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[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 edytuj
Uwagi edytuj
- ↑ 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.
- ↑ W trakcie procesu pirolizy acetylenowej reakcje krakowania występują w przypadku zastosowania frakcji benzynowych jako surowca.
- ↑ Proces obecnie już prawie nigdzie nie jest stosowany.
- ↑ Rozbieżność może wynikać z błędnego przeliczenia jednostek w tym źródle.
- ↑ 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 edytuj
- ↑ 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.
- ↑ 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.
- ↑ a b c d e f g h i j kraking, [w:] Encyklopedia PWN [dostęp 2015-05-07].
- ↑ 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.
- ↑ 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.
- ↑ 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.
- ↑ hydrokraking, [w:] Encyklopedia PWN [dostęp 2015-05-12].
- ↑ 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.