Big Bang HTL 3, Schulbuch

106 Organische Technologie und Ökologie (III. Jg., 6. Sem.) 11.3.4 Veredelung 2. Katalytisches Reformieren (Produkt verbessern) Um Benzinanteile mit noch höherer Qualität herzustellen, verwendet man das Reforming-Verfahren. Primärbenzin wird auf 500 °C erhitzt und in einen Reaktor geleitet. Dort bewirkt ein Platin-haltiger Katalysator verschiedene Um- bildungsreaktionen in den Kohlenwasserstoffmolekülen. Wegen des Platins heißt das Verfahren auch „Platformen“. Dabei laufen folgende Reaktionstypen ab: Isomerisierung: z. B. Heptan → 2,3 Dimethylpentan Cyclisierung: z. B. Hexan → (–H 2 ) → Cyclohexan Dehydrierung: z. B. Cyclohexan → (–3H 2 ) → Benzen Aus linearen Alkanen entstehen also verzweigte, aromati- sche und cyclische Kohlenwasserstoffe. Diese haben wesent- lich höhere Oktanzahlen als unverzweigte. Reformat-Benzin (OZ ca. 85–95) wird daher dem Benzin aus der Primärdestillation (OZ ca. 35–45) zugemischt, um die Octanzahl zu erhöhen. 3. Zusätze (Produkt verbessern) Um die Qualität des Benzins noch weiter zu verbessern, hat man Substanzen gefunden, die schon in geringen Mengen (als Zusätze) die Klopffestigkeit stark erhöhen können. MTBE: Methyl-tert-Butyl-Ether (IUPAC-Name: 2-Methoxy-2-Methyl- Propan), ist derzeit das Antiklopfmittel der Wahl . Es ist leicht herzustellen, neigt nur wenig zur Peroxidbildung, und hat eine Octanzahl von 118. Es wird zu ca. 5% dem Benzin zugemischt. ETBE: Ethyl-tert-Butylether ist ähnlich dem MTBE gebaut, und hat auch ähnliche Eigenschaften. Sein Vorteil ist aber, dass er teilweise aus erneuerbaren Quellen, in diesem Fall Ethanol, hergestellt werden kann. ETBE kann daher zu knapp 50% als „Biokraftstoffbeimischung“ gewertet werden. Er ist aller- dings teurer als das reine Ethanol (das aufgrund seiner hohen OZ auch als Antiklopfmittel eingesetzt werden kann), weshalb er nur eingesetzt wird, wenn hohe Oktanzahlen er- reicht werden sollen. Abb. 11.18: Herstellung von ETBE Abb. 11.17: MTBE Treibstoffherstellung Stelle für die zuvor genannten Isomerisierungs-, Cyclisierungs- und Dehydrierungs-Reaktionen die korrekten Strukturformeln aller beteiligten Moleküle auf. L 11.3 F15 B1 Der Otto-Motor und das Klopfen In einem Otto-Motor sollen gasförmige Gemische aus Benzin und Luft möglichst vollständig verbrannt werden. Dazu müssen die Gemische komprimiert und bei maximaler Verdichtung von der Zündkerze gezündet werden. Wenn das Benzin eine niedrige Qualität aufweist, neigt es dazu, sich schon vorher durch die starke Erwärmung bei der Verdichtung selbstständig zu entzünden. Die Folgen sind eine unregelmäßige Verbrennung und ein klopfendes Ge- räusch des Motors. Dieses Klopfen führt zu Schäden am Motor, daher ist es wichtig, möglichst klopffesten Treibstoff zu tanken. Das Maß für die Klopffestigkeit eines Benzingemisches ist die Oktanzahl (OZ). Je höher die OZ, desto besser ist das Benzin. Zur Festlegung einer Oktanzahl-Skala hat man 2 Substan- zen als Bezugspunkte ausgewählt: Heptan als Stoff mit ge- ringer Klopffestigkeit (also hoher Neigung zum Klopfen), erhält OZ = 0 , und Iso-Octan (eigentlich 2,2,4-Trimethylpen- tan) mit hoher Klopffestigkeit (also geringer Neigung zum Klopfen) erhält OZ = 100 . Ein Gemisch aus 91% Iso-Octan und 9% Heptan erhält demgemäß OZ = 91. (An der Tankstelle Normalbenzin) Jedes Kraftstoffgemisch, das auf den Markt kommt, wird nun in Testmotoren auf seine Klopffestigkeit geprüft. Verhält es sich so, wie eine Mischung aus 95% Iso-Octan und 5% Heptan, so bekommt es die Octanzahl 95 und darf als Su- perbenzin verkauft werden. Superbenzin besteht also nicht aus 95% Iso-Octan und 5% Heptan, es verhält sich nur gleich wie diese Mischung. ( F14 ) Je nach Bauart und Verdichtung des Motors gibt es die opti- male Treibstoffvariante. Tankt man niedrigere Oktanzahlen als vorgeschrieben, riskiert man eine Leistungsverminde- rung oder im schlimmsten Fall Motorschäden. Tankt man höhere Oktanzahlen als vorgeschrieben, führt das hingegen nicht zu höherer Leistung, es ist nur teurer. i Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv