苯胺
易經(jīng)皮膚吸收。急性中毒:患者口唇、指端、耳廓紫紺,有頭痛、頭暈、惡心、嘔吐、手指發(fā)麻、精神恍惚等;重度中毒時(shí),皮膚、粘膜嚴(yán)重青紫,呼吸困難,抽搐,甚至昏迷,休克。出現(xiàn)溶血性黃疸、中毒性肝炎及腎損害??捎谢瘜W(xué)性膀胱炎。眼接觸引起結(jié)膜角膜炎。慢性中毒:患者有神經(jīng)衰弱綜合征表現(xiàn),伴有輕度紫紺、貧血和肝、脾腫大。皮膚接觸可引起濕疹。
環(huán)境危害:
對(duì)環(huán)境有危害,對(duì)水體可造成污染。燃爆危險(xiǎn):
本品可燃,有毒。急救措施 .
皮膚接觸: 立即脫去污染的衣著,用肥皂水和清水徹底沖洗皮膚。就醫(yī)。
眼睛接觸: 立即提起眼瞼,用大量流動(dòng)清水或生理鹽水徹底沖洗至少15分鐘。就醫(yī)。
吸入: 迅速脫離現(xiàn)場(chǎng)至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧。如呼吸停止,立即進(jìn)行人工呼吸。就醫(yī)。
食入: 飲足量溫水,催吐。就醫(yī)。消防措施 .
危險(xiǎn)特性: 遇明火、高熱可燃。與酸類(lèi)、鹵素、醇類(lèi)、胺類(lèi)發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng),會(huì)引起燃燒。
有害燃燒產(chǎn)物: 一氧化碳、二氧化碳、氧化氮。
滅火方法: 消防人員須戴好防毒面具,在安全距離以外,在上風(fēng)向滅火。滅火劑:水、泡沫、二氧化碳、砂土。
泄漏應(yīng)急處理 .應(yīng)急處理:
迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至安全區(qū),并進(jìn)行隔離,嚴(yán)格限制出入。切斷火源。建議應(yīng)急處理人員戴自給正壓式呼吸器,穿防毒服。不要直接接觸泄漏物。盡可能切斷泄漏源。防止流入下水道、排洪溝等限制性空間。小量泄漏:用砂土或其它不燃材料吸附或吸收。大量泄漏:構(gòu)筑圍堤或挖坑收容。噴霧狀水或泡沫冷卻和稀釋蒸汽、保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)人員。用泵轉(zhuǎn)移至槽車(chē)或?qū)S檬占鲀?nèi),回收或運(yùn)至廢物處理場(chǎng)所處置。操作處置與儲(chǔ)存
. 操作注意事項(xiàng): 密閉操作,提供充分的局部排風(fēng)。操作盡可能機(jī)械化、自動(dòng)化。操作人員必須經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)培訓(xùn),嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。建議操作人員佩戴過(guò)濾式防毒面具(半面罩),戴安全防護(hù)眼鏡,穿防毒物滲透工作服,戴橡膠耐油手套。遠(yuǎn)離火種、熱源,工作場(chǎng)所嚴(yán)禁吸煙。使用防爆型的通風(fēng)系統(tǒng)和設(shè)備。防止蒸氣泄漏到工作場(chǎng)所空氣中。避免與氧化劑、酸類(lèi)接觸。搬運(yùn)時(shí)要輕裝輕卸,防止包裝及容器損壞。配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。倒空的容器可能殘留有害物。
