Il benzene è l'idrocarburo più semplice appartenente alla classe di composti organici noti come aromatici. La sua formula, C6H6, riflette la sua struttura ad anello, in cui tutti e sei gli atomi di carbonio condividono gli elettroni allo stesso modo e i collegamenti carbonio-carbonio sono intermedi tra i legami singoli e quelli doppi. A temperatura ambiente, il benzene è un liquido incolore con l'odore di "benzina dolce". Il benzene bolle a 176,2 gradi Fahrenheit e gela sotto 41,9 gradi Fahrenheit. Il benzene è una sostanza chimica pericolosa che è altamente infiammabile e cancerogena. Si presenta naturalmente come componente del petrolio greggio e ci sono diversi modi per prepararlo.
Cracking Crude Oil
La preparazione del benzene dal petrolio greggio usando il calore si chiama cracking. Il cracking è un processo a più fasi in cui una struttura vaporizza petrolio grezzo, aggiunge vapore e quindi passa brevemente la miscela gassosa attraverso un forno a temperature tra 1.300 e 1.650 gradi Fahrenheit. La miscela risultante di idrocarburi è denominata gas di pirolisi grezzo. Solventi, solitamente alcoli, quindi estrarre benzene e altri composti aromatici, incluso il metilbenzene. Infine, i composti disciolti subiscono una distillazione frazionata, che separa i diversi componenti, incluso il benzene.
Riforma nafta
Nafta si riferisce a idrocarburi a catena lineare, o alifatici, contenenti 5-10 atomi di carbonio . La nafta deriva principalmente dal petrolio e dal gas naturale. Per riformare la nafta in benzene, i reattori devono prima rimuovere le impurità sulfuree e quindi mescolare la nafta con l'idrogeno a 930 gradi Fahrenheit, un processo chiamato idroformatura. Il gas passa sopra un catalizzatore, come il platino o il renio, sotto 5 atmosfere di pressione. Questo processo converte gli idrocarburi alifatici nei loro corrispondenti composti aromatici. Il benzene, formato dal composto alifatico di sei carbonio esano, e gli altri idrocarburi vengono quindi disciolti e distillati per separare i diversi composti.
Disopromozione del toluene
Il metilbenzene, noto anche come toluene, è un sottoprodotto della riforma della nafta ma ha un valore commerciale limitato. Gli impianti di trasformazione possono convertire il toluene negli idrocarburi più preziosi benzene e xilene. Una miscela di toluene-idrogeno passa sopra un catalizzatore - solitamente zeolite, un minerale contenente alluminosilicati - in condizioni di 15-25 atmosfere di pressione e 800-900 gradi Fahrenheit. L'apparecchiatura quindi distilla la miscela di idrocarburi risultante per separare le frazioni di benzene, toluene e xilene. Il toluene viene riciclato per ulteriore sproporzione.
Toluene Hydrodealkylation
Un metodo alternativo per preparare il benzene dal toluene è l'idrodealchilazione. I reattori comprimono il toluene e l'idrogeno a pressioni tra 20 e 60 atmosfere e riscaldano la miscela a temperature comprese tra 930 e 1.220 gradi Fahrenheit. In presenza di un catalizzatore, una reazione converte la miscela in benzene e metano. Catalizzatori adatti includono cromo, molibdeno e platino. L'idrogeno residuo viene riciclato e il benzene viene separato per distillazione. Questo metodo si traduce in un tasso di conversione del 90 percento.
