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1. Was ist Erdöl
Erdöl ist ein helles bis schwarz braunes, dünnes bis dickflüssiges, öliges Gemenge, das hauptsächlich
aus Kohlenwasserstoffen(z.B. flüssige Alkane, ringförmige Kohlenwasserstoffe u. a.) besteht und als Rohöl, in natürlichen Lagerstätten vorkommt. Die Zusammensetzung des Erdöls kann sehr unterschiedlich sein. Die Analyse verschiedener Erdölsorten ergab als Hauptbestandteile Kohlenstoff (die Durchschnittswerte schwanken zu 80 und 90%), Wasserstoff (10 bis 15%), Schwefel (0 bis 7%), Sauerstoff (0 bis5%) und Stickstoff (0 bis 2%); dazu kommen u. a. Spuren von Metallen, wie Nickel, Kupfer, Vanadium oder Molybdän. Die jeweils vorherrschende Kohlenwasserstoffgruppe (Paraffine, Naphthene, aromatische Verbindungen) bestimmt den Charakter des Erdöls.
2. Entstehung
Der Ursprung des Erdöls ist noch nicht restlos geklärt. Da Erdöl in den ältesten Sedimenten (Gesteine) vorkommt, ist anzunehmen, dass einfachste pflanzliche und tierische Lebewesen als Ausgangsmaterial gedient haben. Bildungsgebiete waren die küstennahen Flachseen, deren Untergrund langsamen Hebungen und Senkungen unterworfen war. In den Buchten und Tiefen der Seen konnten die absterbenden Meerorganismen nicht verwesen, da es am Sauerstoff mangelte. In diesem Faulschlamm ging dann die Umwandlung in Kohlenwasserstoffe vor sich. Daran waren beteiligt anaerobe Bakterien (Bakterien, die unter Luftabschluss leben), Druck, Wärme, Katalysatoren (Beschleuniger) und Radioaktivität. In langen geologischen Zeiträumen wird der Faulschlamm zum Erdölmuttergestein. Durch gebirgsbildende Vorgänge wird das Muttergestein zusammengepresst und flüssige Bestandteile (Gas, Erdöl, Salzwasser) herausgepresst. Dieses Gemisch wandert dann unter Ausnutzung von Klüften, Spalten und porösen Gestein so lange nach oben, bis es durch undurchlässige Schichten aufgehalten wird. In den Speichergesteinen können dann durch Anstauungen nutzbare Erdöllagerstätten entstehen. Innerhalb dieser Lagerstätten erfolgt eine Trennung, in Salzwasser, Erdöl und Erdgas, da sie sich durch ihre spezifischen Gewichte stark unterscheiden. Ölfallen entstehen weiterhin durch gebirgsbildende Vorgänge.
M1
3.Vorkommen
M2
· Nordamerika : USA und Kanada
· Mittel/Südamerika: Brasilien, Argentinien, Mexiko, Venezuela
· Afrika: Algerien, Ägypten, Nigeria, Libyen
· Europa: Großbritannien, Norwegen
· Asien (Gus -Staaten): Kasachstan, Russland
· Naher Osten: Oman, Kuwait, VAE, Iran, Saudi- Arabien , Irak
· Süd- und Ostasien, Australien: China, Indonesien, Indien, Malaysia, Australien
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4. Förderung des Erdöls
4.1. Aufsuchen von Erdöllagerstätten und Fördertechniken
Jährlich werden in allen Teilen der Welt, mit über 3000 Bohrgeräten, zehntausende von Bohrungen niedergebracht, um neue Erdölvorräte zu erschließen. Unter Erreichen immer größerer Tiefen - bis über 6000m - ist dabei das Rotary Verfahren das Hauptverfahren geworden. Um ein Einstürzen der Bohrhochwände zu vermeiden und um Gas- und Wasserhorizonte auszusparen, kleidet man die Bohrlöcher mit Stahlrohren aus, die teilweise sogar einzementiert werden. Damit das Erdöl aus seinen Speichergesteinen - den beim Niederbringen der Bohrungen festgestellten ölhaltigen Horizonten - in das Bohrloch gelangen kann, werden die Stahlrohre an diesen Stellen mittels einer Schießeinrichtung perforiert, d. h. durch Geschosse siebartig durchlöchert. Ist man auf diese Art mit einer Bohrung fündig geworden, so werden Maßnahmen zur Erdölgewinnung getroffen.
· Primäre Förderung: Ein Teil des Erdöls kann durch den natürlichen Lagerstättendruck gefördert werden
· Sekundäre Förderung: Zu diesen Verfahren zählt hauptsächlich das Einpressen von Wasser oder Gas in die Lagerstätte.
