蒸汽消毒可以除甲醛吗?来看看本文的深度分析

蒸汽消毒可以除甲醛吗?来看看本文的深度分析,第1张

最近许多小区业主资询室内空气治理的时候会问:“你们用什么方法除甲醛用蒸汽消毒可以除甲醛吗毛绒玩具怎么除甲醛”下面我们给大家详细介绍一下~

蒸汽消毒可以除甲醛吗

高温蒸汽消毒除甲醛有2种方式:

1、立即放水,产生100℃的高温蒸气开展喷扫解决。

2、加整治液,随后100℃的高温蒸气对家俱等开展喷扫解决。

正因如此,高温蒸气除甲醛有两个层面的功效。

1、是高温的效果下,加速甲醛的蒸发。

2、是可以直接用整治药水除甲醛。

那咱们先说高温,甲醛是的蒸发跟温度有较大关联。一般夏季温度上升,甲醛蒸发量会显著上升。这也是地理环境下室内室外温度持续上升的结论。而应用高温蒸气是目前把温度上升,部分加温,加速甲醛释放。正因如此,高温蒸气对加速甲醛释放是有效果的。

再讲整治药水,暂且不说这一整治药水实际效果怎样。只有我自己确保这种药水在100℃的高温下是否会产生本身反映无效或是挥发一部分相关成分呢或是反映形成新的化学物质导致副作用有关施工队伍是否有做了试验,大家不为人知。但是客户们在挑选的过程中应当留意这种物品。

根据上边剖析我们可以得出以下结论:

高温蒸汽消毒除甲醛非常大水平上是一种物理学功效,仅仅能加速甲醛释放的全过程,并无法真真正正除甲醛,还要全方位工程施工才可以达到效果。

毛绒玩具怎么除甲醛

毛绒娃娃中的甲醛关键来自于小玩具外表的纺织产品。北京市质监局纤检所医生介绍,纺织产品中的甲醛一般都并不是主观性加上,反而是加工厂在制造纺织产品的历程中,会加上柔顺剂、固色剂、防水涂料、粘合剂等改性剂,在其中带有甲醛。甲醛广泛运用于纯纺或混纺布商品,具备纺织产品防缩、免烫等作用。与此同时,这种改性剂中也会带有重金属元素等有害物。

假如小玩具的甲醛成分过高,对呼吸系统会出现一定危害,如发生干咳、咳嗽有痰、流泪,也有可能会产生皮肤过敏,如过敏性鼻炎等。假如长时间漫性很多触碰带有甲醛的毛绒娃娃,很有可能会致癌物质。

因为甲醛具备挥发物而且溶解水,因此新买的毛绒娃娃最好是先清理晾干,能显著降低甲醛成分。可是因为有一些不能清理。就只有曝晒,在太阳较好的时长曝晒几日。可大大减少甲醛成分,可是甲醛释放是个长周期,只有那样简易解决。

1蒸汽的污染及品质标准

蒸汽污染是指蒸汽中带有的盐分或杂质导致蒸汽品质的恶化。蒸汽带盐的方式有两种,其一为蒸汽携带含有盐分的炉水水滴,称之为机械性携带;其二为携带直接溶解于蒸汽中的盐分,称之为溶解性携带,因为各种盐分在蒸汽中具有不同的溶解能力,蒸汽的溶盐存在选择性,因此又称为选择性携带。可见,饱和蒸汽的机械性携带与溶解性携带之和即为携带的总盐分Sq,可表示为

式中:分别为每千克蒸汽中机械携带含盐量、溶解携带某种盐分的含盐量及溶解

盐分的总含量,mg/kg。前两项可按以下两式计算

式中:ω为蒸汽中机械携带水分的质量分数,即蒸汽湿度,%;ay为蒸汽中溶解携带某种盐分的质量分数,为该盐分在蒸汽中的质量与和蒸汽相接触的炉水中质量之比,称分配系数,%;Sls及Sls,i为每kg炉水中总含盐量及某种盐分的含盐量,mg/kg。

蒸汽总携带炉水盐分的质量分数,称总携带系数k,即

上式中如果含盐量为某种盐分,即为某种盐分的携带系数ki。

如果忽略腐蚀产生的盐分,可建立下列盐分平衡方程

式中:Sgs为给水含盐量,mg/kg;ρpw为排污率,即排污水量占给水总量的质量分数,%。

由此可见,蒸汽中含盐量取决于蒸汽湿度,盐分在蒸汽中的溶解能力以及炉水的含盐量。

饱和蒸汽品质恶化后将严重危害锅炉、汽轮机或其它蒸汽用户的安全经济运行,可能发生:①降低了热能的有效利用,影响与蒸汽直接接触的产品的质量及工艺条件;②部分盐分沉积在过热器及再热器的管壁面上,将使管壁温度升高,产生垢下腐蚀,导致钢材强度降低,以致发生爆管事故;③部分盐分沉积在蒸汽管道的阀门处,使阀门动作失灵以及泄漏;④部分盐分沉积在汽轮机的通流部分,将使通道的流通截面缩小,叶片表面变得粗糙,叶片形状改变,使汽轮机流阻增大,出力和效率降低,影响转子的动平衡,引起机组振动,严重时甚至造成重大安全事故。

