ในปิโตรเคมีธรณีวิทยาปิโตรเลียมและเคมีอินทรีย์การแตกตัว (cracking)คือกระบวนการที่โมเลกุลอินทรีย์ ที่ซับซ้อน เช่นเคโรเจน หรือ ไฮโดรคาร์บอนสายยาวถูกแตกตัวเป็นโมเลกุลที่เรียบง่ายกว่า เช่น ไฮโดรคาร์บอนเบา โดยการแตกพันธะคาร์บอน-คาร์บอนในสารตั้งต้นอัตราการแตกตัวและผลิตภัณฑ์สุดท้ายขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและการมีอยู่ของตัวเร่งปฏิกิริยา อย่างมาก การแตกตัวคือการแตกตัวของไฮโดรคาร์บอนขนาดใหญ่เป็นแอลเคนและแอลคีน ที่มีขนาดเล็กกว่าและมีประโยชน์มากกว่า กล่าวโดยง่าย การแตกตัวของไฮโดรคาร์บอนคือกระบวนการแตกไฮโดรคาร์บอนสายยาวให้เป็นสายสั้น กระบวนการนี้ต้องใช้อุณหภูมิสูง^{[ 1 ]}

โดยทั่วไป นอกเหนือจากสาขาเคมีปิโตรเลียมแล้ว คำว่า "การแตกตัว" (cracking) ใช้เพื่ออธิบายการแยกโมเลกุลทุกประเภทภายใต้อิทธิพลของความร้อน ตัวเร่งปฏิกิริยา และตัวทำละลาย เช่น ในกระบวนการกลั่นแบบทำลายล้างหรือการไพโรไลซิส

กระบวนการแตกตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยของเหลว (Fluid catalytic cracking) ให้ผลผลิต น้ำมันเบนซินและLPGในปริมาณมากในขณะที่กระบวนการไฮโดรแคร็กกิ้ง (Hydrocracking) เป็นแหล่งสำคัญของเชื้อเพลิงเครื่องบิน เชื้อเพลิง ดีเซลน้ำมันแนฟทาและยังให้ผลผลิต LPG อีกด้วย

ในบรรดาวิธีการแตกตัวด้วยความร้อนหลายรูปแบบ (ซึ่งรู้จักกันในชื่อต่างๆ เช่น " กระบวนการแตกตัวของชูคอฟ ", " กระบวนการแตกตัวของเบอร์ตัน ", "กระบวนการแตกตัวของเบอร์ตัน-ฮัมฟรีย์" และ "กระบวนการแตกตัวของดับส์") วลาดิมีร์ ชูคอฟวิศวกรชาวรัสเซีย ได้คิดค้นและจดสิทธิบัตรวิธีการแรกในปี 1891 (จักรวรรดิรัสเซีย สิทธิบัตรเลขที่ 12926 วันที่ 7 พฤศจิกายน 1891) ^{[ 2 ]}มีการใช้งานระบบดังกล่าวในรัสเซียในวงจำกัด แต่การพัฒนาต่อยอดไม่ได้เกิดขึ้น ในช่วงทศวรรษแรกของศตวรรษที่ 20 วิศวกรชาวอเมริกันวิลเลียม เมอร์เรียม เบอร์ตันและโรเบิร์ต อี. ฮัมฟรีย์ ได้พัฒนาและจดสิทธิบัตรกระบวนการที่คล้ายคลึงกันโดยอิสระ โดยได้รับสิทธิบัตรของสหรัฐอเมริกาเลขที่ 1,049,667 เมื่อวันที่ 8 มิถุนายน 1908 ข้อดีอย่างหนึ่งคือทั้งคอนเดนเซอร์และหม้อไอน้ำถูกรักษาไว้ภายใต้ความดันอย่างต่อเนื่อง^{[ 3 ]}

