Chemie

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Zuletzt aktualisiert: 17. Dezember 2019

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Name: Kevin Hajok, 2017-01

Erdöldestillation zur Gewinnung von Kohlenstoffenwasserstoffen

Prinzip des Verfahrens

Zunächst wird das gewonnene Erdöl noch an den Lagerstätten aufbereitet, indem unerwünschte Bestandteile (Sedimente und Wasser) getrennt werden. Danach werden die einzelnen Bestandteile des Rohöls in einer Raffinerie mithilfe Destillationsverfahren getrennt und für den Verkauf aufbereitet. Durch die fortgeschrittene Technik heutzutage kann jeder Bestandteil des Rohöls verwendet werden.

1. Schritt: Erdölreinigung/Entsalzung

Zu Beginn wird an der Lagerstätten das Rohöl entsalzt, indem unter Zugabe von Wasser eine Rohöl-Wasser-Emulsion entsteht. Während dieser wässrigen Phase löst sich das Salz. In einem elektrostatischen Entsalzer wird das Gemisch bei Temperaturen von ca. 130°C wieder getrennt, sodass sich das salzhaltige Wasser am Boden absetzt. Jetzt kann das entsalzte Rohöl zum nächsten Schritt, der Rohöldestillation, gepumpt werden. Um zu verhindern, dass leichtflüchtige Bestandteile entweichen, erfolgt die Entsalzung bei erhöhtem Druck. Eine weitere Möglichkeit des Aufbrechens dieses Öl-Wasser-Gemischs ist die Zugabe von Chemikalien, etwa von Demulsifier.

2. Schritt: Rohöldestillation

Bei der Destillation muss das Rohöl zunächst in Wärmetauschern mithilfe Wärmerückgewinnung des ablaufenden Produkts vorgewärmt werden. Danach spielt sich die Spitzenvorheizung in Röhrenöfen auf ca. 400°C ab.

Nun kann das vorgewärmte Rohöl durch das Verfahren der Rektifikation in einer Kolonne in seine Komponenten aufgeteilt werden. Dabei wird Rohöl in sowohl gasförmigem als auch flüssigem Zustand in die Kolonne geleitet. Die 50 m hohe Kolonne kann man nun in verschiedene Abschnitte einteilen, wobei die Temperatur von unten (vom Sumpf) nach oben (zum Kopf) sinkt. Durch die niedrigen Siedepunkte der leichten Bestandteile des Rohöls sind diese nicht in der Lage im Sumpf zu kondensieren und steigen gasförmig nach oben. Dabei treffen die Gase auf Einbauten (Glockenböden oder Ventilböden), in denen sich die Destillate der einzelnen Bestandteile befinden.

Die flüssigen Destillate und das Gas werden in Kontakt gebracht, wobei es zu einem Stoff- und Energieaustausch kommt. Nun können einige Bestandteile wiederrum kondensieren und andere steigen weiter in gasförmigem Zustand auf. Somit entsteht die Trennung dieser Stoffe. Damit ist auch klar, dass die Siedepunkte der Bestandteile im Sumpf am höchsten und am Kopf am niedrigsten sind. Des Weiteren ist zu erwähnen, dass am Kopf der Kolonne ein Gasstrom (meistens Flüssiggas und Benzin) abgezogen und dann mithilfe eines Liebigkühlers abgekühlt wird und das Gas so kondensiert. Dieses Produkt kann man nun weiter aufbereiten oder der Kolonne wieder hinzufügen.

Im Sumpf der Kolonne werden die Rückstände zu einer weiteren Destillationskolonne geführt und mithilfe einer Vakuumdestillation bei niedrigem Druck in die einzelnen Bestandteile getrennt. Durch den niedrigen Druck werden die Siedepunkte verringert, wodurch eine weitere Destillation erst möglich wird, da bei normalem Druck und hohen Temperaturen viele Kohlenwasserstoffe zerfallen würden.

3. Schritt: Konservierungsverfahren und Blending

Hydrotreating

Die einzelnen Komponenten aus der Destillationskolonne besitzen noch viele Schwefelverbindungen. Bei einer weiteren Verarbeitung würden diese Schwefelverbindungen Schwefeldioxid freisetzen, weswegen bei diesem Verfahren die Bestandteile mit den Schwefelverbindungen mit Wasserstoff vermischt und auf über 300°C erhitzt werden. Dieses Gemisch wird in einen Reaktor, welcher mit Katalysatoren gefüllt ist, geführt und dabei reagiert der Wasserstoff mit den Schwefelverbindungen zu Schwefelwasserstoff:
R-SH + H₂ --> R-H + H₂S

Die dabei entstandenen hohen Mengen H₂S können nicht einfach verbrannt werden. Deswegen werden sie mit Luftsauerstoff in einem Reaktor verbrannt, wobei das dabei entstandene SO₂ mit restlichem H₂S zu Schwefel und Wasser reagiert.
6H₂S + 3O₂ --> 6S + 6 H₂O