Steamcracking
Steamcracken bzw. Dampfspaltung ist ein Verfahren der Petrochemie, bei dem durch thermisches Cracken von Gasen (Ethan, Butan), Naphtha (Rohbenzin), oder längerkettigen Kohlenwasserstoffen in Gegenwart von Wasserdampf Olefine, Wasserstoff, Pyrolysebenzin (engl. Pygas) sowie ein teerähnlicher Rückstand entsteht. Ein Steamcracker zählt zu den kompliziertesten Anlagen der Petrochemie.
Ablauf
Der eigentliche Cracker ist ein Rohrreaktor mit einer Rohrschlange von etwa 90mm-120mm Innendurchmesser und 60-80m Länge. Das Rohr besteht aus einer Chrom/Nickel-Legierung und befindet sich in einem Ofen der durch Flammen beheizt wird. Das Naphtha wird bei etwa 12bar und 120°C mit dem Dampf vermengt und auf 600°C erhitzt bevor es in das Reaktorrohr geleitet wird. Die Verweilzeit τ beträgt etwa 0,4-0,6s während dieser Zeit wird das Gemisch auf etwa 840°C erhitzt. Um eine Polymerisierung der Alkene zu verhindern wird das Reaktionsgemisch schlagartig auf etwa 180°C abgekühlt. Die Wärme wird genutzt um den Hochdruck-Prozessdampf zu erzeugen.
Tieftemperaturdestillation
Um die Alkene zu trennen wird eine Tieftemperaturdestillation durchgeführt. Dazu werden die Gase durch Druck und Temperaturerniedrigung verflüssigt und anschließend wieder über den Siedepunkt der am niedrigsten siedenden Komponente erwärmt.
Das Destillat enthält jeweils die Kohlenwasserstoffe mit einer bestimmten Anzahl von Kohlenstoffatomen und wird in einer weiteren Kolonne in das Alken und das Alkan getrennt. Der Sumpf enthält die restlichen Kohlenwasserstoffe, aus denen wiederum in der jeweils nächsten Kolonne diejenigen mit der jeweils niedrigsten Anzahl von Kohlenstoffatomen abgetrennt werden.
Produkte
Ausbeute in Prozent etwa:
- Wasserstoff 2,0
- Methan 15,4
- Ethin 0,4
- Ethen 28,7
- Ethan 3,9
- Propen 16,1
- Propan 1,2
- Butadien 4,3
- Butene 5,5
- Pyrolysebenzin 19,6
- Rückstand 0,9
Das Pyrolysebenzin ist wiederum Ausgangsstoff für die Benzol- und Toluolgewinnung.