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2023-07-25T09:49:37Z

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'''Hydrocracken''' (auch ''Hydrospalten'') ist ein [[Katalyse|katalytisches]] [[Cracken|Crackverfahren]] der [[Petrochemie]] in Gegenwart von Wasserstoff, um höhermolekulare Kohlenwasserstofffraktionen in Zwischenprodukte zur Herstellung von [[Motorenbenzin]], [[Kerosin]] und [[Dieselkraftstoff]] umzuwandeln. Der Prozess wird mit einem wasserstoffreichen Gas unter einem Druck von bis zu 200 bar und bei Temperaturen bis 480 °C durchgeführt. Die entstehenden Produkte sind weitgehend [[Olefine|olefinfrei]], gegenüber den Edukten [[Aromatische Kohlenwasserstoffe|Aromaten]] abgereichert und enthalten kaum Schwefel- oder Stickstoffverbindungen.

== Geschichte ==
Schon in den 1920 und 1930er Jahren gab es Untersuchungen und Versuche zum Hydrocracken. Durch die damit verbundenen hohen Kosten waren die Verfahren nicht wirtschaftlich. Erst zu Beginn der 1960er Jahre konnte sich das Verfahren technisch und ökonomisch durchsetzen. Die Gründe lagen zum einen an verbesserten Katalysatoren auf [[Zeolithe (Stoffgruppe)|Zeolith]]-Basis als auch am wachsenden Interesse an schwefel- und stickstoffarmen Dieselkraftstoffen sowie an Komponenten zur Herstellung von Motorenbenzin.<ref>{{Literatur |Autor=S. Bhatia |Titel=Zeolite Catalysts: Principles and Applications |Verlag=CRC Press |Ort=Boca Raton |Datum=1989 |Seiten=251 |ISBN=978-0-8493-5628-5 |Online={{Google Buch|BuchID=YTuEqEMpjhkC |Seite=251}}}}</ref> Weiterhin konnten die Rückstände des [[Fluid Catalytic Cracking]]s (Light Cycle Oil (LCO), von „fines“ gereinigtes Heavy Cycle Oil (HCO), gereinigter Slurry) mittels Hydrocracken aufgearbeitet werden. Weitere – immer wichtiger werdende Quellen – sind [[Koker]]-Schwer[[gasöl]] und [[Entasphaltierung|Deasphalted Oil (DAO)]]. Im Jahr 2001 waren weltweit über 150 Hydrocracker mit einer Kapazität von mehr als 500.000 Tonnen pro Tag installiert.<ref>{{Literatur |Autor=D. S. J. Jones, P. R. Pujad |Titel=Handbook of Petroleum Processing |Verlag=Springer Science & Business Media |Ort=Dordrecht |Datum=2006 |Seiten=287 |ISBN=978-1-4020-2819-9 |Online={{Google Buch |BuchID=D6pb1Yn0vYoC |Seite=287}}}}</ref>

== Rohstoffe ==
* [[Wasserstoff|H<sub>2</sub>]]
* Schweres [[Vakuumdestillation|Vakuumgasöl]] („Standard“-Feed)
* Leichtes [[Vakuumdestillation|Vakuumgasöl]] (seltener)
* Schweres [[Gasöl]] (seltener, wenn ökonomisch sinnvoll)
* [[Fluid Catalytic Cracking|LCO]] (selten, wenn verfügbar und ökonomisch sinnvoll)
* [[Fluid Catalytic Cracking|HCO]] (selten, wenn verfügbar, muss von „fines“ gereinigt sein, sonst droht Erosion der Pumpen und Verstopfung der Reaktoren)
* [[Fluid Catalytic Cracking|Slurry]] (selten, wenn verfügbar, muss ebenfalls gereinigt sein)
* [[Entasphaltierung|DAO]] (selten, wenn verfügbar)
* [[Koker|Koker-Schwergasöl]] (selten, wenn verfügbar)
* [[Visbreaking|Visbreaker Flashed Distillate]] (häufig, wenn verfügbar, Feedanteil jedoch durch den sogenannten [[Conradson Carbon Test]] (CCT) begrenzt)

== Verfahren ==
Beim Hydrocracken werden bifunktionelle [[Katalysator]]en eingesetzt, die sowohl über eine hydrierende Metallfunktion als auch über einen Träger wie [[Alumosilicate]] mit Säurefunktion verfügen. Für schwefelhaltige Einsatzstoffe werden meist die Metallkombinationen [[Kobalt]] und [[Molybdän]] (sog. CoMo-Cat) aber auch [[Nickel]]/Molybdän (NiMo-Cat) und Nickel/[[Wolfram]] eingesetzt, bei dem schwefelfreien Edukt der 2. Stufe (s. u.) können auch platindotierte Katalysatoren eingesetzt werden. Zur Prozessdurchführung sind Mengen von bis zu 500 m³ an Wasserstoff pro Tonne Einsatzstoff notwendig. Das Verfahren erfordert [[Wasserstoff]]partialdrücke von bis zu 200 bar Druck und Temperaturen von bis zu 480 °C.

