CRACKING

CRACKING

Con il nome ingl. di cracking (propr. "spaccatura") vengono generalmente definiti i processi di demolizione parziale degli idrocarburi petroliferi allo scopo di ottenere prodotti a più basso peso molecolare e a più basso punto di ebollizione.

Fin dalle origini dell'industria petrolifera era stato osservato il fatto che tutti gli idrocarburi petroliferi, quando vengono riscaldati al di sopra di una determinata temperatura, diventano instabili e si decompongono dando luogo alla formazione di prodotti più leggeri e prodotti gassosi incondensabili. Tale fenomeno, che è stato oggetto di studio da parte di diversi ricercatori, fu applicato industrialmente nel 1913 con il processo Burton, della Standard Oil Company of Indiana. Il successo di questo impianto e la necessità di ottenere dai greggi di petrolio rese sempre più elevate in prodotti leggeri hanno spinto l'attività di ricerca allo studio di tecniche sempre più perfezionate ed allo sviluppo di nuovi processi.

I processi di c., che inizialmente erano soltanto termici, in quanto le reazioni di decomposizione avvenivano per azione della sola temperatura, sono stati in seguito perfezionati con l'impiego di catalizzatori capaci di favorire le reazioni chimiche che danno luogo alla formazione di prodotti aventi elevate proprietà antidetonanti.

Il meccanismo delle reazioni che intervengono nel c. è molto complesso anche quando si operi con idrocarburi puri, perché avvengono contemporaneamente reazioni di tipo diverso che coinvolgono sia l'idrocarburo impiegato sia i suoi prodotti di decomposizione. Le teorie oggi più accettate ammettono che nel c. si abbia un meccanismo di reazioni a catena con intervento di radicali liberi, nel caso del c. termico, e anche di "ioni carbonio" labili, nel caso dei c. catalitici.

In generale le reazioni più importanti che avvengono nei processi di c. si possono raggruppare nei seguenti tipi:

1) Reazioni di decomposizione termica, con formazione di idrocarburi saturi ed insaturi a più basso peso molecolare, per es.:

2) Reazioni di isomerizzazione, che comportano un riordinamento della struttura molecolare degli idrocarburi, per es.:

3) Reazioni di deidrociclizzazione, con formazione di nafteni, da idrocarburi paraffinici, per es.:

4) Reazioni di deidrogenazione di idrocarburi naftenici ad aromatici, per es.:

5) Reazioni di idrocracking, con formazione di idrocarburi saturi più leggeri, per es.:

6) Reazioni di idrogenazione delle olefine ad idrocarburi saturi, per es.:

7) Reazioni di idrodesolforazione dei composti solforati con conseguente allontanamento dello zolfo come idrogeno solforato, per es.:

Nei processi di c. termico (v. petrolio, XXVII, p. 51) si verificano in larga misura le reazioni di decomposizione che portano alla formazione di olefine, per cui le benzine ottenute con questi impianti, pur avendo un alto numero di ottano, sono molto instabili alla conservazione. Nei processi catalitici (v. petrolio, App. II, 11, p. 531) vengono agevolate invece anche le altre reazioni sopra accennate, comprese quelle di idrogenazione, in modo che si ottengano benzine, stabili, esenti da zolfo e ad elevato numero di ottano (v. Petrolio, in questa App.).

Cracking catalitico (App. II, 11, p. 531). - Il fenomeno per cui determinate sostanze solide promuovono e modificano le reazioni di piroscissione degli idrocarburi petroliferi è stato applicato industrialmente nel 1936 con il processo "Houdry". I buoni risultati e le elevate caratteristiche antidetonanti delle benzine ottenute con questo processo hanno talmente stimolato le ricerche, che attualmente oltre il 60% degli impianti di c. sono del tipo catalitico.

I catalizzatori naturali o sintetici, normalmente usati, sono a base di silice-allumina o silice-magnesia e contengono piccole quantità di uno o più ossidi metallici a seconda delle reazioni che si vogliono favorire.

Durante le reazioni di c. si deposita sulla superficie del catalizzatore un sottile film di carbone, che ne riduce rapidamente l'attività fin quasi ad annullarla, per cui si rende necessaria una sua frequente rigenerazione bruciando il carbone con un flusso controllato di aria. Pertanto in relazione al modo di utilizzazione del catalizzatore i processi catalitici si possono raggruppare in tre tipi principali:

a) Processi a letto fisso, nei quali il catalizzatore opera e viene rigenerato nel medesimo apparecchio. Sono perciò necessari più reattori, alcuni in esercizio e gli altri in rigenerazione.

b) Processi a letto mobile, nei quali il catalizzatore, in forma di palline o di granuli, passa per gravità dalla zona di reazione a quella di rigenerazione e quindi mediante elevatori meccanici o pneumatici viene riportato in testa al reattore.

c) Processi a letto fluido, nei quali il catalizzatore in polvere può essere trasferito facilmente dalla zona di reazione a quella di rigenerazione e viceversa (v. Petrolio, in questa App.).

Bibl.: W. L. Nelson, Petroleum refinery engineering, 4ª ed., Londra 1959; H. S. Bell, American petroleum refining, 4ª ed., New Jersey 1959; R. J. Hengstebeck, Petroleum processing, Londra 1959; The science of petroleum, a cura di A. E. Dunstan e altri, Oxford 1938.