Бензол - найпростіший вуглеводень, що належить до класу органічних сполук, відомих як ароматичні речовини. Його формула, C6H6, відображає його кільцеву структуру, в якій усі шість атомів вуглецю поділяють електрони порівну, а зв'язки між вуглецем та вуглецем є проміжними між одинарними та подвійними зв'язками. При кімнатній температурі бензол є безбарвною рідиною із запахом «солодкого бензину». Бензол кипить при 176,2 градусах Фаренгейта і замерзає нижче 41,9 градусів Фаренгейта. Бензол - небезпечна хімічна речовина, яка є легкозаймистою та канцерогенною. Він зустрічається природним чином як компонент сирої нафти, і є кілька способів його приготування.
Крекінг сирої нафти
Отримання бензолу з сирої нафти за допомогою тепла називається крекінгом. Крекінг - це багатоступеневий процес, при якому установка випаровує сиру нафту, додає пару, а потім короткочасно пропускає газоподібну суміш через піч при температурі від 1300 до 1650 градусів Фаренгейта. Отримана суміш вуглеводнів називається необробленим піролізним газом. Потім розчинники, як правило, спирти, екстрагують бензол та інші ароматичні сполуки, включаючи метилбензол. Нарешті, розчинені сполуки проходять фракційну дистиляцію, яка виділяє різні компоненти, включаючи бензол.
Реформування нафти
Нафта відноситься до прямоланцюгових або аліфатичних вуглеводнів, що містять 5–10 атомів вуглецю. Нафта отримується переважно з нафти та природного газу. Щоб перетворити нафту в бензол, реактори повинні спочатку видалити всі сірчисті домішки, а потім змішати нафту з воднем при температурі 930 градусів за Фаренгейтом, процес, який називається гідроформуванням. Газ проходить над каталізатором, таким як платина або реній, під тиском 5 атмосфер. Цей процес перетворює аліфатичні вуглеводні у відповідні їм ароматичні сполуки. Потім бензол, утворений із шестивуглецевої аліфатичної сполуки гексану, та інших вуглеводнів розчиняють і дистилюють для розділення різних сполук.
Диспропорціонування толуолу
Метилбензол, також відомий як толуол, є побічним продуктом перетворення нафти, але має обмежену комерційну цінність. Переробні установки можуть перетворювати толуол у більш цінні вуглеводні бензол та ксилол. Суміш толуолу та водню проходить над каталізатором - зазвичай цеолітом, мінералом, що містить алюмосилікати - в умовах тиску 15–25 атмосфер і 800–900 градусів за Фаренгейтом. Потім обладнання переганяє отриману вуглеводневу суміш для виділення бензольної, толуольної та ксилольної фракцій. Толуол переробляється для подальшого диспропорціонування.
Гідроалкілювання толуолу
Альтернативним методом отримання бензолу з толуолу є гідродеалкілування. Реактори стискають толуол і водень до тиску від 20 до 60 атмосфер і нагрівають суміш до температури від 930 до 1220 градусів за Фаренгейтом. У присутності каталізатора реакція перетворює суміш на бензол та метан. Відповідні каталізатори включають хром, молібден та платину. Залишки водню переробляються, а бензол виділяється дистиляцією. Цей метод призводить до коефіцієнта конверсії 90 відсотків.