光气
光气（氧氯化碳），又称碳酰氯，是一种有苹果腐败臭味的剧毒气体。分子式COCl2，分子量98.916。
光气为无色至淡黄色，不可燃，沸点7.5℃，易液化，微溶于水，并逐渐水解，易溶于苯、甲苯、四氯化碳等有机溶剂。生产光气是将纯净的一氧化碳与氯气混合送入反应器，通过活性炭催化反应制得，反应过程强烈放热，生成的光气经冷凝成液态，送入储槽。
光气是一种重要的有机中间体，用于染料、农药和医药等工业，也用于生产聚合物（如聚碳酸酯）或其单体（如甲苯二异氰酸酯）等，后者是制泡沫塑料和特殊橡胶的重要原料。因光气有剧毒，最高允许浓度为0.1毫克/米，吸入微量也能使人畜致死，故应特别注意安全。肺部吸入光气后，浓度稀时刺激细胞壁，引起咳嗽、咽喉发炎、呕吐、黏膜充血；重症时，引起肺部淤血及肺水肿。光气用钢瓶装运，贮存时严防高温、震动、撞击，并严格按照有毒气体规定运输。
1812年，英国化学家戴维首次研制出光气，当时是用一氧化碳和氯在强光照射下合成的，因此得名“光气”。第一次世界大战期间曾被用作化学武器。
发现历史
1812年，英国化学家戴维首次研制出光气，当时是用一氧化碳和氯气在强光照射下合成的，因此得名“光气”。第一次世界大战期间曾被用作化学武器。
理化性质
物理性质
光气分子式COCl2，分子量98.916。为无色至淡黄色，有苹果腐败臭味，不可燃，熔点127.77℃，沸点7.5℃，闪点4℃，易液化，微溶于水，并逐渐水解，易溶于苯、甲苯、四氯化碳、二甲苯、氯苯、卤代烷、煤油中等，也易溶于芥子毒气以及氯化钛等酸性发烟剂中，可随烟幕施放。易被多孔物质吸附，活性炭对其有很高的吸附性能。凝固点-128°C。20°C时，饱和蒸气压为1.62×105帕，挥发度6552.25毫克/升，液体密度1.388克/立方厘米，蒸气相对密度3.48，，饱和蒸气压161.6kPa（20ºC），折射率1.3561，临界温度182ºC，临界压力5.67MPa。
化学性质
光气在常温下非常稳定，但当温度达到150℃时会部分分解，而在800℃时会完全分解成一氧化碳和氯气。值得注意的是，在毒剂炮弹爆炸时，尽管温度极高，但由于爆炸持续时间短暂，光气的分解量实际上很少。另一方面，双光气在300～350℃的温度范围内会完全分解成光气。光气极易与水发生水解反应，生成氯化氢和二氧化碳。这一特性意味着光气不会造成水源的长期污染。具体的化学方程式为：COCl₂+H₂O→2HCl+CO₂↑。相比之下，双光气在冷水中的水解速度较慢，完全水解可能需要几小时到几十小时。然而，通过加热可以加速双光气的水解过程，煮沸状态下双光气可以在几分钟内完全水解。光气和双光气在与碱类物质反应时会失去毒性。因此，在实际应用中，可以使用氢氧化钠、碳酸氢钠等碱类物质来处理光气和双光气，以降低其毒性。
光气（COCl₂）与氢氧化钠（NaOH）反应，会生成氯化钠（NaCl）、碳酸钠（Na₂CO₃）和水（H₂O）。化学方程式为：COCl₂+4NaOH→2NaCl+Na₂CO₃+2H₂O。光气和双光气与氨反应时，会生成无毒性作用的脲和氯化铵。这一反应使得氨水也可用于消毒。特别地，当光气、双光气与浓氨水接触时，会立即产生白烟，这是脲和氯化铵的微小颗粒。因此，在工业生产中，常用蘸有浓氨水的棉球来检查盛装光气、双光气的容器是否漏气。光气和双光气与硫化钠（Na₂S）反应，会生成氯化钠（NaCl）和硫代碳酸酯（但注意，应以更正后的为准）。在加热的情况下，这一反应会更为迅速。硫化钠水溶液常被用来对染有光气或双光气的容器或器械进行消毒。化学方程式为：COCl₂+Na₂S→2NaCl+COS。光气和双光气与乌洛托品（六次甲基四胺）反应时，会生成无毒的化合物。因此，可以用乌洛托品的溶液浸湿口罩来预防光气、双光气中毒。
应用领域
光气被用于制备和制造多种有机化学品，尤其在染料、制药、除草剂、杀虫剂、金属矿提取、合成泡沫、没药树、聚合物和氯化剂行业中应用。具体来说可以用于合成氨基甲酸酯类杀虫剂，聚氨酯硬泡、软泡、弹性体、人造革的重要原料，也有的特殊品种用于粘结剂。制碳酸酯、氯甲酸酯、异氰酸酯、异腈、醛、氯代烷、酸酐，与腈生成杂环化合物。用于有机合成，特别是制造异氰酸酯和聚氨酯等，还用于制造染料、橡胶、农药和塑料等。
