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Il benzene è l'idrocarburo più semplice appartenente alla classe dei 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 equamente gli elettroni e i legami carbonio-carbonio sono intermedi tra legami singoli e 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 si congela 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 Greggio
Preparare benzene dal petrolio greggio usando il calore si chiama cracking. Il cracking è un processo a più fasi in cui una struttura vaporizza petrolio greggio, aggiunge vapore e quindi passa brevemente la miscela gassosa attraverso una fornace a temperature comprese tra 1.300 e 1.650 gradi Fahrenheit. La risultante miscela di idrocarburi si chiama gas di pirolisi grezzo. I solventi, generalmente alcoli, quindi estraggono benzene e altri composti aromatici, incluso il metilbenzene. Infine, i composti disciolti vengono sottoposti a distillazione frazionata, che separa i diversi componenti, incluso il benzene.
Riforma della nafta
La 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 eventuali impurità solforose e quindi miscelare la nafta con idrogeno a 930 gradi Fahrenheit, un processo chiamato idroformatura. Il gas passa sopra un catalizzatore, come platino o renio, sotto 5 atmosfere di pressione. Questo processo converte gli idrocarburi alifatici nei loro corrispondenti composti aromatici. Il benzene, formato dal composto alifatico a sei atomi di carbonio, e gli altri idrocarburi vengono quindi sciolti e distillati per separare i diversi composti.
Toluene Dispropotionation
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 nei più preziosi idrocarburi benzene e xilene. Una miscela toluene-idrogeno passa sopra un catalizzatore - di solito 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 un'ulteriore sproporzione.
Toluene Hydrodealkylation
Un metodo alternativo per preparare benzene dal toluene è l'idrodealkilazione. I reattori comprimono toluene e idrogeno a pressioni comprese 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 rimanente viene riciclato e il benzene viene separato per distillazione. Questo metodo comporta un tasso di conversione del 90 percento.