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1. Gliederung
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Entstehung, Zusammensetzung und Lagerstätten
2.1 Entstehung von Erdöl, Erdgas und Braunkohle
2.2 Zusammensetzung von Erdöl, Erdgas und Braunkohle
2.3 Lagerstätte
Verarbeitung des Rohöls
Veredelung von Erdöl
Bereiche der Erdölchemie
Umweltprobleme
Kohleveredelung
Alternative Energiequellen
Quellennachweis
2. Entstehung, Zusammensetzung und Lagerstätten
2.1 Entstehung von Erdöl, Erdgas und Braunkohle
Erdöl / Erdgas:
Erdöl und Erdgas sind aus organischen Stoffen, aus tierischen und pflanzlichen Resten, entstanden. Sie umgab Wasser und Schlamm, dadurch waren sie nicht völlig verwest. Immer mehr Gesteins- und Erdschichten schufen sich über sie. Der zunehmend hohe Druck und die zunehmend hohen Temperaturen machten aus den Resten zuerst Faulschlamm, später Urbitumen und zuletzt Erdöl oder Erdgas.
Dieser Vorgang findet auch heute noch statt.
Braunkohle:
Überflutete pflanzliche Organismen starben ab. Anschließend wurde ihr Kohlenstoff durch Mikroorganismen unter Luftabschluss in Torf umgewandelt.
Es bildete sich nach Millionen von Jahren zu Braunkohle, Steinkohle und Anthrazit.
2.2 Zusammensetzung von Erdöl, Erdgas und Braunkohle
Erdöl:
- Zusammensetzungen schwanken je nach Lagerstätte stark
- Stoffgemisch verschiedener Kohlenwasserstoffe und evt. organische Verbindungen von Schwefel, Sauerstoff oder Stickstoff
- viele flüssige Alkane, Cycloalkane und ungesättigte Kohlenwasserstoffe
- charakteristisch riechende, hellbraune bis schwarzbraune ölige Flüssigkeit
Erdgas:
- Zusammensetzungen schwanken je nach Lagerstätte
- Stoffgemisch von hauptsächlich Alkanen
- weitere Gase können sein Kohlenstoffdioxid, Schwefelwasserstoff und Stickstoff
Methan
Ethan
Propan
Butan
Pentan
Kohlendioxid
Stickstoff
Trockenes Erdgas
84.7
9.7
3.0
1.1
-
-
1.6
Nasses Erdgas
36.6
32.3
21.1
5.8
3.7
0.5
-
Braunkohle:
- 60 - 70% aus Kohlenstoff
- weitere Stoffe sind Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff und Schwefel
2.3 Lagerstätte
Erdöl:
Größte Lagerstätten der Welt:
- in USA, Russland, Algerien, Ecuador, Gabun, Indonesien, Irak, Iran, Katar, Kuwait, Libyen, Nigeria, Saudi-Arabien, Venezuela und den Vereinigte Arabische Emirate
Größte Lagerstätten Deutschlands:
- Erdöl gibt es in Niedersachsen bei Hannover und in Schleswig Holstein
- die Nordsee ist für Deutschland aber die größte Lagerstätte
Förderung (Erdöl/Erdgas): Es gibt 3 verschiedene Arten von Förderung von Erdöl. Bei der Eruptivförderung steht die Erdöl- und Erdgaslagerstätte unter so hohem Druck, dass sich das Erdgas im Erdöl löst und dieses Gemisch wird oben aus dem Bohrloch gedrückt. Über der Erdoberfläche ist der Druck viel geringer und dadurch entweicht das Erdgas vom Erdöl.
Wenn aber diese Methode auf natürlichen Wege zu Ende geht, dann setzt man das Bohrloch unter ausreichenden Druck, um das freie Ausfließen des Erdöls zu verlängern. Dies ist die Gasliftförderung.
Meist wird diese Methode in großen Tiefen von 2500 - 3500 m angewendet.
Die 3. Art der Erdölförderung ist die Pumpförderung. Dies ist die häufigste künstliche Fördermethode. Der bedeutendste Vertreter dieses Produktionsverfahrens ist die Gestängetiefpumpe.
Transport:
- Transport von Erdöl in Behältern: Das Haupttransportmittel für den Transport von Öl und Gas sind Hochseetanker. Diese Tanker verfügen über ein Kammersystem, welches die Proportionierung der Ladung erleichtert.
- Transport von Erdöl durch Rohrleitungen ( Pipelines ) : Die erste Rohölleitung von 1865 hatte eine Durchmesser von nur 50 mm, dagegen sind heute Pipelines mit bis zu 1420 mm Durchmesser in Verwendung.
