Zawartość
Benzen jest najprostszym węglowodorem należącym do klasy związków organicznych zwanych aromatami. Jego wzór, C6H6, odzwierciedla strukturę pierścienia, w której wszystkie sześć atomów węgla dzieli jednakowo elektrony, a wiązania węgiel-węgiel są pośrednie między wiązaniami pojedynczymi i podwójnymi. W temperaturze pokojowej benzen jest bezbarwną cieczą o zapachu słodkiej benzyny. Benzen wrze w temperaturze 176,2 stopni Fahrenheita i zamarza poniżej 41,9 stopni Fahrenheita. Benzen jest niebezpieczną substancją chemiczną, która jest wysoce łatwopalna i rakotwórcza. Występuje naturalnie jako składnik ropy naftowej i istnieje kilka sposobów jej przygotowania.
Krakingowy olej surowy
Otrzymywanie benzenu z ropy naftowej za pomocą ciepła nazywa się krakowaniem. Kraking jest wieloetapowym procesem, w którym zakład odparowuje surową ropę naftową, dodaje parę, a następnie krótko przepuszcza gazową mieszaninę przez piec w temperaturach od 1300 do 1650 stopni Fahrenheita. Powstała mieszanina węglowodorów nazywa się surowym gazem pirolitycznym. Rozpuszczalniki, zwykle alkohole, następnie ekstrahują benzen i inne związki aromatyczne, w tym metylobenzen. Na koniec rozpuszczone związki poddaje się destylacji frakcyjnej, która oddziela różne składniki, w tym benzen.
Reforma ciężkiej benzyny
Benzyna ciężka odnosi się do węglowodorów o prostych lub alifatycznych węglowodorach zawierających 5–10 atomów węgla. Benzyna ciężka pochodzi głównie z ropy naftowej i gazu ziemnego. Aby przekształcić benzynę ciężką w benzen, reaktory muszą najpierw usunąć wszelkie zanieczyszczenia siarkowe, a następnie zmieszać benzynę ciężką z wodorem w temperaturze 930 stopni Fahrenheita, w procesie zwanym hydroformowaniem. Gaz przepływa przez katalizator, taki jak platyna lub ren, pod ciśnieniem 5 atmosfer. Proces ten przekształca węglowodory alifatyczne w odpowiadające im związki aromatyczne. Benzen powstały z sześciowęglowego związku alifatycznego heksanu i inne węglowodory są następnie rozpuszczane i destylowane w celu oddzielenia różnych związków.
Nieproporcjonalność toluenu
Metylobenzen, znany również jako toluen, jest produktem ubocznym reformingu benzyny ciężkiej, ale ma ograniczoną wartość handlową. Zakłady przetwórcze mogą przetwarzać toluen w bardziej wartościowe węglowodory - benzen i ksylen. Mieszanina toluen-wodór przepływa przez katalizator - zwykle zeolit, minerał zawierający glinokrzemiany - w warunkach ciśnienia 15–25 atmosfer i 800–900 stopni Fahrenheita. Następnie urządzenie destyluje powstałą mieszaninę węglowodorów w celu oddzielenia frakcji benzenu, toluenu i ksylenu. Toluen jest poddawany recyklingowi w celu dalszej dysproporcji.
Hydrodealkilacja toluenu
Alternatywnym sposobem otrzymywania benzenu z toluenu jest hydrodealkilacja. Reaktory sprężają toluen i wodór do ciśnień między 20 a 60 atmosfer i ogrzewają mieszaninę do temperatur między 930 a 1220 stopni Fahrenheita. W obecności katalizatora reakcja przekształca mieszaninę w benzen i metan. Odpowiednie katalizatory obejmują chrom, molibden i platynę. Pozostały wodór zawraca się, a benzen oddziela się przez destylację. Ta metoda daje współczynnik konwersji 90 procent.