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Erdöl u. Kohle sind natürliche Kohlenwasserstoffe!
Entstehung des Erdöls:
Das Erdöl entstand (in Deutschland während der Jura-Zeit), als sich Fische, Muscheln Algen, Bakterien, Pilze, aber auch Plankton (tierische/pflanzliche Kleinstlebewesen), nach ihrem Absterben auf den Meeresboden sanken. Am Meeresboden wurden diese Stoffe von den ebenfalls absinkenden tonig, sandigen Schwebstoffen (Sedimenten) eingehüllt und dadurch der schnellen Zersetzung durch den im Wasser gelösten Sauerstoff entzogen. Nur anaerobe (ohne Sauerstoff lebende) Bakterien können unter diesen Bedingungen noch von dem organischen Stoffbestand zehren. Sie verändern ihn dabei gründlich zu einer Erdölmuttersubstanz (Kerogen), die bei erhöhten Temperaturen Erdöl u. Erdgas abgibt.
Das dadurch entstandene Kohlenwasserstoffgemisch setzte
sich, nachdem es durch Gesteinsporen bis zu den undurchlässigen Schichten, wie
Ton od. Salz, nach unten sank, in porösen Gesteinsschichten ab, die sich in
Kalk- oder ähnlichen Schichten befinden und das Kohlenwasserstoffgemisch wie
ein Schwamm aufnahm. Durch das Absinken geriet das Erdölähnliche Gemisch in
tiefe Schichten, wo die Temperatur langsam anstieg. Für die Bildung von Erdöl
liegt die optimale Temperatur zwischen 50 und 120°C, wie sie in einer Tiefe von
2000 bis 4000 Meter herrscht. Bei etwa 50°C begann die Abspaltung von Erdöl,
dessen Bildung bei höheren Temperaturen zunehmend von Erdgas abgelöst wird. Bei
etwa 200°C ging dieser Prozess zu Ende und es blieben im Sediment graphitartige
Substanzen zurück, die ihm eine schwärzliche Färbung verliehen.
Durch unterschiedliche Einflüsse während der Bildung in den einzelnen
Entstehungsgebieten kann sich eine Vielzahl von Rohöl verschiedener
Zusammensetzung bilden:
- flüssig bis fest
- bernsteinfarben bis schwarz
- mit oder ohne Schwefel
- reich bzw. arm an Bitumen
Förderung:
Die
Erdölindustrie wagte sich anfangs nur ins flache Wasser, heute schon in riesige
Tiefen, es sind sogar schon Bohrungen bis in 9000 Meter Tiefe in naher Zukunft
geplant. Doch nicht nur die Erforschung der Tiefen hat zugenommen, auch die
Erdölförderung in Gebieten mit sehr rauem Klima ist heute möglich. Die
Konstruktionen für Erdölsuche und Erdölförderung haben sich enorm verbessert.
Schon am Anfang des vergangenen Jahrhunderts kannte man feste, in den
Meeresboden gerammte Holzkonstruktionen in Kalifornien, im Maracaibo-See in
Venezuela und im Kaspischen Meer bei Baku in Aserbaidschan. Moderne
Stahlkonstruktionen dieser Art verwendet man auch heute noch.
Der nächste Schritt war die Entwicklung schwimmfähiger Plattformen, Hubinseln
oder Jack-ups genannt, die mit hydraulisch ausfahrbaren Beinen über der
Bohrstelle auf dem Meeresgrund stehen und das Arbeitsdeck zum Schutz vor den
Wellen etwa 30 m über den Wasserspiegel heben. Wie die Gullfaks A. Mit ihnen
kann man in bis zu 5000 m tiefem Wasser arbeiten. Für noch größere Wassertiefen
verwendet man die sogenannten Halbtaucher. Das sind schwimmfähige Plattformen
aus Stahl, deren am Einsatzort geflutete Ballasttanks den Schwerpunkt der
Anlage ins Wasser verlegen. Ihre genaue Position über dem Bohrloch bewahren sie
auch bei Sturm durch Verankerungen, zahlreiche computergesteuerte Schiffsschrauben
und Sonar-Ortung.
(Dabei gibt es vers. Fördermethoden u.a. die Primär-, Sekundär- u. Teritärförderung)
Schließlich gibt es noch Bohrschiffe, die eigenbeweglich und fernab von einer Landbasis für das Bohren in großen bis sehr großen Wassertiefen eingesetzt werden können.