Angaben über einige Rohrleitungen
Bezeichnung
Ausgangs- und Endpunkt
Kapazität in
Mill. t/J
Länge
in km
Durchmesser
in Zoll
TRANSMOUNTAIN
Edmonton Canada
Vancouver Canada
10
1155
24
LITTLE BIG INCH
Texas
New York
11
2385
20
TAL
Triest
Ingolstadt
54
450
40
Erdgas:
Größte Lagerstätten der Welt:
- (wie Erdöl; siehe oben)
Größte Lagerstätten Deutschlands::
- mehr als jeder fünfte Kubikmeter, der in Deutschland verbraucht wird, stammt aus einheimischen Vorkommen
- (wie Erdöl; siehe oben)
Transport:
- siehe oben Erdöltransport 1. Absatz
- Transport von Erdgas durch Rohrleitungen ( Pipelines ): Heute gibt es ein riesiges Netz von Gaspipelines in Europa. Dieses führt von der Nordsee bis Italien und von Russland bis nach Frankreich.
3. Verarbeitung des Rohöls
Rohöle werden in einer Rohöldestillationsanlage durch Fraktionierung in etwa sechs Primärprodukte zerlegt. Das ist Gas, Primärbenzin, Petroleum, Gasöl, Spindelöl und atmosphärischen Rückstand, welcher später in einer nachfolgenden Vakuumdestillation in zwei weitere Teile zerlegt wird.( siehe 4. ) Das Rohöl wird in einem Röhrenofen auf ca. 350° C erhitzt und zum Teil verdampft es auch. Dieses Gemisch aus Flüssigkeit und Dämpfen wird nun in die Fraktionskolonne geleitet, wobei die Flüssigkeit zum unteren Ende, dem \"Sumpf\" hinabströmt, die Dampfanteile in der Kolonne emporsteigen und durch kalte Rückflüsse schrittweise kondensiert werden. Hierbei wird die Siedetemperatur ausgenutzt.
Fraktionen:
Gase: bestehen aus Methan, Ethan, Propan und Butan.
Primärbenzin: wird in einer weiteren Destillation in Leicht- und Schwerbenzin-Fraktion getrennt.
Petroleum: wird zu hochqualitativem Flugturbinentreibstoff weiterverarbeitet (Jet-Treibstoff).
Gasöl: wird nach der Reinigung Dieseltreibstoff bzw. Heizöl Extraleicht erzeugt.
Spindelöl: eine schwere Gasölfraktion, nach Behandlung für Schmieröle bzw. spezielle Heizöle verwendet.
Toprückstand: wird in einer Vakuumdestillation (siehe 4.) nochmals getrennt oder zur Heizölherstellung eingesetzt.
4. Veredelung von Erdöl
Die einzelnen Fraktionen müssen nun weiter verarbeitet werden.
Vakuumdestillationsanlage:
Der Rückstand der atmosphärischen Destillation wird in einer weiteren Anlage nochmals destilliert. Diesmal aber bei einem niedrigen Druck, also im Vakuum, weshalb auch der Name \"Vakuumdestillation" entstand. Durch dieses Vakuum sinken die Siedepunkte der Kohlenwasserstoffe und können einfacher in weitere Fraktionen getrennt werden.
Cracken:
Beim Cracken werden lange Kohlenwasserstoffketten in kurzkettige Alkane, Alkene usw. gespalten. Bei Temperaturen über 360° C beginnen die Kohlenwasserstoffmoleküle in so starke Schwingungen zu geraten, dass sich Bindungen zwischen den Kohlenstoffatomen lösen und Kohlenwasserstoffverbindungen mit kürzerer Kettenlänge entstehen. Bei dieser Spaltung entsteht gleichzeitig auch Koks, welcher sich in den Rohren der Spaltöfen oder auf dem Katalysator ablagert und von Zeit zu Zeit abgebrannt werden muss.
Reformieren:
Beim Reformieren wird aus der bei der Rohöldestillation erhaltenen Benzinfraktion der hochoktanige Ottokraftstoff hergestellt. Dabei entstehen aus geradkettigen Kohlenwasserstoffen ohne Doppelbindung ringförmige ungesättigte Kohlen-wasserstoffe.
Raffinationsverfahren:
In diesen Verfahren werden aus den Ölen unerwünschte Bestandteile, wie z. B. Schwefel entzogen. Dies dient zum größten Teil dem Umweltschutz.
5. Bereiche der Erdölchemie
Es gibt 2 verschiedene Bereiche, in die man die Erdölchemie einteilt. Das eine ist die Petrochemie und das Andere sind die verschiedenen Erdölveredelungs-techniken.
Produkte der Petrochemie:
by Falk Thomas
Durch mehr Spaltungen eines Moleküls, wird dieser immer kürzer und damit reiner. Bei kleineren Molekülen lassen sich einfacher Reaktionen durchführen und damit besser bearbeiten.
Erdöl ist ein Rohstoff für die chemische Industrie, deshalb gibt es auch vieles, was aus Erdöl mit hergestellt wird, wie z.B. Arzneimittel, Dünger, Kunststoffen, Bau-stoffen, Farben und Textilien.
