Открыть сервис
Главная → Блог → Стирол

Стирол

Стирол — это органическое соединение, ароматический углеводород, представляющий собой бесцветную жидкость с характерным сладковатым запахом. Химическая формула — C₆H₅CH=CH₂. Стирол является мономером для синтеза полистирола и ряда других полимеров, а также сополимеров, широко используемых в промышленности. Относится к классу ароматических соединений с ненасыщенной боковой цепью (винилбензол). В высоких концентрациях токсичен, обладает раздражающим и канцерогенным действием.

История

Стирол был впервые выделен в 1839 году немецким аптекарем Эдуардом Симоном из смолы стиракса (смола дерева Liquidambar orientalis), откуда и получил своё название. Симон нагревал смолу и получил маслянистую жидкость, которую назвал «стирол». В 1845 году британский химик Джон Блайт и немецкий химик Август Вильгельм фон Гофман установили, что стирол способен полимеризоваться при нагревании или под действием света, образуя твёрдый продукт. В 1866 году французский химик Марселен Бертло впервые синтезировал стирол из бензола и этилена.

Промышленное производство стирола началось в 1920-х годах в Германии и США, когда была разработана технология дегидрирования этилбензола. В 1930-х годах компания BASF запустила первое крупномасштабное производство. В СССР промышленный выпуск стирола был освоен в 1940-х годах на базе нефтехимических заводов. К середине XX века стирол стал одним из ключевых мономеров мировой химической промышленности.

Физико-химические свойства

Стирол представляет собой бесцветную жидкость с температурой кипения 145,2 °C и температурой плавления −30,6 °C. Плотность при 20 °C составляет 0,906 г/см³. Растворимость в воде низкая (около 0,03 г/100 мл), хорошо растворим в органических растворителях (ацетон, этанол, диэтиловый эфир, бензол). Стирол летуч, его пары тяжелее воздуха (в 3,6 раза). Показатель преломления — 1,5468.

Характерной особенностью стирола является его способность к полимеризации под действием тепла, света, инициаторов (например, перекиси бензоила) или катализаторов. Реакция полимеризации протекает по радикальному механизму с раскрытием двойной связи винильной группы. Стирол также вступает в реакции сополимеризации с другими мономерами, такими как бутадиен, акрилонитрил, метилметакрилат. При окислении на воздухе образует пероксиды и альдегиды, что может приводить к самопроизвольной полимеризации.

Способы получения

Промышленный метод

Основным промышленным способом получения стирола является каталитическое дегидрирование этилбензола. Процесс проводят при температуре 550–650 °C и давлении 0,1–0,2 МПа в присутствии катализаторов на основе оксидов железа(III), хрома, калия. Выход стирола составляет 85–95 %. Реакция является эндотермической, для её поддержания требуется подвод тепла. Этилбензол, в свою очередь, получают алкилированием бензола этиленом в присутствии хлорида алюминия или цеолитных катализаторов.

Альтернативные методы

  • Окисление этилбензола — двухстадийный процесс, включающий окисление этилбензола до гидропероксида этилбензола с последующим его разложением в присутствии катализатора (например, молибдата) с образованием стирола и метилфенилкарбинола. Этот метод используется в производстве пропиленоксида (процесс POSM).
  • Дегидратация метилфенилкарбинола — побочный продукт в производстве пропиленоксида, который затем дегидратируют до стирола.
  • Пиролиз нефтяных фракций — при крекинге нафты образуется стирол как побочный продукт, но его выделение экономически целесообразно только при крупных объёмах.

Применение

Основная область применения стирола — производство полимеров и сополимеров. По данным на 2023 год, мировое производство стирола превышало 30 миллионов тонн в год, из которых более 70 % используется для синтеза полистирола.

