REF 013 – Craqueamento térmico

No refino do petróleo todo o esforço inicial, tanto na coluna atmosférica como na coluna de vácuo, foi no sentido de evitar a ocorrência de quebras moleculares. As produções de combustíveis brancos, gasolina e diesel, ocorrem apenas na coluna atmosférica. É muito pouco para atender o consumo.

Para aumentar as produções destes combustíveis só tem um jeito, quebrar as moléculas. As frações ideais para esta tarefa são os gasóleos produzidos na coluna atmosférica e de vácuo. Para isso basta elevar a temperatura. A partir de uma determinada temperatura as moléculas começam a se quebrar. Era assim no começo, mas hoje o craqueamento é realizado por via catalítica tornando o craqueamento por via exclusivamente térmica obsoleta.

O alcano mais estável termicamente é o metano. Para quebrar a ligação C-H do metano é necessária uma temperatura superior a 1.400ºC. Para craquear o etano a temperatura cai para a faixa 600-800ºC. Os hidrocarbonetos com cadeias longas quebram na ligação C-C quando a temperatura atinge cerca de 450ºC.

Uma das consequências do craqueamento molecular é a produção de olefinas. Não existe olefinas no petróleo. Se olefinas são encontradas em qualquer fração, elas foram produzidas na refinaria. A sua presença numa fração aumenta a octanagem desta fração, mas sua tendência a polimerizar atrapalha. Por isso, as frações que contém olefinas são hidrogenadas para eliminar as duplas ligações.

Hoje o craqueamento térmico é realizado exclusivamente para a produção de olefinas. As principais olefinas são: o etileno, o propileno, os butenos, os butadienos e por ai vai. Quase todos com destinação principal para produção de plásticos importantes. A distribuição das olefinas no produto craqueado depende na matéria prima usada. O craqueamento do etano produz muito etileno e quantidades menores das outras olefinas. O craqueamento do propano e do butano aumenta a produção em favor das olefinas mais pesadas. O craqueamento da nafta leve produz uma gororoba de olefinas com octanagem alta, mas com o inconveniente de produzir gomas. Assim, a seleção do material a ser craqueado é determinada pela demanda do mercado.

O craqueamento térmico é realizado num reator tubular. Como a reação é endotérmica, com fator adiabático negativo e grande, -979, e ocorre em temperaturas elevadas, entre 550C e 600C, o craqueamento é realizado num reator tubular que serpenteia dentro de uma fornalha com aquecimento por fogo direto.

Dois problemas podem ser detectados: o entupimento dos canos por deposição de carvão e o elevado gradiente térmico na parede do tubo. O coqueamento pode ser reduzido pela injeção de vapor na mistura. A exigência de um gradiente de temperatura elevado impõe restrições ao tanto ao diâmetro do tubo que pode ser usado e na seleção do seu material de construção.

A invenção do craqueamento térmico é atribuída a William Merrian Burton e Robert Humphreys em 1913. Desta forma foi possível dobrar a quantidade de gasolina obtida.

Burton nasceu em 17 de novembro de 1865 em Cleveland, Ohio. Obteve o bacharelado na universidade West Reserve em Doutorou-se pela univesidade John Hopkins em 1889. Ingressou na refinaria da Standard Oil em Whiting, Indiana, em 1890. Foi presidente da Standard Oil de 1918 até 1927 quando se aposentou. Morreu em Miami na, Florida, em 29 de dezembro de 1954