retak

Apa itu retak?

Keretakan merujuk kepada beberapa proses teknologi di mana rawatan pecahan berat minyak mentah dan petrol memberikan hasil yang mempunyai bentuk petrol dan minyak. Istilah ‘retak’ ialah aktiviti memulakan penguraian terkawal hidrokarbon alifatik panjang yang wujud dalam pecahan berat, contohnya dalam mazut dan dalam pecahan minyak yang terbentuk hasil daripada penapisan minyak mentah. Tindak balas sedemikian menghasilkan sebatian yang strukturnya terdiri daripada rantai karbon yang lebih pendek. Molekul sedemikian terdapat dalam bahan seperti petrol atau minyak diesel dan merupakan campuran alkana dan alkena dengan rantai yang lebih pendek.

Kimia keretakan

Untuk menjadikannya mudah, proses yang berlaku dalam keretakan adalah berdasarkan pemecahan ikatan kimia tunggal yang wujud antara atom unsur (karbon). Semasa perubahan, radikal bebas terbentuk. Tindak balas boleh diaruhkan dalam dua cara berbeza: dengan penggunaan haba (tindak balas terma) atau dengan kehadiran pemangkin (tindak balas pemangkin). Terdapat juga kaedah yang lebih terperinci, kurang biasa digunakan, yang menggunakan sinaran mengion (tindak balas sinaran). Proses yang berlaku semasa keretakan termasuk beberapa perubahan seperti pengisomeran hidrokarbon, penyahhidrogenan kepada hidrokarbon aromatik, dan pemeluwapannya kepada hidrokarbon aromatik polisiklik.

Keretakan haba

Dalam industri penapisan dan petrokimia, yang menggunakan proses terma dan termokatalitik, peranan besar dimainkan oleh tindak balas penceraian dan pembentukan ikatan CC homoatomik dan ikatan CH heteroatomik. Terdapat dua mekanisme yang mungkin bertanggungjawab untuk tindak balas tersebut: mekanisme radikal dan mekanisme ionik. Biasanya, keretakan haba tanpa mangkin didominasi oleh mekanisme radikal, yang juga dihasilkan semasa tindak balas pirolisis. Beberapa varian keretakan haba telah dibangunkan, bergantung kepada keadaan proses. Salah satu daripadanya ialah keretakan tekanan tinggi (2–7 MPa), yang dijalankan pada suhu sekitar 470–540 ^o C. Dalam keadaan sedemikian, pecahan minyak mentah terurai daripada ligroin dan mazout, dan petrol kenderaan dihasilkan. Satu lagi jenis proses ialah keretakan ringan, yang merangkumi pemecahan sisa penyulingan minyak mentah, yang berlaku dalam bahan yang dikenali sebagai ‘asfalt lembut’. Ia dijalankan pada suhu yang lebih rendah sedikit (460–510 ^o C) dan di bawah tekanan yang jauh lebih rendah (lebih kurang 0.5–2 MPa), yang memungkinkan untuk menghasilkan minyak bahan api. Keretakan haba jenis ketiga melibatkan penggunaan tekanan yang lebih rendah (0.1–0.3 MPa) tetapi pada suhu tinggi (430–550 ^o C). Telah terbukti secara empirik bahawa adalah mungkin untuk menggunakan tindak balas sedemikian di mana kok petroleum dihasilkan daripada asfalt lembut. Kadang-kadang disebut sebagai retakan kalis proses, ia menyediakan bahan mentah yang diperlukan untuk menghasilkan kok jarum kristal tinggi, digunakan dalam pengeluaran elektrod untuk industri keluli dan aluminium. Varian itu juga mempunyai produk sampingannya, seperti gas dan petrol serta pecahan minyak tanah sederhana dan berat. Jenis keretakan haba biasa yang terakhir ialah pirolisis, juga dipanggil keretakan wap. Istilah ini termasuk proses penguraian bahan mentah berasaskan minyak tanah cecair dan gas seperti petrol oktana rendah, minyak gas, etana, butana dan propana dalam keadaan yang agak berbeza daripada yang dinyatakan di atas. Pirolisis dilakukan dalam keadaan terma tertinggi, menggunakan suhu antara 700 hingga 1200 ^o C, di bawah tekanan normal sekitar 0.1 MPa. Input hidrokarbon, sebagai bahan mentah, ditipis dengan wap dan dipanaskan dalam relau tanpa oksigen, dalam masa yang singkat. Peningkatan kecekapan adalah mungkin jika tempoh bahan mentah kekal di dalam relau dikurangkan kepada milisaat. Gas cepat dipadamkan serta-merta apabila mencapai suhu retak. Keadaan sedemikian membawa kepada pembentukan gas dengan kandungan hidrokarbon tak tepu yang tinggi, termasuk etilena yang berharga serta bahan mentah lain yang dikehendaki dalam industri petrokimia. Sekiranya menggunakan hidrokarbon ringan, alkena yang lebih ringan dihasilkan seperti etilena atau butadiena. Penggunaan hidrokarbon yang lebih berat mengakibatkan pembentukan produk dengan kandungan hidrokarbon aromatik yang tinggi dan sebatian yang boleh dimasukkan ke dalam petrol atau minyak bahan api. Hubungan lain ialah hakikat bahawa suhu yang lebih tinggi menyokong pengeluaran etilena dan benzena, manakala suhu yang lebih rendah, pengeluaran propilena, hidrokarbon C4 dan produk cecair. Pada masa ini keretakan haba digunakan dalam industri kebanyakannya untuk menambah baik pecahan minyak tanah yang sangat berat atau untuk menghasilkan pecahan/penyulingan ringan, bahan api penunu atau kok petroleum.