儲(chǔ)存注意事項(xiàng): 儲(chǔ)存于陰涼、通風(fēng)的庫(kù)房。遠(yuǎn)離火種、熱源。庫(kù)溫不超過(guò)30℃,相對(duì)濕度不超過(guò)80%。避光保存。包裝要求密封,不可與空氣接觸。應(yīng)與氧化劑、酸類(lèi)、食用化學(xué)品分開(kāi)存放,切忌混儲(chǔ)。配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材。儲(chǔ)區(qū)應(yīng)備有泄漏應(yīng)急處理設(shè)備和合適的收容材料。接觸控制/個(gè)體防護(hù)
職業(yè)接觸限值
中國(guó)MAC(mg/m3): 5[皮]
前蘇聯(lián)MAC(mg/m3): 0.1
TLVTN: OSHA 5ppm[皮]; ACGIH 2ppm,7.6mg/m3[皮]
TLVWN: 未制定標(biāo)準(zhǔn)
監(jiān)測(cè)方法: 鹽酸萘乙二胺比色法;溶劑解吸-氣相色譜法
工程控制: 嚴(yán)加密閉,提供充分的局部排風(fēng)。盡可能機(jī)械化、自動(dòng)化。提供安全淋浴和洗眼設(shè)備。
呼吸系統(tǒng)防護(hù): 可能接觸其蒸氣時(shí),佩戴過(guò)濾式防毒面具(半面罩)。緊急事態(tài)搶救或撤離時(shí),佩戴空氣呼吸器。
眼睛防護(hù): 戴安全防護(hù)眼鏡。
身體防護(hù): 穿防毒物滲透工作服。
手防護(hù): 戴橡膠耐油手套。
其他防護(hù): 工作現(xiàn)場(chǎng)禁止吸煙、進(jìn)食和飲水。及時(shí)換洗工作服。工作前后不飲酒,用溫水洗澡。注意檢測(cè)毒物。實(shí)行就業(yè)前和定期的體檢。理化特性
.
主要成分: 純品
外觀與性狀: 無(wú)色或微黃色油狀液體,有強(qiáng)烈氣味。
pH:
熔點(diǎn)(℃): -6.2
沸點(diǎn)(℃): 184.4
相對(duì)密度(水=1): 1.02
相對(duì)蒸氣密度(空氣=1): 3.22
折光率(20℃):1.5863
飽和蒸氣壓(kPa): 2.00(77℃)
燃燒熱(kJ/mol): 3389.8
臨界溫度(℃): 425.6
臨界壓力(MPa): 5.30
辛醇/水分配系數(shù)的對(duì)數(shù)值: 0.94
閃點(diǎn)(℃): 70
引燃溫度(℃): 無(wú)資料
爆炸上限%(V/V): 11.0
爆炸下限%(V/V): 1.3
溶解性: 微溶于水,溶于乙醇、乙醚、苯。
主要用途: 用于染料、醫(yī)藥、橡膠、樹(shù)脂、香料等的合成。
其它理化性質(zhì):
溶解度:3.6 g/100 mL, 20 °C穩(wěn)定性和反應(yīng)活性
.
穩(wěn)定性:
禁配物: 強(qiáng)氧化劑、酸類(lèi)、?;?、酸酐。
避免接觸的條件: 空氣、光照。
聚合危害:
分解產(chǎn)物:毒理學(xué)資料
.
