Vsebina
Benzen je najpreprostejši ogljikovodik, ki spada v razred organskih spojin, znanih kot aromatiki. Njegova formula C6H6 odraža njegovo obročno strukturo, v kateri si vseh šest atomov ogljika enakomerno deli elektrone, povezave med ogljikom in ogljikom pa so vmesne med enojnimi in dvojnimi vezmi. Pri sobni temperaturi je benzen brezbarvna tekočina z vonjem sladkega bencina. Benzen vre pri 176,2 stopinje Fahrenheita in zmrzne pod 41,9 stopinj Fahrenheita. Benzen je nevarna kemikalija, ki je lahko vnetljiva in rakotvorna. Pojavlja se naravno kot sestavina surove nafte in obstaja več načinov za njeno pripravo.
Razbijanje surove nafte
Priprava benzena iz surove nafte z uporabo toplote se imenuje kreking. Krekiranje je večstopenjski postopek, v katerem objekt upari surovo nafto, doda paro in nato na kratko preide plinsko zmes skozi peč pri temperaturah med 1.300 in 1.650 stopinj Fahrenheita. Nastala mešanica ogljikovodikov se imenuje surovi pirolizni plin. Topila, običajno alkoholi, nato ekstrahirajo benzen in druge aromatične spojine, vključno z metilbenzenom. Končno se raztopljene spojine podvržejo frakcijski destilaciji, ki loči različne sestavne dele, vključno z benzenom.
Reformiranje nafte
Nafta se nanaša na ravnoverižne ali alifatske ogljikovodike, ki vsebujejo 5–10 ogljikovih atomov. Nafta se pridobiva predvsem iz nafte in zemeljskega plina. Za preoblikovanje nafte v benzen morajo reaktorji najprej odstraniti vse žveplove nečistoče in nato mešati nafto z vodikom pri 930 stopinjah Fahrenheita, postopek imenovan hidroformiranje. Plin prehaja preko katalizatorja, kot sta platina ali renij, pod 5 atmosferskim pritiskom. Ta postopek pretvori alifatske ogljikovodike v ustrezne aromatične spojine. Benzen, ki nastane iz šest-ogljikove alifatske spojine heksan, in drugi ogljikovodiki se nato raztopijo in destilirajo, da ločijo različne spojine.
Disolucija toluena
Metilbenzen, znan tudi kot toluen, je stranski produkt naftne reformacije, vendar ima omejeno komercialno vrednost. Predelovalne naprave lahko pretvorijo toluen v dragocene ogljikovodike benzen in ksilen. Zmes toluen-vodik prehaja katalizator - ponavadi zeolit, mineral, ki vsebuje aluminosilikate - v pogojih 15–25 atmosferskih tlakov in 800–900 stopinj Fahrenheita. Oprema nato destilira dobljeno zmes ogljikovodikov za ločitev frakcij benzena, toluena in ksilena. Toluen se reciklira za nadaljnjo nesorazmernost.
Hidrodealkiliranje toluena
Alternativna metoda za pripravo benzena iz toluena je hidrodealkiliranje. Reaktorji stisnejo toluen in vodik do tlaka med 20 in 60 atmosfere in mešanico segrejejo na temperature med 930 in 1.220 stopinj Fahrenheita. V prisotnosti katalizatorja reakcija pretvori zmes v benzen in metan. Primerni katalizatorji vključujejo krom, molibden in platino. Preostali vodik se reciklira in benzen loči z destilacijo. Ta metoda ima za posledico stopnjo konverzije 90 odstotkov.