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甲苯

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甲苯

中文名称:
甲苯
CAS号:
108-88-3
英文名称:
Toluene
MF:
C7H8
MW:
92.14
EINECS:
203-625-9
Mol File:
108-88-3.mol

甲苯 性质

熔点 
-95 °C
沸点 
111 °C
密度 
0.866
蒸气密度
3.2 (vs air)
蒸气压
22 mm Hg ( 20 °C)
折射率 
n/D 1.496(lit.)
闪点 
40 °F
储存条件 
0-6°C
酸度系数(pKa)
40(at 25℃)
形态
Liquid
颜色
Colorless
比重
0.865~0.870(20/20℃)(Ph.Eur.)
相对极性
0.099
气味 (Odor)
Aromatic, benzene-like odor detectable at 0.16 to 37 ppm (mean = 1.6 ppm)
嗅觉阈值(Odor Threshold)
0.33ppm
爆炸极限值(explosive limit)
7%
水溶解性 
0.5 g/L (20 ºC)
Merck 
14,9529
BRN 
635760
Henry's Law Constant
1.05 at 40 °C, 1.68 at 50 °C, 2.62 at 60 °C, 3.15 at 70 °C, 3.97 at 80 °C (headspace-GC, Vane et al., 2001)
暴露限值
TLV-TWA 100 ppm (~375 mg/m3) (ACGIH, NIOSH, and MSHA), 200 ppm (~750 mg/ m3) OSHA; ceiling 300 ppm, peak 500 ppm/ 15 min (OSHA); STEL 150 ppm (ACGIH).
CAS 数据库
108-88-3(CAS DataBase Reference)
NIST化学物质信息
Toluene(108-88-3)
EPA化学物质信息
Toluene (108-88-3)
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甲苯 用途与合成方法

概述

甲苯(分子式:C7H8)系苯的同系物,亦名“甲基苯”、“苯基甲烷”,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,在空气中,甲苯只能不完全燃烧,火焰呈黄色。它的很多性质与苯很相像,具有类 似苯的芳香气味,在现今实际应用中常常替代有相当毒性的苯作为有机溶剂使用,它的沸点(常压)110.63℃,熔点 -94.99℃,凝固点为-95℃,密度为0.866克/厘米3。甲苯温度计正是利用了它的凝固点比水很低,可以在高寒地 区使用;而它的沸点又比水的沸点高,可以测110.8℃以下的温度。因此从测温范围来看,它优于水银温度计和酒精 温度计。另外甲苯比较便宜,故甲苯温度计比水银温度计也便宜。甲苯几乎不溶于水(0.52g/l),但可以和二硫化碳 ,酒精,乙醚以任意比例混溶,在氯仿,丙酮和大多数其他常用有机溶剂中也有很好的溶解性。甲苯的粘性为0,6 mPa s,也就是说它的粘稠性弱于水,甲苯的热值为40.940 kJ/kg,闪点为4 ℃,燃点为535 ℃。蒸气和空气形成爆炸 性混合物,爆炸极限1.2~7.0%(体积)。如甲苯溶解溴后,在光照条件下,甲基上的氢原子被溴原子取代(与甲烷 相似)而在铁作催化剂条件下,苯基上的氢原子被溴原子取代(与苯相似);但甲苯分子中存在着甲基和苯基的相互 影响,使得甲苯又具有不同于苯和甲烷的性质,如苯环上的取代反应(卤化、硝化等),甲苯比苯容易进行,甲苯分 子中的甲基可以被酸性高锰酸钾溶液氧化。
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;它可以萃取溴水中的溴,但不能和溴水反应;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;一份甲苯和三份硝酸硝化,可得到三硝基甲苯(俗名TNT);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,因此它可以制造梯恩梯炸药。

发现历程

1844年甲苯由法国科学家Henri Etienne Sainte-Claire Deville通过对吐鲁香胶的干馏首次制备成功,甲苯的英语 名称toluene也由此而来。1861年,德国化学家约瑟夫·威尔布兰特用甲苯作原料,首次合成了不纯的TNT。1880年, 高纯度TNT也由甲苯制备成功。1891年,德国开发了以甲苯为基础原料的TNT工业制备法,这种方法经过不断改进后至 今仍被使用。
19世纪后期,煤焦化工业大规模发展,由焦化副产中回收大量甲苯。第一、二次世界大战期间,以甲苯为原料的炸药 三硝基甲苯(即梯恩梯)需求量剧增,由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,甲苯以每年10%~13%的速度增产。各国由石油生产甲苯的途径不尽相同,美国 主要来源于催化重整油,西欧和日本等国则主要从裂解汽油中提取。