急性毒性: LD50:442 mg/kg(大鼠經(jīng)口);820 mg/kg(兔經(jīng)皮)
LC50:665mg/m3,7小時(shí)(小鼠吸入)
亞急性和慢性毒性:
刺激性: 家兔經(jīng)眼:20mg/24 小時(shí),中度刺激。家兔經(jīng)皮:500mg/24小時(shí),中度刺激。
致敏性:
致突變性:
致畸性:
致癌性:苯胺制備技術(shù)進(jìn)展概述
苯胺生產(chǎn)工藝路線(xiàn)
目前苯胺生產(chǎn)工藝路線(xiàn)主要有硝基苯鐵粉還原法、苯酚氨化法和硝基苯催化加氫法,分別占苯胺總生產(chǎn)能力的5%、10%和85%,開(kāi)發(fā)的新工藝路線(xiàn)中以苯直接胺化法較有前途,但與實(shí)現(xiàn)工業(yè)化還有一定距離。 1.硝基苯鐵粉還原法 該法是最早的苯胺工業(yè)生產(chǎn)方法,其污染環(huán)境,設(shè)備腐蝕嚴(yán)重,操作維護(hù)費(fèi)用高,難以連續(xù)化生產(chǎn),現(xiàn)已基本淘汰,目前只有拜爾在西維吉尼亞洲的新馬丁斯維勒的裝置采用此工藝。
2.苯酚胺化法 苯酚胺化的理論產(chǎn)率為99%,優(yōu)點(diǎn)是原料易得、生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單、催化劑廉價(jià)、產(chǎn)品質(zhì)量好、“三廢”少,適于大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn),并可根據(jù)需要聯(lián)產(chǎn)二苯胺,但比硝基苯催化加氫工藝成本高,目前只有美國(guó)阿里斯特克化學(xué)公司和日本三井石油化學(xué)公司采用此工藝。
3.硝基苯催化加氫法 該法以硝基苯為原料,氫氣為還原劑,銅/硅、鎳或鉑/鈀為催化劑,以氫為還原劑,將硝基苯還原生成苯胺,理論產(chǎn)率為99%,我國(guó)全部采用該法生產(chǎn)。該法的硝化環(huán)節(jié)很關(guān)鍵,設(shè)備投資占總固定投資的50% 以上。硝基苯催化加氫生產(chǎn)主要采用混酸硝化法,可采用等溫或絕熱硝化工藝,等溫硝化能耗大,反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng),副產(chǎn)物多,收率低,產(chǎn)品質(zhì)量差;絕熱硝化工藝突破了反應(yīng)必須在低溫下恒溫操作的傳統(tǒng)觀念,物料停留時(shí)間短,副反應(yīng)少,是當(dāng)前最有前途的一種硝化技術(shù)。國(guó)外采用絕熱硝化工藝的公司較多,而國(guó)內(nèi)的主流技術(shù)為等溫硝化工藝。胺化過(guò)程包括固定床氣相加氫、流化床氣相加氫以及硝基苯液相催化加氫工藝。除德國(guó)巴斯夫公司采用流化床外,其他公司多采用固定床反應(yīng)器。我國(guó)除山東煙臺(tái)萬(wàn)華聚氨酯集團(tuán)有限公司采用固定床反應(yīng)器外,其他公司均采用流化床反應(yīng)器。硝基苯催化加氫技術(shù)進(jìn)展
硝基苯催化加氫技術(shù)不斷改進(jìn):氣相催化加氫改為液相催化加氫;開(kāi)發(fā)活性高、負(fù)荷大、穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度高、壽命長(zhǎng)而價(jià)廉的催化劑;苯絕熱硝化代替苯等溫硝化等。
莫貝公司研制出由金、銀、鉑或鈀等貴金屬制成的網(wǎng)狀、波紋狀或蜂窩狀催化劑,以甲醇為溶劑,于131~150℃、6.4MPa壓力下硝基苯加氫反應(yīng)63min,苯胺收率98.1%以上。
英國(guó)石油合成研究所披露了合金膜催化劑的制備方法:將含80%~95%鈀和5%~20%銠或釕的金屬膜,用電化學(xué)方法在其一側(cè)或兩側(cè)電鍍上一層鋅,鋅與金屬膜厚度之比為1∶10~100,于250℃加熱2h后,用沸騰的20%鹽酸處理,除去鋅,得到多孔表面的金屬催化劑薄膜,用于加氫反應(yīng)。
