甲苯：性质、用途与安全指南
甲苯：性质、用途与安全指南
甲苯，又称甲基苯或苯基甲烷，是一种无色、透明、有芳香气味的易挥发液体。其化学式为C6H5CH3，沸点为110.60℃，蒸气比重为3.9，不溶于水，但易溶于各种有机溶剂。
化学性质
甲苯的化学性质较为活泼，由于甲基的存在，其反应性高于苯。在催化剂的作用下，甲苯可以发生苯环上的取代反应；在无催化剂的情况下，加热时可发生甲基上的取代反应。例如，氯化时生成氯苄，加氢生成甲基环己烷，氧化生成苯甲酸。甲苯还容易硝化，生成邻位、对位甚至2,4,6-三硝基甲苯（TNT炸药）。与硫酸反应时，主要生成邻位和对位甲苯磺酸。
相关化学反应
甲苯的取代反应主要发生在邻位和对位。例如，甲苯与混酸（浓硝酸和浓硫酸的混合物）反应生成硝基甲苯：
甲苯在铁或三氯化铁存在下，氯化反应主要在苯环上进行；在光照或加热条件下，氯化则主要发生在甲基上。甲苯还可以被高锰酸钾、重铬酸钾等氧化剂氧化，生成苯甲酸。
生产方法
甲苯主要通过以下途径制得：
煤焦化副产：粗苯馏分中含甲苯15%-20%，经硫酸洗涤、碱中和、水洗和精馏处理后可得到高纯度甲苯。
催化重整油：催化重整油中芳烃含量为50%-60%，其中甲苯含量可达40%-45%。通过溶剂萃取和精馏可获得高纯度甲苯。
裂解汽油：裂解汽油中芳烃含量约为70%，其中15%-20%是甲苯。经过加氢脱除二烯烃、单烯烃和微量硫，再经萃取和精馏，可得到纯度99.5%以上的甲苯。
毒性与职业接触影响
甲苯蒸气可经呼吸道吸入，液体可由皮肤或消化道吸收。甲苯主要在肝内氧化成苯甲酸，然后与甘氨酸结合成马尿酸随尿排出。高浓度甲苯对中枢神经系统有较强的麻醉作用，对皮肤和黏膜也有明显的刺激作用。长期接触可导致神经衰弱综合征、轻度共济失调和反应时间障碍，还可能引起角膜炎、慢性皮炎和皮肤皲裂等。
用途
甲苯广泛用作溶剂、化工原料和航空汽油掺加剂。在工业生产中，甲苯主要用于制造糖精、染料、药品、炸药和合成纤维等。在汽车无铅汽油中用作防爆剂，最高含量可达百分之几十。此外，甲苯还用于生产苯甲酸、对苯二甲酸、防腐剂、染料、泡沫塑料、合成纤维等。将其加入汽油中可以提高抗爆性能，还可以用作溶剂。甲苯膨胀系数大，凝固点低，可以用来制造低温温度计。
焦化甲苯技术指标
焦化甲苯按其技术指标可分为硝化用甲苯、精甲苯和溶剂用甲苯三种。具体指标如下：
指标名称 | 硝化用甲苯 | 精甲苯 | 溶剂用甲苯 |
|---|---|---|---|
外观 | 室温下为透明液体，颜色不深于1000mL水中含有0.003g重铬酸钾溶液的颜色 | ||
密度 (20℃)g/mL | 0.862～0.868 | 0.862～0.868 | 0.860～0.870 |
馏程： 初馏点，℃终馏点，℃ | ≥110.0≤111.0 | ≥109.8≤111.0 | 109.0112.0 |
馏出95% (容)温度范围，℃ | ≤0.8 | ≤0.8 | |
酸性比色按标准比色液 (不深于)gK2Cr2O7/1000mL | 0.2 | 0.3 | 0.3 |
溴价， gBr/100mL | ≤0.2 | ≤0.3 | ≤0.3 |
中性试验 | 中性 | ||
水分 | 室温(18～25℃)下目测无可见不溶解水 |
发展历史
19世纪后期，随着煤焦化工业的发展，甲苯开始大规模回收。两次世界大战期间，由于三硝基甲苯（梯恩梯）的需求剧增，石油生产甲苯的工业方法开始发展。1941年，美国亨布尔石油公司建成世界第一家由石油生产甲苯的工厂。到20世纪50年代，甲苯的主要来源已由焦化转变为催化重整和烃类裂解。1982年，石油甲苯已占总产量的96%以上。近30年来，甲苯产量以每年10%-13%的速度增长。目前，美国主要从催化重整油中提取甲苯，而西欧和日本则主要从裂解汽油中提取。
职业接触对女性的影响
苯、甲苯、二甲苯在工业中主要用作溶剂及化工原料。橡胶、油漆、喷漆、制药、合成纤维、染料、农药、人造革生产及印刷业中均可接触苯。甲苯及二甲苯的毒性较苯低，近年来大量被用来代替苯作为橡胶、树脂的溶剂及油漆、喷漆、油墨等的稀释剂。长期接触可导致女工月经失调，月经过多，经期延长，月经周期紊乱。此外，怀孕期间接触混合苯的女工妊娠剧吐，妊娠高血压综合征的发生率增高；新生儿低出生体重（小于2500g）发生率也高于一般人群。因此，为了保护女工及其子女的健康，孕期最好脱离苯、甲苯、二甲苯浓度超过国家卫生标准的作业。
