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Energie: Erdöl und Erdgas
Erdöl und Erdgas
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Umwandlung von Rohöl Cracking, Destillation
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Umwandlung von Rohöl
Erdöldestillation - Cracking

Beim Cracking ( = Hitzespaltung) werden Kohlenwasserstoffe unter Ausschluss von Sauerstoff auf einige 100 °C erhitzt. Die Kohlenstoffe zersetzen sich beim Erhitzen. Bei diesem Vorgang werden die Bindungen zwischen den C-Atomen in den Molekülketten gebrochen ("gekrackt"). Die nach dem Brechen enstehenden kürzeren Molekülketten (sogenannte Paraffine) sind weniger thermostabil. Paraffinkohlenwasserstoffe sind die einzigen organischen Verbindungen, welche in Natur wegen ihrer Reaktionsträgheit und ihrer Beständigkeit mineralisch als Erdöl, Erdwachs und Asphalt sowie als Erdgas vorkommen.

Rohöl ist eine braune, schwer entzündbare Flüssigkeit mit charakteristischem Geruch. Erdöl ist meistens auch von Erdgas begleitet

Rohöl wird in Raffinerien zunächst unter Atmosphärendruck destilliert. Der über 350 °C siedende Destillationsrückstand wird anschliessend unter Vakuum nachdestilliert. Bei der Vakuumdestillation entstehen Heizöl, Gasöl und Schmieröle. Aus den Schmierölen gewinnt man Paraffine ( = Alkane).

Die bei den Raffinerieprozessen nach den physikalischen und chemischen Naturgesetzen gewonnen Öl- und Gasprodukte entsprechen anteilsmässig nicht der Nachfrage auf dem Weltmarkt. Eine Nachbarbeitung der Fraktonierungsprodukte ist notwendig, damit der Weltmarkt jeweils mit der richtigen Menge versorgt werden kann.

Durch die Hitzespaltung ("Cracking") der schwerflüchtigen (hochsiedenden) Öle und die die Hauptmenge der Petrolfraktion erhält man flüchtiger (tiefersiedende), benzinartige Produkte.

Das thermische Cracken geschieht durch ein kurzes Erhitzend der Destillationsrückstände auf 450° - 500 °C . Der und anschliessendem Abschrecken bei hohen Drucken. Das Brechen der Bindungen der Kohlenstoffatome beginnt etwa bei 360 °C.

Das katalytische Cracken erfolgt bei tieferem Überdruck als beim thermischen Cracken und das Umwandungsergebnis fällt auch wesentlich höher aus. Die durch diese Crackingart entstehenden Treibstoffe weisen bessere Eigenschaften aus (bessere Klopffestigkeit usw.). Der Spaltvorgang erfolgt etwa bei 500°C in Gegenwart eines Katalysators (wie künstliche Aluminiumsilikate oder Ton). Die Katalysatoren fördern, beschleunigen und lenken die chemische Reaktion, ohne die zu crackenden Stoffe zu verändern.

Das beste Umwandlungsergebnis von allen Konversionsanlagen liefert das Hydrocracken. Das Hydrocracken erfordert hohe Investitionen in die Infrastuktur. Die Betriebskosten sind höher als bei den anderen Crackingverfahren. Beim Hydrocracken werden die C-Bindungen bei hohem Druck (100 bis 200 bar) mit einem katalytischen Spaltverfahren in Gegenwart von Wasserstoff gebrochen.

Die Vakuumdestillation und die thermischen Crackverfahren erzeugen Destillationsrückstände, die schwerer sind als das normale schwere Heizöl. Diese schweren Rückstandsöle können jedoch in einer weiteren Konversionsanlage, dem Coker, in Gase, Benzine, Mitteldestillate und vor allem Petrolkoks umgewandelt werden.

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Rohöldestillation

Der grundlegende Verarbeitungsprozess in einer Raffinerie ist die Rohöldestillation. Dabei wird das Rohöl in verschiedene Fraktionen zerlegt.

Nachdem das Rohöl den Tank verlassen hat, wird zuerst in einem Entsalzer sein Salzgehalt reduziert. Dann wird das Öl in Wärmeaustauschern vorgewärmt und in den Röhrenöfen auf Destillationstemperatur aufgeheizt.

Im Hauptturm der Rohöldestillation erfolgt die Auftrennung in die einzelnen Produktgruppen, die durch ihre unterschiedlichen Siedebereiche gekennzeichnet sind. Benzin siedet z.B. zwischen 35 und 180 °C, Mitteldestillate dagegen erst bei 170 bis 370 °C.

Das Dampf-/Flüssigkeitsgemisch trennt sich bei atmosphärischem Druck in den bis zu 50 m hohen Destillationstürmen auf. Die Dämpfe steigen in den Türmen hoch. Je schwerer sie sind, desto schneller verflüssigen sie sich wieder.

Die Erdöldestillationstürme sind in Zwischenböden aufgeteilt, auf denen sich das Destillat ansammelt. Jeder Zwischenboden weist überdeckte Durchlässe zum unteren Boden auf. Die aufsteigenden Dämpfe durchströmen die Flüssigkeiten auf den Böden. Die niedrigsiedenden Fraktionen sammeln sich auf den unteren Böden, die höher siedenden auf den oberen. An der Spitze des Erdöldestillationsturms entweichen nicht kondensierte Gase.

Quellen: Mineralölwirtschaftsverband MWV, aus der Broschüre «Mineralöl und Raffinerien» und Rudolf Christen «CHEMIE»
Text: RAOnline
Kohlenwasserstoffe Kohlenstoffisotope
Kohlenstoffe
Ähnlicher Bergriff, unterschiedliche Bedeutung Fracking

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