为此,必须进行蒸汽的净化,保证其符合一定的品质指标。

我国制定的标准《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量GB/T12145—1999》目前主要适用于临界压力以下的火力发电机组及蒸汽动力设备(包括正常运行和停、备用机组启动)。我国临界压力以下的电站锅炉正常运行时的蒸汽品质标准见表152。为防止汽轮机积结金属氧化物,蒸汽中铜和铁的含量也不得超过规定的量。超临界机组正常运行和启动时的蒸汽品质应符合《超临界火力发电机组水汽质量标准DL/T912—2005》的规定。

表152 临界压力以下的电站锅炉正常运行时的蒸汽质量标准

对于工业锅炉,蒸汽品质应符合下列要求:对于有过热器的工业锅炉,饱和蒸汽的湿度≯1%,对于无过热器的水管锅炉,饱和蒸汽的湿度≯3%;对于无过热器的锅壳式锅炉,饱和蒸汽湿度≯5%,工业用过热蒸汽的含钠量应<300μg/kg。

通过上述分析可知,提高蒸汽品质的措施有:

(1)提高给水品质 在排污量不变时,提高给水品质即减少了炉水含盐量,则蒸汽品质相应提高。给水品质取决于水处理的方法,应通过技术经济比较,采用合理的水处理系统。对于高压以上的电站锅炉,更应采用完善的水处理系统。对于补水量大的热电站,为节省水处理费用,通常采用较为简单的水处理系统,因此给水品质较差。

(2)改进锅筒内部装置 选择适当的汽水分离器,以提高汽水分离效率,减少蒸汽的机械性携带;采用蒸汽清洗及分段蒸发等方法降低蒸汽的溶解性携带,均可提高蒸汽品质。

(3)增加炉水排污量 进入锅炉的给水在蒸发过程中不断浓缩,使得炉水中具有远高于给水的含盐量。为此,需连续(或间断)地排除部分炉水,即连续(或间断)排污,以降低炉水含盐量,保持合格的炉水品质,从而提高蒸汽品质。由于排污量的增加将使热损失和补水量增大,其最大允许的排污率见表153,而最小排污率取决于腐蚀产物污染炉水的程度,一般ρpw≥03%。

表153 最大允许的排污率ρpw  %

2蒸汽含盐机理

蒸汽含盐有机械性携带和溶解性携带两种形式。

(1)饱和蒸汽的机械性携带机理

机械性携带是指锅筒锅炉中,饱和蒸汽从炉水中引出时携带一些蒸汽空间内含有盐分的水滴。水滴进入锅筒汽空间有如图1513所示的两种途径,一是汽泡从炉水中穿过液面时,汽泡在液面破裂而引起炉水飞溅所形成的水滴进入锅筒汽空间;二是从锅筒汽空间引入的汽水混合物具有较大的动能,当其直接冲击水面或锅筒内件时引起炉水飞溅,形成大量的水滴进入锅筒汽空间。当图(a)所示的汽泡穿过液面时,先上升到液面并鼓出液面。由于水的下流使汽泡顶部的液膜逐渐变薄,最终导致破裂,则破裂的液膜变形成细小水滴向蒸汽空间飞溅。此后,汽泡周边的水在填补空缺部位时形成一个波峰,以一定速度上升的峰顶断裂为若干个较大水滴,进入蒸汽空间。

图1513 水滴进入锅筒汽空间的过程

(a)汽泡穿过液面;(b)汽水混合物冲击液面

进入蒸汽空间的水滴,当其质量较大且蒸汽空间高度足够时,能借自重返回液面,其余的水滴则由于汽流的作用力大于水滴的重力被汽流卷吸带走,形成蒸汽带水。当水滴在蒸汽空间受到汽流向上的作用力(浮升力及水滴与汽流摩擦形成的曳拉力)与水滴向下的重力相等时,则达到水滴随汽流飞逸的临界状态,即

式中:d为设水滴为球状时的直径,m;w″为汽

流上升速度,m/s;ξ为汽流与水滴之间的摩擦阻力系数,取ξ=10/Re05。

当汽流速度一定时,能被汽流带走的最大水滴直径称为飞逸直径dfy;当水滴直径一定时,能将水滴带走的汽流速度称为飞逸速度wfy,dfy及wfy由式(1551)导出

显然,汽流的上升速度越大,则水滴飞逸直径也越大,使蒸汽湿度也增大。

蒸汽压力、锅炉负荷、蒸汽空间高度及炉水含盐量是影响蒸汽机械性携带的主要因素。

①提高蒸汽压力,汽水密度差(ρ′-ρ″)减小而ρ″增大,由式(1552)和式(1553)可知,水滴的飞逸速度将减小而飞逸直径增大,汽水不易分离;此外,饱和水的表面张力和汽泡的直径随压力增大都减小,则汽泡破碎时形成的水滴直径小,这两个因素都使蒸汽的带水能力增强。因此高压时允许的汽流上升速度比中压时小。但由于压力增高后,汽流上升速度因蒸汽密度增大而减小,实际中只有当压力高于15MPa时,随压力增加蒸汽湿度才有显著的增长趋势。

②随着锅炉负荷D的增大,蒸汽湿度ω呈指数关系增加,如图1514所示。这是在蒸汽压力、锅筒尺寸及炉水含盐量给定的条件下由试验得到的。由图可见,ω与D的关系曲线由两个蒸汽负荷D1和D2近似地分为三个区域,其一般表达式

