Obsah
Benzén je najjednoduchší uhľovodík patriaci do triedy organických zlúčenín známych ako aromatické látky. Jeho vzorec C6H6 odráža jeho kruhovú štruktúru, v ktorej všetkých šesť atómov uhlíka delí elektróny rovnako a väzby medzi atómami uhlíka sú medzi jednoduchými a dvojitými väzbami. Pri izbovej teplote je benzén bezfarebná kvapalina s vôňou sladkého benzínu. Benzén vrie pri 176,2 stupňov Fahrenheita a mrzne pod 41,9 stupňov Fahrenheita. Benzén je nebezpečná chemikália, ktorá je vysoko horľavá a karcinogénna. Vyskytuje sa prirodzene ako súčasť ropy a existuje niekoľko spôsobov, ako ju pripraviť.
Krakovací olej
Príprava benzénu z ropy pomocou tepla sa nazýva krakovanie. Krakovanie je viacstupňový proces, pri ktorom zariadenie odparuje surovú ropu, dodáva paru a potom krátko prechádza plynnú zmes pecou pri teplotách medzi 1300 a 1650 stupňov Fahrenheita. Výsledná zmes uhľovodíkov sa nazýva surový pyrolytický plyn. Rozpúšťadlá, zvyčajne alkoholy, potom extrahujú benzén a ďalšie aromatické zlúčeniny vrátane metylbenzénu. Nakoniec sa rozpustené zlúčeniny podrobia frakčnej destilácii, ktorá oddeľuje rôzne zložky vrátane benzénu.
Reforma nafty
Nafta označuje uhľovodíky s priamym reťazcom alebo alifatické uhľovodíky obsahujúce 5 - 10 atómov uhlíka. Nafta sa získava predovšetkým z ropy a zemného plynu. Na premenu benzínu na benzén musia reaktory najskôr odstrániť všetky sírne nečistoty a potom zmiešať benzín s vodíkom pri 930 stupňov Fahrenheita, čo je proces nazývaný hydroformovanie. Plyn prechádza cez katalyzátor, ako je platina alebo rénium, pod tlakom 5 atmosfér. Tento proces prevádza alifatické uhľovodíky na ich zodpovedajúce aromatické zlúčeniny. Benzén, ktorý sa tvorí zo šesťuhlíkovej alifatickej zlúčeniny hexánu, a ďalšie uhľovodíky sa potom rozpustia a destilujú sa, aby sa oddelili rôzne zlúčeniny.
Dispropotionizácia toluénom
Metylbenzén, tiež známy ako toluén, je vedľajším produktom reformácie benzínu, má však obmedzenú komerčnú hodnotu. Spracovateľské závody môžu prevádzať toluén na hodnotnejšie uhľovodíky benzén a xylén. Zmes toluénu a vodíka prechádza cez katalyzátor - zvyčajne zeolit, minerál obsahujúci hlinitokremičitany - za podmienok tlaku 15 - 25 atmosfér a 800 - 900 stupňov Fahrenheita. Zariadenie potom destiluje výslednú uhľovodíkovú zmes, aby sa oddelili benzénové, toluénové a xylénové frakcie. Toluén sa recykluje na ďalšiu disproporcionáciu.
Hydrodealkylácia toluénu
Alternatívnym spôsobom prípravy benzénu z toluénu je hydrodealkylácia. Reaktory komprimujú toluén a vodík na tlak medzi 20 a 60 atmosférami a zahrievajú zmes na teploty medzi 930 a 1 220 stupňov Fahrenheita. V prítomnosti katalyzátora sa pri reakcii premení zmes na benzén a metán. Medzi vhodné katalyzátory patrí chróm, molybdén a platina. Zostávajúci vodík sa recykluje a benzén sa oddelí destiláciou. Výsledkom tejto metódy je miera konverzie 90%.