Das Cracken von Erdöl – Herstellung kurzkettiger Alkane und Alkene

Das Crackverfahren – Cracken von Erdöl

Im einführenden Kapitel zur Petrochemie haben wir gesehen, dass Erdöl ein Stoffgemisch ist. Dieses Stoffgemisch enthält beispielsweise Benzin (kurze Kohlenwasserstoffkette) und Schmieröl bzw. Bitumen (langkettige Kohlenwasserstoffe). Der Anteil an Benzin beträgt etwa 10 bis 12% des Erdöls, während beispielsweise Schmieröle bis zu 35% des Erdöls ausmachen. Da aber v.a. für die chemische Industrie kurzkettige Alkane benötigt werden, entwickelte man ein Verfahren, dass die langkettigen Kohlenwasserstoffe des Erdöls in kurzkettige Kohlenwasserstoffe “zerlegt”. Dieses Verfahren wird als Crackverfahren bezeichnet.

Begonnen hat das Cracken von langkettigen Kohlenwasserstoffen aus dem Erdöl (vor allem Bitumen und Schmieröle) mit dem sogenannten thermischen Cracken. Dabei wurde das Schmieröl unter Druck auf ca. 500°C erhitzt, wobei die langkettigen Kohlenwasserstoffe in kurzkettige Kohlenwasserstoffe thermolytisch gespalten wurde. Gemäß dem einfachen Teilchenmodell beginnen die langen Kohlenwasserstoffmoleküle durch die Erwärmung so stark zu schwingen , dass die Kohlenwasserstoffketten bzw. deren Bindungen brechen

Aufgrund der hohen Kosten des thermischen Crackverfahrens hat sich ein zweiter Crackverfahren etabliert, das sogenannte katalytische Crackverfahren. Die Aufspaltung der langkettigen Kohlenwasserstoffe erfolgt in diesem Fall mit Hilfe eines Katalysators und benötigt keine hohe Reaktionstemperatur. Der Vorteil bei diesem Verfahren ist zusätzlich, dass der Katalysator nicht reagiert und so öfters eingesetzt werden kann.

Das besondere an dem Crackverfahren (das man beobachtet hatte) ist, dass nicht nur gesättigte, kurzkettige Kohlenwasserstoffe (Alkane) als Reaktionsprodukt erhalten werden, sondern auch ungesättigte Kohlenwasserstoffe (Alkene). Dies hat dazu geführt, dass vor allem das katalytische Cracken eine breite Anwendung in der chemischen Industrie fand. So wird beispielsweise heute noch Ethen durch Cracken von Erdölbestandteilen hergestellt.

Beim Cracken kann eine Vielzahl an kurzkettigen Kohlenwasserstoffen gebildet werden. Betrachten wir dazu beispielsweise die Verbindung Hexadecan. Stellen wir uns vor, wir brechen die C-C-Bindung nach der 2. , 5.  und 9. Stelle, so würden wir als Reaktionsprodukte erhalten:

C16H34 → C7H14  +  C4H10 + C3H6 + C2H4

Wir hätten in diesem Fall aus Hexadecan ein Ethen-Molekül, ein Propenmolekül, ein Butan-Molekül und ein Hepten-Molekül erzeugt. Natürlich können die C-C-Bindungen auch an anderen Stellen gespalten werden, wodurch sich andere Reaktionsprodukte ergeben.

Autor: , Letzte Aktualisierung: 12. Februar 2020



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