EL-MO Elemente und Moleküle, Schulbuch

KM-5: Substanz und Energie Benzin – Kerosin – Diesel – Heizöle – Bitumen 83 83 Produkte aus Rohöl und Produktverbesserung Vergaserkraftstoff (Benzin) Benzin besteht aus den leicht verdampfbaren Kohlenwasserstoffverbindungen mit 5 bis 8 Kohlenstoffatomen im Molekül. Die Hauptmenge des Benzins liefert die Crackanlage. Das Benzin der Primärdestillation wird zum größten Teil zum Steam- cracken verwendet, nur das Nebenprodukt Pyrolysebenzin für den Treibstoff. Beim Verdichten des Benzin-Luft-Gemisches kann es zu unkontrollierten Selbst- entzündungen kommen und zu explosionsartiger Verbrennung mit Druckspitzen. Diese bewirken statt eines gleichmäßigen Schubes auf den Kolben einen Schlag mit entsprechender Belastung der Pleuel- und Kurbelwellenlager. Diese uner- wünschte Erscheinung nennt man Klopfen oder Klingeln. Als Maß für die Klopffestigkeit eines Vergasertreibstoffes dient die Octanzahl OZ (Abb. 83–1). Unverzweigte Kohlenwasserstoffe sind klopffreudig, stark verzweig- te, ringförmige oder aromatische (dh. solche mit Benzenringen) sind klopffest. Daher werden klopffreudige Benzinkomponenten durch Isomerisieren oder Plat- formen über Katalysatoren (aus Platin, daher Platformen) in solche klopffesteren umgewandelt. Superbenzin hat heute eine Octanzahl von 95. Alle Hersteller in Europa bauen Motoren mit einem solchen Octanbedarf. Um die Octanzahl anzuheben, werden weitere Stoffe (zB MTBE Methyl-tertiärbu- tylether und ETBE Ethyl-tertiärbutylether) zugesetzt. Sie haben sehr hohe Octan- zahlen von über 100. Sie werden aus den Produkten des Steamcrackens und Me- thanol oder Ethanol hergestellt. Besonders ETBE wird in Zukunft möglicherweise größere Bedeutung erlangen, da Ethanol aus erneuerbaren Rohstoffen (Bioetha- nol) bei direkter Zumischung technische Probleme verursacht (greift Aluminium- teile im Motor an). Über ETBE kann Ethanol indirekt beigefügt werden. Flugturbinentreibstoff (Kerosin) Die für die heutigen Verkehrsflugzeuge geeigneten Kraftstoffe für Flugturbinen (JET A1) bestehen großteils aus der Kerosinfraktion, mit Zusatz von Schwerbenzin. Dieseltreibstoff Der Dieselkraftstoff hat im Sommer und imWinter unterschiedliche Zusammen- setzung. Sommerdiesel ist das Gasöl, wie es aus der Primärdestillation gewon- nen wird. Im Winter wird eine Mischung aus Gasöl und Kerosin verkauft. Bei niedriger Temperatur kann es zur Ausscheidung von Paraffinkristallen aus dem Dieselöl kommen. Diese verlegen die Kraftstofffilter, die die Einspritzdüse vor Verunreinigungen schützen. Das Kerosin verbessert die Löslichkeit von Paraffin. Die Temperatur, bei der es zum Verlegen des Kraftstofffilters kommt, nennt man cold filter plugging point - CFPP. In Österreich wird Winterdiesel mit einem CFPP von –21 °C verkauft. Manche Firmen bieten auch spezielle Diesel mit CFPP von unter –40 °C an. Das Verbrennungsverhalten wird durch die Cetanzahl charakterisiert. Im Gegen- satz zur Octanzahl bedeuten hier hohe Werte eine leichte Entzündbarkeit. Heizöle Heizöl extraleicht (Ofenheizöl) entspricht in seiner Zusammensetzung weitge- hend dem Winterdiesel. Es wäre aber, ausgenommen in strengen Frostperioden, als Dieselkraftstoff für ältere Fahrzeuge geeignet. Moderne Dieselmotoren mit Partikelfilter und Stickoxidkatalysatoren hätten allerdings Probleme damit. Da Heizöl aber weniger stark besteuert wird, ist diese Verwendung verboten. Um Steuerhinterziehung zu verhindern, wird Heizöl mit einem roten Farbstoff gefärbt. Heizöle leicht, mittel und schwer sind Mischungen aus atmosphärischen und Vakuum-Gasölen mit dem Vakuumrückstand. Sie sind für Großenergieverbrau- cher gedacht und können nur vorgeheizt verbrannt werden. Bitumen Der Vakuumrückstand, der nicht für die Erzeugung von Heizölen Verwendung findet, wird als Bitumen verkauft. Es dient als Feuchtigkeitsisolation im Bau- wesen und zur Herstellung von Teer- und Flämmpappen. Die Hauptmenge wird aber zur Herstellung von Straßendecken als Asphalt verbraucht. Abb. 083–4: Formen von Asphalt Zur Definition der Octanzahl ( OZ ) wählt man das unverzweigte Heptan, dem die Octanzahl 0, und das stark verzweigte 2,2,4-Trimethylpen- tan (Trivialname Isooctan), dem die Octanzahl 100 zugeordnet wird. Durch Mischen der beiden Komponenten kann jede Octanzahl zwischen 0 und 100 erhalten werden. Die Octanzahl wird durch den Prozentsatz Isooctan im Gemisch festgelegt. Benzin besteht nun nicht nur aus diesen zwei Substanzen. Die Octanzahl gibt da- her an, dass das Benzin dieselbe Klopffestigkeit hat wie das entsprechende Standardgemisch. Abb. 083–1: Definition der Octanzahl OZ Abb. 083–2: Herstellung von MTBE H 2 C C CH 3 CH 3 H 3 C C O H 3 C CH 3 CH 3 H 3 C O H Methanol Methylpropen MTBE Abb. 083–3: Winterdiesel und Sommerdiesel bei –10 °C Üb Übung 83.1 Formuliere die Herstellung von ETBE (Reaktionsgleichung mit Strukturformeln). Verwende dabei die Abbildung 083–2 (Herstellung von MTBE). Asphaltbeton Drainasphalt runder “ Betonkies” alle Korngrößen wenig Bitumen trotzdem dichte Struktur “ Bruchkies” wenig Bitumen klebt die Steine zusammen Hohlräume entstehen Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv