Kraking

Ten artykuł dotyczy procesu chemicznego. Zobacz też: hasło cracking dotyczące łamania zabezpieczeń komputerowych.

Kraking, krakowanie (ang. cracking – pękanie) – grupa procesów technologicznych stosowanych w celu przerobu ciężkich frakcji ropy naftowej na benzynę i oleje.

Kraking polega na inicjowaniu kontrolowanego rozkładu długich węglowodorów alifatycznych zawartych w ciężkich frakcjach, takich jak mazut i frakcje olejowe, otrzymywanych w procesie rafinacji ropy naftowej, na związki o krótszych łańcuchach węglowych, takich jakie występują w benzynie i oleju napędowym. Reakcje chemiczne zachodzące w czasie krakingu sprowadzają się w uproszczeniu do pękania pojedynczych wiązań chemicznych węgiel–węgiel z wytworzeniem wolnych rodników. W wyniku wtórnych reakcji wytworzonych wolnych rodników oprócz oczekiwanych węglowodorów alifatycznych o stosunkowo krótkich łańcuchach powstają też mniejsze ilości metanu, LPG, nienasyconych węglowodorów oraz koksu. Kraking może być inicjowany termicznie, katalitycznie lub radiacyjnie (z użyciem promieniowania jonizującego).

W zależności od warunków prowadzenia procesu i zastosowanego surowca można wyróżnić (źródło podane w lewej kolumnie dotyczy wszystkich danych w wierszu, o ile nie zaznaczono inaczej):

Nazwa procesu Typowy surowiec Dodawany
reagent 		Ciśnienie
robocze
(MPa) 		Zakres
temperatury
(°C) 		Katalizator Produkty
Piroliza olefinowa[1] etan, gaz płynny,
benzyna, lekki
olej opałowy 		H2O[a][2] do 0,2 780–900[2]
700–1200[3] 		– eten, propen, buteny,
butadien, benzyna pirolityczna
Piroliza acetylenowa[b][1] metan, etan,
frakcje benzynowe 		– 0,01–0,05 1300–1400[2] – acetylen, wodór
Koksowanie (kraking termiczny
„do koksu”)[1],
koksowanie gudronu[3] 		pozostałości naftowe,
ciężkie destylaty
(gudron) 		– do 0,5
0,1–0,3[3] 		520–535
430–550[3] 		– koks, frakcje ciekłe i gazowe
Visbreaking (łagodny
kraking termiczny)[1] 		pozostałości naftowe – do 1,5
0,5–2[3] 		430–460
460–510[3] 		– olej opałowy
o obniżonej lepkości
Kraking termiczny
„do pozostałości”[1] 		pozostałości atmosferyczne,
destylaty próżnowe 		– 2–5
2–7[3] 		470–540[3] – benzyna,
oleje opałowy i napędowy
Reforming termiczny[c][1] ciężka benzyna niskooktanowa – 5–7 – benzyna o wyższej liczbie
oktanowej, do 20% gazów
Kraking katalityczny[3] frakcje oleju wrzące
w temp. 280–350 °C 		– 0,1–0,2 450–510
380–440[d][4]
480–540[5] 		uwodnione glinokrzemiany
aktywowane tlenkami
Ni, Co, Cu, Mn, itp.[3]
lub z dodatkiem 15% zeolitów[4] 		benzyny o wysokiej
liczbie oktanowej,
olej napędowy
Hydrokraking[4] destylaty próżniowe,
pozostałości naftowe 		H2 7–15
6,9–13,8[6] 		250–450[4][7]
290–400[6] 		Pt,Pd,W,Ni/SiO2+Al2O3[6] gaz płynny, benzyna hydrokrakingowa, frakcje olejowe
Hydroreforming[e][4] hydrorafinowane:
frakcje benzynowe[4],
frakcje benzynowe i naftowe
wrzące w zakresie 82–190 °C[8] 		H2 0,7–3,0[4]
najczęściej
0,345–2,415[8] 		480–525[4] bi- i polimetalicze
Pt+(Re,Ir,Ge)/γ-Al2O3[4]
Pt lub Pt+Re/chlorowany Al2O3[8] 		benzyna wysokooktanowa
(reformat)

W niewielkim stopniu kraking ma zastosowanie w przerobie tworzyw sztucznych na paliwa płynne.

Zobacz też

Uwagi

  1. ↑ Głównym celem dodatku pary wodnej jest obniżenie ciśnienia cząstkowego węglowodorów – szybkość pożądanych reakcji termicznego rozkładu nie maleje wraz ze spadkiem ciśnienia, podczas gdy znaczna część niepożądanych reakcji następczych ulega spowolnieniu. Para wodna w niewielkim tylko stopniu ulega reakcjom chemicznym w trakcie procesu pirolizy olefinowej, na przykład poprzez utlenianie wewnętrznych ścian wężownic obniża katalityczną aktywność żelaza i niklu, które przyspieszają niepożądane reakcje rozkładu węglowodorów do węgla.
  2. ↑ W trakcie procesu pirolizy acetylenowej reakcje krakowania występują w przypadku zastosowania frakcji benzynowych jako surowca.
  3. ↑ Proces obecnie już prawie nigdzie nie jest stosowany.
  4. ↑ Rozbieżność może wynikać z błędnego przeliczenia jednostek w tym źródle.
  5. ↑ Hydroreforming nie jest typowym przykładem krakingu – procesy zerwania wiązań C–C w nim zachodzą, ale warunki procesu i katalizator są tak dobrane, aby powstałe rodniki z powrotem łączyły się tworząc produkty o podobnej długości łańcucha – w tym wypadku podobny mechanizm prowadzi w większym stopniu do reakcji izomeryzacji niż do krakingu w klasycznym rozumieniu tego słowa.

Przypisy

  1. ↑ a b c d e f Procesy termiczne w przeróbce ropy naftowej. W: E. Grzywa, J. Molenda: Technologia podstawowych syntez chemicznych. T. 1. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 2008, s. 160–178. ISBN 978-83-204-3374-6.
  2. ↑ a b c Przemysłowe procesy pirolizy olefinowej. W: E. Grzywa, J. Molenda: Technologia podstawowych syntez chemicznych. T. 1. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 2008, s. 178–227. ISBN 978-83-204-3374-6.
  3. ↑ a b c d e f g h i j kraking, [w:] Encyklopedia PWN [online], Wydawnictwo Naukowe PWN [dostęp 2015-05-07].
  4. ↑ a b c d e f g h i Wybrane katalityczne procesy rozkładowe. W: E. Grzywa, J. Molenda: Technologia podstawowych syntez chemicznych. T. 1. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 2008, s. 227–262. ISBN 978-83-204-3374-6.
  5. ↑ Catalytic Cracking. W: J.H. Gary, G.E. Handwerk: Petroleum Refining Technology and Economics. Wyd. 4. Nowy Jork: Marcel Dekker, 2001, s. 93–136. ISBN 0-8247-0482-7.
  6. ↑ a b c Catalytic Hydrocracking. W: J.H. Gary, G.E. Handwerk: Petroleum Refining Technology and Economics. Wyd. 4. Nowy Jork: Marcel Dekker, 2001, s. 137–158. ISBN 0-8247-0482-7.
  7. ↑ hydrokraking, [w:] Encyklopedia PWN [online], Wydawnictwo Naukowe PWN [dostęp 2015-05-12].
  8. ↑ a b c Catalytic Reforming and Isomerization. W: J.H. Gary, G.E. Handwerk: Petroleum Refining Technology and Economics. Wyd. 4. Nowy Jork: Marcel Dekker, 2001, s. 189–214. ISBN 0-8247-0482-7.