Erdöl ist heute ein in den Industrieländern vielfach eingesetzter Stoff

Erdöl ist heute ein in den Industrieländern vielfach eingesetzter Stoff. Es dient zur Gewinnung von Kraft-, Brennund Rohstoffen.
Chemische Zusammensetzung
Erdöl ist ein kompliziertes Gemisch, bestehend aus Hunderten verschiedener Kohlenwasserstoffe, hauptsächlich
Naphthenen, Aliphaten und Aromaten mit wechselnden Anteilen an ungesättigten Kohlenwasserstoffen.
Erdöl enthält außerdem organische Säuren und schwefel- und stickstoffhaltige organische Verbindungen sowie
asphaltartige Stoffe. Die chemische Zusammensetzung schwankt je nach Fundort.
Die Farbe variiert von wasserklar bis fast schwarz, grünlich fluoreszierend. Ebenso gibt es Unterschiede in der
Viskosität und der Dichte. Sie beträgt je nach Förderort zwischen 0,65 und 1,02 g/m .
Entstehung, Förderung und Transport von Erdöl
Entstehung Von Erdöllagerstätten
Die Bildung von Erdöl erfolgte vor Millionen von Jahren. Über den Ursprung von Erdöl gab es unter den
Fachleuten einen jahrzehntelangen Streit. Einig ist man sich jetzt darüber, dass die Entstehung nicht nur im Meer
sondern eventuell auch in größeren Binnengewässern erfolgt sein konnte. Günstige Bedingungen zur Entstehung
von Erdöl finden sich auch in noch unverfestigten Sedimenten unter bewegtem, sauerstoffreichem Wasser im
Schelfbereich der Ozeane.
Erdöl entstand bzw. entsteht hauptsächlich im Meer. Hier hat sich eine Schichtung des Wassers eingestellt. An
der Oberfläche entstand durch den Zufluss von Bächen und Süßwasserflüssen eine etwa 150 Meter tiefe Schicht
von sauerstoffreichem und leichtem, salzarmem Wasser. In dieser Schicht entwickelte sich aufgrund der
günstigen Bedingungen ein reiches Planktonleben.
Abgestorbene Organismen sinken in die tiefere, schwerere und lebensfeindliche Wasserschicht.
Dabei werden abgestorbene pflanzliche und tierische Kleinstlebewesen (Plankton) in einem sauerstoffarmen
Umfeld zersetzt, sodass es nicht zur Verwesung kommt und dort durch ebenfalls absinkende Schwebstoffe
abgedeckt. Diese Deckschicht wird auch als Sediment bezeichnet. Dadurch wurde eine Oxidation der
organischen Stoffe durch Mikroorganismen verhindert. Da hier weitgehend unbewegtes Wasser ist, das durch
Zersetzungsvorgänge arm an Sauerstoff, aber reich an Salz und Schwefelwasserstoff ist, wird eine Verwesung
unmöglich, und zusätzlich werden die organischen Reste aufgrund des hohen Salzgehaltes konserviert.
Am Meeresboden lagert sich also ein so genannter Faulschlamm ab, in dem Proteine, Kohlenhydrate und Fette
enthalten sind.
Muttergestein
Dieser Faulschlamm ist meist mit Sand und Ton vermischt, die durch die Flüsse eingetragen werden.
So entsteht ein unverfestigtes, feinkörniges Gestein, das Erdölmuttergestein. Das Erdölmuttergestein ist immer
ein Sedimentit, also ein Gestein, das durch Ablagerungen entstanden ist.
In anderen Gesteinen, wie zum Beispiel vulkanischen Gesteinen findet man kein Erdöl.
Die organischen Stoffe lagen zunächst in fester Form vor. Die Umwandlung in flüssiges Erdöl und in gasförmiges
Erdgas passierte in mehreren Etappen. Der Prozess begann mit dem Abbau der Feststoffe durch anaerobe
Bakterien (ohne Sauerstoff lebend).
Durch fortschreitende Sedimentation gerät das Erdölmuttergestein allmählich in tiefere Schichten. Dadurch
steigen, wie bei der Kohleentstehung, Druck und Temperatur (bis maximal 200 °C) und es kommt zur Umbildung
des Faulschlamms. Mit zunehmender Dicke der Sedimentschicht erhöht sich der Druck und auch die Temperatur.
