Was wird für das katalytische Cracken benötigt?
Was ist Cracking?
Unter Cracken versteht man den chemischen Prozess der Umwandlung einer Probe (hauptsächlich hochmolekulare Verbindungen) in mehrere andere Stoffe (hauptsächlich niedermolekulare Verbindungen) nur durch thermische Energie. Dies wird durch hohen Druck und hohe Temperatur ohne Katalysator oder durch niedrigere Temperatur und Druck in Gegenwart eines Katalysators erreicht. Das Cracken kann in katalytisches Cracken, thermisches Cracken und Dampfcracken unterteilt werden.
Bei der petrochemischen Produktion werden beim Cracken höhere Temperaturen (700 ℃ ~ 800 ℃, manchmal sogar bis zu 1000℃) verwendet, um die langkettigen Kohlenwasserstoffe in Erdöldestillatprodukten (einschließlich Erdölgas) in kurzkettige Kohlenwasserstoffe wie Ethylen und Propylen aufzuspalten.
Was ist Fluid Catalytic Cracking（FCC）?
FCC ist das am weitesten verbreitete katalytische Krackverfahren und eines der wichtigsten Umwandlungsverfahren in Erdölraffinerien zur Umwandlung hochsiedender, hochmolekularer Kohlenwasserstofffraktionen des Erdöls (Rohöl) in Benzin, Olefingase und andere Erdölprodukte.
Das erhitzte Einsatzmaterial wird mit dem erhitzten Katalysator vermischt und dann in den Reaktor eingespritzt, wo der Katalysator frei mit dem flüssigen Einsatzmaterial vermischt wird. Beim Cracken des Einsatzmaterials lagert sich Koks auf dem Katalysator ab, wodurch dieser allmählich deaktiviert wird. Das gecrackte Produkt wird am oberen Ende des Reaktors abgezogen und in den Fraktionator geleitet. Der deaktivierte Katalysator wird am Boden des Reaktors entnommen und in den Regenerator geleitet, wo der Koks durch Zufuhr von Wärme und Luft abgebrannt wird. Der gereinigte (regenerierte) Katalysator wird dann in den Reaktor zurückgeführt, und der Zyklus wird wiederholt.
Der Katalysator bewegt sich innerhalb von Sekunden mit sehr hohen Geschwindigkeiten durch den Reaktor- und den Regeneratorkreislauf, so dass viele Innenflächen des Katalysatorkreislaufs mit Keramik beschichtet sein müssen, um Korrosion zu verhindern. Die Wärme aus der Verbrennung von Koks über dem Katalysator im Regenerator liefert den größten Teil der Wärme, die für die im Reaktor stattfindenden Trennreaktionen benötigt wird, und die Anlage muss zwischen dem Reaktor und dem Regenerator thermisch ausgeglichen sein. Bei der Verbrennung des Katalysatorkoks im Regenerator entsteht ein Gemisch aus Kohlenmonoxid und Kohlendioxid sowie etwas SOx. Dieser Gasstrom wird durch einen CO-Kessel und einen Rückgewinnungskompressor geleitet, um einen Teil der Energie zurückzugewinnen. Anschließend werden die Katalysatorreste entfernt und in die Atmosphäre abgeleitet, so dass die FCC-Anlage der Hauptemittent von CO2 in einer Raffinerie ist.
Was ist der Katalysator für das katalytische Cracken?
Beim modernen Cracken werden Zeolithe als Katalysatoren eingesetzt. Dabei handelt es sich um komplexe Alumosilikate, große Gitter aus negativ geladenen Aluminium-, Silizium- und Sauerstoffatomen. Natürlich sind sie mit positiven Ionen wie Natrium-Ionen verwandt.
hat zwei Elektronenstellen, die den Alkanen den Wasserstoff entziehen und ihn an den Kohlenstoff binden können. Dadurch erhalten die Kohlenstoffatome eine positive Ladung. Solche Ionen werden Kohlenstoff-Ionen (oder Carbokationen) genannt. Die Rekombination dieser Ionen führt zu verschiedenen Produkten der Reaktion.
Katalytische Cracker werden in drei Grundtypen unterteilt: Wirbelschicht, Wanderbett und Festbett. Die Typenbezeichnung beschreibt das verwendete Katalysatorbett. In einer FCC-Anlage ist der Katalysator ein fein verteiltes Pulver. Wenn der Katalysator durch Luft oder Kohlenwasserstoffdampf verwirbelt oder "aufgeflockt" wird, verhält er sich wie eine Flüssigkeit und kann sich durch Rohre und Ventile bewegen. Der Katalysator in einem katalytischen Cracker mit beweglichem Bett liegt in Form von Kügelchen oder Pellets vor. Eine mechanische Vorrichtung ist erforderlich, um den Katalysator von einem Teil des Prozesses zu einem anderen zu bewegen. In neueren Anlagen werden Luft (Auftriebsluft) oder Verbrennungsgase aus der Katalysatorregeneration verwendet, um die Katalysatoren von einem Ort zum anderen zu bewegen. Bei FCC und Fließbett-Cracking wird der Katalysator in einer von der Reaktion getrennten Zone regeneriert. Der Katalysator muss auf irgendeine Weise vom Reaktor zur Regenerationszone bewegt werden. Bei einer Festbettkonstruktion bewegt sich der Katalysator nicht. Die Apparatur besteht aus einer Reihe von Reaktorbehältern mit Katalysatorbetten. Einige dieser Reaktoren produzieren online gecrackte Kohlenwasserstoffe, während andere den Katalysator offline regenerieren.
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