Cracken

Das Cracken ist ein Verfahren zur Umwandlung langkettiger Kohlenwasserstoffe in kürzerkettige Kohlenwasserstoffe. So können Verbindungen mit hohem Siedebereich in Verbindungen mit niedrigerem Siedebereich umgewandelt werden. Cracken dient unter anderem der Bereitstellung von Diesel und Benzin aus Erdöl. Ein zusätzlicher Zweck ist die Entschwefelung von Erdölfraktionen. In Raffinerien findet das Cracken meistens nach einer Erdölrektifikation statt.

Verfahrensvarianten des Crackens sind das thermische Cracken, das katalytische Cracken, das Hydrocracking und das Steamcracking.

Prozesscharakteristika

Parameter, die einen Einfluss auf die Produkte und die Ausbeute des Crackens haben, sind die Temperatur, die Verweilzeit, der Druck und die Menge einzelner Kohlenwasserstoffe. Bei steigender Reaktionstemperatur entstehen kürzere Kohlenwasserstoffe und die Crackgeschwindigkeit erhöht sich. Der Druck und die Menge der Kohlenwasserstoffe haben einen Einfluss auf die ablaufenden Reaktionen und damit die Produkte des Prozesses. Eine kurze Verweilzeit führt zu vermehrter Erzeugung von Olefinen.

Thermisches Cracken

Bei einer Erhöhung der Temperatur auf über 370 °C beginnen die C-C- und die C-H-Verbindungen von Kohlenwasserstoffen sich zu lösen. Die Spaltprodukte sind in der Regel kurzkettiger als die Ausgangsstoffe. Als unerwünschtes Nebenprodukt beim thermischen Cracken entsteht Koks. Verfahrensvarianten des thermischen Crackens sind beispielsweise das Visbreaking-Verfahren oder das Steamcracken.

Steamcracking

Das Steamcracking ist eine häufig eingesetzte Variante des thermischen Crackens. Es verläuft bei Temperaturen zwischen 800 °C und 900 °C und einer Verweilzeit zwischen 0,5 und 1 Sekunde. So können aus langkettigen Kohlenwasserstoffen bspw. Ethen und Propen gewonnen werden. Zusätzlich entsteht eine Vielzahl von Produkten, unter anderem Methan. Hydrocracking

Beim Hydrocracking werden Kohlenwasserstoffe unter Zugabe von Wasserstoff und mithilfe eines Katalysators gespalten. So können die Verfahrensschritte des Crackens und der Hydrierung in einer Prozesseinheit ablaufen. Dadurch kann sowohl die Kettenlänge als auch das C/H-Verhältnis variiert werden. Ein zusätzlicher Vorteil des Prozesses ist die mögliche Abspaltung von Schwefel durch die Bildung von H2S. Hydrocracker werden meistens zweistufig ausgeführt, um eine maximale Flexibilität zu gewährleisten. Typische Prozessparameter sind Temperaturen zwischen 350 und 450 °C und Drücke zwischen 100 und 200 bar und ein Durchsatz von mehreren 100.000 Tonnen pro Jahr. Ein Nachteil des Hydrocrackings ist die erforderliche Wasserstoffquelle.

Katalytisches Cracken

Das katalytische Cracken erfolgt unter der Verwendung von Katalysatoren zum Herabsetzen der Reaktionstemperatur. Damit sind eine Erhöhung der Benzinausbeute und eine höhere Kraftstoffqualität verbunden. Außerdem wird vermieden, dass sich Koks bei hohen Temperaturen bildet und die Reaktionen sind besser steuerbar. Als Katalysator werden Zeolithe in Form von kleinen Kügelchen eingesetzt. Verfahrensvarianten des katalytischen Crackens sind bspw. das Fluid Catalytic Cracking (FCC) und das moving-bed-Verfahren. Katalytische Cracker bestehen meistens aus einem Reaktor und einem Regenerator, in dem die Katalysator-Partikel vom gebildeten Koks befreit und erneut dem Reaktor zugeführt werden. Im Reaktor ergeben sich Temperaturen von ca. 500 °C.

Synonym(e):

Cracking

Englische Übersetzung(en):

cracking