Bei der Umwandlung der organischen Bestandteile können auch erdölbildende Bakterien mitwirken, dies kommt
allerdings nur in sehr geringem Maße vor.
Bei ca. 50 °C begann die Aufspaltung der festen Stoffe zunächst in flüssige Verbindungen. Mit weiter
ansteigender Temperatur erfolgte die Erdgasbildung. Die Entstehung von Erdöl dauert normalerweise sehr lange.
Teilweise geht es aber auch, natürlich an geologischen Maßstäben gemessen, sehr rasch vor sich und es werden
nicht viel mehr als 10 000 Jahre gebraucht.
Der organische Anteil im Erdölmuttergestein beträgt nur wenige bis höchstens sieben Prozent.
Die Substanzen liegen dabei fein verteilt vor. Aufgrund des zunehmenden Drucks der oberen Gesteinsschichten
werden schließlich die Poren des Erdölmuttergesteins zusammengedrückt. Dabei werden, ähnlich wie beim
Zusammendrücken eines Schwammes das Porenwasser, Erdöl und Erdgas herausgequetscht.
Dieser Vorgang wird auch als das Austreiben oder die Auswanderung des Erdöls bezeichnet (Migration).
Das in Tiefen unterhalb von 1.500 m gebildete Erdöl und Erdgas stieg nun in die höherliegende Sedimentschicht
auf. Diese Schicht bestand aus einem körnigen Material mit Hohlräumen, in denen sich Wasser befand. Aufgrund
der geringeren Dichte verdrängte Erdöl das Wasser. Diese Wanderung konnte sich bis zur Oberfläche des
Gewässers fortsetzen. Wo aber undurchlässige Schichten wie z. B. Ton oder Salzschichten waren, wanderte das
Öl und das Gas nicht. Sie verblieben in dem Gestein. Solche geologischen Schichten werden auch als
Speichergesteine bezeichnet. Die Speichermenge ist abhängig vom Volumen des vorhandenen Porenraumes.
Es liegt zwischen 5 und 30 % des Gesamtvolumens. Die Erdöllagerstätten befinden sich in Tiefen von mehreren
hundert Metern, in Ausnahmefällen bis zu 4.000 Meter tief.
Das Entstehen von Erdöl hat so lange Zeiträume erfordert, dass wir heute nicht auf eine natürliche Ergänzung der
vorhandenen Vorkommen hoffen können. Es ist sehr wahrscheinlich, dass die Menschheit das Erdöl in weniger
als einem Millionstel der Zeit aufbrauchen wird, die für seine Entstehung notwendig war.
Erdöllagerstätten
Grobkörnige und poröse Gesteine mit entsprechenden Poren oder Klüften, dazu zählen vor allem Sandsteine und
zerklüftete Kalksteine oder Dolomite, bilden dann die so genannten Speichergesteine.
In diesen Gesteinsarten sammeln sich die wandernden Substanzen.
Schon während der Migration trennen sie sich nach ihrer Dichte und Viskosität auf. Im Speichergestein lagern
dann zuerst (von oben nach unten gesehen) Erdgas, Leichtöl, Schweröl, salzhaltige Ölwässer und zu unterst
Erdwachs.
Das Erdgas kann aber aufgrund seiner Flüchtigkeit weiter wandern und bildet teilweise unter bestimmten
Umständen getrennte Lagerstätten.
Undurchlässige Deckschichten, die das Speichergestein nach oben abgrenzen sind eine wichtige
Voraussetzung für die Bildung einer Lagerstätte. Diese Deckschichten können von den Stoffen nicht
durchdrungen werden, sodass eine weitere Migration verhindert wird.
Das in kleinen Bläschen fein verteilte Erdöl kann sich hier in größeren Blasen sammeln.
Formationen, unter denen sich solche Erdölblasen bilden, werden auch als Erdölfallen bezeichnet, da das Erdöl
in ihnen gefangen ist und nicht entweichen kann.
Für diese Erdölfallen kommen verschiedene geologische Strukturen in Frage.