· Tertiäre Förderung: Zu den tertiären Verfahren werden die Methoden gezählt, die nach dem Wassereinpressen noch verbliebenes, weiteres Erdöl lösen können. Hierbei werden verschiedene flüssige oder gasförmige chemische Substanzen verwendet. Auch die thermischen Verfahren wie
z. B. Dampfinjektion werden vielfach hierzu gerechnet.
4.2. Förderkosten
Die Förderkosten werden verursacht durch die Ölsuche, laufenden Kosten der Förderung selbst, die Pipelines bis zum Verladehafen bzw. Sammelstelle verschiedener Ölquellen. Die Kosten sind abhängig von den für die Förderung notwendigen Investitionen und von der je Bohrung geförderten Menge.
Förderkosten im Vergleich (in Dollar je Barrel):
Naher Osten Mittel- und Südamerika Afrika Europa USA
1-2 2-10 4-6 2-5 3-15
-Barrel (Faß): -1 Barrel sind 159l
· 42 US- Gallonen
· alle Fördermengen und Preise werden international in Barrel angegeben
4.3. Fördermengen
· Europa: 299mio. t ohne Guss
· Norwegen: 130mio. t
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· Großbritannien: 126mio t
· übrige Länder: 43mio. t
· Asien: 351mio. t
· übrige Länder: 21mio. t
· China: 146mio. t
· Süd- und Ostasien, Australien: 339mio. t
· naher Osten: 337mio. t
· Nordamerika: 498mio. t
· Kanada: 105mio. t
· USA: 393mio. t
· Mittel- und Südamerika: 409mio. t
· Brasilien: 32mio. t
· Argentinien: 34mio. t
· Mexiko: 157mio. t
· Venezuela: 128mio. t
· übrige Länder: 58mio. t
5. Transport
Über die Seen wird Erdöl in Tankern, über Land meist in Rohrleitungen (Pipelines) transportiert. Wichtige europäische Fernleitungen sind z. B.: die Transalpine Ölleitung (TAL) von Triest über Ingolstadt nach Karlsruhe, Norddeutsche Ölleitung vom Wilhelmshaven nach Hamburg, Nord- West- Ölleitung vom Wilhelmshaven nach Wesseling, Rotterdam- Rijn- Pijpleiding vom Rotterdam nach Venlo, von Venlo nach Wesel, von Venlo nach Wesseling, von Wesseling nach Raunheim. Societe du Pipe- Line von Lavera(Frankreich) nach Karlsruhe, Süd- Europeen von Karlsruhe nach Jockgrim, Central European Line von Genua(Italien) nach Ingolstadt, Drushba von Russland über Plock nach Schwedt und von Schwedt nach Rostock.
6. Verarbeitung des Erdöls
6.1.Reinigung des Erdöls
Bereits an den Bohrstellen wird das Erdöl vorgereinigt (Entfernung von Sand). Ab jetzt wird von Rohöl gesprochen. Das Rohöl wird entwässert und von den am leichtesten siedenden Ölen befreit. In einem Röhrenofen wird das gereinigte Erdöl vorgewärmt, auf ca. 280 - 300°C.
6.2. Destillation des Erdöls
Beim Abkühlen in einer Fraktionierkolonne scheiden sich nacheinander Leicht-, Mittel- und Schwerbenzin, Leuchtöl und ein Teil des Gasöls ab. Nach erneutem Erhitzen über 300°C trennt man unter verminderten Druck in einem zweiten Fraktionierturm Gasöl, Spindelöl, leichtes und schweres
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Maschinenöl von dem verbleibenden Rückstand, dem Asphalt.
M3
Diese Fraktionierkolonne besitzen Glockenböden.
M4 /M4.1.
6.3. Konvertierung
Auswertung des Diagramms: M5
Bei der Konvertierung geht es darum lange Kohlenwasserstoffmoleküle in kurze Kohlenwasserstoffmoleküle zu spalten. Es gibt 3 Hauptverfahren:
- das thermische Cracken bei hohen Temperaturen
- katalytische Cracken unter schonenden und besser steuerbaren Bedingungen als beim thermischen Cracken
- das Cracken in einer Wasserstoff -Atmosphäre
z. B. die chemischen Reaktionen von Hexadecan
C16H34 à C8H18 + C8H16 (Hexadecan à Oktan + Octen)
C16H34 à C8H18 + 3C2H4 + CH4 + C (Hexadecanà Oktan + Ethen + Methan + Kohlenstoff)
C16H34 à C8H18 + C7H16 + C (Hexadecan à Oktan + Heptan + Kohlenstoff)
C16H34 à C7H16 + C5H12 + C2 H6 + 2C (Hexadecan à Heptan + Pentan + Ethan +
Kohlenstoff)
Anschließend werden alle Verbindungen mit unerwünschten Eigenschaften entfernt, dass ist die Raffination. Solche Verbindungen sind z. B. Schwefelwasserstoff, Chlorwasserstoff, Phenole und andere. Je nach Art der Verunreinigung gibt es verschiedene Verfahren der Raffinationen.
