Erdöl – ein Rohstoff wird veredelt - FWU

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32 10195 / 42 01913 Erdöl - ein Rohstoff wird veredelt Seite 2 - nachgeschaltete Anlagenteile durch Korrosion zerstören; - die empfindlichen Katalysatoren in den weiterverarbeitenden Anlagen vergiften und somit inaktivieren; - beim Verbrennen – wie auch ein Versuch belegt – Schwefeldioxid bilden, das die Umwelt stark belastet; - teilweise sehr unangenehm riechen und daher den Verbraucher abstoßen würden. Zur Entschwefelung werden heute meistens Verfahren eingesetzt, die unter der Bezeichnung „Hydrotreating“ zusammengefasst sind. Es handelt sich dabei um „hydrierendes Spalten an Katalysatoren“. Das Prinzip dieser chemischen Umsetzungen wird zunächst mit Hilfe entsprechender Kugel-Stab-Modelle im Zeichentrick erläutert. Anschließend zeigen Realaufnahmen den technischen Ablauf. (Anm.: In der Praxis läuft dieser Prozess wesentlich komplizierter ab als im Film dargestellt.) Der bei der katalytischen Entschwefelung entstandene Schwefelwasserstoff wird in so genannten Claus-Anlagen durch partielle Oxidation in Schwefel und Wasserdampf umgewandelt. Der Schwefel fällt – wie auch entsprechende Realaufnahmen belegen – in flüssiger Form an. Er weist einen Reinheitsgrad von 99,9 % (!) auf und dient u. a. der chemischen Industrie als Ausgangsstoff zur Herstellung von Schwefelsäure. Die entschwefelten Fraktionen werden anschließend zur Weiterverarbeitung z. B. den im weiteren Verlauf des Filmes vorgestellten Veredelungsverfahren zugeführt: Die Destillation als physikalischer Vorgang kann die im Erdöl vorkommenden Kohlenwasserstoffe nur voneinander trennen und sortieren. Man kann folglich damit nur das gewinnen, was im Erdöl von Natur aus an Stoffen vorliegt. Da aber z. B. der Benzinanteil in den Erdölen nicht ausreicht, den immer wachsenden Bedarf zu decken, wurden zunächst Crackverfahren – auch Konversionsverfahren genannt – entwickelt, die u. a. aus hochsiedenden Kohlenwasserstoffen durch Spalten der Moleküle hochwertige Kraftstoffe erzeugen. Neben den gewünschten Kraftstoffkomponenten und ähnlichen Erzeugnissen erhält man noch große Mengen von gasförmigen Alkenen (Olefinen), die für die chemische Industrie von größter Bedeutung sind. Am Beispiel des ältesten Verfahrens, dem thermischen Cracken, werden das Prinzip und der Ablauf eines Crackprozesses näher erläutert. (Anm.: Schon in den zwanziger Jahren wurden durch thermisches Cracken schwere Fraktionen gespalten, um die Ausbeute an leichten Kraftstoffen zu erhöhen.) Beim thermischen Cracken werden durch Wärmebehandlung große Moleküle in kleine gespalten. Beim Erhitzen geraten – wie ein entsprechender Zeichentrick zeigt – die großen Moleküle in so starke Schwingungen, dass schließlich die Bindungen zwischen den Kohlenstoffatomen zerreißen. Lässt man die Kohlenwasserstoffe zu lange unter Crackbedingungen verweilen, so werden sie fast völlig in Kohlenstoff und Wasserstoff zerlegt. Dieser Effekt wird z. B. beim Coking genutzt, bei dem aus schweren Destillationsrückständen Petrolkoks hergestellt wird. Mithilfe eines Modellversuches wird noch einmal verdeutlicht, dass beim thermischen Cracken aus hochsiedenden Kohlenwasserstoffen neben den niedrigsiedenden, leichtentzündlichen Benzinen auch brennbare Gase entstehen. (Anm.: Das Prinzip des katalytischen Crackens wird im entsprechenden FWU-Arbeitsvideo behandelt). Doch die Qualität der durch Cracken und Destillieren erzeugten Kraftstoffe reichte für moderne Motoren nicht aus. Man musste Benzinsorten finden, die besonders klopffest sind. Dazu wurden seit Mitte der zwanziger Jahre alle in den Benzinen enthaltenen Verbindungen mithilfe von genormten Prüfmotoren auf ihr Klopfverhalten hin untersucht. Dabei wurden folgende Gesetzmäßigkeiten festgestellt: - Verzweigte Kohlenwasserstoffe sind kopffester als geradkettige. - Langkettige, unverzweigte Kohlenwasserstoffe haben ein schlechteres Klopfverhalten als kurzkettige. © FWU Institut für Film und Bild
32 10195 / 42 01913 Erdöl - ein Rohstoff wird veredelt Seite 3 - Ungesättigte Kohlenwasserstoffe sind besser als gesättigte. - Cycloalkane (Naphthene) sind kopffester als Alkane (Paraffine). - Besonders kopffest sind Aromaten. Im Film werden einige der angesprochenen Verbindungen in Form von Kugel-Stab-Modellen präsentiert. Aufgrund weiterer Untersuchungen fand man heraus, dass geradkettige Kohlenwasserstoffe mit den erforderlichen Kettenlängen bereits in Destillat- sowie in Crackbenzinen enthalten sind. Um diese Benzine noch weiterzuveredeln, braucht man wieder andere Reaktionsbedingungen. In der Technik setzt man dazu u. a. katalytische Reformierverfahren ein. Beim katalytischen Reformieren laufen nach- und nebeneinander verschiedene Reaktionen ab, von denen einige im Zeichentrick mit Hilfe von Kugel-Stab-Modellen nachvollzogen werden: z. B. Cyclisieren, Dehydrieren, Isomerisieren sowie Hydrocracken. Durch Veredelung lassen sich aber nicht nur Petroleum, Benzine und ähnliche Mineralölerzeugnisse gewinnen. Diese Verfahren – und das macht die Schlusssequenz deutlich – liefern auch petrochemische Ausgangsstoffe für die Herstellung verschiedener Verbrauchsgüter, denen man nicht mehr ansieht, dass sie ihren Ursprung im Erdöl haben. Erdöl ist eben Rohstoff und Energieträger zugleich. Weitere Medien 32 03252/42 01864 Gewinnung von Erdöl und Erdgas. 16-mm-Film/VHS 16 min, f 32 03527 Entstehung von Erdöl und Erdgas. 16-mm-Film 9 min, f 32 03958/42 01872 Erdöl – Rohstoff und Energieträger. 16-mm-Film/VHS 14 min, f 42 01475 Erdölverarbeitung. Arbeitsvideo/6 Kurzfilme 30 min, f Produktion Huschert Realfilm GmbH, Hilden/Düsseldorf, im Auftrag des FWU Institut für Film und Bild und des Mineralölwirtschaftsverband e.V., Hamburg Buch Frank Röhmer Regie Dr. Christoph Specht Kamera Klaus Thieke Schnitt R.C. Tietze Titelbild Huschert Realfilm GmbH Begleitkarte Frank Röhmer Fachberatung Mineralölwirtschaftsverband e.V. Pädagogischer Referent im FWU Ulrich Berner © FWU Institut für Film und Bild
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