Thermisches Cracken ist ein Verfahren, bei dem durch hohe Temperaturen komplexe Moleküle in einfachere zerlegt werden. Dieses Verfahren ist in verschiedenen Industriezweigen, darunter die chemische Industrie und die Abfallwirtschaft, von wesentlicher Bedeutung. Hier sind die fünf wichtigsten Bedingungen, die das thermische Cracken beeinflussen:
1. Hohe Temperaturen
Thermisches Cracken erfordert hohe Temperaturen, um das Aufbrechen chemischer Bindungen im Ausgangsmaterial einzuleiten. Normalerweise liegen diese Temperaturen zwischen 400°C und 700°C oder höher. Bei der Pyrolyse von Altreifen beispielsweise führt die Aufrechterhaltung einer Temperatur um 450 °C in erster Linie zu einem flüssigen Kohlenwasserstoffgemisch. Bei Temperaturen über 700°C wird jedoch durch weiteres Cracken der Flüssigkeiten Synthesegas (ein Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid) erzeugt.
2. Katalysatoren
Bei einigen thermischen Crackverfahren wird ein aktiver Katalysator verwendet, um das Cracken des Gemischs zu erleichtern. Dieser Katalysator hilft bei der effizienten Umwandlung des Ausgangsmaterials in die gewünschten Produkte. Beispielsweise spielt der Katalysator bei Verfahren, die mit einer extern beheizten Retorte durchgeführt werden, eine entscheidende Rolle bei der Steigerung der Reaktionsgeschwindigkeit und der Produktausbeute.
3. Vorhandensein von Sauerstoff oder anderen Stoffen
Die Umgebung, in der das thermische Cracken stattfindet, kann den Prozess und seine Ergebnisse erheblich beeinflussen. Das Vorhandensein von Sauerstoff kann zur Verbrennung führen, während ein Vakuum oder eine inerte Atmosphäre Nebenreaktionen wie Verbrennung oder Hydrolyse verhindern und den Prozess auf die Pyrolyse konzentrieren kann. Dadurch kann auch der Siedepunkt der Nebenprodukte gesenkt werden, was deren Rückgewinnung erleichtert.
4. Heizrate und Ausgangsmaterial
Die Erhitzungsrate und die Art des Ausgangsmaterials sind entscheidend für die Reaktionszeit, die Produktausbeute und die Produktqualität. Beispielsweise kann die Pyrolyse von ganzen Reifen im Vergleich zu zerkleinerten Reifen unterschiedliche Anteile an gasförmigen, flüssigen und festen Produkten ergeben, was durch das Vorhandensein von Fasern und Stahl im Ausgangsmaterial beeinflusst wird.
5. Schnelle Abkühlung
Nach dem Crackprozess müssen die entstehenden Gase schnell abgekühlt werden, um unerwünschte Reaktionen wie Kohlenstoffumkehr oder Reformierung zu verhindern. Diese Abkühlung muss in der Regel innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs erfolgen, z. B. von 705 °C bis 480 °C, um die Stabilität und Qualität der Endprodukte zu gewährleisten.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das thermische Cracken ein komplexer Prozess ist, der eine sorgfältige Kontrolle der Temperatur, des Katalysatoreinsatzes, der Umgebungsbedingungen, der Heizraten und der Eigenschaften des Ausgangsmaterials erfordert, um die Herstellung der gewünschten Produkte zu optimieren.
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