式中:A为与压力和汽水分离装置有关的系数;n为与负荷有关的指数。

图1514 蒸汽湿度和锅炉负荷的关系

第Ⅰ负荷区:D<D1,n=1~3,ω<003%。该区域由于锅炉负荷不大,蒸汽流速较小,蒸汽湿度ω随D的增大增加较慢。

第Ⅱ负荷区:D1≤D<D2,n=25~4,ω=(003~02)%。该区域随着锅炉负荷的增加,汽水混合物穿出水面所造成的炉水飞溅量增加,蒸汽流速迅速增大,可以携带直径较大的水滴,使蒸汽湿度ω增加很快。

第Ⅲ负荷区:D≥D2,n=8~10,ω>02%。进入这个区域后,锅炉负荷增大除了使蒸汽流速继续增大外,还因水空间汽泡增加导致水位膨胀,使实际蒸汽空间高度减到很小,限制了汽水自然分离,以及液面剧烈波动,使液面的泡沫被蒸汽直接带走,因此湿度急剧增加。

电站锅炉要求ω<003%,因此应在第Ⅰ负荷区工作,即D<D1。

实际应用中常用蒸汽空间负荷或蒸发面负荷两个参数来表示锅炉负荷。

如果锅筒直段范围内蒸汽空间的容积为V,m3,则通过单位蒸汽空间容积的蒸汽质量流量D,kg/h,称为蒸汽空间质量负荷Rv′;通过单位蒸汽空间容积的蒸汽容积流量称为蒸汽空间容积负荷Rv,按以下两式计算

蒸汽空间负荷值越小,表示蒸汽停留的时间越长,即蒸汽中的水滴有更多的机会重新回落到水空间中。

如果锅筒直段范围内的液面面积为F,m2,同理可得,蒸发面质量负荷RF′=D/F,kg/(m2·h);蒸发面容积负荷RF=Dv″/F,m3/(m2·h)。若汽水混合物全部进入锅筒水空间,RF′或RF实际上为蒸汽穿经单位液面的质量流速或容积流速,即表示蒸汽携带水滴的能力。

过高的蒸汽空间负荷或蒸发面负荷都会使蒸汽湿度超过允许值,因此蒸汽空间负荷必须小于根据蒸汽允许湿度确定的允许值,蒸汽允许湿度由炉水含盐量确定。在确定锅筒尺寸时,应考虑一定的储备系数。蒸汽空间容积负荷的参考值见表154,表中可以看出,随着压力增高,蒸汽空间容积负荷的允许值减小。

表154 蒸汽空间容积负荷的参考值

③锅筒蒸汽空间的高度hq是汽水重力分离的场所,显然,其高度增加,有利于水滴回落到水空间,使输出的蒸汽湿度减小。试验表明,当hq很小时,汽流带走大量的飞溅炉水,因此蒸汽湿度ω很大。随着hq的增加,ω急剧减少。但当hq>06m后,ω的变化就较平缓,因为此时蒸汽只能携带细小水滴,而较大直径水滴的最大上升高度已经小于蒸汽空间高度,不能被汽流携带走。因此,没有必要采用过大的锅筒尺寸来降低蒸汽湿度。ω与hq的关系曲线见图1515所示。

图1515 蒸汽湿度和蒸汽空间高度的关系

运行中,蒸汽空间高度由锅筒水位所控制。需要指出,由于锅炉炉水中的有机化合物、碱类及油脂等杂质使液面形成一泡沫层,此外炉水中的蒸汽存在使水空间发生膨胀,使得锅筒内实际水位hsj高于水位表所指示的水位hzs,因为两者是按重位压差平衡的,有如下换算关系:

式中:φ为水容积中的平均容积含汽率。因此,运行中要注意锅筒内水位的实际高度。

④炉水含盐量Sls增加,炉水表面张力增大,汽泡在液膜变得很薄时才会破裂,因此在水面上形成减小蒸汽空间高度的泡沫层,破裂时成为易被蒸汽携带的细小水滴;同时,炉水粘度也增大,使浮升速度慢的小汽泡不易合并成大汽泡,则水空间膨胀而蒸汽空间高度减小,所以Sls增加将使蒸汽湿度ω增大,ω与Sls的关系见图1516曲线1。由图可见,在一定负荷下,当Sls达到某一临界炉水含盐量Slj值时,将使ω急剧增大,这是由于上述各种现象使蒸汽空间减小到较大直径的水滴已经能被蒸汽大量带走所致,而Sls<Slj时,ω几乎不变。图1516曲线2还示出了蒸汽含盐量Sq和Sls的关系,Sq随Sls的增加总是增大的,但Sls>Slj后,因ω急剧增加,蒸汽含盐量Sq的增加速度比ω更快。Slj值与炉水杂质成分、蒸汽压力、锅炉负荷、蒸汽空间高度及汽水分离装置等因素有关。负荷增大则Slj值减小,其具体数值应由热化学试验确定。

(1)气体先通过A,装置A中澄清的石灰水变白色浑浊,说明气体中含有二氧化碳;然后通过装置B,装置B中白色无水硫酸铜变蓝,可能是从澄清石灰水中带出来的水蒸气,所以不能证明原气体中含有水蒸气;装置D中黑色的氧化铜变为一种亮红色物质且,装置E中澄清的石灰水变白色浑浊,说明该气体中含有一氧化碳;装置F中白色的无水硫酸铜变蓝色,可能是从E中带出来的水蒸气,不能证明D中产生了水,也就不能证明原气体中是否含有氢气;所以原气体中一定含有二氧化碳、一氧化碳,可能含有水蒸气、氢气和氮气;

