Zaman geçtikçe, yakıt tüketiminin arttığını gözlemleyebiliriz. Ne yazık ki, fraksiyonel ham petrolün damıtılması, yeterince yüksek miktarda yakıt sağlamaz, bu nedenle talebi karşılayan tek kaynak olamaz. Sonuç olarak, çeşitli yakıt üretimi yöntemleri geliştirilmiştir, en önemlisi taş kömürü veya sentez gazının işlenmesi ve fraksiyonel ham petrolün daha yüksek damıtma oranlarından "kırma" olarak bilinen işlemdir.
çatlama nedir?
Çatlama, ham petrol ve petrolün ağır fraksiyonlarının işlenmesinin petrol ve yağlar şeklinde bir sonuç verdiği bir dizi teknolojik süreci ifade eder. ‘Çatlama’ terimi, ağır fraksiyonlarda, örneğin mazutta ve ham petrolün rafine edilmesi sonucu oluşan petrol fraksiyonunda bulunan uzun alifatik hidrokarbonların kontrollü ayrışmasını başlatma aktivitesidir. Böyle bir reaksiyon, yapısı daha kısa karbon zincirlerinden oluşan bileşikler üretir. Bu tür moleküller, benzin veya mazot gibi maddelerde bulunur ve daha kısa zincirli alkanlar ve alkenlerin bir karışımıdır.
Çatlama kimyası
Basitleştirmek için, çatlamada meydana gelen işlemler, elementin (karbon) atomları arasında var olan tek kimyasal bağların kırılmasına dayanır. Değişiklikler sırasında serbest radikaller oluşur. Reaksiyon iki farklı şekilde indüklenebilir: ısı kullanımıyla (termal reaksiyon) veya katalizörlerin varlığında (katalitik reaksiyon). İyonlaştırıcı radyasyon (radyasyonel reaksiyon) kullanan daha ayrıntılı, daha az yaygın olarak kullanılan bir yöntem de vardır. Parçalama sırasında meydana gelen işlemler, hidrokarbonların izomerizasyonu, aromatik hidrokarbonlara dehidrojenasyon ve bunların polisiklik aromatik hidrokarbonlara yoğunlaşması gibi bir dizi değişikliği içerir.
Termal kırma
Termal ve termokatalitik proseslerin kullanıldığı rafineri ve petrokimya endüstrisinde, homoatomik CC bağları ve heteroatomik CH bağlarının ayrışma ve oluşumu reaksiyonları büyük rol oynar. Bu tür reaksiyonlardan sorumlu iki olası mekanizma vardır: radikal mekanizma ve iyonik mekanizma. Normal olarak, katalizörsüz termal parçalama, piroliz reaksiyonu sırasında da üretilen radikal mekanizma tarafından baskındır. Proses koşullarına bağlı olarak çeşitli termal parçalama çeşitleri geliştirilmiştir. Bunlardan biri 470–540 o C civarında gerçekleştirilen yüksek basınçlı krakingdir (2–7 MPa). Bu gibi durumlarda ham petrol fraksiyonu ligroin ve mazouttan ayrışır ve araç benzini üretilir. Diğer bir işlem türü, ‘yumuşak asfalt’ olarak bilinen bir maddede sonuçlanan ham petrolün damıtma kalıntısının parçalanmasını içeren hafif parçalamadır. Biraz daha düşük bir sıcaklıkta (460–510 o C) ve çok daha düşük bir basınçta (yaklaşık 0,5–2 MPa) gerçekleştirilmekte olup, bu da fuel oil üretimini mümkün kılmaktadır. Üçüncü tip termal parçalama, daha da düşük bir basıncın (0,1–0,3 MPa) ancak yüksek sıcaklıklarda (430–550 o C) kullanılmasını içerir. Petrol kokunun yumuşak asfalttan üretildiği yerlerde böyle bir reaksiyonun kullanılmasının mümkün olduğu ampirik olarak kanıtlanmıştır. Bazen proses geciktirici kraking olarak anılır ve çelik ve alüminyum endüstrileri için elektrot üretiminde kullanılan yüksek kristalli iğne kok üretmek için gereken ham maddeyi sağlar. Bu varyantın ayrıca gazlar ve petrol gibi yan ürünleri ve ayrıca orta ve ağır kerosen fraksiyonları vardır. Son yaygın termal parçalama türü, buharla parçalama olarak da adlandırılan pirolizdir. Bu terim, düşük oktanlı petroller, gaz yağı, etan, bütan ve propan gibi sıvı ve gaz halindeki kerosen bazlı hammaddelerin yukarıda belirtilenlerden biraz farklı koşullarda ayrıştırılması işlemini içerir. Piroliz, yaklaşık 0,1 MPa’lık normal basınç altında, 700 ila 1200 o C arasında değişen sıcaklıklar