Lämpökrakkausyksiköiden käyttö kaasuöljyjen muuttamiseksi teollisuusbensiiniksi on peräisin ennen vuotta 1920. Nämä yksiköt tuottivat pieniä määriä epävakaata naftaa ja suuria määriä sivutuotteena syntyvää koksia. Vaikka ne onnistuivat lisäämään bensiinin saantoa hieman, vasta nestekatalyyttisen krakkausprosessin kaupallistaminen vuonna 1942 loi todellisen perustan nykyaikaiselle öljynjalostukselle. Prosessi tarjosi erittäin tehokkaan keinon muuntaa korkeakiehuvat kaasuöljyt teollisuusbensiiniksi, jotta voitiin vastata korkeaoktaanisen bensiinin kasvavaan kysyntään, mutta se oli myös läpimurto katalyyttiteknologiassa.
Terminen krakkausprosessi toimi pitkälti molekyylimuuntumisen vapaiden radikaalien teorian mukaisesti. Äärimmäisen kuumuuden vallitessa hiilivetymolekyylin hiiliatomien välinen elektronisidos voi rikkoutua, jolloin syntyy hiilivetyryhmä, jossa on parittamaton elektroni. Tämä negatiivisesti varautunut molekyyli, jota kutsutaan vapaaksi radikaaliksi, reagoi muiden hiilivetyjen kanssa tuottaen jatkuvasti muita vapaita radikaaleja negatiivisesti varautuneiden hydridi-ionien (H-) siirtymisen kautta. Näin syntyy ketjureaktio, joka johtaa alkuperäisen raaka-aineen komponenttien molekyylikoon pienenemiseen eli ”krakkautumiseen”.
Katalyytin käyttö krakkausreaktiossa lisää korkealaatuisten tuotteiden saantoa paljon lievemmissä käyttöolosuhteissa kuin termisessä krakkauksessa. Tähän liittyy useita monimutkaisia reaktioita, mutta pääasiallinen mekanismi, jolla pitkäketjuiset hiilivedyt krakkautuvat kevyemmiksi tuotteiksi, voidaan selittää karboniumioniteorialla. Tämän teorian mukaan katalyytti edistää negatiivisesti varautuneen hydridi-ionin poistumista parafiiniyhdisteestä tai positiivisesti varautuneen protonin (H+) lisäystä olefiiniyhdisteeseen. Tämän seurauksena muodostuu karboniumioni, positiivisesti varautunut molekyyli, jolla on vain hyvin lyhyt käyttöikä väliyhdisteenä, joka siirtää positiivisen varauksen hiilivedyn läpi. Karboniumin siirto jatkuu, kun hiilivetyyhdisteet joutuvat kosketuksiin katalyytin pinnalla olevien aktiivisten kohtien kanssa, jotka edistävät protonien jatkuvaa lisäystä tai hydridi-ionien poistumista. Tuloksena on hiili-hiilisidosten heikkeneminen monissa hiilivetyjen molekyyleissä ja sen seurauksena halkeaminen pienemmiksi yhdisteiksi.
Olefiinit halkeavat helpommin kuin parafiinit, koska niiden kaksinkertaiset hiili-hiilisidokset ovat murenevampia reaktio-olosuhteissa. Isoparafiinit ja nafteenit halkeavat helpommin kuin tavalliset parafiinit, jotka puolestaan halkeavat nopeammin kuin aromaatit. Itse asiassa aromaattiset rengasyhdisteet ovat hyvin vastustuskykyisiä halkeilulle, koska ne deaktivoivat helposti nestemäisen halkeilun katalyytit tukkimalla katalyytin aktiiviset kohdat. Taulukossa Principal reactions in fluid catalytic cracking. paraffins, olefins, olefins, napthenes, aromatics, petroleum refining on esitetty monia tärkeimpiä reaktioita, joiden uskotaan tapahtuvan nestekatalyyttisen krakkausyksikön reaktoreissa. Olefiiniyhdisteiden osalta esitetyt reaktiot koskevat pääasiassa reaktorijärjestelmän välituotteita, koska katalyyttisen krakkauksen raaka-aineen olefiinipitoisuus on yleensä hyvin alhainen.
