Principalii parametri care determină profunzimea și natura conversiei hidrocarburilor în cracarea termică sunt: structura fracționată și natura chimică a materiilor prime, temperatura și timpul și presiunea în zona de reacție.
În condiții de cracare identice, viteza de formare a produselor de reacție crește cu ponderarea compoziției fracționare a furajului. Dependența ratei de cracare de compoziția fracționată a materiei prime se datorează diferitelor stabilități termice ale hidrocarburilor. Hidrocarburile parafinice, hidrocarburi naftenice și aromatice cu lanțuri lungi de parafină sunt termic mai puțin stabile decât hidrocarburile cu un conținut scăzut de hidrocarburi. Pentru a obține aceeași adâncime de conversie, hidrocarburile ușoare, cu același timp de reacție, necesită o temperatură mai mare decât hidrocarburile grele.
Rata de reacție este mai mare, cu atât este mai mare concentrația moleculelor cu o creștere a energiei. Astfel de molecule se numesc activate. Căldura necesară pentru a transforma o moleculă inactivă într-o moleculă activată se numește energia de activare. Cu creșterea temperaturii, numărul de molecule activate în sistem crește. În consecință, rata de reacție crește de asemenea.
Pentru hidrocarburile parafinice, energia de activare scade odată cu creșterea greutății moleculare. La aceeași masă moleculară, energia de activare a hidrocarburilor aromatice este mult mai mare decât cea a celor parafinice. De exemplu, energia de activare este egal cu naftalina cracare 93 kcal / mol pentru cracarea toluenului - 70 kcal / mol pentru cracarea fracțiuni kerosinogazoylevyh - 53-58 kcal / mol și fracțiuni nafta - aproximativ 65-70 kcal / mol.
Pentru a găsi viteza de reacție în funcție de temperatură nu este convenabil să utilizeze valori ale energiei de activare și gradienții de temperatură, viteza de reacție. regula Van't Hoff stabilite, potrivit căruia viteza de reacție omogenă (cracare reacție), la o creștere a temperaturii de 10 ° C crește în 2-4 ori. Dacă se știe că la o temperatură de t1 și un timp de reacție # 964; 1 a produs o benzină%, de regula Van't Hoff, prin creșterea temperaturii de reacție la t2> t1. timpul de reacție # 964; necesare pentru formarea unui% de benzină scade cu un factor de. În general, ecuația are forma
unde # 945; - gradient de temperatură, care este determinat de valoarea energiei de activare
Deoarece energia de activare a diferitelor hidrocarburi este diferită. Deoarece valoarea # 945; De asemenea, depinde de temperatura procesului, gradientul de temperatură în condiții diferite de crăpare va fi diferit. Astfel, aceeași adâncime de transformare a materiilor prime poate fi obținută la temperaturi diferite, schimbând durata procesului. Dar acest lucru este permis într-un interval de temperatură limitat, deoarece se poate produce o schimbare în direcția reacției.
Influența presiunii. Presiunea în fisurarea fază lichidă nu afectează rata de cracare, deoarece lichidul practic incompresibil și modificarea concentrației moleculelor care reacționează în ea datorită schimbării presiunii nu se produce.
Cracarea sub presiune este metoda cea mai comună de cracare. Se efectuează la o temperatură de 450-550 ° C și la o presiune de 2 până la 7 MPa. În aceste condiții, materiile prime în benzină (având o temperatură critică de 300 ° C), ligroina (aproximativ 350 ° C), kerosen (circa 410 ° C), motorină (circa 475 ° C) și gazul produs de reacție plus, crăpate benzenul, kerosenul de cracare și altele care au o temperatură critică scăzută sunt în zona de reacție în stare de vapori sau gaze. O parte din aceste produse pot fi dizolvate într-o stare lichidă, dar celălalt (mai mare) parte este în stare gazoasă și vapori.
Astfel, crăparea materiilor prime petroliere are loc în faze mixte. În zona de reacție de cracare, în plus față de descompunere, au loc și reacții de compactare, care depind de presiune. Deoarece cracarea are loc într-o stare de fază mixtă, creșterea presiunii în cuptorul de reacție duce la o scădere a volumului de vapori și gaze. Creșterea presiunii contribuie, de asemenea, la conservarea unei mari proporții de materie primă în bobina cuptorului în stare lichidă. Acest lucru ajută, de asemenea, la îmbunătățirea transferului de căldură și la reducerea posibilității de supraîncălzire locală. Creșterea presiunii în timpul cracării termice contribuie la reducerea conținutului de hidrocarburi nesaturate în benzina cracată și mai ales în gaz.
gaz Ieșirea din cracarea depinde și de presiune, deoarece presiunea crește apar reacția de polimerizare a olefinelor cu greutate moleculară mică la hidrocarburi superioare. Valorile temperaturii, timpului de reacție și presiunii sunt necesare pentru calcularea cuptorului de cracare. Stabilirea temperaturii de cracare și cunoașterea adâncimii și naturii transformării materiilor prime în zona de reacție, se calculează volumele la o anumită presiune și temperatură. Dependența lungimii bobinei porțiunii de reacție a cuptorului (zona de reacție) asupra timpului de reacție este exprimată prin următoarea formulă:
unde # 964; - timpul de reacție în secunde
l - lungimea bobinei de reacție în metri
w este viteza medie a îmbinării crăpate în bobina de reacție în metri pe secundă.
Căldura de reacție este una dintre principalele valori în calcularea cuptorului de cracare. La proiectare se iau următoarele valori ale căldurii de reacție:
pentru cracarea ușoară a combustibilului cu randament de 10% benzină - 350 kcal / kg de benzină
la o fisura adanca a uleiului solar cu un randament de 25% de benzina - 300 kcal / kg de benzina. Când se produce crăparea reacții de degradare care apar cu absorbția de căldură (reacții endoterme) și sigiliu reacția având loc cu degajare de căldură (reacție exotermă). Practic, cracarea vine cu absorbția căldurii. Reacția de formare a benzinei de căldură de mai sus reprezintă diferența dintre căldura consumată pentru descompunerea și eliberată în timpul hidrocarburilor de compactare.