Unterschied zwischen thermischem Cracken und katalytischem Cracken

Hauptunterschied - thermisches Cracken vs. katalytisches Cracken

Erdölraffinierung ist die Aufbereitung von Rohöl, um die gewünschten Produkte zu erhalten. Es gibt mehrere Erdölraffinierungsverfahren, die bei der Umwandlung von Rohöl in nützliche Produkte hilfreich sind. Eine Raffinerie ist ein großes Industriegebiet, das aus mehreren Verarbeitungseinheiten besteht. Die Reaktionen, die in einer Raffinerie stattfinden, umfassen Destillation, Crackreaktionen, Reformierungsreaktionen, Polymerisation, Isomerisierung usw. Thermisches Cracken und katalytisches Cracken sind solche Reaktionen, die verwendet werden, um große Moleküle in kleinere Verbindungen zu zerlegen. Der Hauptunterschied zwischen dem thermischen Cracken und dem katalytischen Cracken ist der Beim thermischen Cracken wird Wärmeenergie für den Abbau von Verbindungen verwendet, wohingegen beim katalytischen Cracken ein Katalysator erforderlich ist, um Produkte zu erhalten.

Wichtige Bereiche

1. Was ist thermisches Cracken?
      - Definition, Mechanismus und Beispiele
2. Was ist katalytisches Cracken?
      - Definition, Mechanismus und Beispiele
3. Was ist der Unterschied zwischen thermischem Cracken und katalytischem Cracken?
      - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Katalysator, katalytisches Cracken, Cracking, Rohöl, Isomerisierung, Hydrocracking, katalytisches Cracking in flüssiger Phase, Erdöl, Raffinerie, Polymerisation, thermisches Cracking, katalytisches Cracking in Dampfphase

Was ist thermisches Cracken?

Beim thermischen Cracken werden große Verbindungen bei hohen Temperaturen und hohen Drücken in kleine Verbindungen zerlegt. Die Endprodukte des thermischen Crackens sind kleine Kohlenwasserstoffmoleküle. Die für diesen Prozess verwendete Temperatur beträgt etwa 500 bis 700^ODer Druck beträgt etwa 70 atm.

Beim thermischen Cracken werden Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen und Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen gebrochen. Die Produkte des thermischen Crackens sind immer kleiner als die Reaktanten. Die Endprodukte sind meistens kleine Alkane und Alkene. Manchmal werden aber auch kleine ungesättigte Moleküle wie Alkine gegeben.

Abbildung 1: Eine Ölraffinerie

Wenn sich chemische Bindungen bilden, wird Energie freigesetzt. Um eine chemische Bindung aufzubrechen, ist ebenfalls Energie erforderlich. Daher erfordern die Reaktionen, einschließlich des Bindungsbruchs, Energie von außen, und das thermische Cracken ist stark endotherm. Die Änderung der Enthalpie ist ein großer positiver Wert. Durch die Bildung kleiner Moleküle aus großen Molekülen wird auch die Entropie erhöht.

Moderne Raffinerien verwenden für drei Hauptanwendungen thermische Crackverfahren. Sie sind visbreaking, thermische Benzinproduktion und verzögerte Verkokung. Visbreaking ist ein Verfahren, mit dem die Viskosität des Kraftstoffs verringert wird. Die thermische Benzinproduktion beinhaltet sowohl die Verringerung der Viskosität als auch die Gewinnung einer maximalen Benzinmenge. Das Ziel der verzögerten Verkokung ist die Maximierung der Bildung von Crackprodukten.

Was ist katalytisches Cracken?

Beim katalytischen Cracken werden große Verbindungen unter Verwendung eines Säurekatalysators in kleine Kohlenwasserstoffe zerlegt. Dieser Crackvorgang kann bei einer geringeren Temperatur- und Druckbedingung durchgeführt werden. Daher ist der Betrieb der Bearbeitungseinheit viel einfacher als das thermische Reißen.