ในเวอร์ชันก่อนหน้านี้เป็นกระบวนการแบบเป็นชุด ไม่ใช่แบบต่อเนื่อง และมีการจดสิทธิบัตรจำนวนมากตามมาในสหรัฐอเมริกาและยุโรป แม้ว่าบางส่วนจะไม่สามารถนำไปใช้ได้จริงก็ตาม^{[ 2 ]}ในปี พ.ศ. 2467 คณะผู้แทนจากบริษัทซินแคลร์ออยล์ ของอเมริกา ได้เข้าพบชูคอฟ ซินแคลร์ออยล์ต้องการเสนอแนะว่าสิทธิบัตรของเบอร์ตันและฮัมฟรีย์ ซึ่งสแตนดาร์ดออยล์ใช้อยู่นั้น มาจากสิทธิบัตรของชูคอฟสำหรับการแตกตัวของน้ำมัน ตามที่อธิบายไว้ในสิทธิบัตรของรัสเซีย หากสามารถพิสูจน์ได้เช่นนั้น ก็จะสามารถเสริมความแข็งแกร่งให้กับบริษัทคู่แข่งของอเมริกาที่ต้องการเพิกถอนสิทธิบัตรของเบอร์ตัน-ฮัมฟรีย์ได้ ในที่สุด ชูคอฟก็ทำให้ชาวอเมริกันพอใจว่าโดยหลักการแล้ว วิธีการของเบอร์ตันคล้ายคลึงกับสิทธิบัตรของเขาในปี พ.ศ. 2434 อย่างมาก แม้ว่าความสนใจของเขาในเรื่องนี้หลักๆ แล้วคือการพิสูจน์ว่า "อุตสาหกรรมน้ำมันของรัสเซียสามารถสร้างอุปกรณ์แตกตัวตามระบบใดๆ ที่อธิบายไว้ได้อย่างง่ายดาย โดยไม่ต้องถูกชาวอเมริกันกล่าวหาว่ายืมมาใช้ฟรีๆ" ^{[ 4 ]}

ในเวลานั้น เพียงไม่กี่ปีหลังจากการปฏิวัติรัสเซียและสงครามกลางเมืองรัสเซียสหภาพโซเวียตต้องการพัฒนาอุตสาหกรรมและหารายได้จากต่างประเทศอย่างมาก อุตสาหกรรมน้ำมันของโซเวียตในที่สุดก็ได้รับเทคโนโลยีส่วนใหญ่จากบริษัทต่างชาติ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นบริษัทอเมริกัน^{[ 4 ]}ในช่วงเวลานั้นการแตกตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยของเหลวกำลังได้รับการสำรวจและพัฒนา และในไม่ช้าก็เข้ามาแทนที่กระบวนการแตกตัวด้วยความร้อนล้วนๆ ส่วนใหญ่ในอุตสาหกรรมการแปรรูปเชื้อเพลิงฟอสซิล การทดแทนนั้นไม่สมบูรณ์ กระบวนการแตกตัวหลายประเภท รวมถึงการแตกตัวด้วยความร้อนล้วนๆ ยังคงถูกนำมาใช้ ขึ้นอยู่กับลักษณะของวัตถุดิบและผลิตภัณฑ์ที่ต้องการเพื่อตอบสนองความต้องการของตลาด การแตกตัวด้วยความร้อนยังคงมีความสำคัญ ตัวอย่างเช่น ในการผลิตแนฟทาน้ำมันดีเซลและโค้กรูปแบบการแตกตัวด้วยความร้อนที่ซับซ้อนมากขึ้นได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ ซึ่งรวมถึงการแตกตัวด้วยความร้อนการแตกตัวด้วยไอน้ำและการผลิตโค้ก^{[ 5 ]}

การแตกตัวด้วยความร้อนแรงดันสูงสมัยใหม่ดำเนินการที่ความดันสัมบูรณ์ประมาณ 7,000 กิโลปาสคาล (1,000 psi) สามารถสังเกตกระบวนการกระจายตัวโดยรวมได้ โดยผลิตภัณฑ์ "เบา" ที่อุดมไปด้วยไฮโดรเจนจะเกิดขึ้นจากการใช้โมเลกุลที่หนักกว่าซึ่งควบแน่นและสูญเสียไฮโดรเจน ปฏิกิริยาจริงเรียกว่าการแตกตัวแบบโฮโมไลติกและผลิตแอลคีนซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับการผลิตพอลิเมอร์ที่ มีความสำคัญทางเศรษฐกิจ ^{[ 6 ]}

