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Chemie GFS Raffination und Cracken mit Handout/ Lückentext Keynote/ Präsentation und schriftlicher Ausarbeitung (geeignet ab Klasse 8)

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Chemie GFS Raffination und Cracken mit Handout/ Lückentext Keynote/ Präsentation und schriftlicher Ausarbeitung Bei Interesse an den bearbeitbaren Dateien einfach melden👍🏻 Ich würde mich über einen netten Kommentar freuen Viel Spaß

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Name Adresse Email Adresse Röhren- ofen Rohöl Dampf Glockenböden Schule Fach bei Lehrerin Atmosphärische Destillation Dampf Raffination und Cracken von Erdöl 400 °C Fraktionen, Siedebereich Gase <30 °C Benzine 35 °C bis 140 °C Mitteldestillate Petroleum (Kerosin) 150 °C bis 250 °C Dieselöl und Leichtes Heizöl 250 °C bis 360 °C Rückstand Schweres Heizöl resp Vakuum-Destillation Fraktionen Leichtes Schmieröl Mittelschweres Schmieröl Schweres Schmieröl MOTOR 08 Rückstand Bitumen Projekt Vom Erdöl zum Modell www.Modellbau-Freunde-Lohne.de 1 Inhaltsverzeichnis: 1 Einleitung 2 Raffination 2.1 Definition 2.2 Fraktionierte Destillation 2.3 Vakuum Destillation 3 Cracken 3.1 Allgemeines Cracken 3.2 Thermisches Cracken 3.2.1 Steamcracking (= Pyrolyse) (3.2.2 Visbreaking 3.2.3 Delayed coking 3.3 Katalytisches Cracken (3.3.1 Fluid-Catalytic-Cracken 3.3.2 Hydrocracken 4 Zusammenfassung 5 Eigenständigkeitserklärung 6 Literaturverzeichnis S.3 S.3 S.6 S.6 S.9 S.9) S.9 S.10) S.11 S.11 S.12 2 1 Einleitung Das Thema ,,Erdöl, Raffination und Cracken" hat mich interessiert, weil Erdöl ein sehr wertvoller Rohstoff ist, wegen dem sogar Kriege angezettelt werden. In meiner GFS stelle ich mir die Frage, wie aus Erdöl so ein bekannt großes Produktspektrum entstehen kann. 2 Raffination 2.1 Definition "Raffination, Raffinieren oder Raffinierung bezeichnet im allgemeinen Sinne ein technisches Verfahren zur Reinigung, Veredlung, Trennung oder Konzentration von Rohstoffen, Nahrungsmitteln und technischen Produkten."1 2.2 Fraktionierte Destillation Erdöl = Gemisch T[°C] 200 oder "schneiden". Die Teilbereiche werden dementsprechend als "Fraktionen" oder "Schnitte" bezeichnet. Das ist sehr wichtig, da reines Rohöl für die Verbrennung oder Herstellung von Gegenständen ungeeignet ist und daher zuerst raffiniert (gesäubert/ getrennt/verfeinert) werden muss. Das Ziel ist also die Auftrennung der einzelnen Inhaltsstoffe von Erdöl, die mit einer fraktionierten Destillation erreicht wird. ³ 100 0 -100 -200 0 Ethan Methan 20 Propan 40 n-Butan 2222 60 M [g/mol] n-Pentan n-Hexan n-Heptan 80 100 2 Die fraktionierte Destillation ist der grundlegende Prozess der Erdöl-Verarbeitung, bei dem das Erdöl in Abhängigkeit von seinem Siedeverhalten aufgespalten wird. Man bezeichnet diesen Prozess als "fraktionieren" ¹https://de.wikipedia.org/wiki/Raffination Rohöl ist ein Gemisch aus vielen verschiedenen Kohlenwasserstoffen -...

