物理性質(zhì)

　　苯的沸點(diǎn)為80.1℃，熔點(diǎn)為5.5℃，在常溫下是一種無(wú)色、有芳香氣味的透明液體，易揮發(fā)。苯比水密度低，密度為0.88g/ml，但其分子質(zhì)量比水重。苯難溶于水，1升水中zui多溶解1.7g苯；但苯是一種良好的有機(jī)溶劑，溶解有機(jī)分子和一些非極性的無(wú)機(jī)分子的能力很強(qiáng)。
 

　　苯能與水生成恒沸物，沸點(diǎn)為69.25℃，含苯91.2％。因此，在有水生成的反應(yīng)中常加苯蒸餾，以將水帶出。
 

　　在10-1500mmHg之間的飽和蒸氣壓可以根據(jù)安托萬(wàn)方程計(jì)算
 

　　lgP = A － P/（C + t）
 

　　參數(shù)：A = 6.91210，B = 1214.645，C = 221.205
 

　　其中，P 單位為 mmHg，t 單位為 ℃。

 

化學(xué)性質(zhì)

苯參加的化學(xué)反應(yīng)大致有3種：一種是其他基團(tuán)和苯環(huán)上的氫原子之間發(fā)生的取代反應(yīng)；一種是發(fā)生在C-C雙鍵上的加成反應(yīng)；一種是苯環(huán)的斷裂。
 

取代反應(yīng)

主條目：取代反應(yīng)、親電芳香取代反應(yīng)
 

　　苯環(huán)上的氫原子在一定條件下可以被鹵素、硝基、磺酸基、烴基等取代，生成相應(yīng)的衍生物。由于取代基的不同以及氫原子位置的不同、數(shù)量不同，可以生成不同數(shù)量和結(jié)構(gòu)的同分異構(gòu)體。
 

　　苯環(huán)的電子云密度較大，所以發(fā)生在苯環(huán)上的取代反應(yīng)大都是親電取代反應(yīng)。親電取代反應(yīng)是芳環(huán)有代表性的反應(yīng)。苯的取代物在進(jìn)行親電取代時(shí)，第二個(gè)取代基的位置與原先取代基的種類有關(guān)。
 

　　鹵代反應(yīng)
 

　　苯的鹵代反應(yīng)的通式可以寫(xiě)成：
 

　　PhH+X2——→PhX+HX
 

　　反應(yīng)過(guò)程中，鹵素分子在苯和催化劑的共同作用下異裂，X+進(jìn)攻苯環(huán)，X-與催化劑結(jié)合。
 

　　以溴為例，將液溴與苯混合，溴溶于苯中，形成紅褐色液體，不發(fā)生反應(yīng)，當(dāng)加入鐵屑后，在生成的三溴化鐵的催化作用下，溴與苯發(fā)生反應(yīng)，混合物呈微沸狀，反應(yīng)放熱有紅棕色的溴蒸汽產(chǎn)生，冷凝后的氣體遇空氣出現(xiàn)白霧（HBr）。催化歷程：
 

　　FeBr3+Br-——→FeBr4-
 

　　PhH+Br+FeBr4-——→PhBr+FeBr3+HBr
 

　　反映后的混合物倒入冷水中，有紅褐色油狀液團(tuán)（溶有溴）沉于水底，用稀堿液洗滌后得無(wú)色液體溴苯。
 

　　在工業(yè)上，鹵代苯中以氯和溴的取代物zui為重要。
 

　　硝化反應(yīng)
 

　　苯和硝酸在濃硫酸作催化劑的條件下可生成硝基苯
 

　　PhH+HO-NO2——→PhNO2+H2O
 

　　硝化反應(yīng)是一個(gè)強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)，很容易生成一取代物，但是進(jìn)一步反應(yīng)速度較慢。
 

　　磺化反應(yīng)
用濃硫酸或者發(fā)煙硫酸在較高溫度下可以將苯磺化成苯磺酸。
 

　　PhH+HO-SO3H——→PhSO3H+H2O
 

　　苯環(huán)上引入一個(gè)磺酸基后反應(yīng)能力下降，不易進(jìn)一步磺化，需要更高的溫度才能引入第二、第三個(gè)磺酸基。這說(shuō)明硝基、磺酸基都是鈍化基團(tuán)，即妨礙再次親電取代進(jìn)行的基團(tuán)。
 

　　傅-克反應(yīng)
 

