Referat Chemiereferat (Erdöl) - Entstehung, Lagerstätten, Exploration und Förderung, Erdölverarbeitung

Chemiereferat (Erdöl)

Erdöl (Petroleum) besteht hauptsächlich aus Kohlenwasserstoffen, beständiges helles bis schwarzgünes,- dünn bis dickflüssiges öliges Gemenge, das als Rohstoff in natürlicher Lagerung vorkommt. (Rohöl)

Entstehung:

Der Ursprung des Erdöls ist bis heute noch nicht restlos geklärt. Die Kompliziertheit und Mannigfaltigkeit der chemischen Zusammensetzung machen die Entstehung aus organischen Stoffen wahrscheinlich.Weit verbreitet ist folgende Theorie: In Randmeeren mit behinderter Bodenwasserzirkulation ist das Wasser in der Mulde zwischen Landbarren und Küste in der Tiefe so arm an Sauerstoff und so reich an Schwefelwasserstoff, daß Kleinpflanzen und Kleintiere massenhaft zugrunde gehen; der hohe Salzgehalt hemmt die gewöhnliche Verwesung: die Kohlenhydrate , Eiweißstoffe und Fette der in marinen Faulschlamm übergegangenen Organismen zersetzen sich unter der Einwirkung hochexistenter Bakterien und Fermente bilden sich bei besonderem Druck und Temperaturverhältnissen mit Hilfe mineralischer Katalysatoren in Erdöl um. Dieser Vorgang vollzog sich ursprünglich in Tonablagerungen, deren Entstehung die Zeit seit Kambrium fällt (vor etwa 600 Millionen Jahren). Jedoch fehlte es damals vermutlich an ausreichenden Mengen organischer Substanz, so daß größere Erdölvorkommen erst von Sinur an (vor 500 Millionen Jahren) in allen geologischen Formationen bis zur Gegenwart nachweisbar sind. Da sich heute fast alle Erdöllager, in Sanden und Sandsteinen finden sind die ölhaltigen Schiefertöne wahrscheinlich vom Druck des Deckgebirges ausgepresst worden und haben das Erdöl an poröse Ausweichräume abgegeben (Erdölkommulation).

Lagerstätten

Die Formen der Lagerstätten richten sich nach den geologischen Gegebenheiten; vorwiegend allerdings in Verwerfungsspalten und anderen bewegten Gebieten sammelt sich das Erdöl in oft kilometerlangen "Ölschläuchen" bis zu 4 Meter Dicke oder in mehreren "Ölhorizonten" untereinander über viele Quadratkilometer. Die größten Erdöl und Erdgas - Lagerstätten der Erde liegen im mittleren Osten ( Iran, Saudi - Arabien) und im Mittelmeerraum (Libyen) und in Venezuela in den USA, Rumänien und in der UdSSR. Die BRD beutet unter anderem bemerkenswerte Vorkommen in Norddeutschland und im Voralpenbereich aus.

In den letzten Jahren hat sich die Erdölgewinnung auch auf unterirdische Lagerstätten ausgedehnt. Im Nordseebereich sind vor allem die Niederlande und Großbritannien erfolgreich gewesen.

Exploration und Förderung

Nur sehr selten quellen Erdöl oder Erdgas spontan durch die Oberfläche und auch dann nur in geringen Mengen. Daher muß der Erdölgewinnung das Aufsuchen und Erforschen neuer Lagerstätten (Exploration) vorangehen. Unbekannte Gebiete werden - nach einer ersten Besichtigung - aus der Luft photographiert und photogeologisch gedeutet. Die günstig beurteilten Geländeteile werden von Feldgeologen (Prospektoren) eingehend daraufhin untersucht, ob sie Erdölfallen enthalten können. Dierekte Oberflächenanzeichen bieten dabei Teerteiche. -Ehe man Probeborungen durchführt, verschafft man sich durch geologisch - physikalische Verfahren ( Einsatz der Reflexions bzw. Refraktionsseismik) weiteren Einblick in den geologischen Aufbau. In der Statistik ist jede achte Probebohrung erfolgreich. Bei Fündigkeit einer solchen Bohrung werden Produktionsbohrungen angesetzt.