6.4. Reformierung (Umwandlung)
Die bei der Destillation und bei den Crackverfahren gewonnenen Benzinfraktionen genügen den qualitativen Anforderungen für den Betrieb von Ottomotoren nicht, deshalb müssen sie umgewandelt (reformiert werden) Eine Störerscheinung ist z. B. das Klopfen des Motors, beim Ablauf der Verbrennung. Die Klopffestigfestigkeit des Benzins wird mit der Oktanfestigkeit festgestellt. Je höher die Oktanzahl, desto klopfester ist das Benzin. Es gibt verschiedene Reformierverfahren. Dabei strömt in mehreren nacheinander geschalteten Reaktoren verdampftes Benzin im Gemisch mit Wasserstoff über einen Edelmetallkatalysator, der die Umwandlung in Komponenten mit höherer Oktanzahl bewirkt. Bei diesem Prozess wird Wasserstoff gebildet. Im PCK wird dieser Wasserstoff z. B. in den Raffinationsanlagen verwendet.
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7.Verwendung (Produkte der Erdölaufbereitung)
Produkt Siedebereich Verwendung
Leicht- und Mittelbenzin 50- 150°C Kraftstoffe
Schwerbenzin bis 180°C Lösungsmittel
Leuchtöl 150- 300°C Petroleum, Traktorenkraftstoff
Gasöl 300- 350°C Dieselkraftstoff, Heizöl, Reinigung und
Putzen von Maschinen
Schmier- und Heizöl über 350°C Heizöl
Asphalt fester Rückstand Straßenbau, Dachpappelherstellung
Das PCK erzeugt: - Flüssiggas, Propan, Propylen, Butan
- schwefelfreie Autobenzin
- schwefelfreien Dieselkraftstoff
- Flugturbinenkraftstoff Jet A- 1
- Heizöl extra leicht
- Heizöl schwer
- Bitumen
- Schwefel
- Faserrohstoffe für Polyesterprodukte
Erdölprodukte zu verbrennen ist eigentlich zu Schade, deshalb gehen viele Erdölprodukte in die Petrochemie (beschäftigt sich mit Chemikalien, die aus Erdöl hergestellt werden). Diese erzeugt z. B. Polyethen für Folien, Flaschen, Ethanol für Lösungsmittel, Lacke, Acrylnitrat für Acrylfasern, Kautschuk, Butadien für Kautschuk, Ethenoxid für Wasch- und Reinigungsmittel, Frostschutzmittel, Polystyrol für Formteile und Schaumstoffe, Nylon für Textilfasern, Polyurethan für Polstermaterialien, Schaumstoffe, Polyester für Glasfaser verstärkte Kunststoffe.
8. Die Geschichte des Erdöls
8.1. Vergangenheit des Erdöls
Erdöle, Asphalte und Erdgase waren schon im Altertum in Südeuropa sowie Südwest- und Südarabien bekannt. Die Gewinnung des Erdöls beschränkte sich darauf, das flüssige Erdöl aus natürlichen Ansammlungen mit Gefäßen zu schöpfen und den Asphalt, wo er in den Seen und Teichen ausgeworfen wurde, als Klumpen an Land zu ziehen oder wo er als zäher Schlamm auftrat, in
Geflechten oder Grasbüscheln zu sammeln. Erdöl war ein gutes Heilmittel, diente früher zum Einbalsamieren und wurde als Beleuchtungsmittel benutzt. Der Bau von riesenhaften Palästen, Tempel und Verteidigungsanlagen wurde mit Asphalt gebaut (Mörtel).
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Er wurde weiterhin zum Abdichten von Wasserleitungen und als Anstrichsmittel in den Schiffswerften verwendet. Brennende Erdgasquellen wurden heilig gehalten und waren Gegenstand kultischer Verehrung. Der Glaube an die Heilkraft überdauerte wohl Jahrhunderte, aber Erdöl war als Beleuchtungsmittel bedeutsamer bzw. gesuchter. Im Mittelalter führte dies zu bergbaulichen Gewinnungen und Grabungen und Schächte. 1859 wurde in Pennsylvanien mit mechanischen Mitteln eine Bohrung auf Erdöl erfolgreich niedergebracht. Dies war der Grundstein für die jetzige moderne Erdölgewinnung und die von der abhängigen Industrie.
