روش تولید بنزن وخواص آن
بنزن مایعی است بی‌رنگ و خوشبو که در تولید صنعتی گروهی از مواد مانند پلی استیرن،لاستیک مصنوعی و نایلون استفاده می‌شود.این مایع در تهیهٔ شوینده‌ها و رنگ‌ها نیز به کار می‌رود
بنزن متعلق به خانوادهٔ هیدروکربن‌هاست که هر مولکول آن ۶ اتم کربن و ۶ اتم هیدروژن دارد که یک آرایش حلقوی را به‌وجود می‌آورند. این آرایش حلقهٔ بنزن نامیده می‌شود که در بسیاری از ترکیبات از جمله آسپیرین و مادهٔ منفجرهٔ تی.ان.تی نیز وجود دارد. بنزن سمی و سرطانزا است
تاریخچه
بنزن را مایکل فارادی در سال ۱۸۲۵ میلادی کشف کرد.بنزن در ابتدا از طریق حرارت دادن و قطران زغال‌سنگ و سپس تبدیل بخار آن به مایع به‌دست می‌آمد اما امروزه بنزن را به مقدار زیاد از نفت خام استخراج می‌کنند.
ساختار بنزن توسط فردریش آگوست ککوله شناسایی شد. انواع تقطیر دید کلی در اینجا ، منظور از تقطیر ، در واقع جداسازی فیزیکی برشهای نفتی در پالایشگاه است که اساس آن اختلاف در نقطه جوش هیدروکربنهای مختلف است. هر چه هیدروکربن ، سنگینتر باشد، نقطه جوش آن زیاد است و هر چه هیدروکربن سبکتر باشد، زودتر خارج می‌شود. در این مقاله انواع روشهای تقطیر را در برج تقطیر بررسی می‌کنیم. تقطیر تبخیر ناگهانی در این نوع تقطیر ، مخلوطی از مواد نفتی که قبلا در مبدلهای حرارتی و یا کوره گرم شده‌اند،
نتیجه نهایی مجوعه این تماسها ، بخاری اشباع از هیدروکربنهای با نقطه جوش کم و مایعی اشباع از مواد نفتی با نقطه جوش زیاد می‌باشد.در تقطیر با مایع برگشتی با استفاده از تماس بخار و مایع ، می‌توان محصولات مورد نیاز را با هر درجه خلوص تولید کرد، مشروط بر اینکه به مقدار کافی مایع برگشتی و سینی در برج موجود باشد. بوسیله مایع برگشتی یا تعداد سینیهای داخل برج می‌توانیم درجه خلوص را تغییر دهیم. لازم به توضیح است که ازدیاد مقدار مایع برگشتی باعث افزایش میزان سوخت خواهد شد. چون تمام مایع برگشتی باید دوباره به صورت بخار تبدیل شود.
امروزه به علت گرانی سوخت ، سعی می‌شود برای بدست آوردن خلوص بیشتر محصولات ، به جای ازدیاد مایع برگشتی از سینیهای بیشتری در برجهای تقطیر استفاده شود. زیاد شدن مایع برگشتی موجب زیاد شدن انرژی می‌شود. برای همین ، تعداد سینیها را افزایش می‌دهند. در ابتدا مایع برگشتی را 100درصد انتخاب کرده و بعد مرتبا این درصد را کم می‌کنند و به صورت محصول خارج می‌کنند تا به این ترتیب دستگاه تنظیم شود.
انواع مایع برگشتی • مایع برگشتی سرد: این نوع مایع برگشتی با درجه حرارتی کمتر از دمای بالای برج تقطیر برگردانده می‌شود. مقدار گرمای گرفته شده ، برابر با مجموع گرمای نهان و گرمای مخصوص مورد نیاز برای رساندن دمای مایع به دمای بالای برج است. • مایع برگشتی گرم: مایع برگشتی گرم با درجه حرارتی برابر با دمای بخارات خروجی برج مورد استفاده قرار می‌گیرد. • مایع برگشتی داخلی: مجموع تمام مایعهای برگشتی داخل برج را که از سینیهای بالا تا پایین در حرکت است، مایع برگشتی داخلی گویند. مایع برگشتی داخلی و گرم فقط قادر به جذب گرمای نهان می‌باشد. چون اصولا طبق تعریف اختلاف دمایی بین بخارات و مایعات در حال تماس وجود ندارد. • مایع برگشت دورانی: این نوع مایع برگشتی ، تبخیر نمی‌شود. بلکه فقط گرمای مخصوص معادل با اختلاف دمای حاصل از دوران خود را از برج خارج می‌کند. این مایع برگشتی با دمای زیاد از برج خارج شده و بعد از سرد شدن با درجه حرارتی کمتر به برج برمی‌گردد. معمولا این نوع مایع برگشتی در قسمتهای میانی یا درونی برج بکار گرفته می‌شود و مایع برگشتی جانبی هم خوانده می‌شود. اثر عمده این روش ، تقلیل حجم بخارات موجود در برج است. نسبت مایع برگشتی نسبت حجم مایع برگشتی به داخلی و محصول بالایی برج را نسبت مایع برگشتی گویند. از آنجا که محاسبه مایع برگشتی داخلی نیاز به محاسبات دقیق دارد، لذا در پالایشگاهها ، عملا نسبت مایع برگشتی بالای برج به محصول بالایی را به عنوان نسبت مایع برگشتی بکار می‌برند. تقطیر نوبتی این نوع تقطیرها در قدیم بسیار متداول بوده، ولی امروزه بعلت نیاز نیروی انسانی و ضرورت ظرفیت زیاد ، این روش کمتر مورد توجه قرار می‌گیرد. امروزه تقطیر نوبتی ، صرفا در صنایع دارویی و رنگ و مواد آرایشی و موارد مشابه بکار برده می‌شود و در صنایع پالایش نفت در موارد محدودی مورد استفاده قرار می‌گیرد. بنابراین در موارد زیر ، تقطیر نوبتی از نظر اقتصادی قابل توجه می‌باشد.