kullanılarak en yüksek termal koşullarda gerçekleştirilir. Hammadde olan hidrokarbon girdisi buharla inceltilerek oksijensiz fırında kısa sürede ısıtılır. Hammaddenin fırında kalma süresi milisaniyelere düşürülürse verimliliğin artırılması mümkündür. Çatlama sıcaklığına ulaşıldığında gaz hızla söndürülür. Bu tür koşullar, petrokimya endüstrisinde istenen diğer hammaddelerin yanı sıra değerli etilen dahil olmak üzere yüksek oranda doymamış hidrokarbon içeriğine sahip bir gazın oluşumuna yol açar. Hafif hidrokarbonların kullanılması durumunda, etilen veya bütadien gibi daha hafif alkenler üretilir. Daha ağır hidrokarbonların kullanımı, yüksek oranda aromatik hidrokarbonlar ve petrol veya fuel-oil’e dahil edilebilecek bileşikler içeren ürünlerin oluşmasına neden olur. Diğer bir ilişki ise, daha yüksek bir sıcaklığın etilen ve benzen üretimini desteklerken, daha düşük bir sıcaklığın propilen, C4 hidrokarbonları ve sıvı ürünlerin üretimini desteklemesidir. Halihazırda termal kraking, endüstride çoğunlukla çok ağır kerosen fraksiyonlarını iyileştirmek veya hafif fraksiyonlar/damıtma ürünleri, brülör yakıtı veya petrokok üretmek için kullanılmaktadır. 
Katalitik çatlama
Adından da anlaşılacağı gibi katalitik kraking, uygun katalizörlerin varlığında gerçekleştirilir. Bu tür katkı maddelerinin kullanılması, gerekli yüksek sıcaklık ve çatlama basıncını düşürmeyi mümkün kılar. En yaygın katalizörler, nikel, kobalt veya manganez oksitler gibi uygun etkinleştiriciler içeren hidratlı alüminyum silikatlar AlCl3 ve Cr203 içerir. Pratikte %20 zeolit ile birlikte endüstriyel olarak kullanılırlar. Bu, uygulanan işleme yöntemine, özellikle hareketli, sabit yataklı veya tozlu olabilen katalizör tipine bağlıdır. Katalitik krakingin gerçekleştirildiği koşullar, genellikle normal veya biraz artırılmış basınçta (0,1–0,2 MPa) ve 450–510 o C civarında bir sıcaklıkta gerçekleştirildiğinden, biraz daha hafiftir. 280 ila 350 o C’de kaynayan hafif yağ fraksiyonlarını içerir ve ürünler motorinin yanı sıra yüksek oktanlı benzinler ve son derece arzu edilen ürünlerdir. Ayrışma hızı, termal kraking yerine bir katalizör kullanımıyla daha yüksektir. Termal ve katalitik kraking ürünlerini karşılaştırırsak, katalizörlerin kullanımı daha yüksek dallı parafin, sikloparafin ve aromatik hidrokarbon içeriğine sahip maddelerin oluşumuna izin verir. Katalitik parçalamanın mümkün kıldığı koşullarda, yüksek hızda aşağıdaki gibi reaksiyonlar da meydana gelir:
- Düşük moleküler olefinlerin üretimi ile sonuçlanan parafin moleküllerinde homoatomik CC bağlarının ayrışması.
- Aromatik hidrokarbonların üretimi ile naftalinlerin dehidrojenasyonu.
- Naftalin halkalarının kırılması sonucu olefin oluşumu.
- Olefinlerin paralel bir polimerizasyonu ve dienlerle yoğunlaşması, sonuç olarak aromatik hidrokarbonların üretimine yansır.
İlginç bir katalitik kraking çeşidi, gaz halindeki hidrojen ilavesini kullanan hidro krakingdir. Böyle bir katkı maddesinin aşağıdakileri içeren birçok olumlu etkisi vardır:
- polisiklik aromatik bileşiklerin oluşumunu engelleyen yüksek miktarda parafin içeren hammaddeler için;
- azaltılmış katran ve kirletici üretimi;
- katalizörün daha verimli çalışmasını desteklemek: Rahatsız edici kokun birikmesini önler
- daha düşük kükürt ve nitrojen içeriğine sahip ürünler elde etme imkanı;
- Setan sayısı yüksek yakıt üretmek.
Katalitik kraking koşullarının aynı zamanda izomerizasyon, siklizasyon ve aromatizasyon gibi yeniden biçimlendirme proseslerini de kapsadığına dikkat edilmelidir. Sonuç olarak, bu tür reaksiyonların ürünleri daha yüksek oktan sayısına sahip petrollerdir. Kaynaklar: 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-kimya/