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also aus organischen Verbindungen. Dieses Diagramm zeigt die Siedetemperatur der Alkane. Man sieht, dass die Siedetemperaturen weit auseinander sind und somit 2https://www.youtube.com/watch?v=TT31JjjXnVc 3https://www.youtube.com/watch?v=TT31JjjXnVc 3 einfach mit einer Destillation trennbar sind.4 Was sind Alkane? Alkane sind "...eine Stoffgruppe einfacher, gesättigter Kohlenwasserstoffe, bei der keine Mehrfachbindungen zwischen den Atomen auftreten. Sie bestehen, wie alle Kohlenwasserstoffe, nur aus den beiden Elementen Kohlenstoff (C) und Wasserstoff (H) und gehören zu den gesättigten Verbindungen"5. ,,Gesättigte Kohlenwasserstoffe werden systematisch als Alkane bezeichnet. Bei diesen handelt es sich um chemische Verbindungen, die ausschließlich C-C- Einfachbindungen enthalten." 6 Erdöl = Gemisch Auftrennung 7 ! ( 7 4. RAFFINIERUNG Destillierkolben- Lösung Fraktionierturm Destillation Kurzkettige Alkane wie zum Beispiel Methan, Ethan oder Propan kommen sehr weit nach oben und langkettige Alkane wie Schmieröle oder Wachse kondensieren eher in den unteren Ebenen.7 8 Nebenstehend ist die einfache Destillation dargestellt, die nicht ausreicht, weil man das Rohöl in mehr als 2 Stoffe trennen will. Man muss also entweder viele einfache Destillationen hintereinander schalten oder man benutzt die Thermometer-> Gase langkettige Alkane: Fraktionierturm Schmieröle, Wachse kurzkettige Alkane: Methan, Ethan, Propan Liebigkühler Bei der Fraktionierten Destillation geht man wie folgt vor: Zuerst kommt Rohöl bei der Raffinerie an. Dann wird es in einem Ofen erhitzt, sodass es gasförmig wird. Die einzelnen Bestandteile von dem Rohöl steigen in einem sogenannten Fraktionierturm hoch, der nach oben hin immer kälter wird. Da die einzelnen Bestandteile unter- schiedliche Siedepunkte haben kondensieren sie auf unter- schiedlichen Ebenen des Fraktionierturms, aus denen sie dann mit Rohren (als flüssige Stoffe) hinausgeleitet werden. Bunsenbrenner Erlenmeyerkolben → 6/09/21/die-siedpunkte-der-alkane-unterrichtsstunde- ←Destillat e-11/ #50689324 tml https://de.wikipedia.org/wiki/Cracken#Visbreaking asserstoffe.html /watch?v=TT31 JjjXnVc 8 (Bild) https://de.dreamstime.com/fraktionierte-destillation-des-rohöldiagramms- image103306295 4 fraktionierte Destillation. Das ganze passiert in einer langsamen Destillation, was einen hohen Trenneffekt zur Folge hat. Im Gegensatz zur einfachen Destillation kann man mit der fraktionierten Destillation mehrere Teile (mit unterschiedlichen Siedetemperaturen) des Gemisches in einem Durchgang voneinander spalten. Dazu gibt es viele Trennböden bzw. Ebenen, die Löcher mit sogenannten Glocken haben. Die Glocken sind sehr wichtig, da in ihnen Verdampfung und Destillation stattfindet.⁹ Röhren- ofen Rohöl 20°C 150°C PR 200°C ரப்பட் 300°C TR 370°C LITTL 400°C Atmosphärische Destillation Dampf Dampt Glockenböden 400 °C Glocken Fraktionen, Siedebereich Gase <30 °C Benzine 35 °C bis 140 °C Mitteldestillate Petroleum (Kerosin) 150 °C bis 250 °C Dieselöl und Leichtes Heizöl 250 °C bis 360 °C 11 Rückstand Schweres Heizöl Glocke Schlitz Ablaufwehr- Flüssigkeit zum unteren Boden R 10 Vakuum-Destillation Fraktionen Leichtes Schmieröl Mittelschweres Schmieröl Schweres Schmieröl Rückstand Bitumen