　　在AlCl3催化下，苯也可以和醇、烯烴和鹵代烴反應(yīng)，苯環(huán)上的氫原子被烷基取代生成烷基苯。這種反應(yīng)稱為烷基化反應(yīng)，又稱為傅-克烷基化反應(yīng)。例如與乙烯烷基化生成乙苯
 

　　PhH+CH2=CH2—AlCl3→Ph-CH2CH3
 

　　在反應(yīng)過(guò)程中，R基可能會(huì)發(fā)生重排：如1-氯丙烷與苯反應(yīng)生成異丙苯，這是由于自由基總是趨向穩(wěn)定的構(gòu)型。
 

　　在強(qiáng)路易斯酸催化下，苯與酰氯或者羧酸酐反應(yīng)，苯環(huán)上的氫原子被酰基取代生成?；?。反應(yīng)條件類似烷基化反應(yīng)。
 

　　 主條目：加成反應(yīng)
 

加成反應(yīng)

　　苯環(huán)雖然很穩(wěn)定，但是在一定條件下也能夠發(fā)生雙鍵的加成反應(yīng)。通常經(jīng)過(guò)催化加氫，鎳作催化劑，苯可以生成環(huán)己烷。
 

　　C6H6+3H2——→C6H12
 

　　此外由苯生成六氯環(huán)己烷（六六六）的反應(yīng)可以在紫外線照射的條件下，由苯和氯氣加成而得。
 

　　 苯和其他的烴一樣，都能燃燒。當(dāng)氧氣充足時(shí)，產(chǎn)物為二氧化碳和水。但在空氣中燃燒時(shí)，火焰明亮并有濃黑煙。這是由于苯中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大。
 

氧化反應(yīng)

　　燃燒
 

　　2C6H6+15O2——→12CO2+6H2O
 

　　臭氧化反應(yīng)
 

　　苯在特定情況下也可被臭氧氧化，產(chǎn)物是乙二醛。這個(gè)反應(yīng)可以看作是苯的離域電子定域后生成的環(huán)狀多烯烴發(fā)生的臭氧化反應(yīng)。
 

　　在一般條件下，苯不能被強(qiáng)氧化劑所氧化。但是在氧化鉬等催化劑存在下，與空氣中的氧反應(yīng)，苯可以選擇性的氧化成順丁烯二酸酐。這是的幾種能破壞苯的六元碳環(huán)系的反應(yīng)之一。（馬來(lái)酸酐是五元雜環(huán)。）
 

　　這是一個(gè)強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)。
 

　　 苯在高溫下，用鐵、銅、鎳做催化劑，可以發(fā)生縮合反應(yīng)生成聯(lián)苯。和甲醛及次氯酸在氯化鋅存在下可生成氯甲基苯。和乙基鈉等烷基金屬化物反應(yīng)可生成苯基金屬化物。在四氫呋喃、氯苯或溴苯中和鎂反應(yīng)可生成苯基格氏試劑。

其他

 

制備

　　苯可以由含碳量高的物質(zhì)不*燃燒獲得。自然界中，火山爆發(fā)和森林火險(xiǎn)都能生成苯。苯也存在于香煙的煙中。
 

　　直至二戰(zhàn)，苯還是一種鋼鐵工業(yè)焦化過(guò)程中的副產(chǎn)物。這種方法只能從1噸煤中提取出1千克苯。1950年代后，隨著工業(yè)上，尤其是日益發(fā)展的塑料工業(yè)對(duì)苯的需求增多，由石油生產(chǎn)苯的過(guò)程應(yīng)運(yùn)而生?，F(xiàn)在大部分的苯來(lái)源于石油化工。工業(yè)上生產(chǎn)苯zui重要的三種過(guò)程是催化重整、甲苯加氫脫烷基化和蒸汽裂化。
 

　　 在煤煉焦過(guò)程中生成的輕焦油含有大量的苯。這是zui初生產(chǎn)苯的方法。將生成的煤焦油和煤氣一起通過(guò)洗滌和吸收設(shè)備，用高沸點(diǎn)的煤焦油作為洗滌和吸收劑回收煤氣中的煤焦油，蒸餾后得到粗苯和其他高沸點(diǎn)餾分。粗苯經(jīng)過(guò)精制可得到工業(yè)級(jí)苯。這種方法得到的苯純度比較低，而且環(huán)境污染嚴(yán)重，工藝比較落后。
 