化学性质

甲苯的化学性质由于甲基的存在,较苯活泼。能在催化剂作用下发生苯环上的取代反应;无催化剂时,在加热情况下,可发生甲基上的取代,如氯化时,生成氯苄。在催化剂存在下加氢,生成甲基环己烷。在催化剂作用下氧化,生成苯甲酸。容易硝化,可生成邻位、对位,甚至2,4,6-三硝基甲苯。与硫酸反应,生成邻位、对位甲基苯磺酸。在催化剂作用下,能发生歧化反应,生成苯及间二甲苯。
甲苯存在于许多矿物油中,是煤焦油的重要组成,在焦化工业中,由粗苯精制可以得到甲苯,又称焦化甲苯。中国把焦化甲苯按其技术指标分为硝化用甲苯、精甲苯和溶剂用甲苯。焦化甲苯技术指标如下图:
焦化甲苯技术指标图
甲苯最主要用途是制硝基甲苯、TNT、苯甲醛、苯甲酸及用作溶剂。
甲苯脱甲基可以制取苯,歧化可以制取苯和二甲苯。甲苯还是制备三硝基甲苯 (TNT)、苯甲酸、对苯二甲酸、防腐剂、染料、泡沫塑料、合成纤维等的重要原料。将其加入在汽油中可以提高抗爆性能,还可以用做溶剂。甲苯膨胀系数大,凝固点低,可以用来制造低温温度计。
甲苯与混酸(浓硝酸和浓硫酸的混合物) 反应—硝化制备三硝基甲苯的反应方程式如下图:
甲苯制备三硝基甲苯

自然分布

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。

工业生产方法

在工业生产中主要以石油为原料。我国石油级甲苯的生产主要有两种生产路线:1,由炼厂抽提,原料是催化重整汽油 。2,由石化厂抽提,原料是加氢裂解汽油(PY GAS)。在第二次世界大战期间,由于石油供应的匮乏,德国也尝试过 用苯或甲醇为原料的制备法。在制备过程中主要的副产品是乙烯和丙烯。每年甲苯的全球产量大约为五百万至一千万 吨。从石油中直接提取或将煤炭干馏的方法虽然简单,但都是不经济的。工业上主要采用将石油裂解并将所得到的产 物之一正庚烷脱氢成环的方法。
1,煤焦化副产的粗苯馏分中含甲苯15%~20%(质量),其数量与原料煤的性质、焦化深度有关。一般生产每吨焦炭可 副产甲苯1.1~1.3kg。用硫酸洗除粗苯馏分中不饱和烃和杂质,再经碱中和、水洗、精馏,可得到纯度很高的甲苯。
2,催化重整油中含芳烃50%~60%(体积),其中甲苯含量可达40%~45%。催化重整油采用二甘醇、环丁砜、Ν -甲基吡咯烷酮等溶剂进行萃取以回收芳烃(见芳烃抽提),最后经精馏得到高纯度甲苯。
3,裂解汽油中芳烃含量 为70%(质量)左右,其中15%~20%是甲苯。裂解汽油经两段加氢脱除二烯烃、单烯烃和微量硫,再经萃取、精馏 ,可得到纯度99.5%以上的甲苯。

用途

甲苯可用作生产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。化工 方面主要用以生产苯及二甲苯,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。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。