甲苯用途介绍
甲苯可用作生产苯及二甲苯和许多其他化工产品的原料。如油漆、清漆、亮漆、粘合剂及油墨制造业及天那水配方用之稀释剂，树脂溶剂；化学及制造业用之溶剂；尤以萃取及脱脂两工序最为适合。另也为化学合成用之原料。还可用作汽油的掺合组分以提高辛烷值，也是涂料、油墨和硝酸纤维素的溶剂。由甲苯生产的一系列中间体，称甲苯系中间体，其下游主要产品是硝基甲苯、苯甲酸、氯化苄、间甲酚、甲苯二异氰酸酯等，还可生产很多农药和医药中间体。
另外，甲苯具有优异的有机物溶解性能，是一种有广泛用途的有机溶剂，用于油类、树脂、天然橡胶和合成橡胶、煤焦油、沥青、醋酸纤维素，也作为溶剂用于纤维素油漆和清漆，甲苯容易发生氯化，生成苯—氯甲烷或苯三氯甲烷，它们都是工业上很好的溶剂；它还容易硝化，生成对硝基甲苯或邻硝基甲苯，它们都是染料的原料；它还容易磺化，生成邻甲苯磺酸或对甲苯磺酸，它们是做染料或制糖精的原料。甲苯的蒸汽与空气混合形成爆炸性物质，因此它可以制造梯思梯炸药。
甲苯也是有机合成，特别是氯化苯酰和苯基、糖精、三硝基甲苯和许多染料等有机合成的生要原料。它也是航空和汽车汽油的一种成分。
甲苯大量用作溶剂和高辛烷值汽油添加剂，也是有机化工的重要原料，但与同时从煤和石油得到的苯和二甲苯相比，目前的产量相对过剩，因此相当数量的甲苯用于脱烷基制苯或岐化制二甲苯。甲苯衍生的一系列中间体，广泛用于染料；医药；农药；火炸药；助剂；香料等精细化学品的生产，也用于合成材料工业。甲苯进行侧链氯化得到的一氯苄；二氯苄和三氯苄，包括它们的衍生物苯甲醇；苯甲醛和苯甲酰氯（一般也从苯甲酸光气化得到），在医药；农药；染料，特别是香料合成中应用广泛。甲苯的环氯化产物是农药；医药；染料的中间体。甲苯氧化得到苯甲酸，是重要的食品防腐剂（主要使用其钠盐），也用作有机合成的中间体。甲苯及苯衍生物经磺化制得的中间体，包括对甲苯磺酸及其钠盐；CLT酸；甲苯-2,4-二磺酸；苯甲醛-2,4-二磺酸；甲苯磺酰氯等，用于洗涤剂添加剂，化肥防结块添加剂；有机颜料；医药；染料的生产。甲苯硝化制得大量的中间体。可衍生得到很多最终产品，其中在聚氨酯制品；染料和有机颜料；橡胶助剂；医药；炸药等方面最为重要。
甲苯可用作生产苯和许多其他化工产品的原料。还可用作汽油的掺合组分以提高辛烷值，也是涂料、油墨和硝酸纤维素的溶剂。由甲苯生产的一系列中间体，称甲苯系中间体。甲苯虽然有如此广泛的用途，但与同时从重整汽油、裂解汽油、煤焦化得到的苯和二甲苯相比，目前的产量相对过剩。为解决这种供需的不平衡，工业上主要采取两种途径：
- 甲苯脱烷基制苯或歧化制二甲苯；
- 开辟甲苯的新用途，如生产甲苯二异氰酸酯，以及改进以甲苯为原生产苯酚、己内酰胺的方法，并力图用甲苯代替二甲苯，生产对苯二甲酸等大宗产品。
甲苯知识介绍
甲苯是一种无色，带特殊芳香味的易挥发液体。甲苯是芳香族碳氢化合物的一员，它的很多性质与苯很相像，常常替代有相当毒性的苯作为有机溶剂使用，还是一种常用的化工原料，可用于制造炸药、农药、苯甲酸、染料、合成树脂及涤纶等。同时它也是汽油的一个组成成分。
甲苯是石油的次要成份之一。在煤焦油轻油（主要成分为苯）中，甲苯占百分之十五到二十。我们周围环境中的甲苯主要来自重型卡车所排的尾气（因为甲苯是汽油的成份之一）。许多有机物在不完全燃烧后会产生少量甲苯，最常见的如：烟草。大气层内的甲苯和苯一样，在一段时间后会由空气中的氢氧自由基（OH*)完全分解。
参考资料：
- 中国冶金百科全书总编辑委员会《炼焦化工》卷编辑委员会,冶金工业出版社《中国冶金百科全书》编辑部 编.中国冶金百科全书·炼焦化工.北京：冶金工业出版社.1992.第79页.
- 安家驹 主编;包文滁,王伯英,李顺平 合编.实用精细化工辞典.北京：中国轻工业出版社.2000.第349页.
- 周树森 主编.中国女性百科全书·医药保健卷.沈阳：东北大学出版社.1995.第415-416页.
- http://www.chemicalbook.com/ProductChemicalPropertiesCB4233905.htm
- http://www.hudong.com/wiki/甲苯
- http://baike.baidu.com/view/106454.htm