(2)水能使白色硫酸铜变蓝,先通过无水硫酸铜是检验是否含有水的;二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊,再通过石灰水是检验是否含有二氧化碳的;再通过浓硫酸是除去原来的水蒸气,通过氧化铜是检验是否含有还原性气体,再通过无水硫酸铜,是看是否有水生成,因为氢气还原氧化铜生成铜和水,所以是为了检验是否有氢气的;最后通过澄清石灰水是看有没有二氧化碳生成,由于一氧化碳还原氧化铜生成铜和二氧化碳,所以是为了检验是否含有一氧化碳的;

故答案:(1)二氧化碳、一氧化碳;水蒸气、氢气和氮气;(2)BACDFE.

  由于苯的挥发性大,暴露于空气中很容易扩散。人和动物吸入或皮肤接触大量苯进入体内,会引起急性和慢性苯中毒。有研究报告表明,引起苯中毒的部分原因是由于在体内苯生成了苯酚。

苯对中枢神经系统产生麻痹作用,引起急性中毒。重者会出现头痛、恶心、呕吐、神志模糊、知觉丧失、昏迷、抽搐等,严重者会因为中枢系统麻痹而死亡。少量苯也能使人产生睡意、头昏、心率加快、头痛、颤抖、意识混乱、神志不清等现象。摄入含苯过多的食物会导致呕吐、胃痛、头昏、失眠、抽搐、心率加快等症状,甚至死亡。吸入20000ppm的苯蒸气5-10分钟便会有致命危险。

长期接触苯会对血液造成极大伤害,引起慢性中毒。引起神经衰弱综合症。苯可以损害骨髓,使红血球、白细胞、血小板数量减少,并使染色体畸变,从而导致白血病,甚至出现再生障碍性贫血。苯可以导致大量出血,从而抑制免疫系统的功用,使疾病有机可乘。有研究报告指出,苯在体内的潜伏期可长达12-15年。

妇女吸入过量苯后,会导致月经不调达数月,卵巢会缩小。对胎儿发育和对男性生殖力的影响尚未明了。孕期动物吸入苯后,会导致幼体的重量不足、骨骼延迟发育、骨髓损害。

对皮肤、粘膜有刺激作用。国际癌症研究中心(IARC)已经确认为致癌物。

接触限值:

中国 MAC 40 mg/m3(皮)

美国ACGIH 10ppm, 32mg/m3 TWA: OSHA 1ppm, 32 mg/m3

毒性:

LD50: 3306mg/kg(大鼠经口);48mg/kg(小鼠经皮)

LC50: 10000ppm 7小时(大鼠吸入)

当然,由于每个人的健康状况和接触条件不同,对苯的敏感程度也不相同。嗅出苯的气味时,它的浓度大概是15ppm,这时就应该注意到中毒的危险。在检查时,通过尿和血液的检查可以很容易查出苯的中毒程度。

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IUPAC中文命名

常规

分子式 C6H6

SMILES C1=CC=CC=C1

分子量 7811 g/mol

外观 无色透明易挥发液体

气味 有强烈芳香气味。12ppm浓度时可检测到油漆稀释剂气味

CAS号 71-43-2

RTECS号 CY1400000

IMDG规则页码 3185

UN编号 1114

性质

STP下的密度 08786 g/cm3

溶解度 018 g/ 100 ml 水

熔点 27865 K (55 ℃)

沸点 35325 K (801 ℃)

相态

三相点 2785 ± 06 K

临界点 2895℃

492MPa

熔解热

(ΔfusH) 984 kJ/mol

汽化热

(ΔvapH) 443 kJ/mol

燃烧热 32644 kJ/mol

危险性

闪点 -1011℃(闭杯)

自燃 56222℃

爆炸极限 12 - 80 %

摄取 可引起急性中毒,麻痹中枢神经,需要充分漱口,喝水,尽快洗胃。

吸入 可导致呼吸困难。严重者可能导致呼吸及心跳停止。

皮肤 变干燥,脱屑,皴裂,有的可能发生过敏性湿疹

眼睛 有刺激性。需用大量清水冲洗

处理方式

危险性:

o 遇热、明火易燃烧、爆炸。

人身保护:

o 防护手套,防护服,浓度过高须配带防毒面具

稳定性:

o 能与氧化剂强烈反应。不能与乙硼烷共存。

储存:

o 阴凉,通风。远离火种、热源。防止阳光直射。密封储存。防止静电

液体性质

标准生成焓

(ΔfH0液) 4895 ± 054 kJ/mol

标准熵

(S0液) 17326 J/mol·K

热容

(Cp) 13569 J/mol·K (29815 K)

若非注明,所有数据都依从国际单位制和来自标准温度和压力条件下。 参考和免责条款

苯(C6H6)在常温下为一种无色、有甜味的透明液体,并具有强烈的芳香气味。苯可燃,有毒,也是一种致癌物质。

化学上,苯是一种碳氢化合物也是最简单的芳烃。它难溶于水,易溶于有机溶剂,本身也可作为有机溶剂。苯是一种石油化工基本原料。苯的产量和生产的技术水平是一个国家石油化工发展水平的标志之一。苯具有的环系叫苯环,是最简单的芳环。苯分子去掉一个氢以后的结构叫苯基,用Ph表示。因此苯也可表示为PhH。