• تقطیر در مقیاس کم • ضرورت تغییرات زیاد در شرایط خوراک و محصولات مورد نیاز • استفاده نامنظم از دستگاه • تفکیک چند محصولی • عملیات تولید متوالی با فرآیندهای مختلف
تقطیر مداوم امروزه بعلت اقتصادی بودن مداوم در تمام عملیات پالایش نفت از این روش استفاده می‌شود. در تقطیر مداوم برای یک نوع خوراک مشخص و برشهای تعیین شده شرایط عملیاتی ثابت بکار گرفته می‌شود. بعلت ثابت بودن شرایط عملیاتی در مقایسه با تقطیر نوبتی به مراقبت و نیروی انسانی کمتری احتیاج است. با استفاده از تقطیر مداوم در پالایشگاهها مواد زیر تولید می‌شود:
گاز اتان و متان بعنوان سوخت پالایشگاه ، گاز پروپان و بوتان بعنوان گاز مایع و خوراک واحدهای پتروشیمی ، بنزین موتور و نفتهای سنگین بعنوان خوراک واحدهای تبدیل کاتالیستی برای تهیه بنزین با درجه آروماتیسیته بالاتر ، حلالها ، نفت سفید ، سوخت جت سبک و سنگین ، نفت گاز ، خوراک واحدهای هیدروکراکینگ و واحدهای روغن سازی ، نفت کوره و انواع آسفالتها. بنزین برشی از نفت است که بین 70 تا 175 درجه سانتی‌گراد تقطیر می‌شود و محتوی هیدروکربورهای C5 تا C11 یا C12 می‌باشد. بنزین طبیعی که حدود 15% از نفت خام را تشکیل می‌دهد، در موتورهای احتراقی بکار می‌رود.
دید کلی
سوخت‌های مایع را می‌توان از اثر هیدروژن روی زغال و مشتقات آن ، در دما و فشار زیاد بدست آورد. در این حال ، زغال خاکستری در حدود 8 تا 10 درصد وزنی از خود به جای گذارده و نفت خام ، به میزان 75 درصد وزنی زغال مصرف شده است. تاریخچه تولید بنزین گزارش‌های ثبت شده حاکی از آن است که در سال 1923 ، “برجیوس” اولین بار از روش هیدروژناسیون برای تولید بنزین استفاده کرد. در آن سال ، 350000 تن سوخت اتومبیل از این راه تهیه شد. در 1944، حدود 20 کارخانه برای تولید 3.5 میلیون‌تن سوخت مایع بکار مشغول بوده که از این مقدار 2.25 میلیون‌تن بنزین بوده است. امروزه از این روش برای تولید انواع بنزین مخصوصا بنزین هواپیما با خاصیت آرام سوزی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ویژگی‌های بنزین ویژگی ضد ضربه یا آرام سوزی را بوسیله عدد اکتان که عبارت است از درصد ایزواکتان در مخلوطی از ایزواکتان و هپتان نرمال تعیین می‌کند. بدین منظور انفجار ناشی از مخلوطی از ایزواکتان و هپتان نرمال را در موتور استاندارد با هیدروکربور مورد نظر مقایسه می‌کنند. اجسامی با توان ضد انفجاری بیش از اکتان ، عددی بالاتر از 10 را اتخاذ می‌کنند. بر حسب معمول عدد اکتان بنزین اتومبیل در حدود 70 درصد و در مورد هواپیما این مقدار به 130 می‌رسد.
خاصیت آرام سوزی با افزودن ترکیبات مختلفی از قبیل ایزواکتان ، ایزوپنتان ، اتیل بنزین و ایزوپروپیل و برای افزایش بیشتر با تترا اتیل سرب تحقق می‌یابد. ترکیب اخیر از نظر اقتصادی مقرون به صرفه بوده و از واکنش بین PbNa و کلروراتیل حاصل می‌شود. با افزودن 4 میلی لیتر از آن به یک کیلوگرم اسانس ، عدد اکتان بنزین از 70 به 89 می‌رسد.
از آنجا که سرب در موتور رسوب کرده و اشکلاتی را ایجار می‌کند، آنرا با مخلوطی از کلرور یا برموراتیلن مخلوط کرده تا پس از احتراق ، سرب به صورت کلرور یا برمور که جسم فراری است درآمده و همراه گازهای حاصل از احتراق از موتور خارج شود. مزایای بنزین و سوخت‌های مایع نسبت به سوخت‌های جامد • پس از سوختن ، خاکستر بر جا نمی‌گذارند. • سوخت‌های مایع را می‌توان در محوطه‌ای دور از محل مصرف و به اشکال مختلف انبار کرد.
• سوخت مایع خود به خود آتش نمی‌گیرد و چنانچه فرار نباشد، در اثر ماندن فاسد نمی‌شود. • سوخت‌های مایع ، وزنشان 30% و حجمشان 50% کمتر از سوخت‌های جامد با همان ارزش حرارتی است.
مشتقات بنزن
مشتقات بنزن را می‌توان از در شمار یک گروه عاملی دانست