Aufbereitung:

Das geförderte Rohöl ist meist ein Gemisch aus Erdöl, Erdgas, Salzwasser und Schlamm ( sogenanntes Naßöl). Durch Analyse wird der Rohstoff auf seinen Gebrauchswert untersucht.

Die Aufbereitung des Naßöls dient der Entfernung unerwünschter Bestandteile. In modernen Anlagen wird der Aufbereitungsprozeß ganz oder teilweise schon beim Transport des Rohöls von der Förderstelle in die Raffinerie durchgeführt.

Lagerung und Transport:

Gespeichert werden Erdöl und Erdölprodukte meist in Festdach - oder Schwimmdachtanks mit einem Fassungsvermögen bis zu 20.000 m3. die Art des Transports ist abhängig vom Standort der Raffinerie und des Tanklagers und von der Lage der Absatzmärkte. Das wirtschaftlichste Transportmittel zur Beförderung von großer Öl - oder Gasmengen zwischen zwei Punkten ist die Rohrleitung (Pipeline). Pipelines dienen durchweg als Verbindung zwischen Ölfeld und Raffinerie und Seehafen. Der Seetransport in leistungsfähigen Tankschiffen empfiehlt sich durch geringe Kosten und große Reichweite für die Verteilung beträchtlicher Mengen auf die verschiedensten Bestimmungsorte (über ein fünftel der Welt - Handelsschifftonnage entfällt auf Tanker). Zum Weitertransport benutzt man kleinere Tankschiffe auf Binnenwasserstraßen. Eisenbahnkesselwagen und Tankkraftwagen. Gelegentlich werden auch Erdölerzeugnisse von einer Raffinerie nach einem Verbrauchszentrum in Pipelines transportiert.

Pipelines:

Mehr als drei Millionen Kilometer Hochdruck - Pipelines überziehen als dichtes Netz unseren Planeten, transportieren ungeheure Mengen an Öl und Gas über enorme Strecken aus den Fördergebieten zu Tankerhäfen und Raffinerien.

Diese Schlagadern unserer Erde bringen uns Energie zum Leben; ohne den ständigen Fluß von Öl und Gas würden Industrien und damit Volkswirtschaften kollabieren, die modernen Massengesellschaften könnten sich dann wieder an Lagerfeuern sammeln. Der Machtpoker im Milliardengeschäft mit den Pipelines läuft auf Hochtouren. Dabei wird gern überhört, daß da bereits eine Bombe tickt! Immer lauter. Der Großteil der Stahlröhren (Durchmesser bis zu 1,4 Meter) ist jetzt mehrere Jahrzehnte alt. Korrosion greift die ein bis zwei Zentimeter dicken Pipelinewände von außen und innen an, schlampige Arbeiter beschädigen die Röhren, Erdabsenkungen verursachen Risse. Im inneren strömen Öl und Gas mit einer Geschwindigkeit von bis zu 5 Metern pro Sekunde, mit einem Druck zwischen 50 und 80 bar. Teilweise liegen die Röhren am Meeresboden in Tiefen von mehr als 2000 Metern. Wenn die Pipeline Stränge nicht regelmäßig inspiziert und gewartet werden sind Katastrophen vorprogrammiert. Die Sicherheitsstandarts in Westeuropa, Kanada und den USA sind sehr hoch, bestätigten Experten. Für die Türkei und das ehemalige Jugoslawien gilt diese Feststellung nicht, fügten sie hinzu. Die Verlegekosten - ohne Material - für einen Kilometer Pipeline von ca. einem Meter Durchmesser in leichtem Gelände belaufen sich auf wenigsten 700.000 DM. Der Aufwand beim Bau einer Pipeline ist gewaltig, aber er rechnet sich - nicht zuletzt auch für Otto Normalverbraucher. Das Pipeline - Netz wird laufend erweitert, jährlich kommen ca. 40.000 Kilometer neue Rohrstränge hinzu. Pipelines sind die Schlagadern der Erde; um so wichtiger ist die Kontrolle, beim Bau, bei der Wartung - schon bei der Planung. Eine Pipeline kann den Lebensraum von Ureinwohnern bedrohen, wie z.B die Jamal - Trasse durch Sibirien. Oder einmalige Naturreservate gefährden, wie das brasilianische Pantanal, das vom Bau der Gas - Pipeline aus Bolivien betroffen ist.