目录

[隐藏]

1 发现

2 结构

3 物理性质

4 化学性质

o 41 取代反应

+ 411 卤代反应

+ 412 硝化反应

+ 413 磺化反应

+ 414 烷基化反应

o 42 加成反应

o 43 氧化反应

o 44 其他反应

5 制备

o 51 从煤焦油中提取

o 52 从石油中提取

+ 521 催化重整

+ 522 蒸汽裂解

o 53 芳烃分离

o 54 甲苯脱烷基化

+ 541 甲苯催化加氢脱烷基化

+ 542 甲苯热脱烷基化

o 55 甲苯歧化和烷基转移

o 56 其他方法

6 分析测试方法

7 安全

o 71 毒性

o 72 可燃性

8 工业用途

9 苯的异构体

10 苯的衍生物

o 101 取代苯

o 102 多环芳烃

11 参看

12 参考文献

13 外部链接

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发现

凯库勒的摆动双键

放大

凯库勒的摆动双键

苯最早是在18世纪初研究将煤气作为照明用气时合成出来的。1803年-1819年G T Accum采用同样方法制出了许多产品,其中一些样品用现代的分析方法检测出有少量的苯。然而,一般认为苯是在1825年由麦可·法拉第发现的。他从鱼油等类似物质的热裂解产品中分离出了较高纯度的苯,称之为“氢的重碳化物”(Bicarburet of hydrogen)。并且测定了苯的一些物理性质和它的化学组成,阐述了苯分子的碳氢比。

1833年,Milscherlich确定了苯分子中6个碳和6个氢原子的经验式(C6H6)。弗里德里希·凯库勒于1865年提出了苯环单、双键交替排列、无限共轭的结构,即现在所谓“凯库勒式”。又对这一结构作出解释说环中双键位置不是固定的,可以迅速移动,所以造成6个碳等价。他通过对苯的一氯代物、二氯代物种类的研究,发现苯是环形结构,每个碳连接一个氢。也有人提出了其他的设想:

詹姆斯·杜瓦则归纳出不同结构;以其命名的杜瓦苯现已被证实是与苯不同的另外一种物质,可由苯经光照得到。

1845年德国化学家霍夫曼从煤焦油的轻馏分中发现了苯,他的学生C Mansfield随后进行了加工提纯。后来他又发明了结晶法精制苯。他还进行工业应用的研究,开创了苯的加工利用途径。大约从1865年起开始了苯的工业生产。最初是从煤焦油中回收。随着它的用途的扩大,产量不断上升,到1930年已经成为世界十大吨位产品之一。

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结构

苯具有的苯环结构导致它有特殊的芳香性。苯环是最简单的芳环,由六个碳原子构成一个六元环,每个碳原子接一个基团,苯的6个基团都是氢原子。

6个p轨道形成离域大∏键的电子云

放大

6个p轨道形成离域大∏键的电子云

碳数为4n+2(n是自然数),且具有单、双键交替排列结构的环烯烃称为轮烯,苯就是[6]-轮烯。

苯分子是平面分子,12个原子处于同一平面上,6个碳和6个氢是均等的,C-H键长为108Å,C-C键长为140Å,此数值介于单双键长之间。分子中所有键角均为120°,说明碳原子都采取sp2杂化。这样每个碳原子还剩余一个p轨道垂直于分子平面,每个轨道上有一个电子。于是6个轨道重叠形成离域大∏键,现在认为这是苯环非常稳定的原因,也直接导致了苯环的芳香性。

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物理性质

苯的沸点为801℃,熔点为55℃,在常温下是一种无色、有芳香气味的透明液体,易挥发。苯比水密度低,密度为088g/ml,但其分子质量比水重,。苯难溶于水,1升水中最多溶解17g苯;但苯是一种良好的有机溶剂,溶解有机分子和一些非极性的无机分子的能力很强。

苯能与水生成恒沸物,沸点为6925℃,含苯912%。因此,在有水生成的反应中常加苯蒸馏,以将水带出。

在10-1500mmHg之间的饱和蒸气压可以根据安托万方程(antoine)计算:

\lg P = A - {B \over C + t}

其中:P 单位为 mmHg, t 单位为 ℃, A = 691210, B = 1214645, C = 221205

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化学性质

苯参加的化学反应大致有3种:一种是其他基团和苯环上的氢原子之间发生的取代反应;一种是发生在C-C双键上的加成反应;一种是苯环的断裂。

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取代反应

苯环上的氢原子在一定条件下可以被卤素、硝基、磺酸基、烃基等取代,生成相应的衍生物。由于取代基的不同以及氢原子位置的不同、数量不同,可以生成不同数量和结构的同分异构体。

苯环的电子云密度较大,所以发生在苯环上的取代反应大都是亲电取代反应。亲电取代反应是芳环有代表性的反应。苯的取代物在进行亲电取代时,第二个取代基的位置与原先取代基的种类有关。

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卤代反应

苯的卤代反应的通式可以写成:

