Fossile Rohstoffe. Erdöl

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Ulrike Weiner
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1 Fraktionierte Destillation Die stufenweise Abtrennung einzelner Komponenten eines Stoffgemisches aufgrund der unterschiedlichen Siedepunkte wird als fraktionierte Destillation bezeichnet. 1

2 Fraktionierte Destillation Das wird im Röhrenofen auf ca. 350 C erhitzt und dann in den Fraktionierungsturm geleitet. Die verdampfenden Bestandteile durchströmen in jedem Boden das sich dort ansammelnde Kondensat und werden abgekühlt. Die Bestandteile (Fraktionen) mit hohen Siedepunkten sammeln sich in den unteren Böden. Je flüchtiger ein Stoff ist, desto weiter oben kondensiert er. Auf jedem Boden sammeln sich also diejenigen Verbindungen, die bei der dort herrschenden Temperatur kondensieren. 2

3 Erdgastrennung destillation Methan Ethan Flüssiggas C 5 - Fraktion Leichtbenzin Schwerbenzin Petroleum Gasöle Druckdestillation Destillation Molekularsiebtrennung Dimerisieren Butadien Trimerisieren Hydrieren Benzol Propan Butane Pentane Cyclooctan Cyclododecan Cyclopentan Cyclohexan C 10 C 12 Paraffine C 13 C 17 Paraffine Schmierölrückstände Destillationsrückstände Paraffinwachse Hydrocracken 3

4 Fraktionierte Destillation Diese erste Verarbeitungsstufe des s erfolgt unter Atmosphärendruck (atmosphärische Destillation). Es bleibt ein Rückstand aus höher siedenden und zähflüssigen Bestandteilen. Diese werden bei vermindertem Druck weiter destilliert (Vakuum-Destillation). Dabei entstehen Schmieröle und schwere Heizöle. Der schwarze Rücksand, Bitumen, wird als Straßenteer und Dachpappe verwendet. Die bei der Destillation erzeugten produkte müssen noch durch verschiedene Veredelungsverfahren angepasst werden. Entschwefelung enthält chemisch gebundenen Schwefel (bis zu 7 %). Dieser entweicht bei der Verbrennung als SO 2 (saurer Regen). Dieser kann durch erhitzen unter Verwendung von Katalysatoren bei hohem Druck mit elementarem Wasserstoff in H 2 S überführt werden. Durch Oxidation kann dann elementarer Schwefel erzeugt werden. Vereinfachte Reaktionsgleichungen: R-S-H + H 2 R-H + H 2 S R = Kohlenwasserstoffrest 2 H 2 S + O 2 2 H 2 O + 2 S 4

5 Thermisches Cracken Steamcracken: dabei wird die schwerdestillierbare Fraktion, die aus langkettigen Alkanen besteht, unter Zugabe von Wasserdampf in kurzkettige Olefine (Alkene) gespalten. Die entstehenden Produkte werden hauptsächlich zu Kunststoffen, Lacken, Lösemittel oder Pflanzenschutzmittel verarbeitet. Visbreaking (Viskosity): Teerartige Rückstände des Steamcracken werden längere Zeit hohen Temperaturen (450 C) ausgesetzt. Beim anschließenden Abkühlen entstehen kürzerkettige Alkane, das Mitteldestillat. Delayed cooking: Dabei werden die Rückstände der genannten Verfahren unter hohen Temperaturen und Druck weiter bearbeitet. Dabei entstehen Gase und Petrolkoks 5

6 Benzinveredelung Platinum-Reforming Die bei der Destillation anfallenden Benzinfraktionen enthalten hauptsächlich geradkettige, unverzweigte und cyclische Alkane. Hochwertiges Benzin muss aber einen hohen Anteil an verzweigten und aromatischen Kohlenwasserstoffen aufweisen um den Anforderungen an die Klopffestigkeit nach zu kommen. Bei hohem Druck können mit Hilfe von Platinkatalysatoren verzweigte Verbindungen (Isomerisierung) sowie aromatische Verbindungen (Dehydrierung) hergestellt werden. C C C C C C C Kat C C C C C C C n-heptan (OZ =0) 2,2,3-Trimethylbutan (OZ =100) Kat + 3 H 2 6

7 produkte Benzin: Sammelbegriff für Kohlenwasserstoffe (C8 C12) mit Siedepunkten zwischen 85 C und 220 C. Es sind Wasserklare Flüssigkeiten mit Dichten zwischen 0,6 und 0,8 g/cm³. Benzin besteht hauptsächlich aus Alkanen und Cycloalkanen und wird durch fraktionierte Destillation aus gewonnen. Kerosin: fraktion zwischen C12 und C15. Der Siedebereich liegt bei C. Kerosin wird als Flugtreibstoff und in Lampen verwendet. Heizöle: Flüssige Brennstoffe (C15 C18) mit einem Siedebereich zwischen C. Sie werden aus, Kohle und Ölschiefer gewonnen und anhand ihrer Viskosität klassifiziert. Für Heizzwecke dürfen sie 1% Schwefel enthalten. Paraffin: Homologe Alkane zwischen C16 und C24. Es sind dickflüssige oder wachsartige, geruch und geschmacklose Substanzen. Sie werden den oberhalb 460 C siedenden fraktionen entnommen und finden Verwendung z. B. in Kerzen und Salben. 7

8 Kohle Kohleveredelung Verkokung: trockene Destillation der Steinkohle unter Luftabschluss und hohen Temperaturen (1200 C). Dabei entstehen Koks, Steinkohleteer und Steinkohlegas Koks ist ein poröser, stark kohlenstoffhaltiger Brennstoff mit hoher spezifischer Oberfläche, der in Kokereien aus asche- und schwefelarmer Fettkohle (Braun- oder Steinkohle) durch Wärmeeinwirkung unter Sauerstoffabschluss (Pyrolyse) erzeugt wird. Koks besteht aus fast reinem Kohlenstoff und wird hauptsächlich zur Verhüttung von Eisenerz und zur Herstellung von Synthesegas verwendet. Steinkohleteer scheidet sich als dunkles, zähflüssiges Kondensat ab in dem ca verschiedene Kohlenstoffverbindungen enthalten sind. Durch fraktionierte Destillation können Stoffe isoliert werden, die für die Farbstoff- und Arzneimittelindustrie wichtig sínd. Steinkohlegas (Kokereigas) besteht vorwiegend aus Wasserstoff (50 %), Methan (30 %) und Kohlenstoffmonooxid (8 %). Gereinigtes Steinkohlengas wird als Brennstoff (Stadtgas) verkauft 8

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