Das Gemisch „Erdöl“ – Einführung in die Petrochemie

Erdöl, Erdgas und Kohle als die wichtigsten fossile Brennstoffe

Die sogenannten fossilen Brennstoffe Erdöl, Erdgas und Kohle sind die wichtigsten fossilen Brennstoffe. Diese fossilen Brennstoffe (Erdöl und Erdgas) sind vor ca. 300 Millionen Jahren aus abgestorbenen Lebewesen. Die Kohle entstand aus damaligen Urwäldern.

Wenn Holz über einen langen Zeitraum gelagert wird (ohne Zufuhr) von Sauerstoff, beginnt der Abbau von „Holz“ bis nur noch Kohlenstoff übrigbleibt (dieser Prozess wird auch als Inkohlung bezeichnet). So sind auch die wichtigsten Kohlelagerstätten entstanden. Der Prozess der Inkohlung: im ersten Schritt wird das „Holz“ bzw. Pflanzenteile von Mikroorganismen zu „Torf“ umgewandelt. Bei diesem Vertorfungsprozess nimmt der Kohlenstoffgehalt von ehemals 40% auf knapp über 60% zu. Im zweiten Schritt bildet sich aus dem Torf durch Druck erst Braunkohle und anschließend Steinkohle (bei jedem Prozessschritt steigt der Kohlenstoffgehalt und der Wassergehalt nimmt ab).

Ein ähnlicher Prozess läuft auch bei der Bildung von Erdöl und Erdgas ab. So sanken die abgestorbenen Lebewesen in den Meeren auf den Meeresboden, wobei sich mit der Zeit Schlammmassen darüber bildeten (Ausschluß von Sauerstoff). Unter diesen Bedingungen (hohe Drücke und Sauerstoffausschluss), wandelten Bakterien die organische Masse der Lebewesen in sogenannten Faulschlamm um. Im zweiten Prozess entstand durch hohen Druck und Abnahme des Wassergehaltes Erdöl und Erdgas.

Aufgrund des Bildungsprozesses von Erdöl, Erdgas und Kohle müssen diese Stoffe unterirdisch abgebaut werden, da sie in der Regel weit unter dem heutigen Erdboden liegen. Aber diese fossilen Brennstoffe Erdöl, Erdgas und Kohle sind nicht nur fossile Brennstoffe (die beim Verbrennen Energie liefern), sondern sind auch wichtige Rohstoffe fürdie chemische Industrie (allerdings mit abnehmender Tendenz).

Das Erdöl – ein bedeutender fossiler Rohstoff

Während der Industrialiserung war Kohle der wichtigste fossile Rohstoff / Brennstoff, heutzutage ist das Erdöl (neben Erdgas) der bedeutendste fossile Brennstoff. Wenn Erdöl aus dem Boden gefördert wird (und von Gestein u.ä. gereinigt ist), handelt es sich bei dem Erdöl um einen schwarz bis braune, dickflüssiger Stoff, der nach Benzin und Teer richt. Diese „Stoffeigenschaft“ weist bereits darauf hin, dass es sich bei Erdöl um ein Stoffgemisch handelt. Die wesentlichen Bestandteile von Erdöl sind Benzin, Diesel und Schmieröle.

Die Erdöldestillation – Trennung des Gemisches Erdöl

Da es sich bei Erdöl um ein flüssiges Gemisch handelt, kann man Erdöl mit Hilfe der Destillation auftrennen. Erhitzt man Erdöl, kann man bereits bei „niedrigen“ Temperaturen (ab 40°C) erste Stoffe destillativ abtrennen. Der Hauptbestandteil dieser Fraktion ist Petrolether. Erhitzen wir das Gemisch Erdöl (in der Destillationsappartur) weiter, so können wir sehen, dass eine weitere Fraktion abgetrennt werden kann. In dieser Fraktion (Siedetemperatur etwa 80°C bis 180°C) befindet sich Benzin als eine der Hauptbestandteile dieser Fraktion. Wird die Temperatur weiter erhöht, kann man bei Siedetemperatur von 190°C bis 240°C Petroelumbezin bzw. Kersin destillativ abtrennen. Anschließend erhalten wir bei der Destillation als weitere Fraktionen noch Diesel bzw. Heizöl (250°C bis 300°C) und Schweröle und Paraffin (300°C bis 350°C).

Zusammensetzung von Erdöl

Wenn wir Erdöl verbrennen, können wir dunklen Rauch bzw. eine Rußbildung beobachten. Daher wissen wir, dass Erdöl bzw. einzelne Bestandteile von Erdöl aus Kohlenstoffatomen aufgebaut sind (Ruß ist Kohlenstoff). Halten wir ein Stück Glas in die Nähe der Flamme, können wir beobachten, dass sich das Glas mit Dampf beschlägt, der allmählich flüssige Tropfen bildet. Nehmen wir nun ein Indikatorpapier für den Wassernachweis, so zeigt sich, dass bei m Verbrennen von Erdölbestandteilen Wasser entstanden ist. Da Wasser beim Verbrennen von Wasserstoff bzw. Wasserstoffderivaten (an Luft) entsteht, müssen die Erdölbestandteile in ihrer Molekülstruktur auch Wasserstoffatome enthalten.

Untersucht man nun alle Bestandteile des Gemisches Erdöl, stellt man für alle Stoffe diese Eigenschaft fest. Alle Stoffe enthalten Kohlenstoff(atome) und Wasserstoff(atome). Aus der Organischen Chemie wissen wir, dass Stoffe, die aus Kohlenstoffatomen und Wasserstoffatomen aufgebaut sind.

1. organische Verbindungen darstellen
2. als Kohlenwasserstoffe bezeichnen

Erdöl ist also ein Gemisch aus verschiedenen Kohlenwasserstoff, die sich aufgrund unterschiedlicher Siedetemperaturen destillativ voneinander trennen lassen.




Aufgaben & Tests:
Organische Chemie