Leider kommt es durch Unfälle, Kriege und Schlamperei vermehrt zu großen Umweltverschmutzungen durch das Erdöl. 1 Liter Rohöl machen 10000 Liter Trinkwasser ungenießbar. Schlimmste Katastrophen verursachten der Golfkrieg (Luftverschmutzung), Tankerunglücke (ESCON VALDIZ), brennende Bohrinseln (im Golf von Mexiko) und Lecks an Piplines (Alaska und Sibirien).
Das Rohöl wird in Raffinerien umgewandelt bzw. verarbeitet.
Bei der Rohölverarbeitung können aus unterschiedlichen Gründen gelegentlich hohe Drücke in den Prozessanlagen entstehen. Damit Behälter und Rohrleitungen nicht aufreißen muss der Überdruck durch Sicherheitsventile abgebaut können. Diese Sicherheitsventile blasen ihn in Leitungen ab die zur Fackel führen. Dort können die Gase die ausströmen kontrolliert verbrannt werden. Heute werden durch Einrichtungen zur Fackelgasrückgewinnung die anfallenden Gase in der Raffinerie für Feuerungszwecke genutzt. Am Fackelkopf ist daher selten mehr als eine kleine Zündflamme zu sehen.
In der Raffinerie gibt es drei Hauptprozessgruppen:
-Trennung
-Umwandlung
-Nachbehandlung
Bei der Trennung (Destillation) wird das Rohöl in Produkte mit verschiedenen Siedebereichen und damit unterschiedlichen Molekulargrößen aufgeteilt. Bei der Umwandlung (Konversion) wird die Größe oder die Struktur der einzelnen Moleküle verändert. Zuletzt werden bei der Nachbehandlung unerwünschte Produktbestand-teile entfernt und die Produkteigenschaften, wie zum Beispiel Farbe, Geruch und Stabilität, verbessert.
Der wichtigste Verarbeitungsprozess in einer Raffinerie ist
die Destillation. Dabei wird das Rohöl in verschiedene Teile zerlegt.
Im Hauptturm der Rohöldestillation erfolgt die Auftrennung in die einzelnen
Produktgruppen, die durch ihre unterschiedlichen Siedebereiche gekennzeichnet
sind. Benzin siedet zum Beispiel zwischen 35 und 180°C, Mitteldestillate
dagegen erst bei 170 bis 370°C. Nachdem das Öl den Rohöltank verlassen hat wird
zuerst in einem Entsalzer der Salzgehalt des Rohöls reduziert. Dann wird das Öl
in Wärmeaustauschern vorgewärmt und in den Röhrenöfen auf
Destillationstemperatur aufgeheizt Dabei verdampft ein Großteil des Rohöls.
Das Dampf- /Flüssigkeitsgemisch teilt sich bei atmosphärischem Druck in den bis
zu 50 m hohen Destillationstürmen auf. Die Dämpfe steigen in den Türmen hoch.
Je schwerer sie sind, desto schneller verflüssigen sie sich wieder.
Auf den Destillationsböden, die mit zahlreichen Öffnungen versehen sind, bilden
sich dadurch Flüssigkeitsschichten. Nachströmende Dämpfe treten durch die
Öffnungen und mischen sich mit den bereits kondensierten Bestandteilen. Bei
dieser intensiven Vermischung der leichteren und schwereren Anteile findet ein
Austausch statt: Schwere Teile des aufsteigenden Stromes werden zurückgehalten
und leichte, die noch in der Flüssigkeitsschicht sind, verdampfen wieder und
steigen nach oben. Ein Teil der Flüssigkeit wird zur Verstärkung dieses
Stoffaustausches wieder auf den nächst tieferen Destillationsboden
zurückgeführt
Der Rückstand der atmosphärischen Destillation ist ein
Gemisch von Stoffen, deren Siedetemperatur bei über 360° C liegen. Da sich
diese Bestandteile bei noch höheren Temperaturen zersetzen würden, leitet man
den Rückstand in einen zweiten Destillationsturm, der unter vermindertem Druck
(50 Millibar) steht. Dadurch werden die Siedetemperaturen der
Gemischbestandteile um bis zu 150° C gesenkt, so dass der Rückstand schon bei
niedrigen Temperaturen in mehre Bestandteile aufgespalten werden kann. Bei
dieser Vakuumdestillation gewinnt man Schmieröle. Die Schmieröle enthalten auch
Feststoffe die sogenannten Paraffine. Diese werden zur Herstellung für Kerzen,
als Bohnerwachs und als Bestandteil für Schuhcreme genutzt.
Ein weiteres ,,Abfall-' Produkt bei der Benzinherstellung ist das Bitumen.