Erdölverarbeitung:

Eine Verarbeitung von Erdöl dient in erster Linie der Gewinnung von Treibstoffen; Schmier und Heizölen. Die anfallenden Rückstandsprodukte werden meist einer Veredelung unterworfen. Unterschiedlich sind die Kombinationen, die in den Raffinerien zur Aufarbeitung verwendet werden. Sie richten sich nach der Zusammensetzung des Rohöls, entsprechend dem Herkunftsland, sowie nach den Anforderungen der Verbraucher hinsichtlich  Qualität und Quantität der Produkte. Erdöl wird in acht Schritten nutzbar gemacht:

Destillation

Raffination

Isomerisierung

Kracken

Pyrolyseverfahren (Hochtemperaturkracken)

Reformieren

Alkylierung

Polymerisation

Raffination:

Alle Destillate, einschließlich der Flüssiggase (auch Krackbenzine), müssen vor der Abgabe an den Verbraucher, vielfach vor der Weiterverarbeitung nachbehandelt werden (Raffination). Dies geschieht, um den Marktanforderungen hinsichtlich Lagerstabilität, Geruch, Farbe und dem jeweiligen Verwendungszweck gerecht zu werden, jedoch auch, um korrosiv wirkende Komponenten und Katalysatorgifte zu entfernen.

Wirtschaft:

Die wirtschaftliche Ausbeute des Erdöls begann erst vor etwas mehr als 100 Jahren; dennoch hat das Erdöl in dieser kurzen Zeit eine ungeheure wirtschaftliche Bedeutung erlangt. In vielen Ländern ist es zum wichtigsten Energieträger geworden (nach seiner Verarbeitung zu Heizöl, Benzin, Diesel und anderen). Außerdem lassen sich durch Erdöl chemische Prozesse Kunststoffe, Kunstfasern, shynthetischer Gummi, Kunstdünger und andere gewinnen (Mineralölindustrie). Allerdings steht Erdöl zu scharfer Konkurrenz mit Steinkohle, Braunkohle, Wasserkraft, Kernenergie und Erdgas.

Die Welt - Erdöl - Förderung beträgt 2465 Millionen Tonnen. Das war 1971. 33,4 % der Förderungsmenge entfallen auf die Länder des Nahen und Mittleren Ostens . 24,6 % auf Nordamerika, 17,1 % auf die Ostblockstaaten, 10,6 % auf Mittel und Südamerika und nur 0,6 % auf Westeuropa. Mehr als 50 % der gesamten Erdöldörderung entfallen auf die "Big seven", die 7 größten Firmen der Erdölgewinnungs - und Verarbeitungsindistrie. Die Weltförderung stieg kontinuierlich an:

1960: 1,060 Mrd. Tonnen                  1966: 1,630 Mrd. Tonnen

1961: 1,112 Mrd. Tonnen                  1967: 1,753 Mrd. Tonnen

1962: 1,212 Mrd. Tonnen                  1968: 1,894 Mrd. Tonnen

1963: 1,298 Mrd. Tonnen                  1969: 2,045 Mrd. Tonnen

1964: 1,397 Mrd. Tonnen                  1970: 2,336 Mrd. Tonnen

1965: 1,501 Mrd. Tonnen

Die mit Sicherheit festgestellten Erdölvorräte lagen 1971 bei 85 Mrd. Tonnen. Das Verhältnis von Weltreserven zu Weltförderung bewegte sich 1958 - 1971 immer ungefähr zwischen 40:1 und 30:1. Es ist möglich, daß infolge der Förderung aus größeren Tiefen und in abgelegeneren Gebieten die Kosten der Erdölproduktion steigen und so auf längere Sicht die Konkurrenzfähigkeit des Energieträgers Erdöl geschwächt werden könnte.

Der Gesamtmineralölverbrauch beträgt 2,439 Mrd. Tonnen (1971); der größte Teil davon entfällt auf die hochindustriealisierten Länder. Der Erdölbedarf der BRD kann nur zum kleinsten Teil aus der eigenen Erdölförderung gedeckt werden. 1971 wurden 100,2 Millionen Tonnen Rohöl im Wert von 7,7 Mrd. DM in die BRD importiert; sie stammen zu 55,2 % aus Afrika (davon 29,9 % aus Libyen), zu 41,6 % aus dem Nahen und Mittleren Osten.