PhH + X_2 \to PhX + HX

反应过程中,卤素分子在苯和催化剂的共同作用下异裂,X+进攻苯环,X-与催化剂结合。

以溴为例:反应需要加入铁粉,铁在溴作用下先生成三溴化铁。

FeBr_3 + Br^- \to FeBr_4^-

PhH + Br^+ + FeBr_4^- \to PhBr + FeBr_3 + HBr

在工业上,卤代苯中以氯和溴的取代物最为重要。

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硝化反应

苯和硝酸在浓硫酸作催化剂的条件下可生成硝基苯:

PhH + HONO_2 \to PhNO_2 + H_2O

硝化反应是一个强烈的放热反应,很容易生成一取代物,但是进一步反应速度较慢。

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磺化反应

用浓硫酸或者发烟硫酸在较高温度下可以将苯磺化成苯磺酸。

H_2SO_4 + PhH \to PhSO_3H + H_2O

苯环上引入一个磺酸基后反应能力下降,不易进一步磺化,需要更高的温度才能引入第二、第三个磺酸基。这说明硝基、磺酸基都是钝化基团,即妨碍再次亲电取代进行的基团。

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烷基化反应

在AlCl3催化下苯环上的氢原子可以被烷基(烯烃)取代生成烷基苯,这种反应称为烷基化反应,又称为傅-克烷基化反应。例如与乙烯烷基化生成乙苯:

PhH + C_2H_4 \to Ph\!-\!C_2H_5

在反应过程中,R基可能会发生重排:如1-氯丙烷与苯反应生成异丙苯,这是由于自由基总是趋向稳定的构型。

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加成反应

苯环虽然很稳定,但是在一定条件下也能够发生双键的加成反应。通常经过催化加氢,镍作催化剂,苯可以生成环己烷。

C_6H_6 + 3H_2 \to C_6H_{12}

此外由苯生成六氯环己烷(六六六)的反应可以在紫外线照射的条件下,由苯和氯气加成而得。

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氧化反应

苯和其他的烃一样,都能燃烧。当氧气充足时,产物为二氧化碳和水。

2C_6H_6 + 15O_2 \to 12CO_2 + 6H_2O

但是在一般条件下,苯不能被强氧化剂所氧化。但是在氧化钼等催化剂存在下,与空气中的氧反应,苯可以选择性的氧化成顺丁烯二酸酐。这是屈指可数的几种能破坏苯的六元碳环系的反应之一。(马来酸酐是五元杂环。)

2C_6H_6 + 9O_2 \to 2C_4H_2O_3 + 4CO_2 + 4H_2O

这是一个强烈的放热反应。

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其他反应

苯在高温下,用铁、铜、镍做催化剂,可以发生缩合反应生成联苯。和甲醛及次氯酸在氯化锌存在下可生成氯甲基苯。和乙基钠等烷基金属化物反应可生成苯基金属化物。在四氢呋喃中氯苯或溴苯和镁反应可生成苯基格林尼亚试剂。

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制备

苯可以由含碳量高的物质不完全燃烧获得。自然界中,火山爆发和森林火险都能生成苯。苯也存在于香烟的烟中。

直至二战,苯还是一种钢铁工业焦化过程中的副产物。这种方法只能从1吨煤中提取出1千克苯。1950年代后,随着工业上,尤其是日益发展的塑料工业对苯的需求增多,由石油生产苯的过程应运而生。现在全球大部分的苯来源于石油化工。工业上生产苯最重要的三种过程是催化重整、甲苯加氢脱烷基化和蒸汽裂化。

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从煤焦油中提取

在煤炼焦过程中生成的轻焦油含有大量的苯。这是最初生产苯的方法。将生成的煤焦油和煤气一起通过洗涤和吸收设备,用高沸点的煤焦油作为洗涤和吸收剂回收煤气中的煤焦油,蒸馏后得到粗苯和其他高沸点馏分。粗苯经过精制可得到工业级苯。这种方法得到的苯纯度比较低,而且环境污染严重,工艺比较落后。

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从石油中提取

在原油中含有少量的苯,从石油产品中提取苯是最广泛使用的制备方法。

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催化重整

重整这里指使脂肪烃成环、脱氢形成芳香烃的过程。这是从第二次世界大战期间发展形成的工艺。

在500-525°C、8-50个大气压下,各种沸点在60-200°C之间的脂肪烃,经铂 - 铼催化剂,通过脱氢、环化转化为苯和其他芳香烃。从混合物中萃取出芳香烃产物后,再经蒸馏即分出苯。也可以将这些馏分用作高辛烷值汽油。

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蒸汽裂解

蒸汽裂解是由乙烷,丙烷或丁烷等低分子烷烃以及石脑油,重柴油等石油组份生产烯烃的一种过程。其副产物之一裂解汽油富含苯,可以分馏出苯及其他各种成分。裂解汽油也可以与其他烃类混合作为汽油的添加剂。

裂解汽油中苯大约有40-60%,同时还含有二烯烃以及苯乙烯等其他不饱和组份,这些杂质在贮存过程中易进一步反应生成高分子胶质。所以要先经过加氢处理过程来除去裂解汽油中的这些杂质和硫化物,然后再进行适当的分离得到苯产品。

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芳烃分离

从不同方法得到的含苯馏分,其组分非常复杂,用普通的分离方法很难见效,一般采用溶剂进行液-液萃取或者萃取蒸馏的方法进行芳烃分离,然后再采用一般的分离方法分离苯、甲苯、二甲苯。根据采用的溶剂和技术的不同又有多种分离方法。