全球范围内光气产量以每年3.5%-4.0%速度递增，2002年全球光气年产量约700万吨。自上世纪70年代-2016年4月，美国生产的光气超过80%用来生产聚氨酯。截止2018年，中国光气中产量中约65%用来生产农药等精细化工产品。自1985年太原化工厂投产第一套光气生产装置至2016年4月，中国光气生产厂家共计43家，光气年生产能力约85万吨，其中8家万吨以上规模光气装置主要用于生产TDI（甲苯二异氰酸酯）。聚氨酯及专用精细光气化学品市场需求迅速增长，光气及光气化产品的开发生产日益重要。
合成过程
①当需要少量光气时，可将四氯化碳与硫酸反应。将四氯化碳加热至55-60℃，滴加入发烟硫酸，即发生逸出光气，如需使用液态光气，则将发生的光气加以冷凝。工业上通常采用一氧化碳与氯气的反应得到光气。②工业制法以二氧化碳和氯气作原料，以活性炭催化反应，温度控制在60～150℃之间生成的气体冷却到-25℃至-30℃，液化装入钢瓶中。实验室制法以CCl4和发烟硫酸为原料，在烧瓶中加入四氯化碳，加热至沸腾后，滴加入30%的发烟硫酸，此时生成光气COCl2，将之冷凝，即可得到液体COCl2。
市售品中含有很多杂质，如CO2、CO、空气等，含量均在1%左右，可以采用如下方法提纯：（1）将气体导入烧瓶中，用冰盐水冷却液化，然后在烧瓶上装上球形回流冷凝管通水冷凝，冷凝管和装满7～8℃的水的亨普尔气体量管连接，量管与用冰盐水冷却的冷凝器相连接，冷凝管和接收器相连接，除去烧瓶外的冷冻剂（冰盐水）后，液体即会蒸发，冷却接收器便可得到冷凝下来的COCl2。（2）将气体导入烧瓶中，用冰盐水使之冷凝后，再撤去冰盐水，待冷凝物的约1/5蒸发后，在高真空下分馏残留物至所有的馏分都保持相同的蒸气压，纯COCl2的蒸气压为556.5mmHg。
安全事宜
毒理
①光气分子中的羰基可与呼吸道和肺上皮细胞中的蛋白质、酶类发生酰化反应，干扰细胞正常代谢，并可损伤细胞结构，使肺泡表面活性物质破坏增加、生成减少，导致肺泡菱陷、顺应性降低；肺间质血管内皮细胞也可受到同样损伤，导致血浆外渗，引起肺水肿，由此引起血液容量降低、逐渐黏稠、心胜负荷加重，最终可导致心力衰竭、休克。②光气水解后具有强烈刺激腐蚀性，可直接造成呼吸道上皮和小血管内皮损伤，并引起交感神经麻痹和肺血管收缩，加重上述病理过程。③光气的强氧化性导致肺组织脂质过氧化损伤，并进而引起肺内各种生物活性物质如血管紧张素转化酶、白三烯、血栓紫等生成增加。LC50：1400mg/m3（大鼠吸入，1/2h）；LCLo：50ppm（人吸入，5min），360mg/m3（人吸入30min）；TCLo：25ppm（人吸入，30min）；动物吸入0.0008mg/L，每天5h，共5d，40%出现肺水肿；LD50：60mg/L（24h）（鱼）。
症状
光气进入人体极易形成化学性支气管炎和肺水肿，导致肺部无法正常工作引发缺氧，如果呼吸道不慎吸入微量，便会迅速发生严重的中毒反应。轻度中毒：轻度中毒患者主要表现为眼和呼吸道刺激症状，一般持续30分钟，症状缓解后不再发展。中度中毒：中度中毒患者的刺激症状持续30分钟左右，1-24小时为缓解期，这时刺激期所表现的症状可缓解或消失，但肺部病变仍在发展。缓解期后症状逐渐加重，出现呼吸困难、咯粉红色泡沫痰。重度中毒：前期表现为全身疲倦、头痛、胸闷、呼吸浅快、脉搏增加、咳嗽、烦躁不安等。之后全身状况恶化，很快出现肺泡性肺水肿，有呼吸困难、咯粉红色泡沫痰等症状。闪电型中毒：闪电型中毒少见，多发生在吸入毒剂浓度极高时，在中毒后几分钟内，可因反射性呼吸、心跳停止而死亡。
接触限值
REL-TWA（时间加权平均值）：0.1ppm（0.4mg/立方米）；REL-C（上限值）：0.2ppm（0.8mg/m³，15分钟）；立即危及生命或健康的浓度（IDLH）：2ppm（NIOSH，2024年）；根据人类急性毒性数据计算得出，30分钟暴露的致死浓度约为17ppm（Diller 1978）。另有研究表明，25ppm暴露30至60分钟是危险的，短暂暴露于50ppm可能迅速致命（Henderson and Haggard 1943）。此外，5ppm暴露30分钟可能致死（Jacobs 1967）；欧盟职业暴露限值（EU-OEL）：0.08mg/m；德国最高工作场所浓度（MAK）：0.41mg/m；ERPG-2：0.5ppm——1小时暴露限值：2级为丧失采取保护行动的能力；ERPG-3：1.5ppm——1小时暴露限值：3级为危及生命的健康影响。
