Fossile Rohstoffe Erdöl

Fossile Rohstoffe
Klasse 8
Erdöl
Fraktionierte
Destillation
Die stufenweise
Abtrennung
einzelner
Komponenten
eines
Stoffgemisches
aufgrund der
unterschiedlichen
Siedepunkte wird
als fraktionierte
Destillation
bezeichnet.
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Fossile Rohstoffe
Klasse 8
Erdöl
Fraktionierte Destillation
Das Erdöl 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.
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Klasse 8
Fossile Rohstoffe
Erdöl
Erdgastrennung
Methan
Ethan
Propan
Flüssiggas Druckdestillation
Butane
Erdöldestillation
C5 - Fraktion
Destillation Molekularsiebtrennung
Leichtbenzin
Schwerbenzin
Pentane
Cyclooctan
Dimerisieren
Butadien
Trimerisieren Hydrieren Cyclododecan
Cyclopentan
Cyclohexan
Benzol
Petroleum
C10 – C12 Paraffine
Gasöle
C13 – C17 Paraffine
Schmierölrückstände
Paraffinwachse
Destillationsrückstände
Hydrocracken
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Fossile Rohstoffe
Klasse 8
Erdöl
Fraktionierte Destillation
Diese erste Verarbeitungsstufe des Erdöls 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 Erdölprodukte müssen noch durch verschiedene
Veredelungsverfahren angepasst werden.
Entschwefelung
Erdöl enthält chemisch gebundenen Schwefel (bis zu 7 %). Dieser entweicht bei der
Verbrennung als SO2 (saurer Regen). Dieser kann durch erhitzen unter Verwendung
von Katalysatoren bei hohem Druck mit elementarem Wasserstoff in H2S überführt
werden. Durch Oxidation kann dann elementarer Schwefel erzeugt werden.
Vereinfachte Reaktionsgleichungen:
R-S-H + H2 R-H + H2S
2 H2S + O2 2 H2O + 2 S
R = Kohlenwasserstoffrest
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Fossile Rohstoffe
Klasse 8
Erdöl
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
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Klasse 8
Fossile Rohstoffe
Erdöl
Benzinveredelung
n-Heptan (OZ =0)
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
2,2,3-Trimethylbutan
(OZ =100)
C
C
C
C
C
C
C
Kat
+ 3 H2
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Fossile Rohstoffe
Klasse 8
Erdölprodukte
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 Erdöl gewonnen.
Kerosin: Erdölfraktion zwischen C12 und C15. Der Siedebereich liegt bei 200 – 300°C.
Kerosin wird als Flugtreibstoff und in Lampen verwendet.
Heizöle: Flüssige Brennstoffe (C15 – C18) mit einem Siedebereich zwischen 300 – 400°C.
Sie werden aus Erdöl, 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 Erdölfraktionen entnommen und finden Verwendung z. B. in Kerzen und
Salben.
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Fossile Rohstoffe
Klasse 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. 10 000
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
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