8.2. Alternativen zu Erdöl
Als Alternative Energien werden alle Energieträger, die unerschöpflich und wieder verwertbar sind, bezeichnet (z. B. Biomasse, Erdwärme, Sonne, Wasser, Wind). Bei der Verwendung solcher Energieformen entstehen meist weniger Umweltbelastungen und - gefahren. Alternative Energien
werden seit den 70er Jahren erforscht und eingesetzt. Über die Solarenergie wird vor allem in den USA und Fernost geforscht. Die skandinavischen Länder und Großbritannien betreiben vor allem die Windenergieforschung. Auch in unserer Gegend -Uckermark- wird vor allem die Windenergie (Windräder) ausgenutzt. Auf einzelnen Gebäuden sind Solaranlagen zu sehen. In Meyenburg wird eine größere Solaranlage gebaut. Im PCK wurde eine Bioethanol - und Biodieselanlage errichtet. Wie der Name es sagt, erzeugt diese Anlage aus Raps und Roggen Bioethanol - und Biodiesel. Diese werden den Benzin und Diesel, die aus Erdöl gewonnen werden, beigesetzt. Die Anlage benötigt jährlich 600000 Tonnen Roggen und 500000 Tonnen Raps. Diese Anlage beginnt im Dezember 2004 ihre Produktion.
M6
8.3. Das Erdöl als Spielball politischer Interessen
Seit Anfang 2002 hat sich der Erdölpreis mehr als verdoppelt. 1998 kostete in Europa ein Barrel Erdöl 10 Dollar. Heute sind es schon 45 Dollar und darüber. Experten sagen, um die Preiserhöhung zu erklären, dass die Erdölreserven zu Ende gehen.
Verantwortlich für die Preise ist aber vor allem die Politik. Bis nach dem zweiten Weltkrieg war Großbritannien für seine Erdölinteressen, bei seiner Nahostpolitik bekannt. Allmählich wurde die Rolle der Briten im Nahen Osten von den USA übernommen. Auch China sorgt sich um die Versorgung mit Erdöl. China macht seine Interessen vor allem in Russland, Zentralasien und dem Sudan geltend. Chinas Erdölverbrauch ist in den letzten Jahren um 15- 20% gestiegen. Verantwortlich dafür ist die rasante wirtschaftliche Entwicklung Chinas. In Europa ist der Verbrauch von Erdöl sogar etwas rückläufig, weil die Wirtschaft nur sehr schwach wächst.
Wie lange die Erdölreserven noch reichen, lässt sich nicht mit Sicherheit bestimmen. Aber einst ist klar, dass die Erdölreserven im Nahen Osten und Saudiarabien liegen. Das Verhältnis zwischen der derzeitigen jährlichen Fördermenge und der noch vorhandenen Fördermenge ist im Iran 1:53, in
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Saudiarabien 1:55, in den Arabischen Emiraten 1: 75, in Kuwait 1:116 und im Irak 1: 525. Das letzte
Zahlenbeispiel zeigt das besondere Interesse am Irak. Seit dem Frühjahr 2003 können wir täglich im Radio und Fernsehen verfolgen, was sich im Irak abspielt. Saddam Hussein ist zwar gefangen, seine Regierung abgesetzt, aber das Gemetzel geht weiter. Ein Ende ist nicht abzusehen.
Täglich sterben durch Anschläge Iraker, aber auch die Bushregierung hat starke Verluste bei ihren Soldaten zu beklagen.
Es gibt nur einen Ausweg aus der Krise um das Erdöl, verstärkt erneuerbare Energien zu erforschen und einzusetzen.
9. Zusammenfassung
Ich habe versucht, eine Übersicht über Entstehung, Vorkommen, Verarbeitung, Nutzen und Alternativen zum Erdöl zu geben. Bei meiner Arbeit habe ich erkannt, dass das Erdöl ein wirtschaftlich äußerst wichtiger Rohstoff ist, dass das Erdöl sich nicht nachbilden kann, also das die Wirtschaft äußerst sparsam und sinnvoll mit diesem Rohstoff umgehen muss. Außerdem habe ich festgestellt, dass in Zukunft viel mehr erneuerbare Energien eingesetzt werden müssen bzw. noch intensiver darüber geforscht werden muss.
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