Die erste Möglichkeit sind die sogenannten Sättel. Hier sammelt sich das Erdöl im Scheitel der durchlässigen
Schichten.
Ein zweiter Typ sind Verwerfungen und Transgressionen, bei denen jeweils poröse Schichten durch
undurchlässige Schichten nach oben hin abgeschnitten werden.
Eine weitere Form der Fallen sind die Salzstöcke. Unter deren Dächern und häufig auch an den Flanken von
Salzstöcken bilden sich die Erdölblasen aus.
Die letzte Möglichkeit, unter der sich Erdölfallen bilden können, sind fazielle Gesteinsunterschiede. Bei diesem
Typ werden, hervorgerufen durch die Sedimentationsbedingungen, Speichergesteine von undurchlässigen
Schichten umschlossen. In einigen Fällen kommt es sogar vor, dass mehrere erdölhaltige Schichten
übereinander liegen.
Die beiden Erdölfallen, der Sattel- und der Salzstockdach-Typ, bilden, wenn man weltweit alle Lagerstätten
addiert, etwa 80 Prozent der Lagerstätten, auf den Verwerfungs-, den Transgressions- und den Fazies-Typ
entfallen immer noch elf Prozent und auf den Salzstockflanken-Typ drei Prozent.
.Die Lagerstätten des Norddeutschen Flachlandes sind z. B. an die Strukturen von Salzstöcken gebunden, an
deren Flanken und Scheiteln sich Erdöl- und Erdgas in abbauwürdigen Mengen angereichert haben.
Die Speichergesteine sind vorwiegend Sandsteine und Kalksteine der Kreide und des Jura.
In der Nähe von Celle wurde schon 1858 bei einem natürlichen Oberflächenaustritt von Öl eine Bohrung
angesetzt, erstmals in Europa und In der Nähe von Celle wurde schon 1858 bei einem natürlichen
Oberflächenaustritt von Öl eine Bohrung angesetzt, erstmals in Europa und eine der ersten Erdölbohrungen
überhaupt.
Die weltweiten Erdöllagerstätten verteilen sich altersmäßig folgendermaßen: 17 Prozent stammen aus der Kreide,
13 Prozent aus dem Jura und etwa 12 Prozent aus dem Paläozoikum. Die ältesten Erdöllagerstätten bildeten sich
vor zwei Milliarden Jahren.
Vorkommen
Die Hauptfördergebiete liegen heutzutage im Nahen Osten, auf der Arabischen Halbinsel mit den Ländern SaudiArabien, Irak, Iran, Kuwait.
Diese Länder haben sich zum Bund der erdölexportierenden Länder, den sogenannten OPEC-Ländern,
zusammengeschlossen.
Ein weiteres großes Abbaugebiet ist der Golf von Mexiko. Aus diesem Gebiet fördern die USA, Venezuela und
Mexiko ihr Öl. Mexiko und die USA haben allerdings auch noch große Erdölfelder auf dem Festland.
In Afrika fördern hauptsächlich Algerien, Libyen und Nigeria Erdöl. Die größten Erdölvorkommen in Europa lagern
in Russland (Kaukasus, Sibirien) und Aserbaidschan, kleinere Mengen auch in Rumänien.
Ein weiteres großes europäisches Fördergebiet ist die Nordsee, aus der hauptsächlich die Anrainer
Großbritannien, Norwegen, Niederlande und Deutschland Erdöl beziehen. Deutsche Vorkommen gibt es
ansonsten noch in Niedersachsen (bei Hannover und im Emsland) und in Schleswig-Holstein.
Förderung von Erdöl
Schon im Altertum war das Erdöl in Form von Asphalt bzw. Erdpech bekannt. Es trat an einigen Stellen der
Erdkruste frei an die Oberfläche. Diese Stoffe wurden als Dichtungen für Boote und zu Leuchtzwecken genutzt.
Bohrungen auf dem Festland werden als on-shore-Bohrungen bezeichnet. Die erste zielgerichtete Bohrung
nach Erdöl wurde 1857 in Rumänien niedergebracht. Diese Bohrungen wurden noch mit der Hand eingebracht.