MOTOR ⁹https://stock.adobe.com/de/images/destillation/50689324 Dampf Z Projekt Vom Erdöl zum Modell www.Modellbau-Freunde-Lohne.de Flüssigkeit vom oberen Boden 10http://www.raumzeitwellen.de/SAL/sal5/kw-oel/glockenboden.htm 11https://www.sofatutor.com/videos/erdoel-und-die-fraktionierte-destillation Zulauf Zulaufwehr Die Gase steigen in die Glocken und kondensieren dann teilweise in den Glocken. Der Rest der Gase, der nicht kondensiert, steigt weiter hoch (siehe Bild 10/11). Die kondensierten Stoffe fließen dann über einen Ablauf in einen Behälter. Was sich ganz unten im Fraktionierturm absetzt (Rückstand) wird dann 5 Name Klasse Lehrerin etc. Raffination und Cracken von Erdöl Raffination, Raffinieren oder Raffinierung bezeichnet im allgemeinen Sinne ein technisches Verfahren zur Reinigung, Veredlung, Trennung oder Konzentration von Rohstoffen, Nahrungsmitteln und technischen Produkten. Fraktionierte/ Vakuum Destillation Eine einfache Destillation reicht nicht aus weil man das Rohöl in mehr als zwei Stoffe trennen will. Bei der fraktionierten Destillation wird das Erdöl in Abhängigkeit von seinem Siedeverhalter zerlegt. Die Stoffe mit den niedrigsten Siedetemperaturen kommen am weitesten nach oben und die mit den größten Siedetemperaturen bleiben unten da es nach oben hin immer kälter wird. Bei niedrigerem Druck ist die Siedetemperatur der zu trennenden Flüssigkeiten niedriger. Das hat zur Folge, dass man Stoffe mit niedrigeren Temperaturen trennen kann, für die man eigentlich viel höhere Temperaturen zum Trennen brauchen würde. Die Vakuum-Destillation ist eine Destillation unter stark abgesenktem Druck (nahe dem Vakuum). Das Cracken (engl. to crack = ,,spalten") ist ein Verfahren der Erdöl-Verarbeitung, wobei ein Stoff in mehrere andere Stoffe gespalten wird. Fraktionierte Destillation am Beispiel des Erdöls (Schema) Destillations-Kolonne Erdöl Ofen Atmosphärische Destillation II H-C-C-C- Gase -Ethan (Kunststoffprod.) -Flüssiggas (Propan, Butan) Leichte Destillate - Benzin Mitteldestillate -Dieselkraftstoff -Heizöl Rückstände der atmosph. Destillation エーコーコ Ofen HHHHHH Vakuumdestillation Η Η Η Η Η Η Η Η Η Η Decan energieinfo GRAFIK © by Michael Bockhorst I-4-I I-U-I Schwerőle Schweres Heizöl -Kraftstoffe für Hochseeschiffe Teer, Bitumen (Straßenbau) -C-C-H H Ab hier bis Ende Tabelle etwas????? Cracken Η Η Η | | | Man kann kurzkettige Kohlenwasserstoffe (wie Benzin, Diesel und leichtes Heizöl) wegen der höheren Nachfrage teurer verkaufen kann, wie die langkettigen Alkane. Das ist der Grund wieso man mit verschiedenen Crackverfahren versucht, Kohlenwasserstoffe mit längeren Ketten (langkettige Alkane) in Kohlenwasserstoffe mit kürzeren Ketten (kurzkettige Alkane) zu spalten. H A Η Η Η Η Η Η Η I I I Propen 20°C 150°C PRIR C=C-C-H + H−C—C—C—C-C-C-C-H нннннн н Heptan ZOO G பப்பப Cracking Man unterscheidet zwischen thermischem (ohne Katalysator) und katalythischem (mit Katalysathor) Cracken. 