Περιεχόμενο
Το βενζόλιο είναι ο απλούστερος υδρογονάνθρακας που ανήκει στην κατηγορία οργανικών ενώσεων που είναι γνωστές ως αρωματικά. Ο τύπος του, C6H6, αντανακλά τη δομή του δακτυλίου, στην οποία και τα έξι άτομα άνθρακα μοιράζονται τα ηλεκτρόνια εξίσου και οι δεσμοί άνθρακα-άνθρακα είναι ενδιάμεσα μεταξύ μονών και διπλών δεσμών. Σε θερμοκρασία δωματίου, το βενζόλιο είναι ένα άχρωμο υγρό με τη μυρωδιά της γλυκιάς βενζίνης. Το βενζόλιο βράζει στους 176,2 βαθμούς Φαρενάιτ και παγώνει κάτω από 41,9 βαθμούς Φαρενάιτ. Το βενζόλιο είναι ένα επικίνδυνο χημικό προϊόν που είναι πολύ εύφλεκτο και καρκινογόνο. Εμφανίζεται φυσικά ως συστατικό του αργού πετρελαίου, και υπάρχουν διάφοροι τρόποι για την προετοιμασία του.
Ρωγμές αργού πετρελαίου
Η παρασκευή βενζολίου από αργό πετρέλαιο με τη χρήση θερμότητας ονομάζεται ρωγμή. Η ρωγμή είναι μια διαδικασία πολλαπλών σταδίων στην οποία μια εγκατάσταση εξατμίζει το νωπό πετρέλαιο, προσθέτει ατμό και στη συνέχεια διέρχεται σύντομα το αέριο μίγμα μέσω ενός κλιβάνου σε θερμοκρασίες μεταξύ 1.300 και 1.650 βαθμών Φαρενάιτ. Το προκύπτον μείγμα υδρογονανθράκων ονομάζεται ακατέργαστο αέριο πυρόλυσης. Διαλύτες, συνήθως αλκοόλες, στη συνέχεια εκχύλισμα βενζολίου και άλλων αρωματικών ενώσεων, συμπεριλαμβανομένου του μεθυλοβενζολίου. Τέλος, οι διαλελυμένες ενώσεις υφίστανται κλασματική απόσταξη, η οποία διαχωρίζει τα διάφορα συστατικά, συμπεριλαμβανομένου του βενζολίου.
Μεταρρύθμιση της νάφθας
Η νάφθα αναφέρεται σε ευθύγραμμους ή αλειφατικούς υδρογονάνθρακες που περιέχουν 5-10 άτομα άνθρακα. Η νάφθα προέρχεται κυρίως από πετρέλαιο και φυσικό αέριο. Για να μετατραπεί η νάφθα σε βενζόλιο, οι αντιδραστήρες πρέπει πρώτα να απομακρύνουν τις θειούχες ακαθαρσίες και στη συνέχεια να αναμίξουν τη νάφθα με υδρογόνο στους 930 βαθμούς Φαρενάιτ, μια διαδικασία που ονομάζεται υδρομορφοποίηση. Το αέριο διέρχεται από έναν καταλύτη, όπως λευκόχρυσο ή ρήνιο, υπό πίεση 5 ατμοσφαιρών. Αυτή η διαδικασία μετατρέπει αλειφατικούς υδρογονάνθρακες στις αντίστοιχες αρωματικές τους ενώσεις. Το βενζόλιο, που σχηματίζεται από την εξα-άνθρακα αλειφατικής ενώσεως εξάνιο, και οι άλλοι υδρογονάνθρακες στη συνέχεια διαλύονται και αποστάζονται προς διαχωρισμό των διαφόρων ενώσεων.
Διαλυτοποίηση τολουολίου
Το μεθυλοβενζόλιο, επίσης γνωστό ως τολουόλιο, είναι υποπροϊόν της αναμόρφωσης νάφθας αλλά έχει περιορισμένη εμπορική αξία. Τα εργοστάσια επεξεργασίας μπορούν να μετατρέψουν το τολουόλιο στους πιο πολύτιμους υδρογονάνθρακες βενζόλιο και ξυλόλιο. Ένα μίγμα τολουολίου-υδρογόνου περνά πάνω από έναν καταλύτη - συνήθως ζεόλιθο, ένα ορυκτό που περιέχει αργιλοπυριτικά άλατα-υπό συνθήκες πίεσης 15-25 ατμοσφαιρών και 800-900 βαθμών Φαρενάιτ. Ο εξοπλισμός αποστάζει έπειτα το προκύπτον μίγμα υδρογονανθράκων για να διαχωρίσει τα κλάσματα βενζολίου, τολουολίου και ξυλολίου. Το τολουόλιο ανακυκλώνεται για περαιτέρω δυσαναλογία.
Υδροοαλκυλίωση τολουολίου
Μια εναλλακτική μέθοδος για την παρασκευή βενζολίου από τολουόλιο είναι η υδροϋαλκυλίωση. Οι αντιδραστήρες συμπιέζουν το τολουόλιο και το υδρογόνο για να πιέσουν μεταξύ 20 και 60 ατμοσφαιρών και θερμαίνουν το μείγμα σε θερμοκρασίες μεταξύ 930 και 1.220 βαθμών Φαρενάιτ. Παρουσία ενός καταλύτη, μια αντίδραση μετατρέπει το μίγμα σε βενζόλιο και μεθάνιο. Κατάλληλοι καταλύτες περιλαμβάνουν χρώμιο, μολυβδαίνιο και λευκόχρυσο. Το απομένον υδρογόνο ανακυκλώνεται και το βενζόλιο διαχωρίζεται με απόσταξη. Αυτή η μέθοδος έχει ως αποτέλεσμα ένα ποσοστό μετατροπής 90 τοις εκατό.