Cracking (hóa học)

Bách khoa toàn thư cởi Wikipedia

Trong hóa dầu, địa hóa học dầu khí và hóa cơ học, cracking là quy trình vô tê liệt những phù hợp hóa học cơ học phức tạp như kerogen hoặc những hydrocarbon cấu tạo rộng lớn bị đánh tan trở thành những phù hợp hóa học giản dị và đơn giản rộng lớn như thể những hydrocarbon nhẹ nhàng rộng lớn, bằng phương pháp bẻ gãy những links Một trong những nguyên vẹn tử carbon trong những phù hợp hóa học bên trên. Tốc phỏng phản xạ của cracking và những thành phầm ở đầu cuối dựa vào thật nhiều vô sức nóng phỏng và sự xuất hiện của những hóa học xúc tác. Cracking đánh tan những alkan rộng lớn trở thành những alken nhỏ rộng lớn, hữu dụng rộng lớn. Nói giản dị và đơn giản, Khi đun lạnh lẽo alkan C_nH_{2n + 2} với n ≥ 3 (có thể đem xúc tác) tiếp tục xẩy ra phản xạ hạn chế đứt links C - C, phân chia alkan trở thành 1 alken và alkan mới nhất nhỏ rộng lớn. Quá trình này rất có thể yên cầu sức nóng phỏng cao và áp suất cao.

Bạn đang xem: cracking là gì

Bên ngoài nghành nghề hóa dầu, thuật ngữ "cracking" được dùng nhằm tế bào mô tả ngẫu nhiên loại phân loại những phân tử nào là bên dưới tác động của sức nóng phỏng, hóa học xúc tác và dung môi, ví dụ như trong những quy trình chưng đựng huỷ hoại hoặc chưng thô.

Cracking người sử dụng xúc tác hóa học lỏng dẫn đến con số rộng lớn những loại xăng và LPG, trong những lúc hydrocracking dẫn đến con số rộng lớn nhiên liệu phản lực, dầu diesel, naphtha, và LPG.

Lịch sử và bạn dạng quyền phân phát minh[sửa | sửa mã nguồn]

Vladimir Shukhov, một kỹ sư Nga, tiếp tục sáng tạo đi ra và cung cấp vị trí tuệ sáng tạo mang đến một trong những cách thức không giống nhau của cách thức cracking sức nóng (được gọi là "quá trình cracking của Shukhov", "quá trình cracking Burton", "quá trình cracking của Burton-Humphreys" và quy trình cracking "Dubbs") thứ tự thứ nhất vô năm 1891 (Đế chế Nga, vị trí tuệ sáng tạo số 12926, ngày 7 mon 11 năm 1891).^[1] Một bạn dạng quyền sáng tạo đã và đang được dùng ở một cường độ giới hạn ở Nga, tuy nhiên sự cải cách và phát triển của sáng tạo này sẽ không được theo dõi dõi bạn dạng quyền. Trong thập kỷ đầu của thế kỷ đôi mươi những kỹ sư người Mỹ William Merriam Burton và Robert E. Humphreys cải cách và phát triển song lập và được cung cấp vị trí tuệ sáng tạo một tiến độ tương tự động với vị trí tuệ sáng tạo số 1.049.667 của Hoa Kỳ vào trong ngày 8 mon 6 năm 1908. Một số ưu thế của chính nó là cả bình dừng và nồi tương đối đều được lưu giữ bên dưới áp suất cao.^[2]