從煤焦油中提取

　　 在原油中含有少量的苯，從石油產(chǎn)品中提取苯是zui廣泛使用的制備方法。
 

從石油中提取

　　烷烴芳構(gòu)化
 

　　重整這里指使脂肪烴成環(huán)、脫氫形成芳香烴的過(guò)程。這是從第二次世界大戰(zhàn)期間發(fā)展形成的工藝。
 

　　在500-525°C、8-50個(gè)大氣壓下，各種沸點(diǎn)在60-200°C之間的脂肪烴，經(jīng)鉑-錸催化劑，通過(guò)脫氫、環(huán)化轉(zhuǎn)化為苯和其他芳香烴。從混合物中萃取出芳香烴產(chǎn)物后，再經(jīng)蒸餾即分出苯。也可以將這些餾分用作高辛烷值汽油。
 

　　蒸汽裂解
 

　　蒸汽裂解是由乙烷、丙烷或丁烷等低分子烷烴以及石腦油、重柴油等石油組份生產(chǎn)烯烴的一種過(guò)程。其副產(chǎn)物之一裂解汽油富含苯，可以分餾出苯及其他各種成分。裂解汽油也可以與其他烴類混合作為汽油的添加劑。
 

　　裂解汽油中苯大約有40-60%，同時(shí)還含有二烯烴以及苯乙烯等其他不飽和組份,這些雜質(zhì)在貯存過(guò)程中易進(jìn)一步反應(yīng)生成高分子膠質(zhì)。所以要先經(jīng)過(guò)加氫處理過(guò)程來(lái)除去裂解汽油中的這些雜質(zhì)和硫化物,然后再進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆蛛x得到苯產(chǎn)品。
 

　　
從不同方法得到的含苯餾分，其組分非常復(fù)雜，用普通的分離方法很難見(jiàn)效，一般采用溶劑進(jìn)行液-液萃取或者萃取蒸餾的方法進(jìn)行芳烴分離，然后再采用一般的分離方法分離苯、甲苯、二甲苯。根據(jù)采用的溶劑和技術(shù)的不同又有多種分離方法。
 

芳烴分離

　　·Udex法：由美國(guó)道化學(xué)公司和UOP公司在1950年聯(lián)合開(kāi)發(fā)，zui初用二乙二醇醚作溶劑，后來(lái)改進(jìn)為三乙二醇醚和四乙二醇醚作溶劑，過(guò)程采用多段升液通道（multouocomer）萃取器。苯的收率為。
 

　　·Suifolane法：荷蘭殼牌公司開(kāi)發(fā)，為UOP公司所有。溶劑采用環(huán)丁砜，使用轉(zhuǎn)盤(pán)萃取塔進(jìn)行萃取，產(chǎn)品需經(jīng)白土處理。苯的收率為99.9%。
 

　　·Arosolvan法：由聯(lián)邦德國(guó)的魯奇公司在1962年開(kāi)發(fā)。溶劑為N-甲基吡咯烷酮（NMP），為了提高收率，有時(shí)還加入10-20%的乙二醇醚。采用特殊設(shè)計(jì)的Mechnes萃取器，苯的收率為99.9%。
 

　　·IFP法：由法國(guó)石油化學(xué)研究院在1967年開(kāi)發(fā)。采用不含水的二甲亞砜作溶劑，并用丁烷進(jìn)行反萃取，過(guò)程采用轉(zhuǎn)盤(pán)塔。苯的收率為99.9%。
 

　　·Formex法：為意大利SNAM公司和LRSR石油加工部在1971年開(kāi)發(fā)。嗎啉或N-甲酰嗎啉作溶劑，采用轉(zhuǎn)盤(pán)塔。芳烴總收率98.8%，其中苯的收率為。
 

　　 甲苯脫烷基制備苯，可以采用催化加氫脫烷基化，或是不用催化劑的熱脫烷基。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烴和非芳烴的餾分。
 

甲苯脫烷基化

　　甲苯催化加氫脫烷基化
 

　　用鉻，鉬或氧化鉑等作催化劑，500-600°C高溫和40-60個(gè)大氣壓的條件下，甲苯與氫氣混合可以生成苯，這一過(guò)程稱為加氫脫烷基化作用。如果溫度更高，則可以省去催化劑。反應(yīng)按照以下方程式進(jìn)行
 

　　Ph-CH3+H2——→PhH+CH4
 

　　根據(jù)所用催化劑和工藝條件的不同又有多種工藝方法
 

　　·Hydeal法，由Ashiand & refing 和UOP公司在1961年開(kāi)發(fā)。原料可以是重整油、加氫裂解汽油、甲苯、碳6-碳8混合芳烴、脫烷基煤焦油等。催化劑為氧化鋁-氧化鉻，反應(yīng)溫度600-650℃，壓力3.43-3.92MPa。苯的理論收率為98%，純度可達(dá)99.98%以上，質(zhì)量?jī)?yōu)于Udex法生產(chǎn)的苯。
 

