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Benzol ist der einfachste Kohlenwasserstoff der Klasse der als Aromaten bekannten organischen Verbindungen. Seine Formel C6H6 spiegelt seine Ringstruktur wider, in der alle sechs Kohlenstoffatome die gleichen Elektronen aufweisen und die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen zwischen Einfach- und Doppelbindungen liegen. Benzol ist bei Raumtemperatur eine farblose Flüssigkeit mit dem Geruch von süßem Benzin. Benzol kocht bei 176,2 Grad Fahrenheit und gefriert unter 41,9 Grad Fahrenheit. Benzol ist eine gefährliche Chemikalie, die leicht entzündlich und krebserregend ist. Es kommt auf natürliche Weise als Bestandteil von Rohöl vor und kann auf verschiedene Arten hergestellt werden.
Rohöl knacken
Die Herstellung von Benzol aus Rohöl unter Verwendung von Wärme wird als Cracken bezeichnet. Das Cracken ist ein mehrstufiger Prozess, bei dem eine Anlage Rohöl verdampft, Dampf hinzufügt und das gasförmige Gemisch dann kurzzeitig bei Temperaturen zwischen 1.300 und 1.650 Grad Fahrenheit durch einen Ofen leitet. Das resultierende Kohlenwasserstoffgemisch wird als Pyrolyse-Rohgas bezeichnet. Lösungsmittel, normalerweise Alkohole, extrahieren dann Benzol und andere aromatische Verbindungen, einschließlich Methylbenzol. Schließlich werden die gelösten Verbindungen fraktioniert destilliert, wodurch die verschiedenen Komponenten, einschließlich Benzol, abgetrennt werden.
Naphtha reformieren
Naphtha bezieht sich auf geradkettige oder aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 5 bis 10 Kohlenstoffatomen. Naphtha wird hauptsächlich aus Erdöl und Erdgas gewonnen. Um Naphtha in Benzol umzuwandeln, müssen die Reaktoren zuerst alle schwefelhaltigen Verunreinigungen entfernen und dann das Naphtha mit Wasserstoff bei 930 Grad Fahrenheit mischen, ein Prozess, der als Hydroforming bezeichnet wird. Das Gas strömt unter 5 Atmosphären Druck über einen Katalysator wie Platin oder Rhenium. Dieser Prozess wandelt aliphatische Kohlenwasserstoffe in ihre entsprechenden aromatischen Verbindungen um. Benzol, das aus der aliphatischen Sechs-Kohlenstoff-Verbindung Hexan und den anderen Kohlenwasserstoffen gebildet wird, wird dann gelöst und destilliert, um die verschiedenen Verbindungen abzutrennen.
Toluol-Dispropotionierung
Methylbenzol, auch als Toluol bekannt, ist ein Nebenprodukt der Naphtha-Reformation, hat jedoch einen begrenzten kommerziellen Wert. Aufbereitungsanlagen können Toluol in die wertvolleren Kohlenwasserstoffe Benzol und Xylol umwandeln. Ein Toluol-Wasserstoff-Gemisch wird unter Bedingungen von 15 bis 25 Atmosphären Druck und 800 bis 900 Grad Fahrenheit über einen Katalysator geleitet - normalerweise Zeolith, ein aluminiumsilicathaltiges Mineral. Die Ausrüstung destilliert dann das resultierende Kohlenwasserstoffgemisch, um die Benzol-, Toluol- und Xylolfraktionen abzutrennen. Das Toluol wird zur weiteren Disproportionierung zurückgeführt.
Toluol-Hydrodealkylierung
Ein alternatives Verfahren zur Herstellung von Benzol aus Toluol ist die Hydrodealkylierung. Reaktoren komprimieren Toluol und Wasserstoff auf Drücke zwischen 20 und 60 Atmosphären und erhitzen die Mischung auf Temperaturen zwischen 930 und 1.220 Grad Fahrenheit. In Gegenwart eines Katalysators wandelt eine Reaktion das Gemisch in Benzol und Methan um. Geeignete Katalysatoren umfassen Chrom, Molybdän und Platin. Der übrig gebliebene Wasserstoff wird zurückgeführt und das Benzol durch Destillation abgetrennt. Diese Methode führt zu einer Conversion-Rate von 90 Prozent.