Benzenul este cea mai simplă hidrocarbură aparținând clasei de compuși organici cunoscuți ca aromatici. Formula sa, C6H6, reflectă structura sa inelară, în care toți cei șase atomi de carbon împart electroni în mod egal, iar legăturile carbon-carbon sunt intermediare între legăturile simple și duble. La temperatura camerei, benzenul este un lichid incolor cu miros de „benzină dulce”. Benzenul fierbe la 176,2 grade Fahrenheit și îngheață sub 41,9 grade Fahrenheit. Benzenul este un produs chimic periculos, extrem de inflamabil și cancerigen. Apare în mod natural ca o componentă a țițeiului și există mai multe moduri de a-l prepara.
Crăparea țițeiului
Pregătirea benzenului din țiței utilizând căldură se numește cracare. Cracarea este un proces cu mai multe etape în care o instalație vaporizează petrol brut, adaugă abur și apoi trece scurt amestecul gazos printr-un cuptor la temperaturi cuprinse între 1.300 și 1.650 de grade Fahrenheit. Amestecul rezultat de hidrocarburi se numește gaz de piroliză brut. Solvenții, de obicei alcooli, apoi extrag benzenul și alți compuși aromatici, inclusiv metilbenzenul. În cele din urmă, compușii dizolvați suferă distilare fracționată, care separă diferitele componente, inclusiv benzenul.
Reforma naftei
Nafta se referă la hidrocarburi cu lanț drept sau alifatice care conțin 5-10 atomi de carbon. Nafta este derivată în principal din petrol și gaze naturale. Pentru a reforma nafta în benzen, reactoarele trebuie mai întâi să elimine orice impurități sulfuroase și apoi să amestece nafta cu hidrogen la 930 grade Fahrenheit, un proces numit hidroformare. Gazul trece peste un catalizator, cum ar fi platina sau reniul, sub 5 atmosfere de presiune. Acest proces transformă hidrocarburile alifatice în compușii lor aromatici corespunzători. Benzenul, format din compusul alifatic cu șase carbon hexan, și celelalte hidrocarburi sunt apoi dizolvate și distilate pentru a separa diferiții compuși.
Dispropoziția Toluenului
Metilbenzenul, cunoscut și sub numele de toluen, este un produs secundar al reformării naftei, dar are o valoare comercială limitată. Instalațiile de prelucrare pot transforma toluenul în hidrocarburile mai valoroase benzen și xilen. Un amestec de toluen-hidrogen trece peste un catalizator - de obicei zeolit, un mineral care conține aluminosilicați - în condiții de 15-25 atmosfere de presiune și 800-900 grade Fahrenheit. Echipamentul distilează apoi amestecul de hidrocarburi rezultat pentru a separa fracțiunile de benzen, toluen și xilen. Toluenul este reciclat pentru disproporționare suplimentară.
Hidrodealchilarea toluenului
O metodă alternativă de preparare a benzenului din toluen este hidrodealchilarea. Reactoarele comprimă toluenul și hidrogenul la presiuni cuprinse între 20 și 60 de atmosfere și încălzesc amestecul la temperaturi cuprinse între 930 și 1.220 grade Fahrenheit. În prezența unui catalizator, o reacție transformă amestecul în benzen și metan. Catalizatorii adecvați includ crom, molibden și platină. Restul de hidrogen este reciclat, iar benzenul este separat prin distilare. Această metodă are ca rezultat o rată de conversie de 90%.