Big Bang HTL 3, Schulbuch

Organische Technologie und Ökologie (III. Jg., 6. Sem.) 105 Fossile Rohstoffe 11 11.3.3 Treibstoff-Herstellung Der Hauptanteil des Erdöls dient zur Treibstoffherstellung, nämlich fast 60%. Dabei ergeben sich mehrere Probleme: – Die im Erdöl „von Natur aus“ enthaltene Menge an Ben- zinfraktion ist oft sehr gering . Meist enthalten Erdöle große Mengen an Schmierölfraktionen und nur wenig Benzin. Man muss also einen Weg finden, aus langketti- gen Fraktionen mehr Benzinfraktion herzustellen. – Das bei der Primärdestillation gewonnene Benzin ist qualitativ minderwertig . Es weist schlechte Verbrennungseigenschaften auf. Dies wird ausgedrückt durch eine sehr niedrige Oktanzahl von etwa 35–45. Zum Verkauf an der Tankstelle benötigt man mindestens Oktanzahlen von 91. Man muss also das Benzin durch chemisches Umbauen der Moleküle qualitativ besser machen. Info: Der Otto-Motor und das Klopfen -> S. 106 Diese beiden Probleme löst man mit 3 chemischen „Tricks“: 1. Cracken (Benzinausbeute erhöhen) Für Treibstoffe benötigt man Kohlenwasserstoffe mit Ketten- längen von C 5 –C 12 . Die Hauptmenge des Erdöls besteht aber aus Gasöl- und Schmierölfraktionen mit längeren Ketten. Die Lösung ist: längere Ketten in kürzere zu zerbrechen, um mehr Benzinfraktion zu erhalten, eben Cracken . Je nach Anfangsfraktion, Reaktionsbedingungen und gewünschten Produkten gibt es viele verschiedene Crack- Verfahren. Zur Benzin-Herstellung ist das katalytische Cracken ( Fluid Catalytic Cracking FCC ) das wichtigste Verfahren. Als Aus- gangsfraktion dient Vakuum-Gasöl . Dieses wird erhitzt und crackt an Aluminiumsilikat-Katalysatoren in kürzerkettige Verbindungen. Es entsteht hochwertiges Crack-Benzin, weil auch Ringverbindungen und verzweigte Kohlenwasserstoffe gebildet werden. Auch wertvolle Alkene (Propen, Buten, …) entstehen bei diesem Prozess. Abb. 11.15: Reaktion beim Fluid Catalytic Cracking FCC Ein weiteres Verfahren zur Benzinherstellung ist das Hydrocracken . Dabei wird ebenfalls die Gasölfraktion verwendet, allerdings läuft das Cracken an Nickeloxid/ Wolframoxid Katalysatoren ab, und es wird Wasserstoff H 2 Welche Benzinsorten kann man an einer Tankstelle tanken? Was ist der Unterschied zwischen ihnen? F14 zugefügt, der sich mit den Produkten verbindet. Dadurch entstehen lineare, nicht-cyclische Alkane mit kurzen Ketten. V 11.1 L Modellversuch zum Cracken Geräte und Chemikalien: hitzebeständiges Reagenzglas, Reagenzglas mit seitlichem Ansatz, 2 Glasrohre gebogen, 2 Stopfen mit Bohrung, Schlauchstücke, 2 Gasbrenner, Glasstab, Quarzglaswolle, Stative mit Klemmen zur Befestigung. Hartparaffin, Eiswasser in einer Kühlfalle (Becherglas), Kaliumpermanganatlösung 0,01%, Perlkatalysator Durchführung: In eine hitzebeständige Proberöhre wird ein haselnuss- großes Stück Hartparaffin gegeben, mit dem Glasstab ganz nach unten gedrückt und mit einer dünnen Schicht Quarz- glaswolle überschichtet. Dann werden 7cm Perlkatalysator eingebracht, das Reagenzglas fast waagrecht eingespannt und die Apparatur nach Abb. 11.16 vervollständigt. Der Perlkatalysator wird mittels Gasbrenner stark erhitzt (immer wieder schwenken, um das Reagenzglas nicht zu schmelzen). Der zweite Brenner wird verwendet, um das Hartparaffin zu erwärmen (sehr langsam und vorsichtig nur erwärmen, das Paraffin darf nicht sieden!) Im Laufe des Versuchs sollte sich Crack-Kondensat in der Kühlfalle sammeln und Crack-Gase durch die Kaliumperm- anganat-Lösung strömen. Sobald eine Farbänderung festzu- stellen ist, kann der Versuch beendet werden. Auch mit dem Kondensat kann man den Kaliumpermanga- nat-Test durchführen. Aufgaben: – Begründe, inwieweit das Entstehen von flüssigen und gasförmigen Reaktionsprodukten ein Hinweis auf erfolg- reiches Cracken ist. – Erläutere, welcher Sachverhalt mit der Reaktion mit KMnO 4 dargestellt werden soll und untermauere deine Ausführungen mit einem konkreten Crack-Beispiel an- hand von Strukturformeln. Entsorgung: Die Mangandioxid enthaltenden Lösungen in den Behälter S für schwermetallhaltige Lösungen. Entstandene Crack-Kondensate in den Behälter A für orga- nische Lösungsmittel. e Abb. 11.16: Versuchsaufbau Cracken von Hartparaffin Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv