Die Verwendung von thermischen Krackanlagen zur Umwandlung von Gasöl in Naphtha geht auf die Zeit vor 1920 zurück. Diese Anlagen produzierten geringe Mengen an instabilem Naphtha und große Mengen an Nebenprodukten wie Koks. Sie konnten zwar die Ausbeute an Benzin geringfügig erhöhen, doch erst die Kommerzialisierung des katalytischen Fließbettkrackverfahrens im Jahr 1942 legte den Grundstein für die moderne Erdölraffination. Das Verfahren bot nicht nur eine hocheffiziente Möglichkeit, hochsiedende Gasöle in Naphtha umzuwandeln, um die steigende Nachfrage nach hochoktanigem Benzin zu befriedigen, sondern stellte auch einen Durchbruch in der Katalysatortechnologie dar.
Das thermische Crackverfahren funktionierte weitgehend nach der Theorie der freien Radikale bei der molekularen Umwandlung. Unter extremer Hitzeeinwirkung kann die Elektronenbindung zwischen den Kohlenstoffatomen eines Kohlenwasserstoffmoleküls gebrochen werden, wodurch eine Kohlenwasserstoffgruppe mit einem ungepaarten Elektron entsteht. Dieses negativ geladene Molekül, ein so genanntes freies Radikal, geht Reaktionen mit anderen Kohlenwasserstoffen ein, wobei durch die Übertragung negativ geladener Hydrid-Ionen (H-) ständig weitere freie Radikale entstehen. Auf diese Weise wird eine Kettenreaktion in Gang gesetzt, die zu einer Verringerung der Molekülgröße oder zum „Cracken“ von Bestandteilen des ursprünglichen Ausgangsstoffs führt.
Die Verwendung eines Katalysators bei der Crackreaktion erhöht die Ausbeute an hochwertigen Produkten unter weitaus weniger strengen Betriebsbedingungen als beim thermischen Cracken. Es sind mehrere komplexe Reaktionen beteiligt, aber der Hauptmechanismus, durch den langkettige Kohlenwasserstoffe in leichtere Produkte gecrackt werden, kann durch die Carboniumionentheorie erklärt werden. Nach dieser Theorie fördert ein Katalysator die Entfernung eines negativ geladenen Hydrid-Ions aus einer Paraffinverbindung oder die Anlagerung eines positiv geladenen Protons (H+) an eine Olefinverbindung. Dies führt zur Bildung eines Carbonium-Ions, eines positiv geladenen Moleküls, das nur eine sehr kurze Lebensdauer als Zwischenverbindung hat und die positive Ladung auf den Kohlenwasserstoff überträgt. Der Carboniumtransfer wird fortgesetzt, wenn die Kohlenwasserstoffverbindungen mit aktiven Stellen auf der Oberfläche des Katalysators in Kontakt kommen, die die fortgesetzte Addition von Protonen oder die Entfernung von Hydridionen fördern. Das Ergebnis ist eine Schwächung der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen in vielen der Kohlenwasserstoffmoleküle und ein daraus resultierendes Cracken in kleinere Verbindungen.
Olefine lassen sich leichter cracken als Paraffine, da ihre doppelten Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen unter den Reaktionsbedingungen brüchiger sind. Isoparaffine und Naphthene knacken leichter als normale Paraffine, die ihrerseits schneller knacken als Aromaten. Tatsächlich sind aromatische Ringverbindungen sehr widerstandsfähig gegen Cracken, da sie Fluid-Cracking-Katalysatoren leicht deaktivieren, indem sie die aktiven Stellen des Katalysators blockieren. Die Tabelle 
veranschaulicht viele der Hauptreaktionen, von denen angenommen wird, dass sie in den Reaktoren der katalytischen Wirbelschichtcrackanlage ablaufen. Die für Olefinverbindungen postulierten Reaktionen beziehen sich hauptsächlich auf Zwischenprodukte innerhalb des Reaktorsystems, da der Olefinanteil des katalytischen Crackeinsatzmaterials in der Regel sehr gering ist.