Полистирол

Полистирол — твёрдый, жёсткий, прозрачный полимер. Используется для изготовления упаковки (пищевые контейнеры, одноразовая посуда), теплоизоляционных материалов (пенополистирол), корпусов бытовой техники, канцелярских принадлежностей, игрушек. Вспененный полистирол (пенопласт) широко применяется в строительстве как утеплитель.

Сополимеры

Прочие применения

  • В производстве лаков, красок, эмалей (как растворитель и как компонент для синтеза алкидных смол).
  • В синтезе ионообменных смол, поверхностно-активных веществ, лекарственных препаратов (например, некоторых антибиотиков).
  • В лабораторной практике как растворитель и исходный реагент для органического синтеза.

Токсикология и безопасность

Стирол относится к веществам 3-го класса опасности (умеренно опасные) по ГОСТ 12.1.007-76. Он обладает раздражающим действием на кожу и слизистые оболочки глаз и дыхательных путей. При вдыхании паров в высоких концентрациях вызывает головную боль, головокружение, тошноту, нарушение координации, потерю сознания. Длительное воздействие может привести к поражению центральной нервной системы, печени, почек. Международное агентство по изучению рака (МАИР) классифицирует стирол как возможный канцероген для человека (группа 2B). В России установлена предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе рабочей зоны — 30 мг/м³, в атмосферном воздухе — 0,04 мг/м³ (среднесуточная).

При работе со стиролом необходимо использовать средства индивидуальной защиты (респираторы, перчатки, защитные очки), обеспечивать эффективную вентиляцию. Хранят стирол в герметичных ёмкостях из нержавеющей стали или алюминия, в прохладном, хорошо проветриваемом помещении, вдали от источников тепла и открытого огня. Для предотвращения самопроизвольной полимеризации в стирол добавляют ингибиторы (например, гидрохинон, трет-бутилпирокатехин). Стирол горюч, его пары образуют взрывоопасные смеси с воздухом (температура вспышки — 31 °C, температура самовоспламенения — 490 °C).

Экологические аспекты

Стирол может попадать в окружающую среду при утечках, авариях на химических предприятиях, а также при сжигании полимерных отходов. В атмосфере стирол разлагается под действием ультрафиолетового излучения, период полураспада составляет от нескольких часов до нескольких дней. В воде стирол испаряется и подвергается биодеградации микроорганизмами. В почве он может адсорбироваться органическим веществом и медленно разлагаться. Стирол токсичен для водных организмов, особенно для рыб и беспозвоночных. В России и других странах установлены нормативы сбросов стирола в сточные воды и выбросов в атмосферу.

Рынок и экономика

Мировое производство стирола сосредоточено в основном в Китае, США, Саудовской Аравии, странах Европейского союза и России. Крупнейшие производители: Dow Chemical (США), SABIC (Саудовская Аравия), LyondellBasell (Нидерланды), BASF (Германия), Sinopec (Китай). В России основными производителями являются «Нижнекамскнефтехим» (Татарстан), «Салаватнефтеоргсинтез» (Башкортостан), «Ангарский завод полимеров» (Иркутская область). Цены на стирол подвержены значительным колебаниям в зависимости от стоимости сырья (бензол, этилен), спроса со стороны производителей пластмасс и каучуков, а также конъюнктуры мирового нефтехимического рынка.

Источники

  • ГОСТ 12.1.007-76. Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности.
  • Химическая энциклопедия: в 5 т. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1995. — Т. 4. — С. 456–458.
  • Кнунянц И. Л. (ред.) Краткая химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1967. — Т. 4. — С. 1123–1125.
  • Вредные вещества в промышленности. Справочник / Под ред. Н. В. Лазарева, Э. Н. Левиной. — Л.: Химия, 1976. — Т. 1. — С. 234–237.
  • Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. — Wiley-VCH, 2012. — Vol. 34. — P. 321–356.
  • IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans. — Vol. 121: Styrene, Styrene-7,8-oxide, and Quinoline. — Lyon: IARC, 2019.

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →

Похожие материалы