Das Verfahren kann einstufig oder zweistufig im [[Festbettreaktor]] durchgeführt werden. Der einstufige Prozess hat den Vorteil, dass das teure wasserstoffresistente Hochdruckequipment (HCU, engl. Hydrocracker Unit) nicht zweimal installiert werden muss. Im einstufigen Prozess werden nur schwefelresistente Kobalt-Molybdän-Katalysatoren eingesetzt. Diese haben den Nachteil einer eher geringen Aktivität, entfernen aber die Heteroverbindungen und deaktivieren kaum. Nicht umgesetztes Produkt (sogenannte HCU-Bottoms oder unkonvertiertes Öl, siehe auch [[Hydrowax]]) wird normalerweise als ''Alternative Feedstock'' für einen [[Steamcracken|Steamcracker]] verwendet.

Um die höhere katalytische Aktivität von Nickel- oder Platinhaltigen Katalysatoren auszunutzen, werden vermehrt mehrstufige Prozesse eingesetzt. Dabei wird wie beim Einstufen-Prozess im ersten Schritt meist ein CoMo-Katalysator eingesetzt. Die entstehenden, von Schwefel und Stickstoff befreiten HCU-Bottoms werden im zweiten Schritt mit anderen hochaktiven Katalysatoren umgesetzt (rezirkuliert bis zum „Verschwinden“).

== Produkte ==
* [[Wasserstoff|wasserstoffreiches Gas]] (falls ein „Bleed“ erforderlich ist)
* [[Raffineriegas]]
* [[Flüssiggas|LPG]]
* [[Naphtha|HCU-Leichtnaphtha]] (Siedebereich: ~25–70/85 °C, direkt als [[Blend (Mineralöl)|Blendingkomponente]] für [[Motorenbenzin|Benzin]], aber auch als [[Steamcracker]]-Feed)
* [[Naphtha|HCU-Schwernaphtha]] (Siedebereich: ~70/85–170 °C, als [[Katalytisches Reforming|Reformer]]-Feed, aber auch als [[Steamcracker]]-Feed)
* [[Kerosin|HCU-Kerosin]] (Siedebereich: ~170–250 °C, direkt als [[Kerosin|Jet-A1]]-Komponente, aber auch als Diesel-Blendingkomponente)
* [[Gasöl|HCU-Gasöl]] (Siedebereich: ~250–340/360 °C, direkt als Diesel-Blendingkomponente)

und bei einem einstufigen Prozess:

[[Hydrowax|HCU-Bottoms]] (Siedebereich: ~340/360–560 °C, als [[Steamcracker]]- oder [[Fluid Catalytic Cracking|FCC]]-Feed, aber auch zur Herstellung von halbsynthetischem [[Schmieröl]])

== Varianten ==
Beim Mild Hydrocracken wird nur ca. 20–60 % (bei 50–100 bar)<ref>{{Internetquelle |url=https://www.ogj.com/articles/print/volume-100/issue-23/processing/mild-hydrocracking-of-fcc-feeds-yields-more-fuels-boosts-margins.html |autor=M. Bhaskar, G. Valavarasu, K. S. Balaraman |titel=Mild hydrocracking of FCC feeds yields more fuels, boosts margins |werk=Oil & Gas Journal |sprache=en |datum=2002-10-06 |zugriff=2017-08-21}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.2b1stconsulting.com/mild-hydrocracking/ |titel=Mild Hydrocracking |hrsg=2B1st Consulting |sprache=en |datum=2012-07-11 |zugriff=2017-08-21}}</ref> des Eduktes gecrackt. Das Verfahren dient vorwiegend zur Gasölproduktion sowie zur Herstellung von FCC-Feed.

Das [[GtL-Verfahren]] erfordert einen speziellen Hydrocracker-Prozess zum isomerisierenden Cracken des hochparaffinösen Feedstocks.

== Literatur ==
* J. Scherzer, A. J. Gruia: ''Hydrocracking Science and Technology.'' Verlag Marcel Dekker Inc, 1996, ISBN 978-0-8247-9760-7.
* K. H. Schmidt, I. Romey, F. Mensch: ''Kohle, Erdöl, Erdgas: Chemie und Technik.'' Vogel Verlag, 1981, ISBN 978-3-8023-0684-6.
* [[Wilhelm Keim|W. Keim]], [[Arno Behr (Chemiker, 1952)|A. Behr]], G. Schmitt: ''Grundlagen der industriellen Chemie. Technische Produkte und Prozesse.'' Verlag Salle, Frankfurt 1991, ISBN 978-3-7935-5490-5.

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Petrochemisches Verfahren]]

Hydrocracken - Versionsgeschichte

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