Par Eric Bank, MBA, MS Finance
Mis à jour le 24 mars 2022
Benzène (C6 H6 ) est l'hydrocarbure aromatique le plus simple. Son anneau planaire de six atomes de carbone partage des électrons délocalisés, lui donnant un ordre de liaison entre liaisons simples et doubles. À température ambiante, c'est un liquide incolore avec une odeur douce d'essence, bouillant à 176,2 °F (80 °C) et gelant en dessous de 41,9 °F (5 °C). Bien qu'essentiel en chimie industrielle, le benzène est hautement inflammable et cancérigène pour l'homme, nécessitant une manipulation et une réglementation prudentes.
Le craquage est la principale voie industrielle de production de benzène à partir du pétrole brut. Le processus commence par vaporiser du pétrole brut, ajouter de la vapeur, puis exposer le mélange à un four à une température de 1 300 à 1 650 °F (700 à 900 °C). Cela génère un flux complexe d'hydrocarbures, appelé gaz brut de pyrolyse, qui contient des espèces aromatiques telles que le benzène et le toluène. Des solvants, généralement des alcools, extraient ces aromatiques, qui sont ensuite séparés par distillation fractionnée pour isoler le benzène pur.
Le naphta, un mélange d'hydrocarbures à chaîne droite dérivé du pétrole ou du gaz naturel, peut être converti en benzène par reformage catalytique. Après avoir éliminé les impuretés soufrées, la charge est mélangée avec de l'hydrogène et chauffée à 930 °F (500 °C) sous une pression de 5 atm. Un catalyseur au platine ou au rhénium favorise la conversion des chaînes aliphatiques (par exemple l'hexane) en cycles aromatiques. Le flux de produit résultant est ensuite distillé pour récupérer le benzène, le toluène et d'autres composés aromatiques.
Lors du reformage du naphta, du toluène (méthylbenzène) est produit comme sous-produit. La disproportion offre un moyen de valoriser ce flux en aromatiques de plus grande valeur. Un mélange de toluène et d'hydrogène est passé sur un catalyseur zéolitique à une température de 800 à 900 °F (425 à 480 °C) et une pression de 15 à 25 atmosphères. La réaction donne du benzène et du xylène, qui sont séparés par distillation. Le toluène non converti est recyclé dans le réacteur.
L'hydrodésalkylation est une autre méthode pour synthétiser le benzène à partir du toluène. Dans ce processus, le toluène et l'hydrogène sont comprimés à 20-60 atm et chauffés à 930-1 220°F (500-650°C). Les catalyseurs tels que le chrome, le molybdène ou le platine facilitent le clivage du groupe méthyle, produisant du benzène et du méthane. Le benzène est récupéré par distillation et l'hydrogène est recyclé. Cette voie peut atteindre une efficacité de conversion allant jusqu'à 90 %.