英國(guó)Reading大學(xué)和皇家學(xué)院與Johnson Matthey合作開(kāi)發(fā)了一種帶磁性貴金屬催化劑的新體系,將該催化劑用于硝基苯轉(zhuǎn)化制苯胺的研究,其反應(yīng)時(shí)間較對(duì)比催化劑縮短了1/2。采用涂石墨的磁鐵心,外部為納米級(jí)貴金屬涂層,磁性使貴金屬易于回收,納米粒子可增加相對(duì)的表面積,提高催化活性。
天津大學(xué)、蘭州大學(xué)和青島化工學(xué)院分別研制成功了功能性磷樹(shù)脂,活性鎳或鎳-鑭系元素為催化劑,用電弧等離子法制得納米鎳用于催化硝基苯加氫反應(yīng),改進(jìn)了硝基苯催化加氫技術(shù)。
2004年清華大學(xué)公開(kāi)了硝基苯氣相加氫制備苯胺裝置及方法的專(zhuān)利。主要包括流化床反應(yīng)器及其底部的反應(yīng)原料氣體入口;設(shè)置在該入口上部的第1氣體分布器;設(shè)置在反應(yīng)器軸向高度中部的將反應(yīng)器分為2個(gè)催化劑密相區(qū)的第2氣體分布器;設(shè)置在反應(yīng)器內(nèi)2個(gè)催化劑密相區(qū)中的換熱器;設(shè)置在所述反應(yīng)器外部或內(nèi)部的分別與上下2個(gè)催化劑密相區(qū)相連的催化劑溢流裝置以及氣固分離裝置;以及利用上述裝置制備苯胺的方法,主要包括控制氫氣與硝基苯的摩爾比,控制反應(yīng)器2個(gè)催化劑密相區(qū)的溫度等步驟。該項(xiàng)技術(shù)具有反應(yīng)器操作彈性大,硝基苯轉(zhuǎn)化率高、產(chǎn)生苯胺的選擇性高、產(chǎn)品純度高、催化劑用量少、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。苯直接胺化法進(jìn)展較快
傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)苯胺均存在著步驟多、操作條件苛刻、附加試劑及副產(chǎn)物多、對(duì)環(huán)境危害大等缺點(diǎn)。而芳香族化合物(苯)與氨反應(yīng)直接氨基化將多步反應(yīng)變?yōu)橐徊?,可明顯提高原子利用率,且副產(chǎn)物對(duì)環(huán)境無(wú)害,是目前研究最多的直接胺化合成芳胺(苯胺)的路線(xiàn)。在150~500℃、1.013~101.3MPa、苯在催化劑作用下可直接胺化合成苯胺,受熱力學(xué)平衡限制,苯胺的收率較低。
杜邦公司首先提出了這項(xiàng)工藝。20世紀(jì)90年代,日本Mitsui Toatsu采用苯、水和氨在惰性氣體保護(hù)的金屬磷酸鹽催化劑存在下,在常壓或正壓、300~500℃下合成苯胺,產(chǎn)率1.9%。如果在這類(lèi)反應(yīng)中加入氧化劑以移去產(chǎn)物中的H2,打破原有的平衡,會(huì)使苯的轉(zhuǎn)化率提高,苯胺的產(chǎn)率也可能提高。
Durante等1999年提出了苯催化氧化胺化制苯胺的方法。該方法用分子氧作終端氧化劑,催化劑由載體、過(guò)渡金屬和單核或雙核配體(包含至少一個(gè)硝基或亞硝基或螯合的雙核化合物)組成,反應(yīng)在100~450℃、3.4~6.2MPa下,苯一步合成苯胺,但苯胺選擇性很低。