ปัจจุบัน การแตกตัวด้วยความร้อน (Thermal cracking) ถูกนำมาใช้เพื่อ "ยกระดับ" ส่วนประกอบที่มีน้ำหนักมาก หรือเพื่อผลิตส่วนประกอบที่มีน้ำหนักน้อย หรือสารกลั่น เชื้อเพลิงสำหรับเตาเผา และ/หรือปิโตรเลียมโค้กการแตกตัวด้วยความร้อนมีสองขั้วที่แตกต่างกันในแง่ของช่วงผลิตภัณฑ์ คือ กระบวนการอุณหภูมิสูงที่เรียกว่า "การแตกตัวด้วยไอน้ำ" หรือการไพโรไลซิส (ประมาณ 750 ถึง 900 °C [1,380 ถึง 1,650 °F] หรือสูงกว่า) ซึ่งผลิตเอทิลีนและวัตถุดิบอื่นๆ ที่มีค่าสำหรับอุตสาหกรรมปิโตรเคมีและกระบวนการโค้กกิ้งแบบหน่วงเวลาที่ อุณหภูมิต่ำกว่า (ประมาณ 500 °C [932 °F]) ซึ่งภายใต้สภาวะที่เหมาะสม สามารถผลิต นีเดิลโค้กที่มีค่าซึ่งเป็นปิโตรเลียมโค้กที่มีผลึกสูง ใช้ในการผลิตอิเล็กโทรดสำหรับอุตสาหกรรม เหล็กและอะลูมิเนียม

ในปี 1912 William Merriam Burtonได้พัฒนาหนึ่งในกระบวนการแตกตัวด้วยความร้อนที่เก่าแก่ที่สุด ซึ่งดำเนินการที่อุณหภูมิ 700–750 °F (370–400 °C) และความดันสัมบูรณ์ 620 กิโลปาสคาล (90 psi) และเป็นที่รู้จักกันในชื่อกระบวนการ Burtonไม่นานหลังจากนั้น ในปี 1921 CP Dubbsพนักงานของ บริษัท Universal Oil Productsได้พัฒนากระบวนการแตกตัวด้วยความร้อนที่ทันสมัยกว่าเล็กน้อย ซึ่งดำเนินการที่อุณหภูมิ 750–860 °F (400–460 °C) และเป็นที่รู้จักกันในชื่อกระบวนการDubbs ^{[ 7 ]}กระบวนการ Dubbs ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางโดยโรงกลั่น หลายแห่ง จนถึงต้นทศวรรษ 1940 เมื่อการแตกตัวด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาเริ่มนำมาใช้^{[ 1 ]}

การแตกตัวด้วย ไอ น้ำ ( Steam cracking) เป็น กระบวนการ ทางปิโตรเคมีที่ไฮโดรคาร์บอน อิ่มตัว ถูกย่อยสลายเป็นไฮโดรคาร์บอนขนาดเล็กกว่า ซึ่งมักจะเป็นไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัว เป็นวิธีการทางอุตสาหกรรมหลักในการผลิตแอลคีน (หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าโอเลฟิน ) ที่เบากว่า รวมถึงอีเทน (หรือเอทิลีน ) และโพรพีน (หรือโพรพิลีน ) หน่วยแตกตัวด้วยไอน้ำ ( Steam cracker units) คือโรงงานที่ใช้ไอน้ำในการแตกตัวสารตั้งต้น เช่น แนฟทา ก๊าซปิโตรเลียมเหลว (LPG) อีเทนโพรเพนหรือบิวเทนด้วยความร้อนในเตาเผาแบบไพโรไลซิสหลายเตา เพื่อผลิตไฮโดรคาร์บอนที่เบากว่า

ในกระบวนการแตกตัวด้วยไอน้ำ สารตั้งต้นไฮโดรคาร์บอนที่เป็นก๊าซหรือของเหลว เช่นแนฟทา LPG หรืออีเทนจะถูกเจือจางด้วยไอน้ำและให้ความร้อนในเตาเผาโดยปราศจากออกซิเจนในช่วงเวลาสั้นๆ โดยทั่วไป อุณหภูมิปฏิกิริยาจะสูงมาก ประมาณ 850 °C (1,560 °F) แต่ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นได้เพียงช่วงเวลาสั้นๆ เท่านั้น ในเตาแตกตัวที่ทันสมัย ​​เวลาในการอยู่ในเตาจะลดลงเหลือเพียงไม่กี่มิลลิวินาทีเพื่อเพิ่มผลผลิต ส่งผลให้ความเร็วของก๊าซสูงถึงความเร็วเสียงหลังจากที่อุณหภูมิการแตกตัวถึงระดับที่ต้องการแล้ว ก๊าซจะถูกทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วเพื่อหยุดปฏิกิริยาในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ในท่อส่ง หรือภายในท่อระบายความร้อนโดยใช้น้ำมันระบายความร้อน^{[ 8 ]}

ผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของวัตถุดิบ อัตราส่วนไฮโดรคาร์บอนต่อไอน้ำ อุณหภูมิการแตกตัว และระยะเวลาที่อยู่ในเตาเผา วัตถุดิบไฮโดรคาร์บอนเบา เช่นอีเทน LPG หรือแนฟทาเบาจะให้ผลิตภัณฑ์ที่มีแอลคีนเบาเป็นองค์ประกอบหลัก ได้แก่ เอทิลีน โพรพิลีน และบิวทาไดอีน วัตถุดิบไฮโดรคาร์บอนหนัก (แนฟทาทุกชนิดและแนฟทาหนัก รวมถึงผลิตภัณฑ์อื่นๆ จากโรงกลั่น) จะให้ผลิตภัณฑ์เหล่านี้บางส่วน แต่ยังให้ผลิตภัณฑ์ที่มีไฮโดรคาร์บอนอะโรมาติกและไฮโดรคาร์บอนที่เหมาะสมสำหรับการผสมในน้ำมันเบนซินหรือน้ำมันเชื้อเพลิงด้วย ผลิตภัณฑ์ทั่วไป ได้แก่น้ำมันเบนซินจากการแตกตัวด้วยความร้อน (pygas) และBTX

อุณหภูมิการแตกตัวที่สูงขึ้น(หรือที่เรียกว่าความรุนแรง) จะเอื้อต่อการผลิตเอทิลีนและเบนซีนในขณะที่ความรุนแรงที่ต่ำกว่าจะผลิตโพรพิลีนไฮโดรคาร์บอน C4 และผลิตภัณฑ์เหลวในปริมาณที่มากขึ้น กระบวนการนี้ยังส่งผลให้เกิดการสะสมของโค้ก ซึ่งเป็น คาร์บอนชนิดหนึ่งบนผนังเตาปฏิกรณ์อย่างช้าๆ เนื่องจากโค้กทำให้ประสิทธิภาพของเตาปฏิกรณ์ลดลง จึงต้องใช้ความระมัดระวังอย่างมากในการออกแบบสภาวะปฏิกิริยาเพื่อลดการก่อตัวของโค้กให้น้อยที่สุด อย่างไรก็ตาม เตาแตกตัวด้วยไอน้ำมักจะทำงานได้เพียงไม่กี่เดือนระหว่างการกำจัดโค้ก "การกำจัดโค้ก" จำเป็นต้องแยกเตาออกจากกระบวนการ จากนั้นจึงปล่อยไอน้ำหรือส่วนผสมของไอน้ำและอากาศผ่านขดลวดของเตา การกำจัดโค้กนี้โดยพื้นฐานแล้วคือการเผาไหม้ของคาร์บอน เปลี่ยนชั้นคาร์บอนแข็งให้เป็นคาร์บอนมอนอกไซด์และคาร์บอนไดออกไซด์

กระบวนการแตกตัวเร่งปฏิกิริยาเกี่ยวข้องกับการมีอยู่ของตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นกรดแข็งซึ่งโดยทั่วไปคือซิลิกา-อะลูมินาและซีโอไลต์ตัวเร่งปฏิกิริยาส่งเสริมการก่อตัวของคาร์โบแคตไอออน ซึ่งจะผ่านกระบวนการจัดเรียงใหม่และการแตกตัวของพันธะ CC เมื่อเทียบกับการแตกตัวด้วยความร้อน การแตกตัวเร่งปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิที่ต่ำกว่า ซึ่งช่วยประหยัดพลังงาน นอกจากนี้ การทำงานที่อุณหภูมิต่ำกว่ายังช่วยลดผลผลิตของแอลคีนที่ไม่พึงประสงค์ แอลคีนทำให้เชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนไม่เสถียร^{[ 9 ]}