Udex法:由美国道化学公司和UOP公司在1950年联合开发,最初用二乙二醇醚作溶剂,后来改进为三乙二醇醚和四乙二醇醚作溶剂,过程采用多段升液通道(multouocomer)萃取器。苯的收率为100%。

Suifolane法:荷兰壳牌公司开发,专利为UOP公司所有。溶剂采用环丁砜,使用转盘萃取塔进行萃取,产品需经白土处理。苯的收率为999%。

Arosolvan法:由联邦德国的鲁奇公司在1962年开发。溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP),为了提高收率,有时还加入10-20%的乙二醇醚。采用特殊设计的Mechnes萃取器,苯的收率为999%。

IFP法:由法国石油化学研究院在1967年开发。采用不含水的二甲亚砜作溶剂,并用丁烷进行反萃取,过程采用转盘塔。苯的收率为999%。

Formex法:为意大利SNAM公司和LRSR石油加工部在1971年开发。吗啉或N-甲酰吗啉作溶剂,采用转盘塔。芳烃总收率988%,其中苯的收率为100%。

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甲苯脱烷基化

甲苯脱烷基制备苯,可以采用催化加氢脱烷基化,或是不用催化剂的热脱烷基。原料可以用甲苯、及其和二甲苯的混合物,或者含有苯及其他烷基芳烃和非芳烃的馏分。

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甲苯催化加氢脱烷基化

用铬,钼或氧化铂等作催化剂,500-600°C高温和40-60个大气压的条件下,甲苯与氢气混合可以生成苯,这一过程称为加氢脱烷基化作用。如果温度更高,则可以省去催化剂。反应按照以下方程式进行:

Ph\!-CH_3 + H_2 \to Ph\!-H + CH_4

根据所用催化剂和工艺条件的不同又有多种工艺方法:

Hydeal法:由Ashiand & refing 和UOP公司在1961年开发。原料可以是重整油、加氢裂解汽油、甲苯、碳6-碳8混合芳烃、脱烷基煤焦油等。催化剂为氧化铝-氧化铬,反应温度600-650℃,压力343-392MPa。苯的理论收率为98%,纯度可达9998%以上,质量优于Udex法生产的苯。

Detol法:Houdry公司开发。用氧化铝和氧化镁做催化剂,反应温度540-650℃,反应压力069-54MPa,原料主要是碳7-碳9芳烃。苯的理论收率为97%,纯度可达9997%。

Pyrotol法:Air products and chemicals公司和Houdry公司开发。适用于从乙烯副产裂解汽油中制苯。催化剂为氧化铝-氧化铬,反应温度600-650℃,压力049-54MPa。

Bextol法:壳牌公司开发。

BASF法:BASF公司开发。

Unidak法:UOP公司开发。

(1)小李同学认为“白烟”的成分是水蒸气,因为水蒸气遇冷凝结成液滴,所以可以用干冷的烧杯罩在白烟上方看是否有水雾;

小王同学认为“白烟”的成分是蜡烛蒸汽,因为石蜡有可燃性,所以可用点燃白烟看是否能燃烧的方法判断.

(2)①为了使注射器里的空气中的氧气能充分与红磷反应,在实验加热过程中,可以交替缓慢推动两个注射器活塞;

②该实验中反应的文字表达式为磷+氧气

点燃
五氧化二磷.

③测定的空气中氧气的体积分数为

2522
25
×100%=12%<21%;分析小强测定的数据比实际数据偏小,原因主要有以下几个原因:注射器的前端、玻璃管管比较细,不利于铜丝与注射器里的氧气反应,未交替缓缓推动两个注射器活塞,加入的红磷的量不足,没有完全消耗掉氧气,读数时没有冷却至室温等.

④为了达到实验目的,选择的试剂应既能除去氧气,又不与空气中的其物质发生反应,且生成物在常温下是固体.

故答案为:(1)用干冷的烧杯罩在白烟上方   将白烟用火柴点燃(或将白烟冷却得到白色的蜡状固体)

(2)①使空气中的氧气充分反应    ②磷+氧气

点燃
五氧化二磷   ③<abc   ④既能除去氧气,又不与空气中的其物质发生反应,且生成物在常温下是固体.(其它答案合理也可)

  煤气初步冷却的操作对整个回收车间以及炼焦炉和焦油蒸馏的生产均有影响。我公司目前采用立管式煤气初冷器,容易出现的问题是器后煤气集合温度偏高,这将给下道工序带来一系列问题,主要表现在:

1、煤气中水汽含量增多,体积变大,造成鼓风机能力不够,影响煤气的正常输送。

2、焦油汽的冷凝率降低,初冷器后煤气中焦油含量增多,如捕焦油器效率不高,将使硫铵质量变坏,使洗苯、脱硫、脱萘均受到影响,并会造成设备堵塞。

3、在初冷器内,煤气中的萘在遇冷时,部分即呈细小结晶析出,由于粒度非常小,很难从高速的煤气中沉降下来,而随煤气带走,所以煤气管道的实际含萘量比同温饱和含量要高1—2倍。而当集合温度增高时,则煤气中的含萘量将显著增大,这是因为:

