วิธีทำเบนซีน

เบนซีนเป็นไฮโดรคาร์บอนที่ง่ายที่สุดในกลุ่มสารประกอบอินทรีย์ที่เรียกว่าอะโรเมติกส์ สูตรของมันคือ C6H6 สะท้อนโครงสร้างวงแหวนของมัน ซึ่งอะตอมของคาร์บอนทั้งหกตัวมีอิเล็กตรอนร่วมกันอย่างเท่าเทียมกัน และการเชื่อมโยงระหว่างคาร์บอนกับคาร์บอนอยู่ตรงกลางระหว่างพันธะเดี่ยวและพันธะคู่ ที่อุณหภูมิห้อง เบนซินเป็นของเหลวไม่มีสีมีกลิ่นของ 'น้ำมันเบนซินหวาน' น้ำมันเบนซินเดือดที่ 176.2 องศาฟาเรนไฮต์และแช่แข็งต่ำกว่า 41.9 องศาฟาเรนไฮต์ เบนซีนเป็นสารเคมีอันตรายที่ไวไฟสูงและเป็นสารก่อมะเร็ง มันเกิดขึ้นตามธรรมชาติเป็นส่วนประกอบของน้ำมันดิบ และมีหลายวิธีในการเตรียมมัน

การเตรียมน้ำมันเบนซินจากน้ำมันดิบโดยใช้ความร้อนเรียกว่าการแตกร้าว การแคร็กเป็นกระบวนการหลายขั้นตอนซึ่งโรงงานจะระเหยปิโตรเลียมดิบ เติมไอน้ำแล้ว and ผ่านส่วนผสมของก๊าซผ่านเตาหลอมที่อุณหภูมิระหว่าง 1,300 ถึง 1,650 องศา ฟาเรนไฮต์. ส่วนผสมที่เป็นผลลัพธ์ของไฮโดรคาร์บอนเรียกว่าก๊าซไพโรไลซิสดิบ ตัวทำละลาย ซึ่งมักจะเป็นแอลกอฮอล์ จากนั้นจะสกัดเบนซีนและสารประกอบอะโรมาติกอื่นๆ รวมทั้งเมทิลเบนซีน สุดท้าย สารประกอบที่ละลายได้ผ่านการกลั่นแบบเศษส่วน ซึ่งแยกส่วนประกอบต่างๆ ออก รวมทั้งเบนซีน

แนฟทาหมายถึงไฮโดรคาร์บอนสายตรงหรืออะลิฟาติกที่มีอะตอมของคาร์บอน 5-10 แนฟทาได้มาจากปิโตรเลียมและก๊าซธรรมชาติเป็นหลัก ในการปฏิรูปแนฟทาให้เป็นน้ำมันเบนซิน เครื่องปฏิกรณ์ต้องกำจัดสิ่งเจือปนที่มีกำมะถันออกก่อน จากนั้นจึงผสมแนฟทากับไฮโดรเจนที่อุณหภูมิ 930 องศาฟาเรนไฮต์ ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าไฮโดรฟอร์มิง ก๊าซจะผ่านตัวเร่งปฏิกิริยา เช่น แพลตตินั่มหรือรีเนียมภายใต้ความดัน 5 บรรยากาศ กระบวนการนี้แปลงอะลิฟาติกไฮโดรคาร์บอนเป็นสารประกอบอะโรมาติกที่สอดคล้องกัน เบนซีนที่เกิดขึ้นจากเฮกเซนของสารประกอบอะลิฟาติก 6 คาร์บอน และไฮโดรคาร์บอนอื่นๆ จะถูกละลายและกลั่นเพื่อแยกสารประกอบต่างๆ

เมทิลเบนซีนหรือที่เรียกว่าโทลูอีนเป็นผลพลอยได้จากการปฏิรูปแนฟทาแต่มีมูลค่าทางการค้าจำกัด โรงงานแปรรูปสามารถเปลี่ยนโทลูอีนให้เป็นไฮโดรคาร์บอนเบนซีนและไซลีนที่มีคุณค่ามากกว่า ส่วนผสมของโทลูอีน-ไฮโดรเจนผ่านตัวเร่งปฏิกิริยา—โดยปกติคือซีโอไลต์ ซึ่งเป็นแร่ธาตุที่มีอะลูมิโนซิลิเกต—ภายใต้สภาวะความดัน 15–25 บรรยากาศและ 800–900 องศาฟาเรนไฮต์ จากนั้นอุปกรณ์จะกลั่นส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอนที่ได้เพื่อแยกส่วนของเบนซีน โทลูอีน และไซลีนออก โทลูอีนถูกนำกลับมาใช้ใหม่เพื่อให้เกิดสัดส่วนมากขึ้น

อีกวิธีหนึ่งในการเตรียมเบนซีนจากโทลูอีนคือไฮโดรดีอัลคิเลชัน เครื่องปฏิกรณ์บีบอัดโทลูอีนและไฮโดรเจนให้เป็นความดันระหว่าง 20 ถึง 60 บรรยากาศและทำให้ส่วนผสมร้อนที่อุณหภูมิระหว่าง 930 ถึง 1,220 องศาฟาเรนไฮต์ เมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยา ปฏิกิริยาจะเปลี่ยนส่วนผสมเป็นเบนซินและมีเทน ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสม ได้แก่ โครเมียม โมลิบดีนัม และแพลทินัม ไฮโดรเจนที่เหลือจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่ และน้ำมันเบนซินจะถูกแยกออกด้วยการกลั่น วิธีนี้ส่งผลให้อัตราการแปลงเป็น 90 เปอร์เซ็นต์