Kraking

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 etan, gaz płynny,
benzyna, lekki
olej opałowy		 H2O do 0,2 780–900
700–1200		 – eten, propen, buteny,
butadien, benzyna pirolityczna
Piroliza acetylenowa metan, etan,
frakcje benzynowe		 – 0,01–0,05 1300–1400 – acetylen, wodór
Koksowanie (kraking termiczny
„do koksu”),
koksowanie gudronu		 pozostałości naftowe,
ciężkie destylaty
(gudron)		 – do 0,5
0,1–0,3		 520–535
430–550		 – koks, frakcje ciekłe i gazowe
Visbreaking (łagodny
kraking termiczny)		 pozostałości naftowe – do 1,5
0,5–2		 430–460
460–510		 – olej opałowy
o obniżonej lepkości
Kraking termiczny
„do pozostałości”		 pozostałości atmosferyczne,
destylaty próżnowe		 – 2–5
2–7		 470–540 – benzyna,
oleje opałowy i napędowy
Reforming termiczny ciężka benzyna niskooktanowa – 5–7 – benzyna o wyższej liczbie
oktanowej, do 20% gazów
Kraking katalityczny frakcje oleju wrzące
w temp. 280–350 °C		 – 0,1–0,2 450–510
380–440
480–540		 uwodnione glinokrzemiany
aktywowane tlenkami
Ni, Co, Cu, Mn itp.
lub z dodatkiem 15% zeolitów		 benzyny o wysokiej
liczbie oktanowej,
olej napędowy
Hydrokraking destylaty próżniowe,
pozostałości naftowe		 H2 7–15
6,9–13,8		 250–450
290–400		 Pt,Pd,W,Ni/SiO2+Al2O3 gaz płynny, benzyna hydrokrakingowa, frakcje olejowe
Hydroreforming hydrorafinowane:
frakcje benzynowe,
frakcje benzynowe i naftowe
wrzące w zakresie 82–190 °C		 H2 0,7–3,0
najczęściej
0,345–2,415		 480–525 bi- i polimetalicze
Pt+(Re,Ir,Ge)/γ-Al2O3
Pt lub Pt+Re/chlorowany Al2O3		 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. 1 2 3 4 5 6 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. 1 2 3 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. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 kraking, [w:] Encyklopedia PWN [online], Wydawnictwo Naukowe PWN [dostęp 2015-05-07].
  4. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 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. 1 2 3 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. 1 2 3 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.