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:
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:
Überwiegend die Förderung im Meeresboden!
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.
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).
Erdöl-Aufbereitung u. Verabreitung:
Die aus einer Bohrung fließende Flüssigkeit ist ein Gemisch aus Öl, Gas, Salzwasser und einigen anderen Verunreinigungen. Dieses Gemisch wird nicht erst über längere Strecken transportiert. Es wird innerhalb des Erdölförderbetriebes von Aufbereitungsanlagen zerlegt und gereinigt.
Das von den einzelnen Bohrungen eines Feldes kommende Öl wird durch Rohrleitungen einer zentralen Sammelstelle zugeleitet. Von hier aus fließt es in den, unter niedrigem Druck stehenden, Gasabscheider. Durch Verwirbelung und Aufschlag auf Prallbleche wird das Öl in kleine Tröpfchen zerteilt, wodurch das Gas leichter entweichen kann. Nach diesem Vorgang kann das Erdöl nun zur Raffinerie befördert werden.
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.
Die Destillation
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
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
Vakuumdestillation:
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.
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.
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