Man nutzte dabei die Erfahrungen vom Brunnenbohren. Am Ende eines Seils, das über einen Dreibock mit Rolle
lief, hing eine „Büchse“. Durch wiederholtes Hineinfallen in das Bohrloch füllte sie sich und wurde dann außerhalb
des Lochs entleert.
Der schnell wachsende Mineralölbedarf förderte die technische Weiterentwicklung der Bohrverfahren und -geräte.
Man drang in immer größere Tiefen vor. Eine der tiefsten Bohrungen, die bis heute niedergebracht wurden, hat
ein Ausmaß von fast 10.000 m Tiefe.
Das Verfahren, das heutzutage am häufigsten angewendet wird, ist das sogenannte Rotary-Verfahren.
Dieses Verfahren wurde im Jahre 1844 durch R. BEART in Großbritannien zum Patent angemeldet. Bei diesem
Verfahren wird der Lagerstättendruck des Öls ausgenutzt.
Der Lagerstättendruck ist der natürliche Druck, der bei der Entstehung erzeugt wird. Durch diesen Druck wird das
Öl, nachdem die Lagerstätte angebohrt wurde, nach oben an die Erdoberfläche gedrückt.
Teilweise reicht der Druck aus, um das Öl zu fördern, meistens muss es aber herausgepumpt werden. Mit diesen
auch als Primärförderung bezeichneten Möglichkeiten kann man bis zu 25 % des Öls der Lagerstätte fördern.
Heute wird fast ausschließlich mit dem Rotary-Tiefbohrverfahren gearbeitet (Bild 1). Das Prinzip dieses
Verfahrens besteht darin, dass ein Meißel mit Schneiden und Zähnen sich in einem Bohrloch drehend immer
tiefer in das Gestein frisst. Gleichzeitig wird der Gesteinsabrieb in dem Bohrgestänge mittels einer Spülflüssigkeit
an die Erdoberfläche gepumpt.
Das „Wahrzeichen“ jeder Bohrung ist der weithin sichtbare Bohrturm. Seine Höhe beträgt zwischen 25 m und 45
m. In seiner Krone befinden sich die Turmrollen, über die an Seilen der Flaschenzug und das Bohrgestänge
hängen. Die Last von Gestänge und Flaschenzug, die die Krone zu tragen hat, beträgt je nach Tiefe der Bohrung
150, 200 oder sogar 500 Tonnen. An dem Flaschenzug sind Bohrhaken, Spülkopf und das Bohrgestänge
befestigt.
Am Ende des Gestänges sitzt der Bohrmeißel. Je nach Beschaffenheit der zu durchbohrenden Gesteinsschicht
wählt man eine bestimmte Meißelform aus (Bild 4).
Neben dem Rotary-Bohrverfahren gibt es noch weitere Bohrverfahren. Die gewählte Fördermethode hängt davon
ab, unter welchem Druck und welcher Temperatur das Öl in der Lagerstätte steht und wie hoch der Gasanteil ist.
Ist die Bohrung fündig, und hat das Bohrloch eine ausreichende Tiefe, etwa 30 bis 50 m, wird es mit Stahlrohren
ausgekleidet (verrohrt). Diese haben einen Durchmesser von ca. 100 bis 150 mm. Der Bohrturm wird abgebaut
und die Förderung vorbereitet.
Es gibt zwei Möglichkeiten der Erdölförderung. Bei ausreichendem Lagerstättendruck fließt das Erdöl von selbst
zur Erdoberfläche. Ist dies nicht der Fall, wird eine Pumpe eingesetzt oder es wird durch Einpressen eines
Fremdgases ein künstlicher Druck erzeugt. Überwiegend kommen aber Pumpen zur Anwendung.
Nach Erdöl wird nicht nur auf dem Festland gebohrt, sondern in zunehmendem Maße auch im Meeresboden.
Diese Art von Bohrung und Förderung des Erdöls wird als off-shore-Bohrung bezeichnet. Ihre technischen
Einrichtungen sind meist schwimmfähige Bohrplattformen oder Schiffe.
Schon zu Beginn des vergangenen Jahrhunderts begann man mit solchen off-shore-Bohrungen. Zunächst waren
es Holzkonstruktionen, die in den Meeresboden gerammt wurden. Diese wurden später durch
Stahlkonstruktionen ersetzt. Je nach Tiefe des Gewässers gelangen unterschiedliche Arten von Bohranlagen zum
Einsatz.
