Big Bang HTL 3, Schulbuch

Organische Technologie und Ökologie (III. Jg., 6. Sem.) 103 Fossile Rohstoffe 11 Abb. 11.11: Raffinerie Schwechat Erdöl ist ein komplexes Gemisch aus so vielen unterschied- lichen Kohlenwasserstoffen, dass man es nicht direkt ver- wenden kann. Daher wird das Rohöl über Pipelines oder Tanker zur Weiterverarbeitung in Raffinerien transportiert. Dort stellt man die verschiedensten Produkte daraus her: vom Flugzeugtreibstoff bis zum Diesel, vom Motoröl bis zum Heizöl, vom Bitumen für den Straßenbau bis zu verschie- densten Grundchemikalien für die Kunststoffherstellung. Bei so vielen unterschiedlichen Produktgruppen sind natürlich auch viele verschiedene Prozesse der Verarbeitung nötig. In diesem Buch gliedern wir sie in: 1) Erdöl-Destillation: Auftrennung in verschiedene Fraktionen (Primär- und Vakuumdestillation) 2) Entschwefelung 3) Treibstoff-Herstellung (Cracken) 4) Veredelung (Reformieren und Zusätze) 5) Herstellung der chemischen Grundprodukte ( Petrochemie ) 11.3.1 Erdöl-Destillation Nun werden die beiden Destillations-Schritte vorgestellt. Das komplexe Gemisch Erdöl wird dadurch in eine über- schaubare Anzahl an Fraktionen getrennt. Erdöl enthält vor allem Kohlenwasserstoffe mit verschiede- nen C-Anzahlen, also unterschiedlich langer Kettenlänge. Kohlenwasserstoffe verschiedener Kettenlänge unterschei- den sich in ihren Siedepunkten und können deshalb durch Destillation getrennt werden. Dabei gilt: je länger die Kette, desto höher der Siedepunkt. Die sogenannte Primärdestillation wird dabei in einem Destillationsturm (Fraktionierturm) durchgeführt. Sie heißt auch fraktionierende Destillation , weil dabei in einem Schritt das Rohöl in mehrere Fraktionen aufgetrennt wird. Fraktion = Gemisch aus Stoffen mit ähnlichen Siedepunkten. Das ist möglich durch den besonderen Bau des Fraktionier- turms : Er besteht aus mehreren Etagen mit verschiedenen Temperaturzonen: unten heißer, oben kühler . Die Etagen sind über speziell gebaute kurze Rohre miteinander verbunden. Dieses Verfahren der Destillation heißt auch Rektifikation . Wie funktioniert eine Destillation? In welcher physika- lischen Eigenschaft müssen sich Komponenten unterscheiden, damit man sie durch Destillation trennen kann? F13 Info: Rektifikation Abb. 11.12: Primärdestillation Rektifikation Das Verfahren der Rektifikation ist eine Weiterentwicklung der Destillation. Eine einfache Destillation funktioniert gut bei einem 2-Kom- ponenten-Gemisch, deren Siedepunkte möglichst weit aus- einander liegen. Hat man ein Gemisch aus vielen Kompo- nenten, deren Siedepunkte nah zusammen liegen, kann man diese mit einer einfachen Destillation nicht mehr tren- nen. Man müsste viele viele Destillationen hintereinander schalten, um eine zufriedenstellende Trennung zu erhalten. Durch die Rektifikation kann man nun diese vielen Destilla- tionsdurchgänge quasi in einem Schritt durchführen. Erdöl lässt sich so in einem kontinuierlichen Verfahren in seine Fraktionen auftrennen. Möglich macht das der spezielle Bau der Destillieranlage: ein Turm (Fraktionierturm, Kolonne) mit verschiedenen Temperaturzonen – unten heißer, oben kühler. Die einzelnen Etagen (Böden) sind über spezielle „Glocken“ miteinander verbunden. Durch sie kann Dampf aufsteigen, wobei sich der Dampf seinen Weg durch schon kondensierte Flüssigkeit bahnen muss. Zwischen den Glockenböden gibt es auch Ablaufrinnen, durch diese kann kondensierte Flüssigkeit wieder eine Etage tiefer abrinnen. Durch den ständigen Kontakt zwischen Dampf und Flüssigkeit kann sich immer wieder ein neues Gleichgewicht zwischen diesen beiden ein- stellen und die Trennung wird besser, man sagt „schärfer“. Die Vorteile einer Rektifikation gegenüber einer normalen Destillation sind also: – kontinuierlicher Betrieb – hohe Trennschärfen – Aufteilung der Fraktionen in nur einem Arbeitsschritt i Abb. 11.13: Bau der Glocken- böden Nur zu Prüfzwecken – Eige tum des Verlags öbv