¿Por qué se utilizan altas presiones en el craqueo de hidrocarburos de cadena larga?

Question

Si tenemos un hidrocarburo de cadena larga, como el decano, y lo dividimos mediante craqueo térmico (por ejemplo, en una planta industrial), utilizamos altas temperaturas y altas presiones. El craqueo produce moléculas más pequeñas: alcanos y alquenos. Podría verse así:

$$\ce{CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3}$$

Que se resquebraja en productos como este:

$$\ce{CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3-> 2CH2=CH2 + C3H6 + C8H18}$$

¿Por qué utilizamos alta presión en este caso? El principio de Le Chatelier establece que el equilibrio se desplazará para resistir el cambio; en este caso, desplazaría la posición de equilibrio hacia la izquierda, no hacia la derecha. Al agrietarnos, queremos la máxima cantidad de productos (es decir, la derecha), por lo que una presión baja desplazaría el equilibrio en esa dirección.

La reacción no depende de la colisión de las moléculas, sino que basta con proporcionar suficiente energía térmica a un número suficiente de moléculas para que se dividan (fisión homolítica) y se conviertan en radicales libres que reaccionan para formar moléculas más pequeñas. Por tanto, no parece necesario un requisito de presión para aumentar las colisiones.

¿Por qué entonces utilizamos altas presiones al craquear hidrocarburos?

Answer 1

En primer lugar, el craqueo no es un proceso de equilibrio, por lo que no se aplica el principio de La Chatelier-Brown. (irrelevante) Además, el mecanismo es mucho más complicado:

• En fase gaseosa, las reacciones radicales suelen tener redes de reacción extremadamente complejas. Por ejemplo, la combustión de metano con oxígeno contiene miles de reacciones elementales, si no más. Estoy bastante seguro de que el craqueo en fase gaseosa no es una reacción pura de primer orden.

• En la industria, el craqueo se realiza generalmente sobre catalizador heterogéneo, por lo que no es una reacción en fase gaseosa. La catálisis heterogénea está bastante controlada por la cantidad absorbida de moléculas en la superficie del catalizador: alta presión, reacciones más rápidas.

Answer 2

Si fuera una refinería, produciría cientos de toneladas al día con un solo reactor. Para mantener los volúmenes de proceso manejables, altas presiones de gas y rendimientos rápidos. Si craqueas térmicamente alcanos de cadena larga, necesitarás calor rojo y obtendrás coquización. Si lo hicieras sobre un catalizador ácido, normalmente zeolita cuyos poros definen el producto por ajuste, obtendrías coquización. La forma de hacerlo es reformar a alta presión y temperatura moderadamente alta sobre zeolita dopada con catalizador de metal noble más hidrógeno añadido. Entonces se suprime profundamente la coquización - "Platformate".

El etileno se fabrica mejor de otro modo; las alfa-olefinas en general se ensamblan catalíticamente. No se quieren productos de cadena recta. Se desea un ~ máximo ramificado. $\ce{C8}$ -corte para gasolina, con octanaje máximo. Lineal ~ $\ce{C10}$ a partir de -corte es gasóleo y queroseno baratos, con un índice de cetano máximo.

La intervención gubernamental tortura tu acceso a los combustibles líquidos. La refinería de más reciente construcción es antigua. El eco-whinerismo ha rebajado cuidadosamente el contenido energético/galón. "Sostenibilidad" significa que lo pagas a lo grande pero no tienes derecho a recibirlo. ¿Cómo es posible que el gasóleo más barato cueste tanto? Es la ley! escrita por idiotas y sinvergüenzas.