环己烷（Cyclohexane）是一种六元环状饱和脂环烃，化学式为C₆H₁₂，CAS 号110-82-7，是石油化工领域的基础原料和常用溶剂，广泛应用于尼龙合成等多个工业领域。
一、基本信息与分子结构
| 项目 | 详细信息 |
|---|---|
| 化学名称 | 环己烷（IUPAC 名称：Cyclohexane） |
| 别名 | 六氢化苯、六亚甲基、Hexahydrobenzene、HexamethyleneCDC |
| 分子式 | C₆H₁₂ |
| 分子量 | 84.16 g/mol |
| 分子结构 | 六个碳原子组成正六边形环状结构，每个碳原子连接两个氢原子 |
| 电子排布 | 每个碳原子采用 sp³ 杂化，键角接近 109.5° |
1.1 构象分析（关键特性）
环己烷分子并非平面结构，而是以非平面构象存在以减小环张力：
椅式构象：最稳定构象（室温下占比 > 99%），能量最低，无扭转张力和角张力
六个碳原子交替分布在两个平行平面上
存在两种氢原子：6 个直立键 (a 键) 和 6 个平伏键 (e 键)
室温下通过 "椅式翻转" 快速互变，翻转能垒约 45 kJ/mol
船式构象：能量较高（比椅式高约 30 kJ/mol），不稳定，仅作为构象转换中间体存在
扭船式构象：比船式构象稳定，能量比椅式高约 23 kJ/mol
二、物理性质
| 性质 | 参数 |
|---|---|
| 外观 | 无色透明液体，低于 6.47°C 时为白色晶体 |
| 气味 | 轻微石油气味，类似清洁剂或氯仿的甜味CDC |
| 密度 | 0.7786 g/cm³（20°C），比水小 |
| 熔点 | 6.47°C |
| 沸点 | 80.7°C |
| 闪点 | -18°C（闭杯），易燃 |
| 燃点 | 260°C |
| 蒸气压 | 12.7 kPa（20°C），易挥发 |
| 溶解性 | 不溶于水，与乙醇、乙醚、苯、丙酮等多数有机溶剂混溶 |
| 折射率 | 1.4266（20°C） |
| 粘度 | 0.89 mPa·s（25°C） |
| 表面张力 | 25.2 mN/m（25°C） |
| 临界温度 | 280.4°C |
| 临界压力 | 4.07 MPa |
三、化学性质
环己烷作为饱和脂环烃，化学性质相对稳定，但在特定条件下可发生以下反应：
燃烧反应：完全燃烧生成 CO₂和 H₂O，燃烧热为 3916 kJ/mol
氧化反应（工业重要反应）：
在钴或锰催化剂、150-200°C、0.8-1.5 MPa 条件下，氧化生成环己醇和环己酮的混合物（KA 油），进一步用于生产己内酰胺和己二酸
深度氧化可生成 CO₂和 H₂O
卤化反应：
光照或加热条件下与氯气、溴素发生自由基取代反应，生成一卤代或多卤代环己烷
不与溴水发生加成反应（区别于不饱和烃）
脱氢反应：高温（450-500°C）下在铂、钯等催化剂作用下脱氢生成苯
异构化反应：高温和催化剂存在下可异构化为甲基环戊烷等其他环烷烃
四、制备方法
工业上主要有两种制备环己烷的方法：
苯加氢法（主流方法，占全球产量 90% 以上）：
气相法：150-220°C，0.1-0.3 MPa
液相法：130-150°C，2.0-3.0 MPa
反应：C₆H₆+3H₂ → C₆H₁₂（放热反应，ΔH=-208 kJ/mol）
催化剂：镍、铂或钯（负载于氧化铝或活性炭上）
工艺条件：
特点：转化率高（接近 100%），产品纯度高，无副产物
石油馏分分离法：
从石油重整产物的 C₆馏分中分离环己烷（含量约 3-5%）
采用萃取精馏或分子筛吸附等方法提纯
特点：成本低，但产品纯度相对较低，受石油资源限制NSCEP
五、主要用途
5.1 尼龙工业（最核心用途，占全球消费量约 90%）
氧化制环己酮 / 环己醇（KA 油），进一步生产：
己内酰胺：尼龙 6 的单体，用于纤维、工程塑料等
己二酸：尼龙 66 的单体，广泛用于汽车、电子等领域
5.2 工业溶剂（非极性溶剂，性能优异）
涂料和油墨：用于汽车漆、工业涂料、木器漆，帮助调整粘度
橡胶工业：溶解橡胶、促进硫化，用于轮胎和橡胶制品生产
