Cracken '''Problem: ''' Die Zusammensetzung von Rohölen kann je nach Herkunftsland stark variieren. Allen ist das Aufspalten jedoch eines gemeinsam: Gemessen am tatsächlichen Bedarf liefern sie bei der fraktionierten Destillation '''zu wenig kurzkettige Kohlenwasserstoffe''', also Benzine und Mitteldestillate. Für die in großen Mengen anfallenden schwereren Fraktionen besteht am Markt nur eine geringe Nachfrage (Brechensiehe Bild „Zusammensetzung von Erdöl“) von langkettigen Alkanen . '''Lösungsansatz:''' Die langen Kohlenwasserstoffketten werden in einem chemischen Prozess in kleinere Molekülekürzere Kettenglieder aufgespalten (Cracken).
* [[Media:V_4042_bm.pdf|Begleitmaterialien zum WBF-Video "Vom Heizöl zum Superbenzin, Reinigen und Umwandeln durch Cracken und Veredeln"]]
* [http://www.conatex.com/mediapool/versuchsanleitungen/VAD_Chemie_Cracken.pdf Versuchsanleitungen der Fa. Conatex zum Thema {{PAGENAME}} als PDF-Datei zum Download]
==== Thermisches Cracken ====
Thermisches Cracken ist das älteste und einfachste Konversionsverfahren. Bei Temperaturen ab etwa 360 °C geraten die langkettigen Moleküle der Destillationsrückstände in so starke Schwingungen, dass die Bindungen zwischen den Kohlenstoffatomen brechen. Große Alkane werden dabei in kleinere Alkane, [[Alkene]] und etwas Wasserstoff gespalten. Der Mechanismus der pyrolytischen Spaltung von höheren Alkanen verläuft als radikalische Eliminierung, d.h. es entstehen durch homolytische Spaltung eines bindenden Elektronenpaares Radikale als primäre Spaltstücke: R-CH<sub>2</sub>-CH<sub>2</sub>-CH<sub>2</sub>-CH<sub>2</sub>-R´[[Bild:Pfeil.gif]]R-CH<sub>2</sub>-CH<sub>2</sub>• + •CH<sub>2</sub>-CH<sub>2</sub>-R´ Durch Rekombination kurzkettiger Spaltstücke werden kurzkettige und damit niedrig-siedende Alkane gebildet, z.B. R = R´ = H: H<sub>3</sub>C-CH<sub>2</sub>• + •CH<sub>2</sub>-CH<sub>3</sub> [[Bild:Pfeil.gif]] H<sub>3</sub>C-CH<sub>2</sub>-CH<sub>2</sub>-CH<sub>3</sub> Die Spaltung an zwei benachbarten Kohlenstoffatomen führt zur Ausbildung einer Doppelbindung und damit zu einem Alken: R-CH<sub>2</sub>-CH<sub>2</sub>• [[Bild:Pfeil.gif]] R• + •CH<sub>2</sub>-•CH<sub>2</sub> [[Bild:Pfeil.gif]] R• + CH<sub>2</sub>=CH<sub>2</sub>
* [[Media:Cracken.pdf|Arbeitsblatt zum Thema "thermisches Cracken" als PDF-Datei]]
==== Andere Crack-Verfahren ====
Im Dampf-Crack-Prozeß werden die Kohlenwasserstoffe mit Wasserdampf verdünnt, für den Bruchteil einer Sekunde auf 700-900°C erhitzt und dann rasch abgekühlt. Diese Variante des Crack-Prozesses gewinnt für die Herstellung industriell wichtiger Ausgangsstoffe wie Ethylen, Propen, Butadien, Isopren und Cyclopentadien ständig an Bedeutung. Kleinere Kohlenwasserstoffe sind noch durch den Hydro-Crack-Prozeß zugänglich, der in Gegenwart von Wasserstoff bei hohem Druck und wesentlich tieferen Temperaturen (250-450°C) durchgeführt wird.
Die Alkene mit niederer Molekülmasse, die man dabei erhält, werden aus dem Reaktionsgemisch abgetrennt und gereinigt. Sie bilden die wichtigsten Rohstoffe für die im großen Maßstab verwirklichten Synthesen aliphatischer Verbindungen.
In der Hauptsache dient der Crack-Prozeß jedoch nicht der Gewinnung chemischer Rohstoffe, sondern von Treibstoffen, so über den katalytischen Crack-Prozeß. Hochsiedende Erdölfraktionen (vor allem das Gasöl) werden bei 450-550°C unter leichtem Druck mit einem fein verteilten Katalysatorgemisch aus Aluminiumoxid und Siliciumdioxid in Kontakt gebracht. Beim katalytischen Crack-Prozeß nimmt nicht nur die Ausbeute an Benzin durch die Spaltung größerer Moleküle, sondern auch die Qualität des Treibstoffs zu. Die dabei stattfindenden Reaktionen führen zu Alkanen und Alkenen mit hochverzweigten Strukturen, wie sie bei Treibstoffen erwünscht sind.
