Raffination von Rohöl
Mineralöl als Endprodukt
Die Destillation
- Der Begriff "Cracken" kommt aus dem Englischen to crack = spalten
- Thermisches
Verfahren zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen hoher in solche niedriger Molmasse.
- Die Spaltung erfolgt bei Temperaturen zwischen 450 °C und 650 °C pyrolytisch
oder mit Hilfe von Katalysatoren.
Das älteste und einfachste Crack-Verfahren ist das thermische Cracken.
Während bei der Destillation nur die bereits vorhandenen Kohlenwasserstoffe
voneinander getrennt und in Gruppen aufgeteilt werden können, verwandeln
Crack-Verfahren grössere Kohlenwasserstoffketten in kleinere.
Die Destillationsrückstände werde durch einen Spaltofen geleitet, der bei ca.
500°C arbeitet. Das Kurzzeituge Verweilen im Ofen bringt die langkettigen
Moleküle in starke Schwingungen, dass ab etwa 360 °C die Bindungen zwischen den
Kohlenstoffatomen zerbrechen.
Die Verweilzeit im Crackofen wird so gewählt, dass ein möglichst hoher
Crackeffekt erreicht wird, jedoch eine Koksbildung weitgehend vermieden wird.
Visbreaken ist eine milde Form des thermischen Spaltens. Dabei sind Druck
(rund 70 bar) und Temperatur (etwa 460°C) niedrig genug; dass schweres Heizöl
direkt eingesetzt werden kann, ohne dass es zur Verkokung kommt. Beim Verkoken
setzt sich Kohlenstoff in fester Form als Koks (entgaste Kohle) ab. Allerdings
ist die Ausbeute an leichten Produkten mit 20 bis 30 Prozent recht gering. Eine
weitere Variante des thermischen
Steamcracken wird katalytisch beschleunigt und erfolgt deshalb auch unter
geringeren Temperaturen.
Die Molekülumwandlung erfolgt schonender als beim klassischen thermischen
Cracken und es entstehen Produkte höherer Qualität.
Flüssiggase, Benzine und Mitteldestillate können zu noch kürzeren
Kohlenwasserstoffketten umgewandelt werde, welche in der chemischen Industrie
wiederum verwendung funden.
Ein wesentlich höheres Umwandlungsergebnis als beim thermischen erreicht man
mit dem katalytischen Cracken. Der Spaltvorgang erfolgt bei etwa 500° C in
Gegenwart eines Katalysators. Katalysatoren sind Stoffe, die die chemische
Reaktionen fördern, beschleunigen oder in eine bestimmte Richtung lenken und
nach der Reaktion unverändert vorliegen.
Beim katalytischen Cracken verwendet man meist staubförmige Katalysatoren,
wie zum Beispiel synthetische Aluminiumsilikate oder Wachsdestillate, die sich
in einem Dampf-Gas-Strom wie eine Flüssigkeit verhalten. Sie besitzen eine
grosse Oberfläche (etwa 100 m2 pro g).
Ergebnis des katalytischen Crackens ist ein undefiniertes Gemisch aus kurz-
und längerkettigen Kohlenwasserstoffen (Methan bis Koks), welche direkt weiter
aufbereitet werden können (verfeinerte Destillation und Entfernung des
Restschwefels).
- Schwefelarme Produkte (ein Teil des Schwefels aus dem Rohöl wird
katalytisch umgesetzt)
- Oktanzahl
von 80 bis 85.
Alkylierung, Herstellung von Alkylatbenzin
Alkylierung bezeichnet das Einführen einer Alkylgruppe in eine chemische
Verbindung. Alkylgruppen sind Kohlenwasserstoffe mit der allgemeinen Formel
-CnH2n+1, z. B. die Methyl- (-CH3) oder Ethylgruppe (-C2H5).
Durch diese Methode werden die kurzkettigen Moleküle, die beim thermischen
Cracken entstehen, mit Hilfe eines Katalysators wieder zusammengesetzt. Dadurch
kommt es zur Bildung von verzweigten Molekülen im Siedebereich des Benzins.
Diese "Alkylbenzine" haben wertvolle Eigenschaften wie z. B. eine natürliche
hohe Klopffestigkeit.
Als Beispiel siehe dazu die Beschreibung der so genannten
Gerätebenzine.
Hydrocracken ist das teuerste aber vielleicht das interessanteste Verfahren.
Hydrocracköle werden auch als synthetische Öle bezeichnet, weil sie chemisch
teilweise massiv verändert werden.
- katalytisches Spaltverfahren mit Wasserstoff
- Druck von 100 -150 bar
- nahezu vollständige Umwandlung des Eduktes
- als Katalysatoren z.B. NiMo (Nickel-Molydän)
Vorteile
- Durch eine Kombination von Katalysator und andern Betriebsbedingungen
kann wie bei der klassischer chemischen Synthese das Endprodukt ziemlich
genau bestimmt werden.
- Es ist möglich, Fraktionen bestehend aus mehrheitlich Benzin oder
Heizöl/Diesel zu gewinnen.
Nachteile
- Teuer
- apparativ sehr aufwändig und gefährlich (hoher Druck, Wasserstoff)
- Das Ausgangsprodukt (Edukt) muss entschwefelt sein (ansonsten Katalysatortod durch chem.
Reaktionen)
http://www.adamol.at/html/technologie.htm
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