Thermisches Cracken

Das älteste und einfachste Konversionsverfahren

Das älteste und einfachste Konversionsverfahren ist das thermische Cracken. Hierbei wird der gewünschte Effekt durch kurze Überhitzung der eingesetzten Destillationsrückstände unter Druck erreicht. Hohe Temperaturen bringen die großen Moleküle in so starke Schwingungen, dass ab etwa 360 °C die Bindungen zwischen den Kohlenstoffatomen zerbrechen. Dieser Vorgang spielt sich in den Röhren eines Spaltofens ab. Temperaturhöhe - sie liegt bei etwa 500 °C - und Verweilzeit im Crackofen werden so gewählt, dass ein möglichst hoher Umwandlungs- oder Crackeffekt erreicht wird, jedoch eine Koksbildung vermieden wird.

Möglichst weitgehendes Cracken erfordert eine lange Verweilzeit, während sich bei kurzer Verweildauer des Einsatzproduktes eine niedrigere Konversionsrate ergibt. Ergebnis des Crackens ist wiederum - wie bei der Rohöldestillation - eine Produktpalette, die von Gasen über Benzin und Mitteldestillat bis zu schwerem Destillationsrückstand reicht. Zur Gruppe der thermischen Crackverfahren gehört das Visbreaken, eine milde Form des thermischen Spaltens. Dabei sind Druck (rd.15 Bar) und Temperatur (etwa 460°C) niedrig genug, damit auch der Rückstand aus der Vakuumdestillation direkt eingesetzt werden kann.

Im Visbreaker werden diese Restprodukte leichtflüssiger. Dieses Verfahren wird somit angewandt, um die Viskosität (Zähflüssigkeit) schwerer Öle zu senken. Man spart damit Mitteldestillate, die den schweren Ölen andernfalls zugemischt werden müssten, um sie leichtflüssiger und damit verkaufsfähig zu machen. Letztlich fallen auch geringere Mengen an Benzinen und Mitteldestillaten an.

Coken

Vakuumdestillation und thermische Crackverfahren erzeugen Destillationsrückstände, die schwerer sind als das normale schwere Heizöl (bezeichnet als HS). Solche Rückstände können hohe Anteile von Schwefel-, Stickstoff- und Metallverbindungen enthalten, die eine katalytische Verarbeitung stark behindern würden. Diese schweren Rückstandsöle können jedoch in einer weiteren Konversionsanlage, dem Coker, in Gase, Benzine, Mitteldestillate und vor allem Petrolkoks umgewandelt werden.

Beim „Delayed-Coking" wird das Einsatzprodukt unter Druck in Öfen geleitet und auf etwa 500 °C erhitzt. Beim Austritt setzt die Koksbildung verzögert ein; sie läuft im Wesentlichen erst in einer nachgeschalteten „Kammer" ab. Die durch das Cracken entstandenen Dämpfe werden in einem Fraktionierturm destilliert, während der entstandene Koks (Grünkoks) als Brennstoff direkt verkauft oder bei genügend niedrigem Gehalt an Schwefel einem Kalzinierungsprozess unterzogen wird. Dabei werden bei Temperaturen von ca. 1200 °C die noch vorhandenen Ölbestandteile abgebrannt. 

Der im Kalciner erzeugte Koks (Kalzinat) wird z.B. zur Herstellung von Elektroden verwendet.