Tuy nhiên, trong những phiên bạn dạng trước tê liệt, nó là một trong quy trình xẩy ra theo dõi lô, chứ không hề nên là liên tiếp, và nhiều vị trí tuệ sáng tạo được ghi nhận ở Mỹ và Châu Âu, tuy nhiên ko nên toàn bộ đều phải có kĩ năng tiến hành bên trên thực tiễn.^[1] Năm 1924, một phái bộ kể từ Tập đoàn Dầu mỏ Sinclair của Hoa Kỳ đang đi vào thăm hỏi Shukhov. Sinclair Oil nhường nhịn như ham muốn ý kiến đề nghị rằng vị trí tuệ sáng tạo của Burton và Humphreys, được dùng vị Standard Oil, được lấy từ vựng trí tuệ sáng tạo của Shukhov về sự việc cracking dầu lửa, như được tế bào mô tả vô vị trí tuệ sáng tạo của Nga. Nếu việc rất có thể được tiến hành, nó rất có thể tăng mạnh quyền lực tối cao của những công ty lớn đối thủ cạnh tranh của Mỹ ham muốn làm mất đi hiệu lực hiện hành vị trí tuệ sáng tạo Burton-Humphreys. Trong tình huống Shukhov ưng ý với những người Mỹ về nguyên lý, cách thức của Burton kiểu như với vị trí tuệ sáng tạo 1891 của ông, tuy nhiên quan hoài của ông về yếu tố này đa phần là nhằm xác lập rằng "ngành công nghiệp dầu lửa của Nga rất có thể đơn giản và dễ dàng sản xuất một cỗ máy được cho phép cracking theo dõi ngẫu nhiên khối hệ thống tế bào mô tả nào là tuy nhiên không biến thành kết tội vị người Mỹ về sự việc mượn vị trí tuệ sáng tạo miễn phí".^[3]

Hóa học[sửa | sửa mã nguồn]

Một con số rộng lớn những phản xạ chất hóa học ra mắt vô quy trình cracking, đa số bọn chúng dựa vào những gốc tự tại. Mô phỏng PC nhằm mục tiêu quy mô hoá những gì xẩy ra vô quy trình cracking tương đối tiếp tục bao hàm hàng ngàn hoặc thậm chí là sản phẩm ngàn phản xạ vô quy mô của bọn chúng. Các phản xạ chủ yếu xẩy ra bao gồm:

Khởi động[sửa | sửa mã nguồn]

Trong những phản xạ này một phân tử đơn lẻ phân thành nhì gốc tự tại. Chỉ một trong những phần nhỏ của những phân tử phát động thực sự trải qua chuyện quy trình phát động, tuy nhiên những phản xạ này là quan trọng sẽ tạo đi ra những gốc tự tại dẫn theo những phản xạ sót lại. Trong quy trình cracking tương đối, việc này thông thường tương quan cho tới đánh tan một links chất hóa học thân thiện nhì nguyên vẹn tử carbon, thay cho links thân thiện một nguyên vẹn tử carbon và một nguyên vẹn tử hydro.

CH₃CH₃ → 2 CH₃•

Tách hydro[sửa | sửa mã nguồn]

Trong những phản xạ này, một gốc tự tại vô hiệu hóa một nguyên vẹn tử hydro từ là một phân tử không giống, biến đổi phân tử loại nhì trở thành một gốc tự tại.

CH₃• + CH₃CH₃ → CH₄ + CH₃CH₂•

Sự phân tan triệt để[sửa | sửa mã nguồn]

Trong những phản xạ này, một gốc tự tại phân tích đi ra trở thành nhì phân tử, một là alken, và một gốc tự tại không giống. Đây là quy trình dẫn theo những thành phầm alken.

CH₃CH₂• → CH₂=CH₂ + H•

Sự bổ sung cập nhật triệt để[sửa | sửa mã nguồn]

Trong những phản xạ này, ngược lại những phản xạ phân tan triệt nhằm, một gốc tự tại phản xạ với cùng một alken tạo ra trở thành một gốc tự tại to hơn. Các tiến độ này tương quan cho tới việc tạo hình những thành phầm thơm phức ở đầu cuối Khi dùng những loại nguyên vật liệu nặng trĩu rộng lớn.

CH₃CH₂• + CH₂=CH₂ → CH₃CH₂CH₂CH₂•

Phản ứng kết thúc[sửa | sửa mã nguồn]

Trong những phản xạ này, nhì gốc tự tại phản xạ cùng nhau sẽ tạo đi ra những thành phầm ko nên gốc tự tại. Hai kiểu dáng xong xuôi thịnh hành là việc phối kết hợp lại, vô tê liệt nhì gốc tự tại phối kết hợp trở thành một phân tử to hơn, và sự thất lạc thăng bằng, vô tê liệt một gốc fake một nguyên vẹn tử hydro qua 1 gốc không giống, dẫn đến một anken và một ankan.