医药工业：用于甾体类药物的再结晶和提取
胶粘剂和密封剂：调节固化速度和粘度
电子工业：作为清洗剂，去除电子元件表面油污
5.3 其他应用
实验室试剂：用于色谱分析（如气相色谱固定相）、有机合成溶剂
燃料添加剂：提高汽油辛烷值
提取剂：用于精油、油脂、蜡等非极性物质的提取
发泡剂：用于聚氨酯泡沫塑料生产
六、安全与风险信息
6.1 危险性概述
| 危害类别 | 具体信息 |
|---|---|
| 易燃性 | 高度易燃液体，蒸气与空气可形成爆炸性混合物，爆炸极限 1.3-8.0%（体积） |
| 健康危害 | 低毒类化合物，主要作用于中枢神经系统，具有麻醉作用 |
| 环境危害 | 对水生生物有毒，可造成长期不利影响 |
| 物理危害 | 蒸气比空气重，可沿地面扩散，遇火源会回燃 |
6.2 毒性数据
急性毒性：
大鼠经口 LD₅₀：12.7 g/kg
小鼠经口 LD₅₀：813 mg/kg
家兔经皮 LD₅₀：>180 mg/kg
大鼠吸入 LC₅₀：80000 ppm（4 小时）
亚急性和慢性毒性：
长期接触可引起头痛、头晕、乏力、失眠等神经衰弱综合征
对皮肤有刺激性，可引起接触性皮炎CDC
6.3 安全防护措施
工程控制：密闭操作，局部排风，防止蒸气泄漏到工作场所空气中
呼吸系统防护：空气中浓度超标时，佩戴过滤式防毒面具（半面罩）
眼睛防护：戴化学安全防护眼镜
身体防护：穿防静电工作服
手防护：戴橡胶耐油手套
其他：工作现场禁止吸烟、进食和饮水，工作后彻底清洗
6.4 应急处理
泄漏处理：
迅速撤离泄漏污染区人员至安全区，进行隔离，严格限制出入
切断火源，建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿防静电工作服
尽可能切断泄漏源，防止流入下水道、排洪沟等限制性空间
小量泄漏：用活性炭或其他惰性材料吸收，也可用不燃性分散剂制成的乳液刷洗
大量泄漏：构筑围堤或挖坑收容，用泡沫覆盖，降低蒸气灾害，用防爆泵转移至槽车或专用收集器内
灭火方法：
喷水冷却容器，可能的话将容器从火场移至空旷处
灭火剂：泡沫、二氧化碳、干粉、砂土，用水灭火无效
七、储存与运输
储存：
储存于阴凉、通风的库房，远离火种、热源，库温不宜超过 30°C
保持容器密封，应与氧化剂分开存放，切忌混储
采用防爆型照明、通风设施，禁止使用易产生火花的机械设备和工具
储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料
运输：
运输时运输车辆应配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备
夏季最好早晚运输，运输时所用的槽（罐）车应有接地链，槽内可设孔隔板以减少震荡产生静电
严禁与氧化剂、食用化学品等混装混运
运输途中应防曝晒、雨淋，防高温，中途停留时应远离火种、热源、高温区
八、环境影响与法规
8.1 环境行为
环己烷易挥发，进入大气后可被光化学氧化，半衰期约为 2 天
在水体中可迅速挥发至大气，生物降解性中等，对水生生物有毒性
土壤中易迁移，可被微生物缓慢降解NSCEP
8.2 法规信息
中国：被列入《危险化学品名录》，属于第 3 类易燃液体，UN 编号 1145
美国：EPA 将其列为有害空气污染物（HAPs），OSHA 规定工作场所允许暴露限值（PEL）为 300 ppm（8 小时 TWA）
欧盟：被归类为易燃液体（类别 2）、急性毒性（类别 5）、对水生环境有害（类别 3）
九、市场与行业动态
全球环己烷年产能约1500 万吨，主要生产企业包括巴斯夫、朗盛、中石化、中石油等
亚洲是最大消费市场，占全球消费量约 60%，中国是全球最大的环己烷生产国和消费国
市场需求主要受尼龙工业驱动，预计未来 5 年全球环己烷需求将以 2-2.5% 的年增长率增长NSCEP
环己烷凭借其独特的环状结构和稳定的化学性质，在现代化学工业中扮演着不可替代的角色，尤其在尼龙合成领域具有核心地位，同时作为环保型溶剂正逐步替代部分有毒溶剂，展现出广阔的应用前景。
