельная теплота чистого бензола, по Треену (Тгehin) при 16,2° - 0,402, 20,2° - 0,412, 30,0° - 0,419, 42,8° - 0,429, 50,4° - 0,437, 58,1°- 0,449; удельная теплота продажного бензола, очищенного вымораживанием, при 18,3° - 0,414, 22,7° - 0,418, 31,8° - 0,425, 40,3° - 0,439; 52,0° - 0,452.

Теплота испарения, по Флетчеру и Тиреру, при 751 мм Hg (в cal):

Теплота испарения, по Флетчеру и Тиреру, при 751 мм Hg (в cal)

Упругость пара, по Рехенбергу, в мм Hg:

Упругость пара, по Рехенбергу, в мм Hg

Теплота горения при постоянном объеме 10,014 Cal. Бензол при 22° растворим в воде в количестве 0,082 объема на 100 объемов воды. Вода растворяется в бензоле в зависимости от температуры следующим образом (в %%):

Вода растворяется в бензоле в зависимости от температуры следующим образом (в %%)

Бензол является превосходным растворителем жиров, смол, каучука и других органических соединений.

Химические свойства. Бензол трудно реагирует с веществами, которые вступают во взаимодействие с этиленом и его производными. В присутствии катализаторов - никеля, палладия или платины - бензол присоединяет 6 атомов водорода и переходит в гексогидробензол или гексаметилен. Водородные атомы бензола могут быть заменены галоидами с образованием соответствующих галоидопроизводных. Крепкие серная и азотная кислоты при действии на бензол дают соответствующие сульфо-и нитропроизводные. Рыночные сорта бензола обычно не являются чистым бензолом, а содержат еще толуол и ксилол в различных количествах. По Крамеру и Шпилькеру, различают следующие сорта продажного бензола (в зависимости от %-ного содержания в нем веществ, отгоняющихся до 100°):

По Крамеру и Шпилькеру, различают следующие сорта продажного бензола (в зависимости от %-ного содержания в нем веществ, отгоняющихся до 100°)

Области применения бензола весьма разнообразны. Большие количества бензола в настоящее время идут как примесь к моторному бензину, что значительно улучшает качество последнего. В Англии National Benzol Association предъявляет к моторному бензолу следующие требования: удельный вес 0,870—0,885; при перегонке бензол должен давать до 100° - 75%, 120° - 90%, 125° - 100%; содержание в нем серы не должно превышать 0,4%; бензол не должен содержать воды; степень очистки: при встряхивании 90 см3 бензола с 10 см3 90%-ной H24 в течение 5 минут кислота должна окраситься в цвет не темнее светло-коричневого; бензол не должен содержать кислот, щелочей и сероводорода; должен замерзать не ниже -14°.

Бензол применяют в качестве растворителя и для целей экстракции в различных производствах: для приготовления лаков и линолеума, для обезжиривания костей, для экстракции воска и канифоли, для химической чистки различных материалов. Бензол является одним из наиболее употребительных растворителей на резиновых фабриках. Он служит также исходным материалом для приготовления красителей, взрывчатых и душистых веществ, фармацевтических и фотографических препаратов. Огромные количества бензола перерабатываются на нитро- и динитробензол, из которых восстановлением получаются анилин, нитроанилин и фенилендиамин - важные продукты технологии органических веществ, служащие гл. образом исходным материалом при изготовлении целого ряда разнообразных анилиновых красителей. Сульфированием из бензола приготовляют моно- и дисульфокислоты, перерабатываемые далее на фенол и резорцин.

В довоенное время производство бензола в России было развито чрезвычайно слабо. С началом войны и, следовательно, с возрастанием потребности в бензоле, который шел на приготовление различных взрывчатых веществ, спешно пришлось организовать коксобензольные установки. Планомерное и успешное развитие бензольной промышленности началось с момента организации в СССР Акционерного общества «Коксобензол», и в настоящее время количество вырабатываемого ежегодно бензола значительно превышает наиболее производительные годы довоенного времени.