环境危害
光气对环境有危害，应特别注意对空气、水环境及水源的污染。光气的生产及其作为有机合成中间体（尤其是异氰酸酯、聚氨酯与聚碳酸酯没药树、氨基甲酸酯、有机碳酸酯及氯甲酸酯的合成）的应用，可能通过多种废弃物排放途径进入环境。其在染料生产、塑料制造、酸氯化工艺中作为光气化试剂的应用，在冶金领域通过金属氧化物氯化分离矿石的用途，以及作为化学战气的使用，也可能通过各类废弃物排放渠道释放至环境中。光气在地球大气层中由多种氯化合物的降解产生，包括四氯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、三氯乙烷及四氯化碳。
若释放至空气中，25°C时1420毫米汞柱的蒸气压表明光气将完全以气相形式存在于大气中。气相光气在大气中通过与光化学产生的羟基自由基反应缓慢降解，该反应在空气中的半衰期估计为44年。光气对波长\u003e290nm的光无吸收，因此不会直接受阳光光解作用影响。若释放至土壤中，基于估算的有机碳吸附系数（Koc）2.2，光气具有极强的迁移能力。根据亨利定律常数1.7×10^-2atm·立方米/摩尔，从湿润土壤表面的挥发预计是其重要归趋过程。光气可能因其蒸气压特性从干燥土壤表面挥发。若释放至水体中，基于估算的Koc值，光气不会吸附于悬浮固体及沉积物。根据该化合物的亨利定律常数，从水面挥发预计是其重要归趋过程。快速水解特性表明生物富集不会成为主要环境归趋途径。0°C时1%光气水溶液可在20秒内完全水解。
应急措施
发生光气泄漏时，应当迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并立即进行隔离，小泄漏时隔离150米，大泄漏时隔离450米，严格限制出入。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿防毒服。从上风处进入现场。尽可能切断泄漏源。合理通风，加速扩散。喷氨水或其它稀碱液中和。构筑围堤或挖坑收容产生的大量废水。漏气容器要妥善处理，修复、检验后再用。皮肤接触：脱去被污染的衣着，用流动清水冲洗。及时就医。眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。及时就医。吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。及时就医。
预防措施
想要预防光气中毒，可以采取以下措施：1、最根本的方法是改良工艺，安装自动控制系统、自动调节原料气的配比，减少工人接触光气的机会，工作中操作者要及时处理光气化工产品生产过程中产生的尾气，避免直接排放尾气而引起中毒事故。2、定期对光气生产设备进行检修，杜绝泄漏现象的发生，定期对生产场所进行光气浓度测定，如发现光气浓度超标，应采取积极措施加以消除。3、提高自我保护意识，做好个人防护措施。光气中毒的个人防护措施主要包括：①呼吸系统和眼睛防护：正常作业时，应该佩戴过滤式防毒面具（全面罩）。紧急事态抢救或撤离时，建议佩戴空气呼吸器。②身体防护：穿胶布防毒衣。③手部防护：戴橡胶手套。④其他：工作现场禁止吸烟、进食和饮水。⑤实行就业前和定期的体检。
消防措施
若需阻断气体泄漏，应使用水雾保护执行关闭操作的人员。氢氧化钠或液氨可用于中和光气。小型火灾使用干粉或二氧化碳灭火；大型火灾使用水雾、雾化水或泡沫灭火。禁止让水进入容器内部。若风险可控，可将容器移出火场。远离储罐两端，持续用水冷却暴露容器直至火势完全熄灭后。隔离现场直至气体扩散完毕。
贮存方法
储存注意事项：用特殊规定的容器盛装、储存，并配稀碱、稀氨喷淋吸收装置。储存于阴凉、通风的有毒气体专用库房。实行“双人收发、双人保管”制度。远离火种、热源。库温不宜超过30℃。应与醇类、碱类、食用化学品分开存放，切忌混储。储区应备有泄漏应急处理设备。
安全标志
H280（61.5%）：内装高压气体；遇热可能爆炸。[警示语：高压气体]；
H314（99.8%）：造成严重皮肤灼伤和眼损伤。[危险类别：皮肤腐蚀/刺激]；
H318（31%）：造成严重眼损伤。[危险类别：严重眼损伤/眼刺激]；
