processi di cracking
processi di cracking
Processi industriali ai quali vengono sottoposte varie frazioni petrolifere provenienti dalla distillazione del petrolio greggio allo scopo di spezzare le molecole idrocarburiche più grandi (a maggior peso molecolare) e ottenere miscele di idrocarburi più leggeri (a minor peso molecolare). I vari processi di cracking si differenziano per il tipo di alimentazione idrocarburica di partenza, per il prodotto ottenuto, per la presenza o meno di un catalizzatore e di altri reagenti, per le condizioni operative e così via. Attualmente, il processo più diffuso è il cracking catalitico a letto fluido (FCC, Fluidized catalytic cracking), che consente di ottenere elevate rese in benzina di alta qualità a partire dai distillati altobollenti (pesanti) provenienti dalla distillazione sotto vuoto dei residui della distillazione atmosferica (topping) del greggio. Il cracking catalitico viene realizzato a temperature superiori ai 450 °C utilizzando come catalizzatori zeoliti di tipo Y opportunamente trattate e addizionate con piccole quantità di altri materiali, tra i quali le zeoliti di tipo ZSM (per es., ZSM-5). Il catalizzatore deve essere continuamente rigenerato per liberarlo dal coke che si forma come sottoprodotto del processo e che ha un forte potere disattivante. Sviluppato all’inizio degli anni Quaranta del XX sec., l’FCC ha soppiantato sia l’analogo processo a letto fisso, sia il processo di cracking termico (non catalitico) per la produzione di benzine. Il processo termico, tuttavia, mantiene ancora un certo interesse per la produzione di frazioni più pesanti, quali la nafta (o benzina pesante) e il gasolio leggero a partire da alimentazioni di gasoli pesanti. Esso viene condotto tra i 450 °C e i 540 °C e le unità industriali sono in genere integrate con quelle di visbreaking. Quest’ultimo è un altro processo di cracking condotto sui residui della distillazione da vuoto allo scopo di ridurne la viscosità (visbreaking sta per viscosity breaking) e ottenere oli combustibili pesanti. La frazione di gasoli pesanti prodotta dal visbreaking viene riciclata al reattore di cracking termico per ottenere le frazioni più leggere. Un processo di più recente sviluppo che ha guadagnato rapida diffusione è l’idrocracking (o cracking idrogenante), nel quale il cracking viene condotto in presenza di idrogeno. La presenza dell’idrogeno fa sì che, oltre alle reazioni di cracking, abbiano luogo reazioni di idrogenazione totale o parziale di alcheni e aromatici e reazioni di idrogenolisi (idrodesolforazione, idrodeazotazione) che permettono di eliminare sotto forma di gas (H2S, NH3) elementi indesiderati quali zolfo e azoto. Questo processo è più flessibile del cracking catalitico tradizionale, consentendo di ottenere, a seconda delle condizioni, una varietà di prodotti (combustibile per aviazione o jet fuel, nafta, combustibile diesel, alimentazioni per oli lubrificanti e così via) a partire da diverse alimentazioni (gasoli pesanti e di visbreaking, gasoli da distillazione sotto vuoto ecc). I catalizzatori di idrocracking, dovendo agire sia nell’idrogenazione/idrogenolisi, sia nel cracking, sono bifunzionali: i componenti attivi nei primi processi sono a base di metalli nobili o di transizione, quelli di cracking sono a base di zeoliti o fasi amorfe silice-allumina.
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