איך מכינים בנזן

בנזן הוא הפחמימן הפשוט ביותר השייך לסוג התרכובות האורגניות המכונה ארומטים. הנוסחה שלה, C6H6, משקפת את מבנה הטבעת שלה, שבו כל ששת אטומי הפחמן חולקים אלקטרונים באופן שווה והקשרים בין פחמן לפחמן הם בינוניים בין קשרים בודדים וכפולים. בטמפרטורת החדר בנזן הוא נוזל חסר צבע עם ריח של 'בנזין מתוק'. בנזן רותח ב 176.2 מעלות פרנהייט וקופא מתחת ל 41.9 מעלות פרנהייט. בנזן הוא חומר כימי מסוכן מאוד דליק ומסרטן. זה קורה באופן טבעי כמרכיב של נפט גולמי, וישנן מספר דרכים להכין אותו.

הכנת בנזן מנפט גולמי באמצעות חום נקראת פיצוח. פיצוח הוא תהליך רב-שלבי שבו מתקן מאדה נפט גולמי, מוסיף קיטור ואז מעביר בקצרה את התערובת הגזית דרך תנור בטמפרטורות שבין 1,300 ל -1,650 מעלות פרנהייט. תערובת הפחמימנים שנוצרת נקראת גז פירוליזה גולמי. ממיסים, בדרך כלל אלכוהול, ואז מחלצים בנזן ותרכובות ארומטיות אחרות, כולל מתילבנזן. לבסוף, התרכובות המומסות עוברות זיקוק חלקי, המפריד בין הרכיבים השונים, כולל בנזן.

נפתא מתייחסת לפחמימנים ישרים או אליפטיים המכילים 5-10 אטומי פחמן. נפתה נגזרת בעיקר מנפט וגז טבעי. כדי להפוך את הנפטה לבנזין, על הכורים להסיר תחילה את כל הזיהומים הגופרתיים ואז לערבב את הנפטה עם מימן בטמפרטורה של 930 מעלות פרנהייט, תהליך הנקרא הידרופורמינג. הגז עובר מעל זרז, כמו פלטינה או רניום, תחת 5 אטמוספרות לחץ. תהליך זה ממיר פחמימנים אליפטיים לתרכובות הארומטיות המתאימות להם. בנזן, שנוצר מהמתחם האליפאתי בעל שש הפחמן, ושאר הפחמימנים מומסים ומזוקקים כדי להפריד בין התרכובות השונות.

מתילבנזן, המכונה גם טולואן, הוא תוצר לוואי של רפורמציית נפטה אך בעל ערך מסחרי מוגבל. מפעלי עיבוד יכולים להמיר טולואן לפחמימנים בעלי ערך רב יותר בבנזן וקסילן. תערובת טולואן-מימן עוברת על זרז - בדרך כלל זאוליט, מינרל המכיל אלומינו-סיליקטים - בתנאים של 15-25 אטמוספרות לחץ ו-800-900 מעלות פרנהייט. לאחר מכן הציוד מזקק את תערובת הפחמימנים שנוצרת כדי להפריד בין שברי בנזן, טולואן וקסילן. הטולואן ממוחזר לשם חוסר פרופורציות.

שיטה חלופית להכנת בנזן מטולואן היא הידרודיאלקציה. כורים דוחסים טולואן ומימן ללחצים שבין 20 ל 60 אטמוספרות ומחממים את התערובת לטמפרטורות שבין 930 ל -1,220 מעלות פרנהייט. בנוכחות זרז, תגובה הופכת את התערובת לבנזן ומתאן. זרזים מתאימים כוללים כרום, מוליבדן ופלטינה. שאריות המימן ממוחזרות והבנזן מופרד באמצעות זיקוק. שיטה זו מביאה לשיעור המרה של 90 אחוז.