H330（99.8%）：吸入致命。[危险类别：急性毒性（吸入）]；
H370（10.7%）：造成器官损伤。[危险类别：特定靶器官毒性（单次暴露）]；
H372（10.7%)：长期或反复接触造成器官损伤。[危险类别：特定靶器官毒性（反复暴露）]；
P260：请勿吸入粉尘/烟尘/气体/烟雾/蒸气/喷雾；
P264：操作后须彻底清洗手部；
P265：请勿接触眼睛；
P270：使用本产品时请勿饮食或吸烟；
P271：仅在室外或通风良好处使用。
法规限制
为强化光气及光气化产品重大安全风险管控，提升有关企业本质安全水平，应急管理部组织修订的国家标准《光气及光气化产品生产安全规范》（GB 19041-2024）于近期发布，自2025年3月1日起实施。光气是剧毒气体，同时具有强烈的刺激性及腐蚀性，发生泄漏后易造成人员中毒甚至死亡。光气及光气化工艺是典型的重点监管危险化工工艺，包含光气的制备以及以光气为原料制备光气化产品的工艺路线，对于工艺、设备、操作等方面有特殊的安全要求。
该标准在吸取涉光气典型事故教训基础上，聚焦重大安全风险防控，规定了光气及光气化产品生产装置的规划布局、设计、生产运行、应急处置等安全要求，增加了使用双光气与三光气进行光气化产品生产、安全仪表系统和气体检测系统的设置等安全要求，并整合了《光气及光气化产品生产装置安全评价通则》（GB 13548）的技术内容。该标准的发布，将为光气及光气化产品生产企业安全风险防控提供重要标准支撑，实施后将有力推动光气及光气化产品相关企业提升安全保障能力。
光气与一战
光气曾被当做杀伤力极大的化学武器，第一次世界大战期间光气毒剂占各国毒剂生产总量的25%，使用量达10.05万吨，整个战争中，由于使用光气而中毒致死人数达80多万人。随着防毒面具的广泛配发，其杀伤效果已基本被化解。然而此时交战双方已研发出更为致命的新型化学武器——光气与芥子毒气。光气作为刺激性毒剂，其毒性是氯气的六倍。不同于氯气以黄绿色云团示警的特性，这种无色毒气具有延迟致死效应。中毒者往往在吸入数日后才出现症状，此时肺部已充满积液导致窒息身亡。德军首创了光气的实战应用，但协约国在战争后期将其列为主要化学武器。
1916年2月，法军使用了装有窒息性毒剂光气的化学炮弹，1917年7月，德军使用了装有糜烂性毒剂芥子气的化学炮弹。战争期间，各国共生产化学毒剂15万吨，其种类除光气、芥子毒气外，还有双光气毒剂、全身中毒性氢氰酸毒剂等。自1914年以来，化学武器已在全球范围内造成逾百万伤亡。迫于舆论压力，国际社会于1925年签署了《禁止在战争中使用窒息性、毒性或其他气体及细菌作战方法的议定书》（即《日内瓦议定书》），正式将化学武器列为国际法禁止的作战手段。
重大事故
2004年6月15日上午9点半左右，中科院福建省物质结构研究所的一家下属企业，因为在实验过程中操作不当，造成有毒光气泄漏。从当天傍晚开始，在这个研究所的员工中间，就陆续出现了咳嗽、口干、流泪等症状，前后有近600人前往医院检查，其中300多人中毒，至少1人死亡。当记者赶到福建省急救中心的时候，3名严重中毒者还躺在重症监护室里，无法说话，其中一人没有脱离生命危险，而在输液大厅里仍然有一些事故现场的职工、家属，以及周围的群众，前来就诊检查。这些厚厚的病理本和抽血化验单，都是6月15日以来，因为光气泄漏事件，前来检查和化验的结果。护士告诉记者从第一天到现在一共有532个患者前来就诊。
参考资料
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光气及光气化工艺丨手把手教你解决危化企业隐患排查的疑难杂症？.微信公众平台.2025-04-30
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光气战士：谁说站在光里的才算英雄？.百家号.2025-05-01
How the Shocking Use of Gas in World War I Led Nations to Ban It.history.2025-05-01
一战中的新式武器知多少.中国军网.2025-05-01
How Did They Use Phosgene In Ww1?.timesmojo.2025-05-01
福州光气泄漏之祸.新浪.2025-05-01