Für flachere Gewässer werden feststehende Bohrplattformen verwendet. Die Plattform liegt 10 bis 20 m oberhalb
des Meeresspiegels. Es können mehrere Bohrungen bis in Tiefen von ca. 1.700 m eingebracht werden.
Für Wassertiefen bis zu ca. 200 m werden mobile Plattformen eingesetzt. Sie werden zum Bestimmungsort
geschleppt und auf einen Standpfeiler auf dem Meeresboden abgesenkt.
Für Wassertiefen bis zu 300 m sind sogenannte Halbtaucher-Plattformen geeignet. Diese besitzen
Schwimmkörper, welche mit Ballastwasser gefüllt werden. Die sogenannten Ballasttanks flutet man am Einsatzort
und versenkt sie tief ins Wasser. Sie bilden den Schwerpunkt der Anlage. Die Ballastwassermenge dient zur
Stabilisierung der Plattform bei hohem Seegang.
Bohrungen in Wassertiefen bis zu 1.000 m können von Bohrschiffen eingebracht werden.
Auch mit modernster Technik ist es derzeit möglich, sowohl bei on-shore- als auch bei off-shore-Bohrungen, nur
ca. 20 % des Erdöls einer Quelle zu fördern. Der Computer wird es künftig in diesem Bereich ermöglichen, die
Erkundung der Ölquellen präziser zu gestalten und dadurch bei Bohrungen und der anschließenden Förderung
den nutzbaren Erdölanteil zu verdoppeln.
Forcierte Erdölförderung
Um die Lagerstätten besser ausbeuten zu können und mehr Öl zu fördern, gibt es weitere Fördermöglichkeiten,
die als forcierte Erdölförderung bezeichnet werden.
Dazu zählen:


die Wassereinpressung und
die Dampfeinpressung.
Mit diesen beiden Möglichkeiten schafft man es, bis zu 35 % des Öl einer Lagerstätte zu gewinnen.
Der Zweck beider Verfahren liegt in der Erhöhung der Lagerstättendrucks. Durch das Wasser wird das Volumen
der Kammer wieder aufgefüllt und somit wieder der natürliche bzw. ein höherer Lagerstättendruck erreicht.
Das Dampfeinpressverfahren wird hauptsächlich bei Lagerstätten mit sehr viskosem, also stark zähflüssigem, Öl
eingesetzt. Durch den bis zu 300 °C heißen Wasserdampf wird das Öl mit erhitzt und die Viskosität nimmt ab.
Allein dadurch fließt das Öl schon schneller. Da aber auch noch der Druck erhöht wird, erzielt man den doppelten
Effekt.
Um das Erdöl, das sich unter dem Meeresboden befindet, fördern zu können, verwendet man Bohrinseln.
Diese Art der Förderung wird als Offshore-Bohrung bezeichnet. Die Bohrinseln können dabei entweder fest auf
dem Meeresgrund verankert sein, um so Wind und Eisschollen standzuhalten, oder sie können auch auf dem
Wasser schwimmen. Diese Art der Förderung ist, obwohl schon relativ lange erprobt, noch immer eine große
Gefahr für die Mannschaft und die Umwelt.
Erdölverarbeitung
Nach der Förderung werden Feststoffe, Wasser und das Erdgas mithilfe von Chemikalien und Wärme vom Erdöl
getrennt. Danach wird das Erdöl mit Tankern oder mittels Pipelines zu einer Raffinerie transportiert.
Große Ölfelder sind in der Regel direkt an große Transportpipelines angeschlossen. Solch eine Pipeline führt
unter anderem auch von Russland in die neue Raffinerie nach Leuna.
Transport von Erdöl
Der Transport des Erdöls erfolgt entweder über Pipelines, in Tankschiffen, in Tankfahrzeugen und in
Kesselwagen auf der Schiene.