Xem thêm: sofa nghĩa là gì

CH₃• + CH₃CH₂• → CH₃CH₂CH₃

CH₃CH₂• + CH₃CH₂• → CH₂=CH₂ + CH₃CH₃

Ví dụ: cracking butan[sửa | sửa mã nguồn]

Có tía địa điểm tuy nhiên một phân tử butan (CH₃-CH₂-CH₂-CH₃) rất có thể bị bẻ gãy. Mỗi địa điểm này còn có một phản xạ không giống nhau:

48%: bẻ gãy links CH₃-CH₂.

CH₃* / *CH₂-CH₂-CH₃

Cuối nằm trong phản xạ dẫn đến một ankan và một anken: CH₄ + CH₂=CH-CH₃

38%: bẻ gãy links CH₂-CH₂.

CH₃-CH₂* / *CH₂-CH₃

Cuối nằm trong phản xạ dẫn đến một ankan và một anken không giống loại: CH₃-CH₃ + CH₂=CH₂

14%: bẻ gãy links C-H ở đầu cuối (phản ứng đehidro hóa)

H/CH₂-CH₂-CH₂-CH₃

Cuối nằm trong phản xạ dẫn đến một anken và khí hydro: CH₂=CH-CH₂-CH₃ + H₂

Các cách thức cracking[sửa | sửa mã nguồn]

Cracking nhiệt[sửa | sửa mã nguồn]

Cracking sức nóng phỏng cao tân tiến sinh hoạt ở áp suất vô cùng khoảng chừng 7.000 kPa. Đây là một trong quy trình tổ hợp ko tương xứng, vô tê liệt những thành phầm nhiều hiđrô "nhẹ" được hình thành; thay đổi lại những phân tử nặng trĩu rộng lớn dừng tụ và bị tách hydro. Phản ứng thực tiễn được gọi là đồng ly và dẫn đến những anken, này là hạ tầng nhằm phát hành những thành phầm polymer cần thiết vô tài chính.^[4]

Việc cracking vị sức nóng lúc này được dùng nhằm "nâng cấp" những phân tử vô cùng nặng trĩu hoặc sẽ tạo đi ra những phân tử hoặc triết xuất nhẹ nhàng rộng lớn, nhiên liệu nhen và/hoặc phàn nàn ly dầu lửa. Hai điểm vô cùng đoan của cracking sức nóng về mặt mũi phạm vi thành phầm được thể hiện tại vị quy trình sức nóng phỏng cao được gọi là "cracking hơi" hoặc chưng thô (khoảng 750 °C cho tới 900 °C hoặc cao hơn) tuy nhiên dẫn đến etylen và những thành phầm có mức giá trị không giống mang đến ngành công nghiệp hóa dầu, và phàn nàn ly chậm rãi trễ (khoảng 500 °C) tuy nhiên rất có thể phát hành, bên dưới những ĐK phù hợp, phàn nàn ly dầu lửa kim có mức giá trị, một loại phàn nàn ly dầu lửa tinh ma thể cao được dùng vô phát hành năng lượng điện vô cùng trong những ngành công nghiệp phát hành thép và nhôm. Người tớ cracking những phần nặng trĩu của dầu lửa chỉ nhờ thuộc tính của sức nóng ở những áp suất không giống nhau (cracking nhiệt) hoặc cracking nhờ hóa học xúc tác alumosilicat hoặc nhôm clorua (nhiệt phỏng 450°C cho tới 500°C, gọi là cracking xúc tác).

William Merriam Burton tiếp tục cải cách và phát triển một trong mỗi quy trình cracking sức nóng nhanh nhất vô năm 1912 sinh hoạt ở 700–750 °F (370–400 °C) và áp suất vô cùng là 90 psi (620 kPa) và được gọi là quy trình Burton. Ngay tiếp sau đó, vô năm 1921, CP Dubbs, một nhân viên cấp dưới của công ty lớn Universal Oil Products, tiếp tục cải cách và phát triển một tiến độ cracking sức nóng tiên tiến và phát triển rộng lớn một ít, sinh hoạt ở 750–860 °F (400–460 °C) và được gọi là quy trình Dubbs.^[5] Quá trình Dubbs đã và đang được dùng thoáng rộng vị nhiều xí nghiệp sản xuất thanh lọc dầu cho tới đầu trong thời hạn 1940 Khi quy trình cracking xúc tác được đi vào dùng.^[6]