300°C TTT 370°C 400°C Bei dem Cracking-Prozess entsteht eine homolythische Spaltung: Eine homolythische Spaltung meint, dass eine Bindung aufgespalten wird und dabei je ein Bindungselektron bei den Bindungspartnern bleibt. Das passiert besonders häufig bei unpolar gebundenen Gasen. Die einzelnen Bindungselektronen nennt man dann Radikale. Die Umkehrung der Entstehung von Radikalen ist also das Entstehen einer Einfachbindung. Beispiel für die Entstehung von zwei Radikalen (allgemein, also nicht auf das Cracken bezogen): CI -CII hv A 02 Um zu verhindern, dass die Einzelnen Stoffe zurück- oder weiterreagieren kühlt man sie sehr schnell ab (nennt man auch quenchen). Dabei wird die Reaktion sozusagen "eingefroren". Im folgenden Bild sieht man einen (katalythischen) Crackvorgang mit Entstehung von Radikalen: C₁1H24 H H-C. H C11H23 | CI+ CI HHHHHHHHHHH H-C÷C-C÷C-C-C-C-C-C+C-C-H TT TT | || | I HHHHHHHHHHH Z H H H-C-H 11 IIIII!!! Methyl- Ethyl- Radikal Diradikal HH 1 H H II •C-CC-C-C-C-C-C; •C-C-H HH 1.1 HH C=C H H Methan Ethen Undecan (C11H24) ↓ H Η Η Η Η Η ||||| II III I Η Η Η Η Η Η Hexyl- Diradikal H H Η Η HA H₁ H HH HH-C-C-H HH HH Cyclohexan Ethan Ethyl- Radikal H- H 1 Große Moleküle werden beim Cracken gespalten. 2 Es bilden sich Alkyl- Radikale... C11H24 C11H23 3... Diese können anderen Molekülen H-Atome ent- reißen. 4 Aus Diradikalen können Alkene oder Cycloalkane entstehen. A Cracken-molekular betrachtet Delayed Cooking (auf Deutsch verzögerte Koksbildung) ist das heftigste thermische Crackverfahren. Verfestigter Kohlenstoff bezeichnet man auch als Koks. Das Ganze findet in einem Ofen und in den nachfolgenden "Kokstürmen" statt. In dem Ofen wird das Gemisch auf ca. 500 °C erhitzt, dann in einen Koksturm (oder mehrere) geleitet und dort durch die hohen Temperaturen gecrackt. Der Rückstand wird noch solange mit heißem Gas gecrackt, bis nur noch Petrolkoks übrig bleibt, der, wenn er ausgehärtet ist, unter Wasserhochdruck mit bis zu 300 bar rausgeschnitten wird. Der Koks kann dann teuer verkauft werden. Hydrocracken: Hydrocracken findet unter einer Wasserstoffatmosphäre statt. Die Wasseratmosphäre hat die Vorteile, dass Verunreinigungen wie Schwefel und Stickstoff als Schwefelwasserstoff oder als Ammoniak leichter abtrennbar sind und das die entstehenden Radikale durch den Wasserstoff zu Alkanen werden. Das kann man auch an dem folgenden Bild (Hydrocracken von Heptan) gut erkennen: Heptan C₂H16 Pentan C5H12 3 Hydrocracken von Heptan Wasserstoff H₂ Hydrocracken Ethan C₂H6 Hydrocracken ist sehr teuer, da große Mengen Wasserstoff benötigt werden und das Verfahren bei sehr hohem Druck durchgeführt werden muss. Raffination und Cracken von Erdöl Röhren- ofen Rohöl Atmosphärische Destillation Dampf Dampf Glockenböden 400 °C Fraktionen, Siedebereich Gase <30 °C Benzine 35 °C bis 140 °C Mitteldestillate Petroleum (Kerosin) 150 °C bis 250 °C Dieselöl und Leichtes Heizöl 250 °C bis 360 °C Rückstand Schweres Heizöl Vakuum-Destillation Fraktionen Leichtes Schmieröl Mittelschweres Schmieröl Schweres Schmieröl Rückstand Bitumen MOTOR Projekt Vom Erdöl zum Modell www.Modellbau-Freunde-Lohne.de Inhalt: ◆ 1. Raffination Fraktionierte Destillation Vakuum Destillation Inhalt: 2. Cracken 2.1 allgemeines Cracken 2.2 thermisches Cracken Steamcracking Visbreaking Delayed Cooking 2.3 Katalythisches Cracken Hydrocracken Leitfrage: Wie kann aus Erdöl ein so großes Produktspektrum entstehen? C Definition Raffination "Raffination, Raffinieren oder Raffinierung bezeichnet im allgemeinen Sinne ein technisches Verfahren zur Reinigung, Veredlung, Trennung oder Konzentration von Rohstoffen, Nahrungsmitteln und technischen Produkten."

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also aus organischen Verbindungen. Dieses Diagramm zeigt die Siedetemperatur der Alkane. Man sieht, dass die Siedetemperaturen weit auseinander sind und somit 2https://www.youtube.com/watch?v=TT31JjjXnVc 3https://www.youtube.com/watch?v=TT31JjjXnVc 3 einfach mit einer Destillation trennbar sind.4 Was sind Alkane? Alkane sind "...eine Stoffgruppe einfacher, gesättigter Kohlenwasserstoffe, bei der keine Mehrfachbindungen zwischen den Atomen auftreten. Sie bestehen, wie alle Kohlenwasserstoffe, nur aus den beiden Elementen Kohlenstoff (C) und Wasserstoff (H) und gehören zu den gesättigten Verbindungen"5. ,,Gesättigte Kohlenwasserstoffe werden systematisch als Alkane bezeichnet. Bei diesen handelt es sich um chemische Verbindungen, die ausschließlich C-C- Einfachbindungen enthalten." 6 Erdöl = Gemisch Auftrennung 7 ! ( 7 4. RAFFINIERUNG Destillierkolben- Lösung Fraktionierturm Destillation Kurzkettige Alkane wie zum Beispiel Methan, Ethan oder Propan kommen sehr weit nach oben und langkettige Alkane wie Schmieröle oder Wachse kondensieren eher in den unteren Ebenen.7 8 Nebenstehend ist die einfache Destillation dargestellt, die nicht ausreicht, weil man das Rohöl in mehr als 2 Stoffe trennen will. Man muss also entweder viele einfache Destillationen hintereinander schalten oder man benutzt die Thermometer-> Gase langkettige Alkane: Fraktionierturm Schmieröle, Wachse kurzkettige Alkane: Methan, Ethan, Propan Liebigkühler Bei der Fraktionierten Destillation geht man wie folgt vor: Zuerst kommt Rohöl bei der Raffinerie an. Dann wird es in einem Ofen erhitzt, sodass es gasförmig wird. Die einzelnen Bestandteile von dem Rohöl steigen in einem sogenannten Fraktionierturm hoch, der nach oben hin immer kälter wird. Da die einzelnen Bestandteile unter- schiedliche Siedepunkte haben kondensieren sie auf unter- schiedlichen Ebenen des Fraktionierturms, aus denen sie dann mit Rohren (als flüssige Stoffe) hinausgeleitet werden. Bunsenbrenner Erlenmeyerkolben → 6/09/21/die-siedpunkte-der-alkane-unterrichtsstunde- ←Destillat e-11/ #50689324 tml https://de.wikipedia.org/wiki/Cracken#Visbreaking asserstoffe.html /watch?v=TT31 JjjXnVc 8 (Bild) https://de.dreamstime.com/fraktionierte-destillation-des-rohöldiagramms- image103306295 4 fraktionierte Destillation. Das ganze passiert in einer langsamen Destillation, was einen hohen Trenneffekt zur Folge hat. Im Gegensatz zur einfachen Destillation kann man mit der fraktionierten Destillation mehrere Teile (mit unterschiedlichen Siedetemperaturen) des Gemisches in einem Durchgang voneinander spalten. Dazu gibt es viele Trennböden bzw. Ebenen, die Löcher mit sogenannten Glocken haben. Die Glocken sind sehr wichtig, da in ihnen Verdampfung und Destillation stattfindet.⁹ Röhren- ofen Rohöl 20°C 150°C PR 200°C ரப்பட் 300°C TR 370°C LITTL 400°C Atmosphärische Destillation Dampf Dampt Glockenböden 400 °C Glocken Fraktionen, Siedebereich Gase <30 °C Benzine 35 °C bis 140 °C Mitteldestillate Petroleum (Kerosin) 150 °C bis 250 °C Dieselöl und Leichtes Heizöl 250 °C bis 360 °C 11 Rückstand Schweres Heizöl Glocke Schlitz Ablaufwehr- Flüssigkeit zum unteren Boden R 10 Vakuum-Destillation Fraktionen Leichtes Schmieröl Mittelschweres Schmieröl Schweres Schmieröl Rückstand Bitumen MOTOR ⁹https://stock.adobe.com/de/images/destillation/50689324 Dampf Z Projekt Vom Erdöl zum Modell www.Modellbau-Freunde-Lohne.de Flüssigkeit vom oberen Boden 10http://www.raumzeitwellen.de/SAL/sal5/kw-oel/glockenboden.htm 11https://www.sofatutor.com/videos/erdoel-und-die-fraktionierte-destillation Zulauf Zulaufwehr Die Gase steigen in die Glocken und kondensieren dann teilweise in den Glocken. Der Rest der Gase, der nicht kondensiert, steigt weiter hoch (siehe Bild 10/11). Die kondensierten Stoffe fließen dann über einen Ablauf in einen Behälter. Was sich ganz unten im Fraktionierturm absetzt (Rückstand) wird dann 5 Name Klasse Lehrerin etc. Raffination und Cracken von Erdöl Raffination, Raffinieren oder Raffinierung bezeichnet im allgemeinen Sinne ein technisches Verfahren zur Reinigung, Veredlung, Trennung oder Konzentration von Rohstoffen, Nahrungsmitteln und technischen Produkten. Fraktionierte/ Vakuum Destillation Eine einfache Destillation reicht nicht aus weil man das Rohöl in mehr als zwei Stoffe trennen will. Bei der fraktionierten Destillation wird das Erdöl in Abhängigkeit von seinem Siedeverhalter zerlegt. Die Stoffe mit den niedrigsten Siedetemperaturen kommen am weitesten nach oben und die mit den größten Siedetemperaturen bleiben unten da es nach oben hin immer kälter wird. Bei niedrigerem Druck ist die Siedetemperatur der zu trennenden Flüssigkeiten niedriger. Das hat zur Folge, dass man Stoffe mit niedrigeren Temperaturen trennen kann, für die man eigentlich viel höhere Temperaturen zum Trennen brauchen würde. Die Vakuum-Destillation ist eine Destillation unter stark abgesenktem Druck (nahe dem Vakuum). Das Cracken (engl. to crack = ,,spalten") ist ein Verfahren der Erdöl-Verarbeitung, wobei ein Stoff in mehrere andere Stoffe gespalten wird. Fraktionierte Destillation am Beispiel des Erdöls (Schema) Destillations-Kolonne Erdöl Ofen Atmosphärische Destillation II H-C-C-C- Gase -Ethan (Kunststoffprod.) -Flüssiggas (Propan, Butan) Leichte Destillate - Benzin Mitteldestillate -Dieselkraftstoff -Heizöl Rückstände der atmosph. Destillation エーコーコ Ofen HHHHHH Vakuumdestillation Η Η Η Η Η Η Η Η Η Η Decan energieinfo GRAFIK © by Michael Bockhorst I-4-I I-U-I Schwerőle Schweres Heizöl -Kraftstoffe für Hochseeschiffe Teer, Bitumen (Straßenbau) -C-C-H H Ab hier bis Ende Tabelle etwas????? Cracken Η Η Η | | | Man kann kurzkettige Kohlenwasserstoffe (wie Benzin, Diesel und leichtes Heizöl) wegen der höheren Nachfrage teurer verkaufen kann, wie die langkettigen Alkane. Das ist der Grund wieso man mit verschiedenen Crackverfahren versucht, Kohlenwasserstoffe mit längeren Ketten (langkettige Alkane) in Kohlenwasserstoffe mit kürzeren Ketten (kurzkettige Alkane) zu spalten. H A Η Η Η Η Η Η Η I I I Propen 20°C 150°C PRIR C=C-C-H + H−C—C—C—C-C-C-C-H нннннн н Heptan ZOO G பப்பப Cracking Man unterscheidet zwischen thermischem (ohne Katalysator) und katalythischem (mit Katalysathor) Cracken. 