การแตกตัวเร่งปฏิกิริยา ด้วยของเหลวเป็นกระบวนการที่ใช้กันทั่วไป และโรงกลั่นน้ำมันสมัยใหม่มักจะมีเครื่องแตกตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยของเหลวโดยเฉพาะอย่างยิ่งในโรงกลั่นในสหรัฐอเมริกา เนื่องจากมีความต้องการน้ำมันเบนซิน สูง ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]} กระบวนการนี้ถูกนำมาใช้ครั้งแรกประมาณปี 1942 และใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา แบบผง ในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 ฝ่ายสัมพันธมิตรมีวัสดุเหล่านี้อย่างเหลือเฟือ ในขณะที่ฝ่ายอักษะประสบปัญหาการขาดแคลนน้ำมันเบนซินและยางสังเคราะห์อย่างรุนแรง การนำกระบวนการไปใช้ในระยะเริ่มต้นนั้นใช้ ตัวเร่งปฏิกิริยา อะลูมินาที่ มีกิจกรรมต่ำ และเครื่องปฏิกรณ์ที่อนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยาถูกแขวนลอยอยู่ในกระแสไฮโดรคาร์บอนป้อนที่เพิ่มขึ้นในเตาปฏิกรณ์ แบบฟลูอิไดซ์ เบ ด

ในการออกแบบรุ่นใหม่ การแตกตัวเกิดขึ้นโดยใช้ ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีส่วนประกอบของ ซีโอไลต์ ที่มีประสิทธิภาพสูงมาก ในท่อแนวตั้งหรือท่อลาดเอียงขึ้นด้านบนที่มีระยะเวลาสัมผัสสั้น เรียกว่า "ไรเซอร์" สารตั้งต้นที่อุ่นแล้วจะถูกฉีดพ่นเข้าไปที่ฐานของไรเซอร์ผ่านหัวฉีด ซึ่งจะสัมผัสกับตัวเร่งปฏิกิริยาแบบฟลูอิไดซ์ที่มีอุณหภูมิสูงมากถึง 666 ถึง 760 °C (1,230 ถึง 1,400 °F) ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ร้อนจะทำให้สารตั้งต้นกลายเป็นไอและเร่งปฏิกิริยาการแตกตัว ซึ่งจะสลายน้ำมันที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่ให้เป็นส่วนประกอบที่เบากว่า ได้แก่ LPG น้ำมันเบนซิน และน้ำมันดีเซล ส่วนผสมของตัวเร่งปฏิกิริยาและไฮโดรคาร์บอนจะไหลขึ้นไปด้านบนผ่านไรเซอร์เป็นเวลาไม่กี่วินาที จากนั้นส่วนผสมจะถูกแยกออกโดยใช้ไซโคลนไฮโดรคาร์บอนที่ปราศจากตัวเร่งปฏิกิริยาจะถูกส่งไปยังเครื่องแยกส่วน หลัก เพื่อแยกออกเป็นก๊าซเชื้อเพลิง LPG น้ำมันเบนซินแนฟทาน้ำมันหล่อลื่นชนิดเบาที่ใช้ในน้ำมันดีเซลและน้ำมันเชื้อเพลิงเครื่องบิน และน้ำมันเชื้อเพลิงหนัก

ระหว่างการเดินทางขึ้นไปตามท่อไรเซอร์ ตัวเร่งปฏิกิริยาการแตกตัวจะ "หมดสภาพ" จากปฏิกิริยาที่ทำให้เกิดการสะสมของโค้กบนตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งลดกิจกรรมและความเลือกสรรลงอย่างมาก ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ "หมดสภาพ" ( ตัวเร่งปฏิกิริยาที่อยู่ในสภาวะสมดุล ) จะถูกแยกออกจากไอไฮโดรคาร์บอนที่แตกตัวแล้ว และส่งไปยังเครื่องแยกสาร ซึ่งจะสัมผัสกับไอน้ำเพื่อกำจัดไฮโดรคาร์บอนที่เหลืออยู่ในรูพรุนของตัวเร่งปฏิกิริยา จากนั้นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ "หมดสภาพ" จะไหลเข้าสู่เครื่องสร้างใหม่แบบฟลูอิไดซ์เบด ซึ่งใช้ลม (หรือในบางกรณีใช้ลมร่วมกับออกซิเจน ) ในการเผาไหม้โค้กเพื่อฟื้นฟูประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา และยังให้ความร้อนที่จำเป็นสำหรับรอบปฏิกิริยาถัดไป เนื่องจากการแตกตัวเป็นปฏิกิริยาดูดความร้อน ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ "สร้างใหม่" แล้วก็จะไหลลงไปยังฐานของท่อไรเซอร์ เพื่อทำซ้ำวงจรเดิม