Cracking hơi[sửa | sửa mã nguồn]

Quá trình cracking tương đối là một trong quy trình hóa dầu, vô tê liệt những hydrocarbon bão hòa bị phân nhỏ trở thành những hydrocarbon nhỏ rộng lớn, thông thường là ko bão hòa. Đây là cách thức công nghiệp đa phần nhằm phát hành anken nhẹ nhàng rộng lớn (hoặc thông thường là olefin), bao hàm etylen và propylen. Các đơn vị chức năng cracker tương đối là những hạ tầng vô tê liệt nguyên vật liệu như naphtha, khí hóa lỏng (LPG), etan, propan hoặc butan được crack sức nóng trải qua việc dùng tương đối nước vô một sản phẩm lò sức nóng phân nhằm phát hành những hydrocarbon nhẹ nhàng rộng lớn.

Trong quy trình cracking tương đối, mối cung cấp cung cấp hydrocarbon ở thể khí hoặc lỏng như naphtha, LPG hoặc etan được trộn loãng với tương đối nước và được tạo lạnh lẽo vô thời hạn cộc vô lò tuy nhiên không tồn tại oxy. Thông thông thường, sức nóng phỏng phản xạ vô cùng cao, vào mức 850 °C, tuy nhiên phản xạ chỉ được luật lệ ra mắt vô thời hạn cộc. Trong những lò nung cracking tân tiến, thời hạn trú ngụ được hạ xuống miligiây nhằm nâng cấp năng suất, dẫn theo véc tơ vận tốc tức thời khí lên đến mức vận tốc tiếng động. Sau Khi đạt cho tới sức nóng phỏng cracking, khí nhanh gọn lẹ được tạo nguội để dừng lại phản xạ vô đàng truyền trang bị trao thay đổi sức nóng hoặc bên phía trong trang bị thực hiện nguội dùng dầu thực hiện nguội.^[7]

Các thành phầm được dẫn đến vô phản xạ tùy theo bộ phận của nguồn vào, tỷ trọng hydrocarbon bên trên tương đối, sức nóng phỏng cracking và thời hạn tồn bên trên của lò. Nguồn cung cấp hydrocarbon nhẹ nhàng như etan, LPG hoặc naphtha nhẹ nhàng hỗ trợ những sản phẩm nhiều những anken nhẹ nhàng rộng lớn, bao hàm ethylene, propylene và butadiene. Nguồn cung cấp hydrocarbon nặng trĩu rộng lớn (đầy đầy đủ và naphtha nặng trĩu cũng như các thành phầm thanh lọc dầu khác) hỗ trợ một trong những vô số này, tuy nhiên cũng cho những thành phầm nhiều hydrocarbon thơm phức và hydrocarbon phù hợp để mang vô xăng hoặc dầu nhiên liệu. Các sản phẩm tiêu biểu vượt trội bao hàm xăng sức nóng phân (pygas) và BTX.

Nhiệt phỏng cracking cao hơn nữa tạo ra ĐK mang đến việc phát hành ethylene và benzen, trong những lúc sức nóng phỏng thấp rộng lớn dẫn đến lượng propylene, C4-hydrocarbon và những thành phầm lỏng cao hơn nữa. Quá trình này cũng dẫn tới việc ngọt ngào và lắng đọng chậm rãi của phàn nàn ly, một dạng cacbon, bên trên trở thành lò phản xạ. Vì phàn nàn ly thực hiện hạn chế hiệu suất của lò phản xạ, cần thiết rất là cẩn trọng Khi kiến thiết những ĐK phản xạ nhằm thuyên giảm sự tạo hình của chính nó. Tuy nhiên, lò nấu nướng tương đối thông thường chỉ rất có thể chạy vô vài ba mon Một trong những thứ tự khử ly. "Khử cốc" đòi hỏi lò nên được tách biệt ngoài tiến độ và tiếp sau đó một luồng tương đối hoặc lếu phù hợp tương đối / không gian được trải qua những ống cuộn lò. Quá trình phân bỏ này thực tế là quy trình nhen cháy carbon, quy đổi lớp cacbon rắn cứng trở thành cacbon monoxit và carbon dioxide.

