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Petrochemische Verarbeitung von Rohöl
Der Rohstoff für die Herstellung petrochemischer Produkte wie Fette, Öle, Kraftstoffe oder Bitumen für den Straßenbau ist heute in der Regel das Rohöl (engl. „Crude“). Als Rohöl wird grundsätzlich derjenige Zustand des Erdöls bezeichnet, in dem es bei der Förderung an die Erdoberfläche gelangt. Ohne weitere Verarbeitung oder Behandlung ist Rohöl dabei weitestgehend unbrauchbar. Beim Rohöl handelt es sich um eine komplexe Mischung unterschiedlicher Kohlenwasserstoffe von unterschiedlicher Molekülgröße, wobei jedes der im Rohöl enthaltenen Kohlenwasserstoffe im weiteren Verarbeitungsprozess eines der später verbrauchsfertigen Endprodukte bildet. Man kann sich Rohöl stark vereinfacht als ein Gemisch uns bekannter Mineralölprodukte vorstellen.
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| Rohöl besteht zu über 90% aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Schwefel. |
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Die chemische Zusammensetzung des verwendeten Rohöls entscheidet daher auch weitestgehend darüber welche Fertigprodukte in welchen anteiligen Mengen aus diesem gewonnen werden können. Die chemische Zusammensetzung von Rohöl kann je nach Herkunft mitunter stark variieren. In der Nordsee gewonnenes Rohöl (z.B. Brent) zählt beispielsweise zu den leichten Rohölen, während das in Venezuela geförderte Rohöl zu den schweren Rohölen gezählt wird. Leichte Rohöle sind begehrter, da sie einen hohen Prozentsatz chemischer Komponenten (Kohlenwasserstoffe) enthalten, aus denen sich Benzin und Dieselkraftstoffe herstellen lassen. Schweres Rohöl dagegen enthält einen hohen Anteil an Kohlenwasserstoffen aus denen sich Bitumen und Schmierstoffe herstellen lassen.
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| Rohöle unterscheiden sich hauptsächlich durch ihre spezifische Dichte, den Schwefelgehalt und die Viskosität. |
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Um aus dem geförderten Rohöl verbrauchsfertige Mineralölprodukte gewinnen zu können müssen die darin enthaltenen Kohlenwasserstoffmoleküle isoliert und von einander getrennt werden. Hierbei macht man sich die unterschiedlichen Siedepunkte der im Rohöl enthaltenen Kohlenwasserstoffe zu nutze. Wird Rohöl stark erhitzt, so verdampfen die darin enthaltenen Kohlenwasserstoffe bei unterschiedlichen Temperaturen. Auf diese Weise können die einzelnen chemischen Komponenten getrennt werden. Bei der Raffination handelt es sich um einen mehrstufigen Prozess, welche im Schaubild stark vereinfacht dargestellt ist:
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| Rohöl wir "gekocht" um es in seine Bestandteile zu zerlegen. |
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Das Rohöl gelangt im ersten Schritt zunächst in die Atmosphärische Destillationsanlage, wo es auf ca. 370°C erhitzt wird. Die im Rohöl gebundenen leichten Kohlenwasserstoffmolekülketten verdampfen und steigen bei normalem atmosphärischem Druck im Destillationsturm auf. Der Turm ist innen mit durchlässigen Böden in verschiedene Ebenen aufgeteilt. Beim Aufsteigen kühlen sich die Kohlenwasserstoffmoleküle langsam ab und gehen in den verschiedenen Ebenen, etwas unterhalb ihrer jeweiligen Siedetemperatur, wieder in den flüssigen Zustand über. Die auf diese Weise isolierten Kohlenwasserstoffe, so genannte Fraktionen, können nun in den jeweiligen Ebenen der Destillationsanlage abgeführt werden. Bei der Mineralölverarbeitung handelt es sich in der Praxis um einen mehrstufigen Prozess. Beim ersten Erhitzen bleibt ein aus schweren Molekülketten bestehender Rückstand zurück, welcher dann in einem weiteren Schritt, der so genannten Vakuum Destillation, auf ca. 475°C erhitzt wird, um die darin enthaltenen Kohlenwasserstoffe zu lösen. Da viele Kohlenwasserstoffmoleküle bei Temperaturen von über 400°C zerfallen, ist es notwendig den Rückstand in einem Vakuum zu erhitzen, da Flüssigkeiten dort bereits bei niedrigeren Temperaturen verdampfen können. In einem dritten Schritt wird der weiterhin verbliebene Vakuumrückstand im so genannten „Coker“ auf ca. 525°C erhitzt um die letzten verbliebenen Kohlenwasserstoffe zu verdampfen. Auch die in den jeweiligen Verarbeitungsschritten isolierten Kohlenwasserstoffgruppen (Rohbenzine und Mitteldestillate) werden in weiteren Verarbeitungsschritten nochmals feiner aufgespaltet, entschwefelt und durch den so genannten Reformationsprozess weiter veredelt.
Als Endprodukte werden Benzin für den Betrieb von Ottomotoren, Flugbenzin bzw. Kerosin, leichtes Gasöl (Diesel und Heizöl), schweres Gasöl (Schiffsdiesel), sowie Bitumen für den Straßenbau, Fette und Öle gewonnen. Die im Rohöl gebundenen Gase werden im Destillationsprozess abgebrannt. Diese Fackeln auf den Dächern der Destillationsanlagen sind bei Nacht in den Raffinerien oft bereits von weitem zu sehen und prägen das typische Erscheinungsbild einer Raffinerie.
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| Schaubild Erdölförderung. Rohöl wird aus natürlichen Erdölspeichern entnommen und an die Oberfläche gepumpt. |
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Abhängig von der technischen Ausstattung einer Raffinerieanlage können aus einer Tonne Rohöl prozentual in etwa die im oberen Schaubild dargestellten Mengen an Fertigprodukten hergestellt werden. Die Tatsächliche Verteilung wird darüber hinaus auch von der Rohölqualität bestimmt. Für den Laien Interessant ist die Tatsache, dass es nicht möglich ist ausschließlich ein bestimmtes Produkt herzustellen. Vielmehr ist es aus prozesstechnischen Gründen immer notwendig einen bestimmten Produktmix herzustellen. Vor dem Hintergrund der unvorstellbar großen, allein in Deutschland hergestellt Mengen, hat dies weit reichende politische Auswirkungen. Über die Besteuerung muss die Politik permanent versuchen den Mineralölverbrauch so zu lenken, dass möglichst alle im Herstellungsprozess entstehenden Produkte abgesetzt werden können. Eine 100%ige Umstellung des Kraftfahrzeugverkehrs beispielsweise auf Dieselkraftstoff würde beispielsweise dazu führen, dass jährlich irgendwo knapp 27 Mio. Tonnen Benzin (not-)gelagert werden müssten – eine schier unvorstellbare Menge, welche knapp 50 Supertankerladungen entspräche.
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Quellen & Externe Links |
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