300°C TTT 370°C 400°C Bei dem Cracking-Prozess entsteht eine homolythische Spaltung: Eine homolythische Spaltung meint, dass eine Bindung aufgespalten wird und dabei je ein Bindungselektron bei den Bindungspartnern bleibt. Das passiert besonders häufig bei unpolar gebundenen Gasen. Die einzelnen Bindungselektronen nennt man dann Radikale. Die Umkehrung der Entstehung von Radikalen ist also das Entstehen einer Einfachbindung. Beispiel für die Entstehung von zwei Radikalen (allgemein, also nicht auf das Cracken bezogen): CI -CII hv A 02 Um zu verhindern, dass die Einzelnen Stoffe zurück- oder weiterreagieren kühlt man sie sehr schnell ab (nennt man auch quenchen). Dabei wird die Reaktion sozusagen "eingefroren". Im folgenden Bild sieht man einen (katalythischen) Crackvorgang mit Entstehung von Radikalen: C₁1H24 H H-C. H C11H23 | CI+ CI HHHHHHHHHHH H-C÷C-C÷C-C-C-C-C-C+C-C-H TT TT | || | I HHHHHHHHHHH Z H H H-C-H 11 IIIII!!! Methyl- Ethyl- Radikal Diradikal HH 1 H H II •C-CC-C-C-C-C-C; •C-C-H HH 1.1 HH C=C H H Methan Ethen Undecan (C11H24) ↓ H Η Η Η Η Η ||||| II III I Η Η Η Η Η Η Hexyl- Diradikal H H Η Η HA H₁ H HH HH-C-C-H HH HH Cyclohexan Ethan Ethyl- Radikal H- H 1 Große Moleküle werden beim Cracken gespalten. 2 Es bilden sich Alkyl- Radikale... C11H24 C11H23 3... Diese können anderen Molekülen H-Atome ent- reißen. 4 Aus Diradikalen können Alkene oder Cycloalkane entstehen. A Cracken-molekular betrachtet Delayed Cooking (auf Deutsch verzögerte Koksbildung) ist das heftigste thermische Crackverfahren. Verfestigter Kohlenstoff bezeichnet man auch als Koks. Das Ganze findet in einem Ofen und in den nachfolgenden "Kokstürmen" statt. In dem Ofen wird das Gemisch auf ca. 500 °C erhitzt, dann in einen Koksturm (oder mehrere) geleitet und dort durch die hohen Temperaturen gecrackt. Der Rückstand wird noch solange mit heißem Gas gecrackt, bis nur noch Petrolkoks übrig bleibt, der, wenn er ausgehärtet ist, unter Wasserhochdruck mit bis zu 300 bar rausgeschnitten wird. Der Koks kann dann teuer verkauft werden. Hydrocracken: Hydrocracken findet unter einer Wasserstoffatmosphäre statt. Die Wasseratmosphäre hat die Vorteile, dass Verunreinigungen wie Schwefel und Stickstoff als Schwefelwasserstoff oder als Ammoniak leichter abtrennbar sind und das die entstehenden Radikale durch den Wasserstoff zu Alkanen werden. Das kann man auch an dem folgenden Bild (Hydrocracken von Heptan) gut erkennen: Heptan C₂H16 Pentan C5H12 3 Hydrocracken von Heptan Wasserstoff H₂ Hydrocracken Ethan C₂H6 Hydrocracken ist sehr teuer, da große Mengen Wasserstoff benötigt werden und das Verfahren bei sehr hohem Druck durchgeführt werden muss. Raffination und Cracken von Erdöl Röhren- ofen Rohöl Atmosphärische Destillation Dampf Dampf Glockenböden 400 °C Fraktionen, Siedebereich Gase <30 °C Benzine 35 °C bis 140 °C Mitteldestillate Petroleum (Kerosin) 150 °C bis 250 °C Dieselöl und Leichtes Heizöl 250 °C bis 360 °C Rückstand Schweres Heizöl Vakuum-Destillation Fraktionen Leichtes Schmieröl Mittelschweres Schmieröl Schweres Schmieröl Rückstand Bitumen MOTOR Projekt Vom Erdöl zum Modell www.Modellbau-Freunde-Lohne.de Inhalt: ◆ 1. Raffination Fraktionierte Destillation Vakuum Destillation Inhalt: 2. Cracken 2.1 allgemeines Cracken 2.2 thermisches Cracken Steamcracking Visbreaking Delayed Cooking 2.3 Katalythisches Cracken Hydrocracken Leitfrage: Wie kann aus Erdöl ein so großes Produktspektrum entstehen? 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