Профессиональные отравления бензолом. Бензол является одним из наиболее сильных профессиональных ядов. Отравление бензолом рабочих возможно: в коксобензольном производстве, при перегонке каменноугольной смолы; на химических и фармацевтических заводах при производстве различных веществ ароматического ряда; в процессах производства различных органических красок; в производстве взрывчатых веществ; при извлечении жиров из костей и кокосовых орехов; на клееваренных заводах, где бензол применяется в качестве растворителя смол, лаков, жиров, йода, фосфора и серы; в резиновом производстве; при изготовлении непромокаемых тканей, линолеума, целлулоида; при окраске различных предметов быстро высыхающими красками и лаками (в частности, аэропланных крыльев); при карбюрации светильного и водяного газа; в химических красильнях и при очистке от жиров тканей, одежды и т. п.; при обслуживании двигателей внутреннего сгорания, и т. д. В последнее время на Западе выпускается множество патентованных фабрикатов, содержащих бензол (лаки, краски, составы для очистки разных предметов) под самыми различными названиями и вызывающих серьезные отравления рабочих.

Бензол проникает в организм гл. образом через дыхательные пути и через легкие проникает в кровь. Вместе с тем бензолом может всасываться также и через неповрежденную кожу. Бензол значительно ядовитее бензина (по Леману и Кравкову, - в 4 раза, по Кону-Абресту, - в 10 раз). Содержание в воздухе 10 мг паров бензола на 1л (по объему 3—4 ч. на 1000 ч.) уже вызывает неприятные ощущения; присутствие в 1 л воздуха 20—30 мг бензола обычно вызывает потерю сознания на несколько часов. Иногда, однако, даже содержание в воздухе 0,001 бензола по объему вызывало смерть. Чтобы предупреждать и медленное действие на рабочих длительного вдыхания паров бензола, не следует допускать их содержания в рабочей атмосфере выше 1:10000, или, примерно, 0,25 мг/л (хотя, по данным специальной американской комиссии, опубликовавшей свой отчет в 1927 г., даже при этих условиях нельзя вовсе избежать воздействия бензола на организм).

Отравление бензолом может иметь острый и хронический характер. В последние годы в медицинской литературе был опубликован ряд смертельных случаев либо немедленно после однократного вдыхания значительного количества паров бензола, либо в результате остро протекающего заболевания после короткого периода работы в атмосфере со значительным количеством паров бензола в воздухе. Немедленная смерть наступает обычно при работе в недостаточно проветренных цистернах, баках и т. п. вместилищах, а также при разрывах сосудов или труб и при незамеченных неисправностях в аппаратуре. Серьезные заболевания, нередко кончающиеся смертью, обычно имеют место при недостаточной кубатуре помещения, отсутствии вентиляции и особенно при высокой температуре помещения. Острые отравления, не кончающиеся немедленной смертью, при вдыхании больших доз вызывают тяжелые изменения со стороны центральной нервной системы: дрожание, судороги, сильное побледнение, расстройства чувствительности, обмороки, а также нередко и злокачественное малокровие (поражающее особенно женщин). Более легкие случаи вызывают головокружение, головную боль, шум в ушах, рвоту. Большей частью скоро наступает состояние как бы опьянения и общей эйфории, в результате чего отравленный теряет правильное восприятие происходящего, не замечает опасности, не уходит с места выделения паров и, при отсутствии помощи со стороны, может стать жертвой дальнейшего отравления. При хроническом отравлении, тянущемся месяцами и даже годами, помимо нервной системы, поражаются в первую очередь органы кровообращения и кроветворения, в результате чего, помимо сильного малокровия, появляются многочисленные мелкие кровоизлияния, как в слизистых оболочках различных внутренних органов, так и в коже. В результате - так наз. «пятнистая болезнь» и напоминающие цингу изменения слизистой оболочки во рту. У женщин появляются обычно сильные маточные кровотечения. Выздоровление наступает редко и даже в благоприятных случаях весьма затягивается. Столь тяжелое действие бензола объясняется тем, что он является сильным ядом, действующим на протоплазму всех клеток организма и на основные окислительные процессы. Мероприятия по предупреждению отравления бензолом в основном те же, как и при отравлении бензином. Необходимо добавить, что всюду, где возможно, следует заменять бензол гораздо менее ядовитыми ксилолом, толуолом, тетрахлоруглеродом или бензином и на работы с бензолом не следует допускать женщин.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 2 - 1928 г.