危害

吸收在体内的甲苯,80%在NADP(转酶II)的存在下,被氧化为苯甲醇,再在NAD(转酶I)的存在下氧化为苯甲醛, 再经氧化成苯甲酸。然后在转酶A及三磷酸腺苷存在下与甘氨酸结合成马尿酸。所以人体吸收和甲苯16%-20%由呼吸道 以原形呼出,80%以马尿酸形式经肾脏而被排出体外,所以人体接触甲苯后,2小时后尿中马尿酸迅速升高,以后止升 变慢,脱离接触后16-24小时恢复正常。一小部分苯甲酸与葡萄醛酸结合生成无毒物。甲苯代谢为邻甲苯酚的量不到 1%。在环境中,甲苯在强氧化剂作用或催化剂存在条件中与空气作用,都被氧化为苯甲酸或直接分解成二氧化碳和水 。 甲苯易挥发,在环境中比较稳定,不易发生反应。由于空气的运动,使其广泛分布在环境中。水中的甲苯可迅速 挥发至大气中。甲苯毒性小于苯,但刺激症状比苯严重,吸入可出现咽喉刺痛感、发痒和灼烧感;刺激眼粘膜,可引 起流泪、发红、充血;溅在皮肤上局部可出现发红、刺痛及泡疹等。重度甲苯中毒后,或呈兴奋状:躁动不安,哭笑 无常;或呈压抑状:嗜睡,木僵等,严重的会出现虚脱、昏迷。甲苯微溶于水,当倾倒入水中时,可漂浮在水面,或 呈油状分布在水面,会引起鱼类及其它水生生物的死亡。受污染水体散发出苯系物特有刺鼻气味。甲苯为一级易燃物 ,其蒸气与空气的混合物具爆炸性。发生爆炸起火时,冒出黑烟,火焰沿地面扩散。进入现场,眼睛、咽喉会感到刺 痛、流泪、发痒,并可闻到特殊的芳香气味。

毒性


ADI不作特殊规定(FFAO/WHO,2001)。
LD50 5000mg/kg(大鼠,经口)。

化学性质 

无色透明液体,有类似苯的芳香气味。 不溶于水,可混溶于苯、醇、醚等多数有机溶剂。

用途 

广泛用作有机溶剂和合成医药、涂料、树脂、染料、炸药和农药等的原料

用途 

萃取用溶剂。

用途 

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。

用途 

用作色谱分析标准物质和分析试剂

用途 

是制造糖精、染料、药物和炸药等的原料

用途 

用于ICP-AES、AAS、AFS、ICP-MS、离子色谱等。滴定分析用标准溶液。

生产方法 

煤焦化副产的粗苯馏分中含甲苯15-20%,曾经是甲苯主要来源,生产每吨焦炭可回收甲苯1.1-1.3kg。从50年代开始,世界甲苯主要来源已由焦化副产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。催化重整油中含芳烃50-60%(体积),其中甲苯含量可达40-45%;裂解汽油中芳烃含量为70%(质量)左右,其中15-20%是甲苯。1.炼焦副产回收苯高温炼焦副产的高温焦油中,含有一部分苯。首先经初馏塔初馏,塔顶得轻苯,塔底得重苯(重苯用作制取古马隆树脂的原料)。轻苯先经初馏塔分离,塔底混合馏分经酸碱洗涤除去杂质,然后进吹苯塔蒸吹,再经精馏塔精馏得纯苯。2.铂重整法用常压蒸馏得到的轻汽油(初馏点约138℃),截取大于65℃馏分,先经含钼催化剂,催化加氢脱出有害杂质,再经铂催化剂进行重整,用二乙二醇醚溶剂萃取,然后再逐塔精馏,得到苯、甲苯、二甲苯等产物。

生产方法 


由石油催化重整而得。
由煤焦油轻油分馏而得。

类别

易燃液体

毒性分级

中毒

急性毒性

口服- 大鼠  LD50: 636 毫克/ 公斤; 吸入- 小鼠 LC50: 400 PPM/ 24小时

刺激数据

皮肤- 兔子 20 毫克/ 24小时 中度; 眼睛- 兔子  2 毫克/ 24小时 重度

爆炸物危险特性

与空气混合可爆

可燃性危险特性

遇明火、高温、氧化剂易燃; 燃烧产生刺激烟雾

储运特性

库房通风低温干燥; 与氧化剂、酸类分开存放

灭火剂

干粉、干砂、二氧化碳、泡沫、1211灭火剂

职业标准

TWA 188 毫克/ 立方米; STEL 560 毫克/ 公斤

安全信息

危险品标志 
F,Xn,T
危险类别码 
11-38-48/20-63-65-67-39/23/24/25-23/24/25
安全说明 
36/37-46-62-45-16-7
危险品运输编号 
UN 1294 3/PG 2
WGK Germany 
2
RTECS号
XS5250000
3-10
自燃温度
480 °C
TSCA 
Yes
HazardClass 
3
PackingGroup 
II
海关编码 
29023000
毒害物质数据
108-88-3(Hazardous Substances Data)
毒性
LD50 orally in rats: 7.53 g/kg (Smyth)

MSDS

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