Typische moderne katalytische Crackreaktoren arbeiten bei 480-550 °C (900-1.020 °F) und bei relativ niedrigen Drücken von 0,7 bis 1,4 bar (70 bis 140 KPa) oder 10 bis 20 psi. Zunächst wurden natürliche Kieselerde-Tonerden als Katalysatoren verwendet, doch Mitte der 1970er Jahre setzten sich Katalysatoren auf Zeolith- und Molekularsiebbasis durch. Zeolith-Katalysatoren ermöglichen eine selektivere Ausbeute an Produkten und verringern gleichzeitig die Bildung von Gas und Koks.
In einem modernen Fließbett-Cracker wird ein fein verteilter fester Katalysator verwendet, der bei der Umwälzung durch Luft oder Öldämpfe ähnliche Eigenschaften wie eine Flüssigkeit aufweist. Das Funktionsprinzip einer solchen Anlage ist in der Abbildung dargestellt. In dieser Anlage sind ein Reaktor und ein Regenerator nebeneinander angeordnet. Das eingespeiste Öl wird verdampft, wenn es an der Einspeisestelle auf den heißen Katalysator trifft, und die Dämpfe strömen mit hoher Geschwindigkeit durch den Steigrohrreaktor nach oben, wodurch die Katalysatorpartikel fluidisiert werden. Die katalytische Reaktion findet ausschließlich im Steigrohrreaktor statt. Der Katalysator gelangt dann in den Zyklonbehälter, wo er von den Kohlenwasserstoffprodukten des Reaktors getrennt wird.
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Während der Krackreaktionen lagert sich Kohlenstoff auf den Katalysatorpartikeln ab. Da diese Ablagerungen die Reaktionseffizienz beeinträchtigen, muss der Katalysator kontinuierlich aus dem Reaktionssystem abgezogen werden. Die Brüden des Einheitsprodukts verlassen den Reaktorkopf über Zyklonabscheider, der Katalysator wird jedoch durch die Zentrifugalkraft entfernt und fällt zurück in den Stripperbereich. Im Stripperteil werden die Kohlenwasserstoffe mit Dampf aus dem verbrauchten Katalysator entfernt, und der Katalysator wird durch das Stripperstandrohr in den Regeneratorbehälter geleitet, wo der Kohlenstoff mit einem Luftstrom verbrannt wird. Die hohe Temperatur des Regenerationsprozesses (675-785 °C) erhitzt den Katalysator auf die gewünschte Reaktionstemperatur für die erneute Zuführung von frischem Material in die Anlage. Um die Aktivität aufrechtzuerhalten, wird dem System von Zeit zu Zeit eine kleine Menge frischer Katalysator zugeführt und eine ähnliche Menge entnommen.
Der gecrackte Reaktorausfluss wird in einer Destillationskolonne fraktioniert. Die Ausbeute an leichten Produkten (mit Siedepunkten von weniger als 220 °C) wird in der Regel als Konversionsgrad für die Anlage angegeben. Der durchschnittliche Konversionsgrad liegt in Europa und Asien bei etwa 60 bis 70 Prozent und in vielen katalytischen Crackanlagen in den Vereinigten Staaten bei über 80 Prozent. Etwa ein Drittel der Produktausbeute besteht aus Brenngas und anderen gasförmigen Kohlenwasserstoffen. Die Hälfte davon ist in der Regel Propylen und Butylen, die wichtige Ausgangsstoffe für die unten beschriebenen Polymerisations- und Alkylierungsverfahren sind. Die größte Menge ist in der Regel gekracktes Naphtha, ein wichtiges Benzinmischungsmaterial mit einer Oktanzahl von 90 bis 94. Die niedrigeren Umwandlungsanlagen in Europa und Asien produzieren vergleichsweise mehr Destillatöl und weniger Naphtha und leichte Kohlenwasserstoffe.