Cracking người sử dụng hóa học lỏng xúc tác[sửa | sửa mã nguồn]

Sơ đồ vật dòng sản phẩm chảy của một lò cracking người sử dụng xúc tác hóa học lỏng

Quá trình cracking xúc tác tương quan tới việc xuất hiện của những hóa học xúc tác axit rắn, thông thường là silica-alumina và zeolit. Các hóa học xúc tác xúc tiến sự tạo hình cacbocation, trải qua chuyện quy trình bố trí lại và hạn chế đứt những links CC. Liên quan tiền cho tới nứt sức nóng, nứt mèo xẩy ra ở sức nóng phỏng nhẹ nhàng rộng lớn, chung tiết kiệm ngân sách tích điện. Hơn nữa, bằng phương pháp sinh hoạt ở sức nóng phỏng thấp rộng lớn, sản lượng của anken bị sụt giảm. Anken tạo nên sự thất lạc ổn định quyết định của nhiên liệu hydrocarbon.^[8]

Xem thêm: echo( ) là gì

Quá trình cracking người sử dụng xúc tác dạng lỏng là một trong quy trình thông thường được dùng và một xí nghiệp sản xuất thanh lọc dầu tân tiến thông thường tiếp tục bao hàm một máy cracker cat, nhất là bên trên những xí nghiệp sản xuất thanh lọc dầu ở Mỹ, vì thế yêu cầu xăng cao.^[9]^[10]^[11] Quy trình này được dùng thứ tự thứ nhất vào mức năm 1942 và dùng hóa học xúc tác dạng bột. Trong Thế chiến loại nhì, Lực lượng Đồng minh đem mối cung cấp hỗ trợ nguyên vật liệu đầy đủ, trái ngược ngược với Lực lượng Trục, lực lượng bị thiếu hụt xăng và cao su đặc tự tạo trầm trọng. Việc lên kế hoạch tiến độ lúc đầu dựa vào hóa học xúc tác alumin hoạt tính thấp và một lò phản xạ điểm những phân tử hóa học xúc tác bị lửng lơ vô dòng sản phẩm hydrocarbon mối cung cấp tạo thêm vô tầng sôi.

Trong những kiến thiết mới nhất rộng lớn, quy trình cracking xẩy ra bằng phương pháp dùng hóa học xúc tác dựa vào zeolit vô cùng sinh hoạt vô một ống dẫn trực tiếp đứng hoặc dốc lên vô thời hạn cộc xúc tiếp được gọi là "riser". Nguồn dầu đã và đang được thực hiện lạnh lẽo trước được phun vô đế của cục tăng cường trải qua những vòi vĩnh cung cấp liệu điểm nó xúc tiếp với hóa học xúc tác tầng sôi vô cùng lạnh lẽo tại 1.230 cho tới 1.400 °F (666 cho tới 760 °C). Chất xúc tác lạnh lẽo thực hiện bốc tương đối đồ ăn và xúc tác những phản xạ cracking phân bỏ dầu cao phân tử trở thành những bộ phận nhẹ nhàng rộng lớn bao hàm LPG, xăng và dầu diesel. Hỗn phù hợp hydrocarbon-xúc tác chảy lên bên trên qua chuyện ống nâng vô vài ba giây, và tiếp sau đó lếu phù hợp được tách qua chuyện xyclon. Các hydrocarbon không tồn tại hóa học xúc tác được fake cho tới cỗ phân đoạn chủ yếu nhằm tách trở thành nhiên liệu khí, LPG, xăng, naphtha, dầu quy trình nhẹ nhàng được dùng vô mô tơ diesel và nhiên liệu máy cất cánh, và dầu nhiên liệu nặng trĩu.

Hydrocracking[sửa | sửa mã nguồn]

"hydrocracking" Có nghĩa là bẻ gãy nguyên vẹn tử vị hydro. Trong quy trình này, những parafin, dầu chất bôi trơn, bitum được xử lý vị hydro bên dưới ĐK sức nóng phỏng, áp suất vô cùng cao và xuất hiện những hóa học xúc tác đặc trưng. Sản phẩm chủ yếu của quy trình này là những hydrocacbon đem số cacbon khoảng dùng để làm thực hiện xăng, dầu diesel, dầu hoả. Điều tê liệt chung nâng cấp hiệu suất cao tài chính của quy trình thanh lọc dầu.