Die Erdölgewinnungsindustrie ist mit ihren Standorten an die Fundorte gebunden. Da Erdöl ein relativ geringwertiges Massengut ist, machen die Transportkosten einen wesentlichen Teil der Gesamtkosten aus. Vor dem 2. Weltkrieg erhielt Westeuropa seinen Bedarf an Mineralölproduktion im wesentlichen aus Exportraffinerien in der Nähe der Fördergebiete; das Erdöl wurde also zuerst verarbeitet und die verschiedenen Erdölprodukte danach in die Verbrauchszentren transportiert. Nach dem 2. Weltkrieg bildeten sich zunächst Küstenraffinerien aus; man transportierte das Erdöl also vor allem mit Tankschiffen vom Fundort bis zu einer westeuropäischen Küstenstadt verarbeitete es dort und transportierte danach die Erdölprodukte in die Verbrauchszentren.

Mit der Entwicklung der Pipelines konnte man aber in den letzten Jahren die Transportkosten dadurch senken, daß man in das Erdöl in Ölleitungen vor der Küste bis in die Verbrauchszentren transportierte und es dort in Raffinerien verarbeitete. Daher wurde ein Rohrnetz aus 5 Meter großen Pipelines errichtet;

2 davon kommen von der Nordsee, 3 vom Mittelmeer. Sie versorgen die westdeutschen Raffinerien zu etwa 80 %. Dieser Prozentsatz dürfte in den nächsten Jahren noch weiter steigen. Die Errichtung dieser Pipelines sorgte auch für die weitgehende Beseitigung des früher bestehenden regionalen Preisgefälles für Erdölprodukte.

Geschichte:

In der Antike verwendete man Erdölprodukte unter anderem zur Abdichtung von Schiffen, zu Kriegszwecken (griechisches Feuer) und für Heilmittel. Außerdem wurde es für die Herstellung von Medikamenten, aber auch als Schmiermittel und als Zusatz für Farben und Lacke als Brennstoff für Öllampen und seit Beginn des 19. Jahrhunderts zur Asphaltierung im Straßenbau verwendet. Den Anstoß für die Entwicklung einer Erdölindustrie gab dann in der 2. Hälfte des 19. Jahrhunderts die Nachfrage nach billigem Lampenbrennstoff, nachdem die Ölllampen um 1850 technisch sehr vervollkommnet worden waren. Ab etwa 19 Hundert diente Erdöl auch zur Maschinenfeuerung. Um diese Zeit begann die heute wichtigste Verwendung des Erdöls als Automobiltreibstoff. Mit der Ausbreitung der Benzin - und Dieselmotoren wurde das Erdöl zu einer Energiequelle des ersten Ranges von weltpolitischer Bedeutung.

Bereits ab 1841 war man in den USA bei Bohrungen nach Salz häufig auf Erdöl gestoßen, aber erst nach 1860 setzte sich die Gewinnung von Erdöl durch Bohrung langsam durch, nachdem zuerst 1857 in Deutschland in der "Lüneburger Heide" und 1859 im amerikanischen Staat Pennsylvania nach Erdöl gebohrt worden war. In Galizien Begann die Erdölproduktion um 1867, in Rumänien 1882. Seit 1900 wird Erdöl aus Indonesien und Mexiko importiert. Nach 1918 belieferten auch der Irak, der Iran und die nördlichen Staaten Südamerikas (heute vor allem Venezuela) den Weltmarkt, nach 1945 kamen Saudi - Arabien, Kuweit, Kanada und Libyen hinzu.

In den Anfängen der Erdölindustrie (frühes 19.Jahrhundert) wurde Erdöl destilliert und mit Schwefelsäure, Soda und Bleicherde oder Aktivkohle behandelt. Zwischen 1890 und 1913 wurde der Krackprozeß für hochsiedende Erdölfraktionen entwickelt und eingeführt. 1914 schlugen H. Staudinger und

C. Engler die Verwendung von Erdölraffinaten zur Gummisynthese vor.

Der Aufschwung der Autoindustrie, die z.B billige Lacke brauchte, trug wesentlich zu dieser Entwicklung bei. Auch die Kunststoffindustrie zieht viele ihrer Grundstoffe aus dem Erdöl.