Keretakan katalitik

Seperti namanya, keretakan pemangkin dilakukan dengan kehadiran pemangkin yang sesuai. Penggunaan bahan tambahan tersebut memungkinkan untuk mengurangkan suhu tinggi dan tekanan keretakan yang diperlukan. Pemangkin yang paling biasa termasuk silikat aluminium terhidrat AlCl ₃ dan Cr ₂ O ₃ , yang mengandungi pengaktif yang sesuai seperti nikel, kobalt atau oksida mangan. Dalam amalan, ia digunakan secara industri bersama-sama dengan 20%zeolit. Ini bergantung pada kaedah pemprosesan yang digunakan, khususnya pada jenis mangkin yang boleh bergerak, katil tetap atau berdebu. Keadaan di mana keretakan pemangkin dijalankan adalah lebih ringan sedikit, kerana ia biasanya dilakukan pada tekanan normal atau sedikit meningkat (0.1–0.2 MPa) dan pada suhu sekitar 450–510 ^o C. Bahan mentah dalam keretakan pemangkin biasanya termasuk pecahan minyak ringan yang mendidih pada 280 hingga 350 ^o C, dan produknya adalah petrol yang sangat diingini dengan nombor oktana tinggi serta minyak diesel. Kelajuan penguraian lebih tinggi dengan penggunaan mangkin dan bukannya dengan keretakan haba. Jika kita membandingkan produk keretakan haba dan pemangkin, penggunaan pemangkin membolehkan pembentukan bahan dengan kandungan parafin bercabang, sikloparafin dan hidrokarbon aromatik yang lebih tinggi. Dalam keadaan yang didayakan oleh keretakan pemangkin, terdapat juga berlaku, pada kelajuan tinggi, tindak balas seperti:

1. Penguraian ikatan CC homoatomik dalam molekul parafin, yang mengakibatkan penghasilan olefin molekul rendah.
2. Penyahhidrogenan naftalena dengan penghasilan hidrokarbon aromatik.
3. Pembentukan olefin akibat pecahnya cincin naftalena.
4. Pempolimeran selari olefin dan pemeluwapannya dengan diena, yang seterusnya dicerminkan dalam penghasilan hidrokarbon aromatik.

Pelbagai rekahan pemangkin yang menarik ialah hydrocracking, yang menggunakan penambahan hidrogen gas. Aditif sedemikian mempunyai banyak kesan positif, termasuk:

1. untuk bahan mentah yang mengandungi jumlah parafin yang tinggi, menghalang pembentukan sebatian aromatik polisiklik;
2. mengurangkan pengeluaran tar dan bahan cemar;
3. menyokong operasi pemangkin yang lebih cekap: menghalang pengumpulan kok yang mengganggu
4. kemungkinan untuk memperoleh produk dengan kandungan sulfur dan nitrogen yang lebih rendah;
5. menghasilkan bahan api dengan nombor setana yang tinggi.

Perlu diingatkan bahawa syarat keretakan pemangkin juga termasuk permintaan proses pembaharuan seperti isomerisasi, kitaran dan aromatisasi. Akibatnya, hasil tindak balas tersebut adalah petrol dengan nombor oktana yang lebih tinggi. Sumber: https://encyklopedia.pwn.pl/haslo/kraking;3926970.html https://www.naukowiec.org/wiedza/chemia/kraking-termiczny-i-katalityczny_1167.html https://arquidiamantina.org/ pl/kraking-chemia/