El benceno es el hidrocarburo más simple que pertenece a la clase de compuestos orgánicos conocidos como aromáticos. Su fórmula, C6H6, refleja su estructura de anillo, en la que los seis átomos de carbono comparten electrones por igual y los enlaces carbono-carbono son intermedios entre enlaces simples y dobles. A temperatura ambiente, el benceno es un líquido incoloro con olor a "gasolina dulce". El benceno hierve a 176,2 grados Fahrenheit y se congela por debajo de 41,9 grados Fahrenheit. El benceno es una sustancia química peligrosa que es altamente inflamable y cancerígena. Se produce de forma natural como componente del petróleo crudo y hay varias formas de prepararlo.
Craqueo del petróleo crudo
La preparación de benceno a partir de petróleo crudo utilizando calor se denomina craqueo. El craqueo es un proceso de varios pasos en el que una instalación vaporiza petróleo crudo, agrega vapor y luego pasa brevemente la mezcla gaseosa a través de un horno a temperaturas entre 1300 y 1650 grados Fahrenheit. La mezcla resultante de hidrocarburos se denomina gas de pirólisis en bruto. Los disolventes, generalmente alcoholes, extraen luego el benceno y otros compuestos aromáticos, incluido el metilbenceno. Finalmente, los compuestos disueltos se someten a una destilación fraccionada, que separa los diferentes componentes, incluido el benceno.
Reforma de la nafta
La nafta se refiere a los hidrocarburos de cadena lineal o alifáticos que contienen de 5 a 10 átomos de carbono. La nafta se deriva principalmente del petróleo y el gas natural. Para reformar la nafta en benceno, los reactores primero deben eliminar las impurezas sulfurosas y luego mezclar la nafta con hidrógeno a 930 grados Fahrenheit, un proceso llamado hidroformado. El gas pasa sobre un catalizador, como platino o renio, a 5 atmósferas de presión. Este proceso convierte los hidrocarburos alifáticos en sus correspondientes compuestos aromáticos. El benceno, formado a partir del compuesto alifático de seis carbonos hexano, y los otros hidrocarburos se disuelven y destilan para separar los diferentes compuestos.
Despropulsión del tolueno
El metilbenceno, también conocido como tolueno, es un subproducto de la reforma de nafta pero tiene un valor comercial limitado. Las plantas de procesamiento pueden convertir el tolueno en los hidrocarburos más valiosos benceno y xileno. Una mezcla de tolueno-hidrógeno pasa sobre un catalizador, generalmente zeolita, un mineral que contiene aluminosilicatos, en condiciones de 15 a 25 atmósferas de presión y 800 a 900 grados Fahrenheit. Luego, el equipo destila la mezcla de hidrocarburos resultante para separar las fracciones de benceno, tolueno y xileno. El tolueno se recicla para una mayor desproporción.
Hidrodesalquilación de tolueno
Un método alternativo para preparar benceno a partir de tolueno es la hidrodesalquilación. Los reactores comprimen tolueno e hidrógeno a presiones entre 20 y 60 atmósferas y calientan la mezcla a temperaturas entre 930 y 1,220 grados Fahrenheit. En presencia de un catalizador, una reacción convierte la mezcla en benceno y metano. Los catalizadores adecuados incluyen cromo, molibdeno y platino. El hidrógeno sobrante se recicla y el benceno se separa por destilación. Este método da como resultado una tasa de conversión del 90 por ciento.