Hvordan benzen produceres fra råolie og relaterede processer

Af Eric Bank, MBA, MS Finance
Opdateret 24. marts 2022

Benzen (C₆ H₆ ) er det enkleste aromatiske kulbrinte. Dens plane ring med seks carbonatomer deler delokaliserede elektroner, hvilket giver den en bindingsrækkefølge mellem enkelt- og dobbeltbindinger. Ved stuetemperatur er det en farveløs væske med en sød, benzinlignende lugt, der koger ved 176,2°F (80°C) og fryser under 41,9°F (5°C). Selvom benzen er essentielt i industriel kemi, er det meget brandfarligt og et kendt kræftfremkaldende menneske, hvilket kræver omhyggelig håndtering og regulering.

Cracking Råolie

Krakning er den primære industrielle vej til fremstilling af benzen fra råolie. Processen begynder med at fordampe råolie, tilsætte damp og derefter udsætte blandingen for en ovn ved 1.300–1.650 °F (700–900 °C). Dette genererer en kompleks strøm af kulbrinter - kendt som rå pyrolysegas - som indeholder aromatiske arter såsom benzen og toluen. Opløsningsmidler, typisk alkoholer, ekstraherer disse aromater, som efterfølgende adskilles ved fraktioneret destillation for at isolere ren benzen.

Reformering af Naphtha

Naphtha, en ligekædet kulbrinteblanding afledt af petroleum eller naturgas, kan omdannes til benzen gennem katalytisk reformering. Efter fjernelse af svovlurenheder blandes føden med hydrogen og opvarmes til 930°F (500°C) under 5 atm tryk. En platin- eller rheniumkatalysator fremmer omdannelsen af ​​alifatiske kæder (f.eks. hexan) til aromatiske ringe. Den resulterende produktstrøm destilleres derefter for at udvinde benzen, toluen og andre aromater.

Toluen disproportionering

Under naphtha-reformering produceres toluen (methylbenzen) som et biprodukt. Disproportionering tilbyder en måde at opgradere denne strøm til aromater af højere værdi. En blanding af toluen og hydrogen føres over en zeolitkatalysator ved 800-900°F (425-480°C) og 15-25atm tryk. Reaktionen giver benzen og xylen, som adskilles ved destillation. Uomdannet toluen recirkuleres tilbage i reaktoren.

Toluenhydrodealkylering

Hydrodealkylering er en anden metode til at syntetisere benzen fra toluen. I denne proces komprimeres toluen og hydrogen til 20–60 atm og opvarmes til 930–1.220 °F (500–650 °C). Katalysatorer såsom chrom, molybdæn eller platin letter spaltningen af ​​methylgruppen og producerer benzen og methan. Benzenen genvindes ved destillation, og brinten recirkuleres. Denne rute kan opnå en konverteringseffektivitet på op til 90 %.