Cracking degli idrocarburi: decomposizione termica e catalitica, numero di ottani
Il processo di cracking degli idrocarburi è cruciale per ottenere benzina e frazioni leggere indispensabili dall’attività di distillazione frazionata del petrolio. Le frazioni di peso elevato contengono idrocarburi con scarso valore economico, quindi il cracking è essenziale per trasformarle in prodotti di maggiore utilità.
Nel processo di cracking, la velocità della reazione e i prodotti ottenuti dipendono da diversi fattori, come la temperatura, la pressione e la presenza di un catalizzatore. Il cracking può avvenire mediante decomposizione termica ad alte temperature e pressione chiamato pirolisi, oppure in presenza di un catalizzatore a temperature e pressioni minori, noto come cracking catalitico.
Sebbene il cracking termico abbia perso popolarità a favore del cracking catalitico, ancora viene utilizzato per la produzione di frazioni più pesanti come la nafta e il gasolio leggero. Questo metodo implica il riciclo dei gasoli non convertiti da altri processi fino a una completa conversione.
Il cracking termico fu inizialmente utilizzato per aumentare la produzione di benzina, ma è stato progressivamente sostituito dal cracking catalitico fluido come principale processo per la produzione di benzina in raffinerie avanzate.
*Numero di ottani
*La benzina prodotta tramite cracking termico ha generalmente un numero di ottano compreso tra 60 e 70, mentre un moderno cracking catalitico produce benzina con un numero di ottano di circa 86. Questa differenza ha portato al graduale disuso del cracking termico convenzionale a partire dagli anni ’60.
Il cracking termico è attualmente eseguito in combinazione con il visbreaking, un processo che mira a ridurre la viscosità dei residui di petrolio decomponendo le molecole più grandi in molecole più piccole. Il visbreaking è una forma di cracking termico blando, dove la conversione è limitata per garantire la stabilità del prodotto finale.
*Cracking termico
*Nel cracking termico, l’elevata temperatura provoca la scissione omolitica dei legami carbonio-carbonio, formando radicali. Questi radicali avviano la reazione di propagazione che conduce alla formazione di molecole più piccole. Il processo termina con la formazione di molecole neutre attraverso la reazione dei radicali.
*Cracking catalitico
*Il cracking catalitico sfrutta l’acidità del catalizzatore per rimuovere un idrogeno insieme a due elettroni da un alcano, provocando la formazione di un carbocatione. Questo metodo utilizza zeoliti come catalizzatori, che rimuovono i carbocationi meno reattivi tramite una combustione controllata per mantenere l’attività del catalizzatore.
Questo metodo catalitico è in grado di produrre benzina con un numero di ottano superiore rispetto al cracking termico, rendendolo il processo preferito per la produzione di benzina nelle raffinerie moderne.
In conclusione, il cracking degli idrocarburi svolge un ruolo fondamentale nella produzione di benzina e di altre frazioni leggere, e la scelta tra cracking termico e catalitico dipende dalla necessità di ottenere determinati prodotti.