น้ำมันเบนซินที่ผลิตในหน่วย FCC มีค่าออกเทน สูง แต่มีความเสถียรทางเคมีน้อยกว่าส่วนประกอบอื่นๆ ของน้ำมันเบนซินเนื่องจากมีองค์ประกอบของ โอเลฟิน โอเลฟินในน้ำมันเบนซินเป็นสาเหตุของการก่อตัวของ คราบโพ ลีเมอร์ในถัง เก็บน้ำมัน ท่อส่งน้ำมัน และหัวฉีด ก๊าซ LPG จากหน่วย FCC เป็นแหล่งสำคัญของ โอเลฟิน C3 _{– C4}และไอโซบิวเทนซึ่งเป็นวัตถุดิบสำคัญสำหรับ กระบวนการ อัลคิเลชัน และการผลิตโพลีเมอ ร์เช่นโพลีโพรพีลีน

ผลผลิตทั่วไปของ UOP Fluid Catalytic Cracker (ปริมาตร, ตามการป้อน, วัตถุดิบ API ประมาณ 23 และการแปลง 74%) ^{[ 13 ]}

ไฮโดรแคร็กกิ้งเป็นกระบวนการแตกตัวเร่งปฏิกิริยาโดยอาศัยก๊าซไฮโดรเจน ที่เติมเข้าไป แตกต่างจาก ไฮโดรทรีตเตอร์ไฮโดรแคร็กกิ้งใช้ไฮโดรเจนในการทำลายพันธะ C–C (ไฮโดรทรีตเมนต์จะดำเนินการก่อนไฮโดรแคร็กกิ้งเพื่อป้องกันตัวเร่งปฏิกิริยาในกระบวนการไฮโดรแคร็กกิ้ง) ในปี 2553 มีการแปรรูปปิโตรเลียมด้วยเทคโนโลยีนี้จำนวน 265 ล้านตัน (261,000,000 ลองตัน; 292,000,000 ชอร์ตตัน) วัตถุดิบหลักคือน้ำมันก๊าซสุญญากาศ ซึ่งเป็นส่วนประกอบหนักของปิโตรเลียม^{[ 14 ] [ 15 ]}

ผลิตภัณฑ์ของกระบวนการนี้คือไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวโดยขึ้นอยู่กับสภาวะของปฏิกิริยา (อุณหภูมิ ความดัน กิจกรรมของตัวเร่งปฏิกิริยา) ผลิตภัณฑ์เหล่านี้มีตั้งแต่เอเทนและ LPG ไปจนถึงไฮโดรคาร์บอนที่หนักกว่าซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยไอโซพาราฟินการไฮโดรแคร็กกิ้งมักจะเกิดขึ้นได้ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาแบบสองฟังก์ชันที่สามารถจัดเรียงและทำลายโซ่ไฮโดรคาร์บอนได้ รวมถึงการเติมไฮโดรเจนให้กับอะโรมาติกและโอเลฟินเพื่อผลิตแนฟทีนและแอลเคน^{[ 14 ]}

ผลิตภัณฑ์หลักจากการไฮโดรแคร็กกิ้ง ได้แก่เชื้อเพลิงเครื่องบินและดีเซลแต่ยังมีการผลิตเศษส่วนแนฟทาที่ มีกำมะถันต่ำและ LPG ด้วย ^{[ 16 ]}ผลิตภัณฑ์เหล่านี้ทั้งหมดมีปริมาณกำมะถันและสารปนเปื้อน อื่นๆ ต่ำมาก โดยมีเป้าหมายเพื่อลดปริมาณกำมะถันในน้ำมันแก๊สและแนฟทาให้เหลือ 10 PPM หรือต่ำกว่า^{[ 7 ]}วิธีนี้เป็นที่นิยมมากในยุโรปและเอเชีย เนื่องจากภูมิภาคเหล่านั้นมีความต้องการดีเซลและน้ำมันก๊าด สูง ในสหรัฐอเมริกา การแตกตัวเร่งปฏิกิริยาของของเหลวเป็นที่นิยมมากกว่า เนื่องจากความต้องการน้ำมันเบนซินสูงกว่า