Pipelines sind Rohrleitungen, die den Förderort mit der Raffinerie verbinden. In den erdölfördernden Ländern
durchziehen Netze von Pipelines das Land. Die Länge dieser Rohrleitungen kann mehrere hunderttausend
Kilometer betragen. Pumpen sorgen für eine ausreichende Fließgeschwindigkeit innerhalb des Pipeline-Netzes.
Für die Errichtung von Pipelines ist ein erheblicher Kostenaufwand nötig. Dieser ist nur dann gerechtfertigt, wenn
die Erdöllagerstätte sehr ergiebig ist.
Tankschiffe transportieren das Erdöl über die Meere. In Seehäfen wird das Erdöl aus der Pipeline in die
Tankschiffe umgeladen. Ein Schiffstransport erfolgt immer dann, wenn seine Kosten günstiger im Vergleich zu
denen mit Pipelines sind oder es keine andere Möglichkeit gibt.
Tankfahrzeuge für die Straße und Kesselwagen für die Schiene werden dort eingesetzt, wo keine
Flußanbindung vorhanden ist oder kleine Abnehmermengen transportiert werden sollen.
Die Vergangenheit hat gezeigt, dass alle Transportwege ökologisch sehr risikovoll sind. Am häufigsten berichten
Medien aber über havarierte Tankschiffe im Überseeverkehr. Das auslaufende Öl verseucht das Wasser und die
in ihm lebenden Fische und Pflanzen sowie die auf ihm lebenden Vögel. Die daraus resultierenden Schäden in
der Natur sind kaum zu reparieren. Auch Pipelines können insbesondere in militärischen Krisenregionen zerstört
werden. Sie haben großflächige Bodenverseuchungen zur Folge.
Fraktionierte Destillation
In der Raffinerie wird das Erdöl einer fraktionierten Destillation unterzogen.
Bei diesem vollautomatischen Prozess wird es in seine Bestandteile zerlegt, damit es weiter verarbeitet werden
kann.
Bei der fraktionierten Destillation (=Rektifikation) wird ausgenutzt, dass die einzelnen Bestandteile des Rohöls
unterschiedliche Siedetemperaturen haben.
Zuerst wird unter Normaldruck destilliert und die Bestandteile, die bis etwa 360 °C sieden, werden abgetrennt.
Die erste Fraktion, also die erste Gruppe von Bestandteilen, die dabei abfällt, ist Rohbenzin.
Man unterscheidet Leichtbenzin, das bei etwa 50- 100 °C siedet, und Schwerbenzin, das bei 100-180 °C siedet.
Ein anderer Begriff für die Fraktion des Rohbenzins ist Naphta.
Die zweite große Gruppe an Destillaten sind die Mitteldestillate Petroleum und Gasöl. Petroleum siedet im
Anschluss an das Schwerbenzin und das Gasöl hat eine Siedetemperatur von 250 - 300 °C.
Der jetzt noch verbleibende Anteil wird nun nochmals destilliert, diesmal aber unter Vakuum.
Im Laufe dieser Destillation erhält man als Bestandteile Vakuumgasöle (Haushaltsheizöl, Dieselöl), verschiedene
Maschinenöle, Schmieröle und Paraffine.
Als Rückstand bleibt bei der Vakuumsdestillation Bitumen, der dann hauptsächlich im Straßenbau eingesetzt
wird.
Im Verlaufe der Raffination werden störenden Bestandteile, insbesondere Schwefel- und Stickstoffverbindungen,
entfernt. Bei der Entschwefelung von Erdöl wird unter erhöhtem Druck, der Nutzung eines Katalysators und der
Zugabe von Wasserstoff Schwefelwasserstoff gewonnen.
Aufarbeitung einzelner Fraktionen - Cracken und Alkylierung
Mit der Erfindung des Automobils zu Beginn des 20. Jahrhunderts und der Verbreitung der elektrischen
Beleuchtung stieg der Bedarf an Benzin rasant an und somit auch der Bedarf an Rohöl.
Um 1920 ließen sich z. B. in den USA aus Erdöl etwa 26 % Benzin, 12 % Petroleum, 48 % Gasöl und Destillate
und 12 % schwerere Destillate gewinnen. Um die Benzinausbeute zu steigern und der erhöhten Nachfrage
begegnen zu können, wurden weitere Aufarbeitungsschritte entwickelt.
