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Steamcracken

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Steamcracken bzw. Dampfspaltung ist ein Verfahren der Petrochemie, bei dem durch thermisches Cracken langkettige Kohlenwasserstoffen in Gegenwart von Wasserdampf in kurzkettige Kohlenwasserstoffe umgewandelt werden. Es entstehen vor allem Olefine, Methan, Pyrolysebenzin (engl. Pygas) sowie ein teerähnlicher Rückstand. Ein Steamcracker zählt zu den kompliziertesten Anlagen der Petrochemie. Der Steamcracker dient der Herstellung von Rohstoffen, die hauptsächlich zu Kunststoffen, Lacken, Lösemitteln oder Pflanzenschutzmitteln verarbeitet werden.

Inhaltsverzeichnis

Ablauf

Das von der Raffinerie anfallende Sumpf- oder Bottom-Produkt (deutsch: schwerdestilierbare Fraktion), welche aus langkettigen Kohlenwasserstoffen besteht, wird in einem Spaltofen mit eingespritzt. 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 100 °C heiße Sumpfprodukt wird bei etwa 12bar in der Konvektionszone des Ofens auf 550-600 °C vorgewärmt. In dieser Zone wird auch 180-200 °C heißer Prozessdampf zugegeben (daher der Name Steamcracking). Der Prozessdampf dient dazu, eine Partialdruckerniedrigung der einzelnen Reaktionsteilnehmer herbeizuführen. Zusätzlich verhindert er (durch sein eingenommenes Volumen) teilweise eine Aneinanderlagerung (Polymerisation der Alkene) der fertigen Reaktionsprodukte und kühlt in der Konvektionszone das Anwärmerbündel ab.

Nach der Konvektionszone erreicht das nun mehr vollständig gasförmige Sumpfprodukt die Strahlungszone. In dieser wird es bei circa 805 bis 850 °C nun zu den niedermolekularen Kohlenwasserstoffen gecrackt. Die Verweilzeit τ beträgt etwa 0,2-0,4s. Dabei entstehen wichtige Grundprodukte wie Ethen (Ethylen), Propen (Propylen), 1,2 und 1,3-Butadien, Benzol, Toluol (Methylbenzol). Ferner entstehen auch Wasserstoff, Methan, Ethin (Acetylen) sowie viele andere Nebenprodukte.

Damit sich nun die neugebildeten Reaktionsprodukte nicht wieder zu viel größeren Produkten zusammensetzen (Oligomerisierung), wird das heiße Spaltgas in einem Wärmeübertrager schlagartig auf ungefähr 350 bis 400 °C abgekühlt (hierbei handelt es sich vielfach um einen Hochdruck-Speisewasserkühler). Anschließend wird das heiße Spaltgas zusätzlich mit Quenchöl auf 150 bis 170 °C für die nachfolgende Fraktionierung abgekühlt.

Produkte

Ein typischer Steamcracker liefert folgende Produktzusammensetzung

Das Pyrolysebenzin ist wiederum Ausgangsstoff für die Benzol- und Toluolgewinnung. Der Rückstand kann durch Visbreaking nutzbar gemacht werden.

Sonstiges

  • Der Naphtha-Steamcracker (der Firma BASF FINA Petrochemicals Limited Partners-hip in Port Arthur, Texas) ist der größte Naphtha-Cracker der Welt. Er produziert seit Dezember 2001. Der Steamcracker hat eine Kapazität von 920.000 Tonnen und ist damit der weltweit größte seiner Art. In der Anlage sind 210 Mitarbeiter beschäftigt.

Weblinks

Wikipedia
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