2000年,英國(guó)ICI公司開(kāi)發(fā)了在較高溫度和較高壓力下氣相混合芳烴(如苯)、氨氣和氧氣一步反應(yīng)合成芳胺(如苯胺)的工藝,產(chǎn)品選擇性達(dá)到96%。該催化劑以SiO2、ZrO2、TiO2、Al2O3或CaAlO4為載體材料,最佳比表面積為100~200m2/g的Al2O3;負(fù)載的釩組分以V2O5計(jì)為5%~15%;催化劑中添加堿金屬和/或貴金屬,和/或過(guò)渡金屬作為助催化劑。采用共沉淀法引入各催化活性組分和/或助催化劑。胺化反應(yīng)在低于200MPa下進(jìn)行,最佳壓力范圍為20~50MPa;反應(yīng)溫度低于600℃,最佳溫度為350~450℃。ICI公司進(jìn)行了應(yīng)用實(shí)驗(yàn),載于Al2O3上的V2O5(8%)首先于450℃,在固定床反應(yīng)器中脫氫以活化催化劑,然后由苯∶氨∶氧∶氮(摩爾比1∶3∶0.05∶2.45)組成的混合物在催化劑存在下,制得的苯胺選擇性為71%。在另一次實(shí)驗(yàn)中,采用載于硅石上的V2O5和苯∶氨∶氧(摩爾比1∶100∶0.05)組成的混合物進(jìn)料氣,苯胺選擇性可達(dá)到96%。
Poojary等提出了在貴金屬/可還原金屬氧化物催化劑作用下,直接胺化芳烴及雜環(huán)類(lèi)化合物合成芳胺。該催化劑以ZrO2和TiO2為載體,用堿金屬或堿土金屬氧化物的溶液浸漬載體材料,再在氧化性環(huán)境中于550℃或更高溫度下焙燒,制得添加了氧化物助催化劑2%~5%的載體。催化劑中負(fù)載了一種或多種貴金屬和一種或多種可還原金屬氧化物,采用浸漬法、共浸漬法引入催化活性組分,其中貴金屬組分含量為0.15%~3%,可還原金屬氧化物的總含量為5%~20%。
在該催化劑作用下,在間歇反應(yīng)器中混合苯和氨,于300℃、30MPa下反應(yīng),苯的轉(zhuǎn)化率為10.4%,選擇性達(dá)100%。但該催化劑制備方法比較煩瑣,所用的載體需用堿金屬或堿土金屬改性,由于負(fù)載了貴金屬組分,催化劑制備上沒(méi)有成本優(yōu)勢(shì),將該催化劑用于由苯直接胺化合成苯胺的反應(yīng)時(shí),需在高溫、高壓下進(jìn)行,操作條件比較苛刻,高溫下氨分解導(dǎo)致反應(yīng)器的壽命明顯縮短。
在我國(guó)近年對(duì)苯與H2O2反應(yīng)制苯胺的研究比較多。2003年,廈門(mén)市先端科技有限公司開(kāi)發(fā)了由苯、氨和氧直接合成苯胺的工藝。此工藝具有苯轉(zhuǎn)化率高、選擇性好的特點(diǎn)。苯與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水和氧在1.5MPa和140~160℃條件下合成苯胺,苯胺的總選擇性為94%(另有大約5%的苯酚和1%的苯);如果由苯、液態(tài)氨和氧在2.0~8.1MPa和 160~200℃條件下合成苯胺,苯胺的總選擇性為95%。此工藝所用的催化劑是金屬氧化物、金屬氯化物、金屬氟化物、金屬碘化物、金屬硫酸鹽、金屬磷酸鹽、金屬雜多酸鹽、BF3、除鐵粉外的金屬,以及上列化合物的任意比例混合物,載體是至少有一種選自如SiO2、B2O3、Al2O3、GeO2、TiO2、ZrO2、Nb2O5、Ta2O5、活性炭等的金屬化合物或非金屬化合物。
四川大學(xué)化學(xué)學(xué)院與四川省綠色化學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2004年采用H2O2作氧化劑,實(shí)現(xiàn)了由苯直接氧化胺化合成苯胺,并公開(kāi)了制備方法的專(zhuān)利。研究人員開(kāi)發(fā)出Ni-Zr-Ce/Al2O3催化劑,在常壓、50℃的溫和條件下,該催化劑對(duì)苯、氨水與H2O2直接氧化胺化生成苯胺有較好活性,生成苯胺的選擇性遠(yuǎn)大于苯酚,提高反應(yīng)原料中氨水對(duì)苯的比例,可提高苯胺的收率,且不會(huì)增加苯酚的生成量。本方法能耗低,原子利用率高,為苯胺的綠色合成提供了一條新的路徑。一步合成苯胺的催化劑是以γ-Al2O3為載體,以鎳、鉬、釩、錳、鋯、鈰中的2種或3種作為催化劑活性組分,經(jīng)浸漬、焙燒等處理而獲得。在由苯直接氧化胺化一步合成苯胺中,該催化劑在較溫和的反應(yīng)條件下具有較高活性,苯胺選擇性可達(dá)100%。
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