Rachaduras

O que é cracking?

Cracking refere-se a uma série de processos tecnológicos onde o tratamento de frações pesadas de petróleo bruto e petróleo dá um resultado na forma de petróleo e óleos. O termo ‘cracking’ é a atividade de iniciar uma decomposição controlada de hidrocarbonetos alifáticos longos que existem em frações pesadas, por exemplo em mazut e na fração de óleo formada como resultado do refino de petróleo bruto. Tal reação produz compostos cuja estrutura consiste em cadeias de carbono mais curtas. Essas moléculas estão presentes em substâncias como gasolina ou óleo diesel e são uma mistura de alcanos e alcenos com cadeias mais curtas.

A química do craqueamento

Para simplificar, os processos que ocorrem no craqueamento são baseados na quebra de ligações químicas simples existentes entre os átomos do elemento (carbono). Durante as mudanças, os radicais livres são formados. A reação pode ser induzida de duas maneiras diferentes: com o uso de calor (reação térmica) ou na presença de catalisadores (reação catalítica). Existe também um método mais elaborado, menos utilizado, que emprega radiação ionizante (reação radiacional). Os processos que ocorrem durante o craqueamento incluem uma série de mudanças, como a isomerização de hidrocarbonetos, a desidrogenação em hidrocarbonetos aromáticos e sua condensação em hidrocarbonetos aromáticos policíclicos.

Craqueamento térmico

Na indústria de refino e petroquímica, que utiliza processos térmicos e termocatalíticos, um grande papel é desempenhado pelas reações de dissociação e formação de ligações homoatômicas CC e ligações heteroatômicas CH. Existem dois possíveis mecanismos responsáveis por tais reações: o mecanismo radical e o mecanismo iônico. Normalmente, o craqueamento térmico sem catalisador é predominante pelo mecanismo radical, que também é gerado durante a reação de pirólise. Diversas variantes de craqueamento térmico foram desenvolvidas, dependendo das condições do processo. Um deles é o craqueamento de alta pressão (2–7 MPa), que é realizado a uma temperatura de cerca de 470–540 ^o C. Nessas condições, a fração de petróleo bruto se decompõe a partir de ligroína e mazout, e a gasolina veicular é produzida. Outro tipo de processo é o craqueamento leve, que inclui a quebra do resíduo da destilação do petróleo bruto, que resulta em uma substância conhecida como ‘asfalto mole’. É realizado a uma temperatura um pouco mais baixa (460–510 ^o C) e sob uma pressão muito menor (aprox. 0,5–2 MPa), o que possibilita a produção de óleo combustível. O terceiro tipo de trincamento térmico envolve o uso de uma pressão ainda mais baixa (0,1–0,3 MPa), mas em altas temperaturas (430–550 ^o C). Foi empiricamente comprovado que é possível usar tal reação onde o coque de petróleo é produzido a partir do asfalto macio. Às vezes chamado de craqueamento retardador de processo, ele fornece a matéria-prima necessária para produzir coque agulha altamente cristalino, usado na produção de eletrodos para as indústrias de aço e alumínio. Essa variante também tem seus subprodutos, como gases e gasolina, além de frações médias e pesadas de querosene. O último tipo de craqueamento térmico comum é a pirólise, também chamada de craqueamento a vapor. Este termo inclui o processo de decomposição de matérias-primas líquidas e gasosas à base de querosene, como gasolina de baixa octanagem, gasóleo, etano, butano e propano em condições um pouco diferentes das especificadas acima. A pirólise é realizada nas mais altas condições térmicas, utilizando temperaturas que variam de 700 a 1200 ^o C, sob pressão normal em torno de 0,1 MPa. O insumo de hidrocarboneto, sendo matéria-prima, é diluído com vapor e aquecido em forno sem oxigênio, em pouco tempo. Uma maior eficiência é possível se o período em que a matéria-prima permanece no forno for reduzido a milissegundos. O gás é rapidamente extinto imediatamente ao atingir a temperatura de craqueamento. Tais condições levam à formação de um gás com alto teor de hidrocarbonetos insaturados, incluindo o valioso etileno, bem como outras matérias-primas desejadas na indústria petroquímica. No caso de usar hidrocarbonetos leves, são produzidos alcenos mais leves, como etileno ou butadieno. A utilização de hidrocarbonetos mais pesados resulta na formação de produtos com alto teor de hidrocarbonetos aromáticos e compostos que podem ser incluídos na gasolina ou no óleo combustível. Outra relação é o fato de que uma temperatura mais alta favorece a produção de eteno e benzeno, enquanto uma temperatura mais baixa, a produção de propeno, hidrocarbonetos C4 e produtos líquidos. Atualmente, o craqueamento térmico é utilizado na indústria principalmente para melhorar as frações muito pesadas de querosene ou para produzir frações/destilados leves, combustível de queimador ou coque de petróleo.

Craqueamento catalítico

Como o nome indica, o craqueamento catalítico é realizado na presença de catalisadores apropriados. O uso de tais aditivos permite reduzir a alta temperatura e a pressão necessárias para o craqueamento. Os catalisadores mais comuns incluem silicatos de alumínio hidratados AlCl ₃ e Cr ₂ O ₃ , que contêm ativadores apropriados, como níquel, cobalto ou óxidos de manganês. Na prática, são utilizados industrialmente junto com 20 %de zeólita. Isso depende do método de processamento aplicado, especificamente do tipo de catalisador que pode ser móvel, de leito fixo ou empoeirado. As condições em que o craqueamento catalítico é conduzido são ligeiramente mais leves, pois geralmente é realizado a uma pressão normal ou ligeiramente aumentada (0,1–0,2 MPa) e a uma temperatura em torno de 450–510 ^o C. A matéria-prima no craqueamento catalítico normalmente inclui frações de óleo leve que fervem de 280 a 350 ^o C, e os produtos são as gasolinas extremamente desejáveis com alto número de octanas, bem como o óleo diesel. A velocidade de decomposição é maior com o uso de um catalisador do que com craqueamento térmico. Se compararmos os produtos do craqueamento térmico e catalítico, o uso de catalisadores permite a formação de substâncias com maior teor de parafinas ramificadas, cicloparafinas e hidrocarbonetos aromáticos. Nas condições possibilitadas pelo craqueamento catalítico, também ocorrem, em alta velocidade, reações como:

1. Decomposição de ligações CC homoatômicas em moléculas de parafina, o que resulta na produção de olefinas de baixo peso molecular.
2. Desidrogenação de naftalenos com produção de hidrocarbonetos aromáticos.
3. Formação de olefinas como resultado da quebra de anéis de naftaleno.
4. Uma polimerização paralela de olefinas e sua condensação com dienos, que conseqüentemente se reflete na produção de hidrocarbonetos aromáticos.

Uma variedade interessante de craqueamento catalítico é o hidrocraqueamento, que utiliza a adição de hidrogênio gasoso. Tal aditivo tem muitos efeitos positivos, que incluem:

1. para matérias-primas com alto teor de parafinas, evitando a formação de compostos aromáticos policíclicos;
2. produção reduzida de alcatrão e contaminantes;
3. apoiando uma operação mais eficiente do catalisador: evita o acúmulo de coque perturbador
4. a possibilidade de adquirir produtos com menor teor de enxofre e nitrogênio;
5. produção de combustível com alto índice de cetano.

Deve-se notar que as condições de craqueamento catalítico também incluem a demanda de processos de reforma , como isomerização, ciclização e aromatização. Em consequência, os produtos de tais reações são gasolinas com um número de octanas superior. Fontes: 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/