Tyypilliset nykyaikaiset katalyyttisen krakkauksen reaktorit toimivat 480-550 °C:n (900-1 020 °F) lämpötilassa ja suhteellisen matalissa paineissa, jotka ovat 0,7-1,4 baaria (70-140 KPa) tai 10-20 psi. Aluksi katalyytteinä käytettiin luonnollista pii- ja alumiinioksidisavea, mutta 1970-luvun puoliväliin mennessä yleistyivät zeoliitti- ja molekyyliseulapohjaiset katalyytit. Zeoliittiset katalyytit tuottavat valikoivampia tuotteita ja vähentävät samalla kaasun ja koksin muodostumista.
Nykyaikaisessa nestekatalyyttisessä krakkauksessa käytetään hienojakoista kiinteää katalyyttiä, jolla on nestemäisiä ominaisuuksia, kun sitä sekoitetaan ilmalla tai öljyhöyryillä. Tällaisen yksikön toimintaperiaatteet on esitetty kuvassa. Tässä järjestelyssä reaktori ja regeneraattori sijaitsevat vierekkäin. Öljysyöttö höyrystyy, kun se kohtaa kuuman katalyytin syöttöpisteessä, ja höyryt virtaavat ylöspäin nousureaktorin läpi suurella nopeudella, jolloin katalyyttihiukkaset leijuvat. Katalyyttinen reaktio tapahtuu yksinomaan nousureaktorissa. Tämän jälkeen katalyytti kulkeutuu sykloniastiaan, jossa se erotetaan reaktorin hiilivetyjen tuotteista.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Krakkausreaktioiden edetessä katalyyttihiukkasiin laskeutuu hiiltä. Koska nämä kerrostumat heikentävät reaktion tehokkuutta, katalyyttiä on jatkuvasti poistettava reaktiojärjestelmästä. Yksikkötuotehöyryt poistuvat reaktorin yläosasta syklonierottimien kautta, mutta katalyytti poistetaan sentrifugivoimalla ja pudotetaan takaisin strippausosaan. Strippausosassa hiilivedyt poistetaan käytetystä katalyytistä höyryn avulla, ja katalyytti siirretään strippausputken kautta regenerointiastiaan, jossa hiili poltetaan ilmavirran avulla. Regenerointiprosessin korkea lämpötila (675-785 °C) lämmittää katalyytin haluttuun reaktiolämpötilaan, jotta se voidaan ottaa uudelleen yhteyttä tuoreeseen syötteeseen yksikössä. Aktiivisuuden ylläpitämiseksi järjestelmään lisätään aika ajoin pieni määrä tuoretta katalyyttiä ja vastaava määrä poistetaan.
Krakattu reaktorin poistovesi fraktioidaan tislauskolonnissa. Kevyiden tuotteiden (joiden kiehumispisteet ovat alle 220 °C tai 430 °F) saanto ilmoitetaan yleensä yksikön konversiotasona. Konversiotasot ovat Euroopassa ja Aasiassa keskimäärin noin 60-70 prosenttia ja monissa Yhdysvaltojen katalyyttisissä krakkausyksiköissä yli 80 prosenttia. Noin kolmannes tuotoksesta on polttokaasua ja muita kaasumaisia hiilivetyjä. Puolet tästä on yleensä propyleeniä ja butyleeniä, jotka ovat tärkeitä raaka-aineita jäljempänä käsitellyissä polymerointi- ja alkylointiprosesseissa. Suurin osa on yleensä krakattua teollisuusbensiiniä, joka on tärkeä bensiinisekoitusaine, jonka oktaaniluku on 90-94. Euroopan ja Aasian alhaisemmat konversioyksiköt tuottavat suhteellisesti enemmän tisleöljyä ja vähemmän teollisuusbensiiniä ja kevyitä hiilivetyjä.