Abbildung 2: Ein flüssiger katalytischer Cracker

Moderne Cracker verwenden Zeolith als Katalysator. Zeolith ist ein komplexes Aluminosilikat. Wenn Zeolith für diesen Crackprozess verwendet wird, können moderate Temperaturen wie 450 verwendet werden^OC und mäßiger Druck.

Das katalytische Cracken kann auf zwei Arten erfolgen. Sie sind flüssigphasig und dampfförmig. Im katalytisches Cracken in flüssiger Phase, Das Reaktionsgemisch wird bei einer Temperatur von etwa 500 gehalten^OC und 20 atm Druck. Als Katalysator werden häufig Kieselsäure oder verwandte Verbindungen eingesetzt. Dieses Verfahren führt zu Oktanzahlen im Bereich von 65 bis 70 katalytisches Cracken in der Dampfphase, ungefähr 600^OEs wird eine Temperatur von 10 atm und 10 atm verwendet. Der verwendete Katalysator ist Aluminiumoxid. Dieses Cracken erfolgt in Gegenwart von Wasserstoffgas. Es heißt auch Hydrocracking. Hier werden die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen abgebaut.

Unterschied zwischen thermischem Cracken und katalytischem Cracken

Definition

Thermisches Cracken: Beim thermischen Cracken werden große Verbindungen bei hohen Temperaturen und hohen Drücken in kleine Verbindungen zerlegt.

Katalytische Zersetzung: Beim katalytischen Cracken werden große Verbindungen unter Verwendung eines Säurekatalysators in kleine Kohlenwasserstoffe zerlegt.

Methode

Thermisches Cracken: Beim thermischen Reißen werden Risse durch Anwenden hoher Temperaturen und Drücke verursacht.

Katalytische Zersetzung: Beim katalytischen Cracken werden Katalysatoren mit moderaten Temperaturen und Drücken zugegeben.

Temperatur

Thermisches Cracken: Die Temperatur, die beim thermischen Cracken verwendet wird, liegt zwischen 500 und 700^OC.

Katalytische Zersetzung: Die beim katalytischen Cracken verwendete Temperatur liegt zwischen 475 und 530^OC.

Druck

Thermisches Cracken: Der beim thermischen Cracken verwendete Druck beträgt etwa 70 atm.

Katalytische Zersetzung: Der beim katalytischen Cracken verwendete Druck beträgt etwa 20 atm.

Anwendungen

Thermisches Cracken: Das thermische Cracken wird für das Visbreaking, die thermische Benzinproduktion und das verzögerte Verkoken verwendet.

Katalytische Zersetzung: Durch katalytisches Cracken wird Kraftstoff mit der Oktanzahl 65-70 erhalten.

Fazit

Das thermische Cracken und das katalytische Cracken sind zwei Hauptverfahren, die in Erdölraffinerien verwendet werden, um aus Rohöldestillaten nützliche Produkte zu gewinnen. Beide Techniken haben sowohl Vor- als auch Nachteile. Der Hauptunterschied zwischen dem thermischen Cracken und dem katalytischen Cracken besteht darin, dass beim thermischen Cracken Wärmeenergie für den Abbau von Verbindungen verwendet wird, während beim katalytischen Cracken ein Katalysator erforderlich ist, um Produkte zu erhalten.

Verweise:

1. "Thermische Rissbildung". Chemische Verfahrenstechnik, hier verfügbar. Abgerufen am 18. September 2017.
2. "Cracking". [E-Mail geschützt], hier verfügbar. Abgerufen am 18. September 2017.
3. “Cracking Alkane - thermisch und katalytisch.” Chemguide, hier erhältlich. Abgerufen am 18. September 2017.

Bildhöflichkeit:

1. "Imperial Oil Refinery" von The Kurgan (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia 
2. "Fließkatalytischer Cracker" von Valero Energy Corporation / TX - (Public Domain) über Commons Wikimedia