Como o benzeno é feito

O benzeno é o hidrocarboneto mais simples pertencente à classe dos compostos orgânicos conhecidos como aromáticos. Sua fórmula, C6H6, reflete sua estrutura de anel, na qual todos os seis átomos de carbono compartilham elétrons igualmente e as ligações carbono-carbono são intermediárias entre ligações simples e duplas. À temperatura ambiente, o benzeno é um líquido incolor com cheiro de 'gasolina doce'. O benzeno ferve a 176,2 graus Fahrenheit e congela abaixo de 41,9 graus Fahrenheit. O benzeno é um produto químico perigoso altamente inflamável e cancerígeno. Ocorre naturalmente como um componente do petróleo bruto e existem várias maneiras de prepará-lo.

A preparação do benzeno a partir do petróleo bruto usando calor é chamada de craqueamento. O cracking é um processo de várias etapas em que uma instalação vaporiza o petróleo bruto, adiciona vapor e, em seguida, passa brevemente a mistura gasosa através de um forno a temperaturas entre 1.300 e 1.650 graus Fahrenheit. A mistura resultante de hidrocarbonetos é chamada de gás de pirólise bruto. Os solventes, geralmente álcoois, extraem o benzeno e outros compostos aromáticos, incluindo o metilbenzeno. Finalmente, os compostos dissolvidos passam por destilação fracionada, que separa os diferentes componentes, incluindo o benzeno.

Nafta refere-se a hidrocarbonetos de cadeia linear ou alifática contendo de 5 a 10 átomos de carbono. A nafta é derivada principalmente de petróleo e gás natural. Para transformar a nafta em benzeno, os reatores devem primeiro remover quaisquer impurezas sulfurosas e, em seguida, misturar a nafta com hidrogênio a 930 graus Fahrenheit, um processo denominado hidroformação. O gás passa por um catalisador, como platina ou rênio, sob 5 atmosferas de pressão. Este processo converte hidrocarbonetos alifáticos em seus compostos aromáticos correspondentes. O benzeno, formado a partir do composto alifático de seis carbonos hexano, e os outros hidrocarbonetos são então dissolvidos e destilados para separar os diferentes compostos.

O metilbenzeno, também conhecido como tolueno, é um subproduto da reforma da nafta, mas tem valor comercial limitado. As fábricas de processamento podem converter o tolueno nos hidrocarbonetos mais valiosos, benzeno e xileno. Uma mistura de tolueno-hidrogênio passa por um catalisador - geralmente zeólita, um mineral que contém aluminossilicatos - sob condições de 15–25 atmosferas de pressão e 800–900 graus Fahrenheit. O equipamento então destila a mistura de hidrocarbonetos resultante para separar as frações de benzeno, tolueno e xileno. O tolueno é reciclado para maior desproporção.

Um método alternativo para preparar benzeno a partir de tolueno é a hidrodalquilação. Os reatores comprimem o tolueno e o hidrogênio a pressões entre 20 e 60 atmosferas e aquecem a mistura a temperaturas entre 930 e 1.220 graus Fahrenheit. Na presença de um catalisador, uma reação converte a mistura em benzeno e metano. Os catalisadores adequados incluem cromo, molibdênio e platina. O hidrogênio restante é reciclado e o benzeno é separado por destilação. Esse método resulta em uma taxa de conversão de 90 por cento.