(1)、煤气中纯萘的蒸汽压亦即煤气中的萘含量,随煤气温度的升高而有很大的增长。

(2)、据资料介绍,全焦油含萘量约为8%,而在初冷器冷端得到的冷凝焦油中含萘量可达21—25%(初冷器后煤气温度为主31℃)。由此可见,如器后煤气温度偏高,由于焦油汽的冷凝率降低,特别是焦油的轻质组分冷凝量少了,因而固态结晶萘溶解于焦油中的量减少,随煤气带走的量相应地增多了。

此外,煤气出冷却器后所挟带的焦油雾中所含之萘,因煤气受鼓风机绝热压缩温度升高而重新蒸发,致使鼓风机后煤气含萘量更高。因煤气含萘量高,将使煤气管道和设备堵塞,对硫铵和粗苯系统影响更为严重。

4、集合温度偏高,溶解于冷凝氨水中的氨、硫化氢、氰化氢量减少,其随煤气带出量增多,对于硫铵系统,将使饱和器负荷增大而器后煤气含氨、硫化氢、氰化氢量相应提高,从而增加了脱苯设备的腐蚀程度。

由上述可见,必须重视煤气初冷操作,并寻求改善煤气初冷的途径。现就目前所了解的情况,初步探讨如下:

1、应保证较低的煤气入口温度和冷却水入口温度

对于正在生产中的立管式煤气,传热面积和煤气处理量均为一定,则煤气集合温度与煤气入口温度及冷却水入口温度密切相关,应尽可能降低煤气入口温度和冷却水入口温度。根据对煤气在集气管内冷却过程的分析,可以看出,为降低煤气入口温度,应尽量降低配煤水份,并保持稳定。其次,应使氨水和焦油很好的分离,主要是用焦油液位调节器控制好油、水分界面的高低,防止氨水带油现象发生,向集气管供应足量的不带焦油的氨水,以保证喷洒氨水有良好的雾化程度。

当采用循环冷却水时,应定期清扫凉水架并维护好通风机,使能正常操作。在夏季,由于空气的湿度较高,水温冷却不下来,则可排出部分循环水,补用新水(地下水或制冷水),在生产操作中,还应注意调节进入各台初冷器的煤气量及冷却水量,以使每台初冷器的出口煤气温度接近一致。

2、加强对管式煤气初冷器的清扫

(1)管外壁清扫:通常可用水蒸气或煤气清扫,但最好的方法是用热煤气清扫,因为用水蒸气清扫时会增加酚水的处理量,另外,煤焦油气化后会在管壁上沉积一层不易清除的油垢。而用热煤气清扫操作简单,不产生废水。方法是先将初冷器内的冷却水放空,开大煤气入口阀,出口阀保持一定的开度,使初冷器内温度维持在55—75℃之间,这样,粘在管壁上的萘、煤焦油等便被热煤气熔化除去。

(2)管内壁的清扫:初冷器管内通过冷却水,故管内壁往往有水垢和沉砂等沉积物,主要是由冷却水水质变差和水温过高引起。这种沉积物一般用机械法和酸洗法清扫。机械法清扫劳动强度大。酸洗法是用质量分数为3%的盐酸,酸中加入02%的质量分数为4%的甲醛作缓蚀剂,在50%左右的温度下冲洗管内壁,水垢中的碳酸盐和盐酸反应生成可溶性的氯化钙和二氧化碳,水垢消失。

3、采取有效方法,清除初冷器管内水垢

影响初冷器传热效率的另一个因素是水垢,由于我们所用水质硬度较大,杂质较多,因而在煤气初冷器管内水垢和积存的泥沙很多,必须进行定期清扫。

(1)、根据冷却水的硬度控制初冷器出水的温度,硬度越高,初冷出水的温度应越低。一般情况下,硬度(德国度)为10°dH时,出水水温应低于50℃;硬度为15°dH时,出水水温应低于45℃;硬度为20°dH以上,冷却器出水的水温应低于40℃。

(2)、为防止结垢,可向循环冷却水中掺入含酚废水代替因蒸发损失所需补充的工业新水,可起防止结垢,腐蚀和绿苔丛生的作用。

(3)、在进水主管安装永磁器,使水以一定的速度通过磁场,这样水中的一些碳酸盐在切割磁力线的过程中受到磁化,结晶生长受到破坏,亦即水垢生成困难。

(4)、对循环冷却水进行水质处理,也能达到减少或防止结垢的目的。例如加入防垢剂,使水中的物质不结硬垢,而变成沉渣排除。

4、从设备结构上改进初冷操作

目前,立管式煤气冷却器应用较广,此种冷却器虽然具有结构简单,易于清扫的优点,但也存在管内水流速小,煤气含萘高,传热效率低,焦油雾和水雾难以分离等缺点。

为彻底改善初冷器的换热效果,建议采用目前广泛使用的横管初冷器,横管初冷器的水管直径为57/63毫米,当煤气处理量相同时,比立管初冷器所需台数少,因而冷却水流速快,给热系数高。又因煤气全部是由上往下流动,冷凝液对密集的管排可以充分地进行清洗。此外,冷却水管在整个冷却器断面上的密集分布,可使煤气流产生强烈湍动,因此,大大地提高了传热效率,同时,由于煤气流垂直于水管流动,可以有效地将焦油雾和水雾分离出来。

横管初冷器的缺点是构造较复杂,管内水垢不易清扫,如能将冷却水进行永磁处理或水质较好,清扫水垢不成问题,采用横管初冷器的优越性是很明显的。

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