Erdöl wird auch als primärer und kostengünstiger Energieträger gebraucht, denn er kann recht einfach genutzt werden, z.B. als Benzin oder Heizöl, dies sind allerdings sekundäre Energieträger.
6. Umweltprobleme
Bei der Verbrennung von Erdöl entsteht unter anderem SO2, was zu einer höheren Schadstoffkonzentration in der Luft und damit vermehrt zu Atemwegs- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen führt. Weiterhin belastet SO2 den Boden und damit die Natur.
Ölverschmutzungen im Meer, welche durch Bohrinseln, Tankerreinigungen, Tankerunglücke und Industrieabwässer in die Meere gelangen, werden gelöst und können durch Organismen aufgenommen werden und damit in die Nahrungskette kommen. Dies hat Missbildungen im Nachwuchs zur Folge. Der Nachwuchs kann auch ganz ausbleiben.
Die Vögel sterben aber meistens durch die Verklebung des Gefieders mit dem Öl, dadurch ertrinken, erfrieren oder nehmen das Öl durch den Putztrieb in sich auf, was zu den tödlichen Folgen in Form von Verätzungen und Verklebungen des Magen-Darm-Traktes führt.
7. Kohleveredelung
Bei der Kohleveredelung wird Kohle in besser nutzbare Kohlenwertstoffe umgewandelt.
Bei der Entgasung entsteht aus Kohle Koks, Teer und Gas. Der Koks ist ein besserer Brennstoff als die Kohle, außerdem kann Koks noch als Reduktionsmittel verwendet werden. Teer dient mit zur Herstellung von Farbstoffen, Arzneimitteln und anderen Stoffen. Die Gase können recht gut als Heizgase verwendet werden.
Ein weiteres Kohleveredelungsverfahren ist die Vergasung, wobei aus Kohle, Wasserdampf und Luft ein Mischgas entsteht, welches als Synthese- und Heizgas verwendet wird.
Kohle wird verbrannt und ist damit ein Energieträger. Es ist außerdem Rohstoff für viele Erzeugnisse, wie z.B. als Kraftstoff für Kfz.
Kohle muss meistens verbrannt werden, um Energie zu erzeugen, dies erzeugt Schadstoffe, wie CO2 oder SO2. Zwar kann man mit der heutigen teuren Technologie fast alle Schadstoffe herausfiltern, trotzdem belastet Kohleverbrennung immer noch die Umwelt.
8. Alternative Energiequellen
Es gibt verschiedene alternative Energiequellen, die fast unendlich sind.
8.1 Sonnenenergie
Die Sonne ist eine sehr große fast unerschöpfliche Energiequelle. Die einwirkende Energiestrahlung auf die Erde ist 10 000 Mal höher als der gesamte Energiebedarf der Welt.
8.1.1 Vorteile:
- fast unerschöpflich
- schadstofffrei
8.1.2 Nachteile:
- kann nicht immer und überall angewendet werden
- 10mal teurer als über konventionelle Energieträger
- großer Platzverbrauch für wenig Energie
- teilweise Lebensraum der Tiere und Pflanzen zerstört bei Solarkraftwerken
8.2 Wasserkraft
8.2.1 Vorteile:
- schadstofffrei
- fast immer einsetzbar
- überall, wo Wasser fließt, kann verwendet werden
- für alternative Energie leisten Wasserkraftwerke recht viel bis zu 12 600 MW ( Wasserkraftwerk bei Itaipu in Brasilien )
- können Überschwemmungen verhindern
- Wasserspeicher
8.2.2 Nachteile:
- teurer aufwendiger Bau
- Überschwemmung weiter Teile bei Staudämmen
- Änderung des Grundwasserspiegels und des Mikroklimas
8.3 Meeresenergie
Durch Winde entstehen Wellen, diese können in Wellenkraftwerken durch Luftströmungen in nutzbare Energie umgewandelt werden.
8.3.1 Vorteile:
- Meere sind riesiger Energiespeicher ( theoretisches Energiepotential an deutscher Nordseeküste 3,6 GW )
- schadstofffrei
- Bau währe für die entstehende Energie nicht zu teuer
8.3.2 Nachteile:
- bisher gibt es nur wenige kleine Wellenkraftwerk
- noch zu wenig erforscht, um größere Wellenkraftwerke zu bauen
- weitere Nachteile sind noch nicht gefunden
8.4 Windenergie
Mit Hilfe von Windkraftwerken wandelt man Windenergie in elektrischen Strom um.
8.4.1 Vorteile:
- schadstofffrei
- geringer Platzverbrauch
- geringe Betriebskosten
8.4.2 Nachteile:
- geringe Energieerzeugung (derzeit in Deutschland unter 1% )
- große Windparks auf dem Land verbrauchen Platz
- Tier- und Pflanzenwelt kann gestört werden
- nicht verlässlich
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