Una breve introducción al principio de reacción del craqueo térmico de hidrocarburos de petróleo es la siguiente:
El craqueo de petróleo se refiere a la conversión química de moléculas pesadas de petróleo con altos puntos de ebullición en moléculas ligeras de petróleo. con procesos de bajo punto de ebullición. Esta transformación se logra calentando moléculas pesadas de petróleo a altas temperaturas, lo que provoca que sufran roturas y reordenamientos de enlaces carbono-carbono y reacciones de hidrogenación.
Los principios del craqueo del petróleo se pueden dividir en dos tipos: craqueo térmico y craqueo catalítico.
El craqueo térmico es un proceso que utiliza condiciones de alta temperatura para calentar moléculas pesadas de petróleo hasta que se rompen los enlaces carbono-carbono dentro de las moléculas de petróleo. Los hidrocarburos alifáticos de cadena larga en las moléculas de petróleo se convierten en hidrocarburos de cadena corta mediante reacciones de craqueo térmico. La reacción de craqueo térmico requiere suficiente calor para romper los enlaces químicos entre las moléculas de petróleo y reorganizar la estructura molecular. La temperatura de la reacción de craqueo térmico suele estar entre 500 y 550 °C y la presión es baja.
El principio fundamental de la reacción de craqueo térmico es la rotura y reordenamiento de los enlaces carbono-carbono. En un ambiente de alta temperatura, los enlaces carbono-carbono en las moléculas de petróleo pesado con puntos de ebullición más altos serán excitados por la energía, lo que provocará que parte de la energía del enlace alcance o supere la energía de ruptura, lo que resultará en la rotura de los enlaces carbono-carbono. Los átomos de carbono rotos se reorganizan para formar productos de hidrocarburos de peso molecular más pequeño.
El craqueo catalítico es una reacción de craqueo que se lleva a cabo en presencia de un catalizador. Los catalizadores pueden reducir la energía de activación de la reacción, acelerar la reacción y son selectivos. En la reacción de craqueo catalítico, las moléculas reactivas se adsorberán en la superficie del catalizador e interactuarán con el catalizador, provocando así una reacción de craqueo. Las reacciones de craqueo catalítico normalmente se llevan a cabo a temperaturas relativamente bajas y presiones moderadas.
Los catalizadores para reacciones de craqueo catalítico incluyen principalmente catalizadores ácidos y alcalinos. Los catalizadores ácidos suelen estar basados en óxidos como el silicio y el aluminio, como los catalizadores de aluminosilicato. Los catalizadores alcalinos incluyen principalmente hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, etc. Los catalizadores ácidos pueden craquear hidrocarburos de cadena larga en el petróleo, mientras que los catalizadores básicos son más adecuados para craquear compuestos aromáticos en el petróleo.
El principio de la reacción de craqueo catalítico se puede dividir en dos pasos: adsorción y craqueo. Primero, las moléculas de petróleo serán adsorbidas en la superficie del catalizador. La adsorción hará que la estructura de las moléculas de petróleo cambie, aumentando la posibilidad de ruptura del enlace carbono-carbono. Posteriormente, en la reacción de craqueo que se produce en la superficie del catalizador, se rompen las cadenas de carbono de las moléculas de petróleo, produciendo productos de hidrocarburos bajos en carbono.
Ya sea craqueo térmico o craqueo catalítico, el propósito de la transformación de la estructura molecular se logra rompiendo y reorganizando los enlaces carbono-carbono en las moléculas de petróleo. Los hidrocarburos de cadena larga en las moléculas del petróleo se convierten en hidrocarburos de cadena corta mediante la reacción de craqueo, de modo que los productos craqueados tienen puntos de ebullición más bajos, mejores propiedades de combustión y un mayor valor agregado. La reacción de craqueo juega un papel importante en la industria de refinación de petróleo y es uno de los pasos clave en la producción de diversos productos derivados del petróleo.