　　·Detol法，Houdry公司開(kāi)發(fā)。用氧化鋁和氧化鎂做催化劑，反應(yīng)溫度540-650℃，反應(yīng)壓力0.69-5.4MPa，原料主要是碳7-碳9芳烴。苯的理論收率為97%，純度可達(dá)99.97%。
 

　　·Pyrotol法，Air products and chemicals公司和Houdry公司開(kāi)發(fā)。適用于從乙烯副產(chǎn)裂解汽油中制苯。催化劑為氧化鋁-氧化鉻，反應(yīng)溫度600-650℃，壓力0.49-5.4MPa。
 

　　·Bextol法，殼牌公司開(kāi)發(fā)。
 

　　·BASF法，BASF公司開(kāi)發(fā)。
 

　　·Unidak法，UOP公司開(kāi)發(fā)。
 

　　甲苯熱脫烷基化
 

　　甲苯在高溫氫氣流下可以不用催化劑進(jìn)行脫烷基制取苯。反應(yīng)為放熱反應(yīng)，針對(duì)遇到的不同問(wèn)題，開(kāi)發(fā)出了多種工藝過(guò)程。
 

　　·MHC加氫脫烷基過(guò)程,由日本三菱石油化學(xué)公司和千代田建設(shè)公司在1967年開(kāi)發(fā)。原料可以用甲苯等純烷基苯，含非芳烴30%以內(nèi)的芳烴餾分。操作溫度500-800℃，操作壓力0.98MPa，氫/烴比為1-10。過(guò)程選擇性97-99%（mol），產(chǎn)品純度99.99%。
 

　　·HDA加氫脫烷基過(guò)程，由美國(guó)Hydrocarbon Research和Atlantic Richfield公司在1962年開(kāi)發(fā)。原料采用甲苯，二甲苯，加氫裂解汽油，重整油。從反應(yīng)器不同部位同如氫氣控制反應(yīng)溫度，反應(yīng)溫度600-760℃，壓力3.43-6.85MPa，氫/烴比為1-5，停留時(shí)間5-30秒。選擇性95%，收率96-。
 

　　·Sun過(guò)程，由Sun Oil公司開(kāi)發(fā)
 

　　·THD過(guò)程，Gulf Research and Development公司開(kāi)發(fā)
 

　　·孟山都（Monsanto）過(guò)程，孟山都公司開(kāi)發(fā)。
 

　　 隨著二甲苯用量的上升，在1960年代末相繼開(kāi)發(fā)出了可以同時(shí)增產(chǎn)二甲苯的甲苯歧化和烷基轉(zhuǎn)移技術(shù)。（主要反應(yīng)見(jiàn)下圖）
 

甲苯歧化和烷基轉(zhuǎn)移

這個(gè)反應(yīng)為可逆反應(yīng)，根據(jù)使用催化劑、工藝條件、原料的不同而有不同的工藝過(guò)程。
 

　?、貺TD液相甲苯岐化過(guò)程，美國(guó)美孚化學(xué)公司在1971年開(kāi)發(fā)，使用非金屬沸石或分子篩催化劑，反應(yīng)溫度260-315℃，反應(yīng)器采用液相絕熱固定床，原料為甲苯，轉(zhuǎn)化率99%以上
 

　?、赥atoray過(guò)程，日本東麗公司和UOP公司1969年開(kāi)發(fā)，以甲苯和混合碳9芳烴為原料，催化劑為絲光沸石，反應(yīng)溫度350-530℃，壓力2.94MPa，氫/烴比5-12，采用絕熱固定床反應(yīng)器，單程轉(zhuǎn)化率40%以上，收率95%以上，選擇性90%，產(chǎn)品為苯和二甲苯混合物。
 

　　Xylene plas過(guò)程：由美國(guó)Atlantic Richfield公司和Engelhard公司開(kāi)發(fā).使用稀土Y型分子篩做催化劑,反應(yīng)器為氣相移動(dòng)床,反應(yīng)溫度471-491℃，常壓。
 

　?、跿OLD過(guò)程，日本三菱瓦斯化學(xué)公司1968年開(kāi)發(fā)，氫氟酸-氟化硼催化劑，反應(yīng)溫度60-120℃，低壓液相。有一定腐蝕性。
 

　　 此外，苯還可以通過(guò)乙炔三聚得到，但產(chǎn)率很低。 

其他方法