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Lexikon der Chemie: Erdölverarbeitung

Erdölverarbeitung, primäre E., im engeren Sinne die chemisch-technische Aufbereitung des Erdöls; im weiteren Sinne werden auch die Crackverfahren (Cracken), das Reformieren, die Hydroraffination und das Hydrocracken (Hydrospalten) zur E. gerechnet. Das geförderte Erdöl, das Gase (z. B. Methan, Ethan und Schwefelwasserstoff), feste Bestandteile und in Wasser gelöste Salze (z. B. Alkali- und Erdalkalichloride) enthält, wird zunächst entgast. Hierzu leitet man das Rohöl, das mit hohem Druck aus der Fördersonde kommt, unter gleichzeitiger Druckentlastung in Separatoren. Hierbei wird das gelöste Gas frei, das zu Heizzwecken eingesetzt werden kann. Vielfach wird das Erdölgas, das noch wertvolle Benzinkohlenwasserstoffe und Flüssiggas enthält, in Zerlegungsanlagen aufgearbeitet. Von der Entgasung gelangt das Rohöl in die Entwässerung. Die Entwässerung wird stets von einer Entsalzung begleitet, da die Salze meist in der wäßrigen Phase gelöst sind und mit dem Wasser entfernt werden. Festes, im Erdöl suspendiertes Salz wird durch Zugabe von Kondensat in Lösung gebracht. Die Entsalzung ist ein wichtiger Teilprozeß der Erdölaufbereitung, da bei der späteren Destillation vor allem Magnesiumchlorid bei höherer Temperatur unter Abspaltung von Chlorwasserstoff zerfällt, der seinerseits stark korrodierend wirkt.

Erdöle enthalten auch geringe Mengen an Aschebildnern, z. B. Eisen-, Aluminium-, Magnesium-, Mangan-, Nickel- und Vanadiumsalze. Die Aschebildner reichern sich bei der Rohöldestillation in den schweren Rückständen an. Besonders die Vanadiumverbindungen können bei hohen Temperaturen zur Korrosion wärmebeständiger Stähle führen.

Die eigentliche Aufbereitung des vorgereinigten Erdöls erfolgt durch Destillation in einer Erdölraffinerie. Hierzu benötigt man eine Fraktionierkolonne mit Seitenstromabzug, oder man verwendet eine aus mehreren Kolonnen bestehende Destillationsanlage (Abb.). Die destillative Zerlegung des auf etwa 400 °C aufgeheizten Öls erfolgt in der unmittelbar dem Röhrenofen nachgeschalteten Fraktionierkolonne zunächst bei Normaldruck (atmosphärische Destillation). Die dampfförmigen Erdölanteile steigen hierbei nach oben. Auf diese Art gelingt es, das Einsatzprodukt in einzelne Fraktionen zu zerlegen, die verschieden hohe Siedegrenzen besitzen. Die Fraktionen werden in verschiedenen Höhen aus der Kolonne abgezogen und zumeist in kleinen Seitenkolonnen (Stripperkolonnen) durch direktes Einblasen von Wasserdampf von geringen Anteilen niedrigsiedender Komponenten befreit, die ihrerseits wieder der Hauptkolonne zugeführt werden.



Erdölverarbeitung. Abb.: Destillation des Rohöls.

Der im Kolonnensumpf anfallende Destillationsrückstand (Toprückstand) enthält vor allem die wertvollen Schmierölfraktionen. Ihre destillative Zerlegung kann nur im Vakuum vorgenommen werden, da die bei Atmosphärendruck anzuwendenden hohen Temperaturen zu einem Zerfall der Schmierölkomponenten (Cracken) führen würden. Bei der Vakuumdestillation gewinnt man Schmieröle unterschiedlicher Viskosität (leichte bis schwere Maschinenöle), als Rückstand bleibt Bitumen. Von Erdölen, die sich nicht zur Schmierölgewinnung eignen, dienen die Toprückstände als Heizöle oder als Einsatzprodukte für Crackanlagen (Visbreaken).

Erdölverarbeitung. Tab.: Die Hauptprodukte bei der Destillation des Erdöls.

Fraktion T in °C Verwendung
Gas
Flüssiggas
20 Heizgas, Kraftstoff
Rohstoff für chem. Synthesen (Erdgas)
Leichtbenzin 20 ... 100 Treibstoffe, Synthesegas-erzeugung, Einsatzprodukt für die Pyrolyse und die Leichtbenzin-isomerisierung
Schwerbenzin 100 ... 180 Einsatzprodukt für das Re-formieren, Vergaserkraftstoff
Kerosin 180 ... 240 Flugturbinentreibstoff, Dieselkraftstoff, Einsatzprodukt zur Gewinnung von Tensid-paraffinen
Gasöl 240 ... 360 Dieselkraftstoff, Einsatz-produkt für Crackverfahren
Vakuum-
destillat
360 ... 500 Motorenöle, Maschinenöle, Ersatzprodukt für Crack- und Hydrospaltverfahren
Vakuum-
rückstand
500 Schmiermittel, Industrie-heizöl, Rohstoff für Ver-kokungsverfahren, Öldruck- vergasung und Visbreaken

Raffination. Vor ihrer Weiterverarbeitung müssen praktisch alle Erdölprodukte raffiniert werden, um störende Bestandteile, insbesondere Schwefel- und Stickstoffverbindungen, zu entfernen.

Eine wirksame Entfernung aller störenden Verbindungen ist nur durch katalytische Druckwasserstoffraffination (Hydroraffination) möglich. Sie besitzt außerdem den Vorteil, daß der Schwefel hierbei als Schwefelwasserstoff gewonnen werden kann.

Dieselkraftstoffe und in noch höherem Maße Schmieröle müssen häufig einer Entparaffinierung (Paraffin) unterzogen werden, um ihren Stockpunkt herabzusetzen, da andernfalls während der kalten Jahreszeit erhebliche Störungen beim Einsatz dieser Produkte auftreten können.

Die Entasphaltierung von Schmierölen hat die Abtrennung hochmolekularer, zur Ausfällung neigender Verbindungen zum Ziel. Sie kann durch Behandeln des Schmieröles mit aliphatischen Kohlenwasserstoffen, z. B. Propan, erfolgen, in denen die Asphalte im Gegensatz zu den Schmierölkohlenwasserstoffen unlöslich sind.

Zur Verbesserung des Viskositäts-Temperatur-Verhaltens unterwirft man Schmieröle ferner einer Extraktion. Hierbei werden durch geeignete Lösungsmittel, z. B. flüssiges Schwefeldioxid, Phenol oder Cresol, aromatische Verbindungen entfernt, deren Viskosität bei Temperaturänderungen besonders starke Verschiebungen zeigt.

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