Eines dieser Verfahren ist das Cracken. Bei diesem Verfahren werden die schwereren Bestandteile des Rohöls
unter unterschiedlich hohem Druck auf höhere Temperaturen erhitzt. Dadurch spaltet man die großen
Kohlenwasserstoffmoleküle in kleinere. Das Cracken kann rein thermisch oder katalytisch erfolgen.
Ein weiteres Verfahren ist die Alkylierung bei dem kurzkettige Kohlenwasserstoffe zu Benzinen umgewandelt
werden.
Aufgrund dieser Verfahren ist die Ausbeute an Benzin aus Rohöl auf fast 50 % und an Mitteldestillaten auf 70- 80
% gestiegen. Dagegen sind die anderen Produkte wie Gasöl, Schmieröl und schwere Destillate rückläufig.
1. Das thermische Cracken
Das thermische Cracken ist das älteste der Crackverfahren und wurde 1913 erstmalig in den USA angewandt.
Es beruht auf der Spaltung der so genannten Mitteldestillate des Erdöls, also der mittleren Fraktionen aus der
Rohöldestillation.
Dabei entsteht aus höhermolekularen Kohlenwasserstoffen ein Gemisch von kurzkettigeren, bei niedrigeren
Temperaturen siedenden, Kohlenwasserstoffen.
Das thermische Cracken kann unter verschiedenen Arbeitsbedingungen verlaufen.
Beim thermischen Cracken verläuft die Spaltung der Moleküle über einen radikalischen Mechanismus.
2. Katalytisches Cracken
Dieses Verfahren (siehe Bild 1) aus dem Jahre 1934 wird auch nach seinem Erfinder als Houndry-Verfahren
bezeichnet.
In den meisten Varianten findet die Spaltung der Kohlenwasserstoffe in der Gasphase statt.
Dabei wird der Crackprozess bei 500°C (775 K) und, im Gegensatz zum thermischen Cracken, mit niedrigen
Drücken von etwa 2 bar (0,2 MPa) durchgeführt.
Durch die Verwendung von Katalysatoren aus Aluminiumoxid und Siliciumdioxid
Vakuumdestillate und Mitteldestillate in Crackbenzine überführen.
lassen sich auch
Sie enthalten eine große Menge von Aromaten. Diese haben eine hohe Klopffestigkeit mit Oktanzahlen von über
90.
Das Platforming Verfahren ist eine Variation des katalytischen Crackens aus dem Jahre 1949. Dabei wird als
Katalysator Platin / Aluminiumoxid
verwendet.
Abwandlungen des katalytischen Crackens
Hydrierende Spaltung
Bei diesem auch als Hydrocracken bezeichneten Verfahren werden die Reaktionen aus dem katalytischen
Crackverfahren durch die Hydrierung (die Reaktion mit Wasserstoff) überlagert.
Dieses Verfahren ist sehr flexibel bezüglich der einzusetzenden Rohstoffe und der gewonnenen Produkte.
Beim Verbrennen von Benzin entstehen aus den Aromaten krebserregende Verbindungen, die in den
Autoabgasen enthalten sind. Diese Erkenntnisse haben dazu geführt, die Aromatenbildung beim Reformieren zu
verringern. Um trotzdem eine hinreichend hohe Oktanzahl zu erreichen, werden dem Benzin andere
Verbindungen, z. B. Ether bzw. Ethanol zugesetzt.
Petrochemie
Durch die Aufspaltung des Rohöls und der dabei entstehenden Produkte entstand ein ganz neuer Industriezweig
- die Petrochemie.
Erdöl und Erdgas bilden zu 90 % die Rohstoffbasis der organischen Chemie. Als wichtige Grundstoffe werden
hauptsächlich aus den Benzinen zunäöhst Alkene und Aromatenn hergestellt. Diese verwendet man dann zur
Herstellung von Kunststoffen, Farben, Sprengstoffen, Farbstoffen und Dämmstoffen sowie für Waschmittel,
Arzneimittel und Lösungsmittel.
Der bei der Entschwefelung von Erdölfraktionen anfallende Schwefel ist eine wichtige Rohstoffquelle zur
Herstellung von Schwefelsäure.
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