Es ist ein schweres Gemisch aus Kohlenwasserstoffen, dass sich bei der
Erdöldestillation durch sein Gewicht am Boden absetzt. Das Bitumen wird als
Bindemittel beim Bau von asphaltierten Straßendecken benutzt.
Vaseline gehört auch zu den Nebenprodukten der Erdölherstellung. Wie das
Paraffin und das Bitumen ist auch die Vaseline ein Produkt, dass sich im Erdöl
befindet und sich bei der Destillation absetzt. Man benutzt Vaseline als
Salbengrundlage, Schmierstoff oder sogar als Rostschutzmittel.
Doch nicht nur Nebenprodukte des Erdöls werden genutzt, eher
im Gegenteil.
Gerade die Hauptprodukte, wie Benzin, Dieselkraftstoff oder Heizöl sind die
gebräuchlichsten Komponenten des Erdöls.
Gerade das Heizöl deckt 40% des Energieverbrauches von Deutschland.
Die Autoanzahl wächst derzeit doppelt so schnell wie die Weltbevölkerung.
Prognosen gehen davon aus, dass allein die Zahl der PKW bis zum Jahr 2030 von
derzeit 500 Millionen auf 2,3 Milliarden ansteigen wird.
Deshalb fließen auch 36,5% des geförderten Erdöls in den weltweiten
Verkehrssektor.
So ziemlich alles ist aus Erdöl (Medikamente, Tierfutter, Kleidung, .)!
Entstehung der Kohle
· Kohle: Kohle ist die zusammenfassende Bezeichnung für alle
kohlenstoffreichen festen Brennstoffe, die durch (thermische) Zersetzung
(Verkohlung) organischer Stoffe entstanden sind (z.B. Holz - Kohle). Im
eigentlichen Sinne bezeichnet man als Kohle die brennbaren Überreste von
Pflanzen und anderen organischen Substanzen, die über das Stadium des Torfs in
langen geologischen Zeiträumen durch den Vorgang der Inkohlung in braune bis
schwarze Sedimentgesteine verwandelt wurden. Von Kohle spricht man, wenn die
brennbare Substanz mehr als 50% ausmacht; einen geringeren Gehalt haben die
Brandschiefer, mit Kohle - Substanz durchsetzte Schiefertone.
· Einteilung der Kohle in 3 Gruppen - nach Inkohlungsgrad
und andere Merkmalen
· Braunkohle (60 -70% C), Steinkohle (70 -90% C) und Anthrazit (90 -99% C) ---
lassen sich auch wieder in verschiedene Arten teilen
· Entstehung der Kohle auch Inkohlungsproßes genannt
· Entwickelten sich aus Faulschlamm (Sapropel) und faulschlammähnlichen
Schlammablagerungen (Gyttja), Humus in nährstoffreicher Seen
· Früher (besonders im Karbon 345 bis 280 Mio. Jahren) war üppige Vegetation
üblich --- durch feuchtwarmes Klima
· Entstehung von zahlreichen Flachmooren, Mooren , Sümpfen, Seen in der ganzen
Welt
· Ständiges Absterben und Nachwachsen der Pflanzen
· abgestorbenes Material von Wasser bedeckt --- lagert sich übereinander
· Entstehung von Torfmooren
· Wiederum vollständige Abdeckung des Torfs mit Wasser
· Abdeckung des Torfs mit Sand und Schlamm aus dem Wasser
· Druck der Erdschichten und der Erdkruste
· Zusammenpressen der Schichten unter gewaltigem Druck der Erdschichten
· Herausrücken des Wassers
· Je weniger Wasser desto höher der Gehalt an kohlenstoffartigen Verbindungen
in den Schichten · Steigerung des Heizwertes (Braunkohle -Steinkohle -Anthrazit
)
· Unter ständigem Sauerstoffabschluß Entstehung von flözförmige Einlagerungen
Aus Stein - oder Braunkohle
· Braunkohle :braun
Einzelne pflanzliche Überreste zu
erkennen
Geringe Kohlenstoffverbindung hoher Wassergehalt
Zerfällt rasch an der Luft
· leichter Druck, nicht so alt
· Steinkohle :schwarz
So gut wie keine pflanzlichen Überreste
zu finden
Hoher Kohlenstoffgehalt, geringer Wassergehalt
Hart
· schwerer Druck, sehr alt
· Anthrazit :Art der Steinkohle
schwarz
Keine pflanzlichen Überreste zu finden
Fast 100% Kohlenstoffgehalt so gut wie kein Wasser mehr im Stoff
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