กระบวนการไฮโดรแคร็กกิ้งขึ้นอยู่กับลักษณะของวัตถุดิบและอัตราสัมพัทธ์ของปฏิกิริยาแข่งขันสองปฏิกิริยา ได้แก่ การเติมไฮโดรเจนและการแตกตัว วัตถุดิบอะโรมาติกหนักจะถูกแปลงเป็นผลิตภัณฑ์ที่เบากว่าภายใต้ความดันสูงมากในช่วงกว้าง (6,900–13,800 กิโลปาสคาล (1,000–2,000 psi)) และอุณหภูมิค่อนข้างสูง (399–816 °C; 750–1,500 °F) ในที่ที่มีไฮโดรเจนและตัวเร่งปฏิกิริยาพิเศษ^{[ 14 ]}

ผลผลิตไอโซแคร็กกิ้งที่บ่งชี้ (ไฮโดรแคร็กกิ้ง UOP VGO) ^{[ 17 ]}

วัตถุดิบ: น้ำมันองุ่นรัสเซีย VGO 18.5 API, กำมะถัน 2.28% โดยน้ำหนัก, ไนโตรเจน 0.28% โดยน้ำหนัก, ขี้ผึ้ง 6.5% โดยน้ำหนัก

เส้นโค้งการกลั่นวัตถุดิบ

ผลิตภัณฑ์จากกระบวนการไฮโดรแครกเกอร์ของ UOP

กระบวนการไฮโดรแคร็กกิ้ง (Hydrocracking) ส่วนใหญ่เป็นเทคโนโลยีที่ต้องได้รับอนุญาต เนื่องจากมีความซับซ้อน โดยทั่วไปแล้ว ผู้ให้สิทธิ์อนุญาตจะเป็นผู้จัดหาตัวเร่งปฏิกิริยาด้วย นอกจากนี้ ชิ้นส่วนภายในของหน่วยต่างๆ มักได้รับการจดสิทธิบัตรโดยผู้ให้สิทธิ์อนุญาตกระบวนการ และได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับการทำงานเฉพาะของตัวเร่งปฏิกิริยา ปัจจุบัน ผู้ให้สิทธิ์อนุญาตกระบวนการไฮโดรแคร็กกิ้งรายใหญ่ ได้แก่:

• ยูโอพี
• แอ็กเซนส์
• เชฟรอน ลัมมัส โกลบอล
• ท็อปโซ
• เกณฑ์เชลล์
• อีเลสเซนต์ (เดิมชื่อดูปองท์)
• เอ็กซอนโมบิล (การกำจัดแวกซ์ด้วยไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์สำหรับไฮโดรแคร็กกิ้งน้ำมันหล่อลื่น)

นอกเหนือจากภาคอุตสาหกรรมแล้ว การแตกตัวของพันธะ C−C และ C−H เป็นปฏิกิริยาเคมี ที่เกิดขึ้นได้ยาก โดยหลักการแล้ว อีเทนสามารถเกิดปฏิกิริยาโฮโมไลซิสได้ :

CH ₃ CH ₃ → 2 CH ₃ ⋅

เนื่องจากพลังงานพันธะ C−C สูงมาก (377 kJ/mol) ^{[ 18 ]}จึงไม่สามารถสังเกตปฏิกิริยานี้ได้ภายใต้สภาวะในห้องปฏิบัติการ ตัวอย่างที่พบได้บ่อยกว่าของปฏิกิริยาการแตกตัว ได้แก่ปฏิกิริยาย้อนกลับของ Diels–Alderตัวอย่างเช่น การแตกตัวด้วยความร้อนของไดไซโคลเพนตาไดอีนเพื่อผลิตไซโคลเพนตาไดอีน

• การปฏิรูปไอน้ำ
• การปฏิรูปตัวเร่งปฏิกิริยา

• ข้อมูลเกี่ยวกับกระบวนการแตกตัวในโรงกลั่นน้ำมันจาก howstuffworks.com
• www.shukhov.org/shukhov.html  — ชีวประวัติของวลาดิมีร์ กริกอริเยวิช ชูคอฟ
• จอห์น เจชูรา อาจารย์ประจำวิทยาลัยเหมืองแร่โคโลราโด เป็นหนึ่งในอาจารย์ผู้สอนเทคโนโลยีการกลั่นที่ดีที่สุดในโลก เขานำสื่อการเรียนการสอนของเขามาเผยแพร่ทางออนไลน์โดยไม่คิดค่าใช้จ่าย รวมถึงการนำเสนอที่ดีเกี่ยวกับการไฮโดรทรีตติ้ง/ไฮโดรแคร็กกิ้ งด้วย