Erdöl – das schwarze Gold

Der Grundstoff für die Mineralölproduktion in einer Raffinerie ist das Rohöl. Aber wo und wie beginnt die Entstehung des Erdöls? Wir werfen einen Blick in die Vergangenheit.

Die Geschichte des schwarzen Goldes beginnt im sogenannten Erdmittelalter vor 60-250 Millionen Jahren, als die Dinosaurier die Erde beherrschen. Die gängigste Theorie der Wissenschaft erklärt es folgendermaßen: Auf dem Grund des Ozeans liegen abgestorbene Algen und Plankton. In den Tiefen des Meeres kommt kaum Sauerstoff an das Material, was eine Verwesung verhindert. Nach und nach wird das Plankton mit Sedimenten aus Sand und Ton bedeckt. So entsteht über Millionen von Jahre der sogenannte Faulschlamm, das Erdölmuttergestein.

Die Ablagerungen werden mit der Zeit dichter und dichter und damit steigen Druck und Temperatur. In der organischen Masse bilden sich Kohlenwasserstoffe, die durch die Gesteinsschichten nach oben wandern, bis hin zu den undurchdringlichen Sperrschichten. Der hohe Druck in der Tiefe quetscht das Öl aus dem Muttergestein heraus, es gelangt in die nächste poröse Gesteinsschicht. So entstanden die Erdöllagerstätten, die heute angezapft werden können.

Das Schweizer Taschenmesser unter den Rohstoffen
Die Verwendung von Erdöl ist seit Jahrtausenden überliefert. Bereits im antiken Griechenland und im alten Rom machten sich die Menschen die Eigenschaften des Rohstoffs zunutze. Im Europa des späten Mittelalters wurde Erdöl schon recht vielfältig eingesetzt – als Lampenöl, zur Herstellung von Arzneien oder auch zur Bekämpfung von Schädlingen. Die Herstellung von Petroleum war das vorrangige Einsatzgebiet in der modernen Erdölindustrie des 19. Jahrhunderts. Im Laufe der Zeit hat die Bedeutung immer weiter zugenommen.

Heute gilt der Rohstoff als wichtigster Energieträger und dient zudem als Ausgangsstoff für zahlreiche Produkte wie Farben und Lacke, Medikamente, Kosmetika oder Kunststoffe. Bevor wir dem Erdöl in Form vieler Alltagsgegenstände begegnen, wird es in der OMV Raffinerie Burghausen verarbeitet. Dort durchläuft es verschiedene Prozesse, der erste und wichtigste ist die Röhöldestillation.

Rohöldestillation

Wie die Verwandlung des Rohöls beginnt

Rohöl ist die Basis zahlreicher Produkte, die in der Raffinerie hergestellt werden. Bevor Diesel, Heizöl oder Kerosin entstehen, durchläuft der Stoff verschiedene Prozesse. Der wichtigste ist die Rohöldestillation.

Bei der Destillation wird das Rohöl in seine unterschiedlichen Bestandteile aufgespalten. Zunächst wird es dazu in einem Röhrenofen auf 380°C erhitzt. Im Destillationsturm startet dann der eigentliche Vorgang: Im Inneren des Behältnisses verändert sich die Temperatur. Unten ist es am wärmsten, je höher es geht, desto kälter wird es. Die leichten gasförmigen Anteile steigen langsam nach oben.

Auf den verschiedenen Zwischenböden des Turms sammeln sich die einzelnen Zwischenprodukte. Diese werden zur Weiterverarbeitung seitlich ausgeleitet, jedes Erzeugnis für sich.

Schwere Rohölbestandteile zieht man auf halber Höhe oder im Kolonnensumpf ab.
Im mittleren Teil werden die Mitteldestillate wie leichtes Heizöl, Diesel oder Flugturbinenkraftstoff gewonnen.
Ganz oben im Turm befinden sich die leicht siedenden Stoffe wie Gase oder Leichtbenzine.
Im Sumpf setzt sich der Rückstand ab.

Nach der Destillation werden die einzelnen Zwischenprodukte dann abhängig von ihrer Beschaffenheit und Bestimmung in den verschiedenen Prozessanlagen weiterverarbeitet.

Wandlungskünstler Rohöl

So entsteht nach vielen Verarbeitungsschritten in der Raffinerie eine große Bandbreite an Produkten, die uns im Alltag begleiten.

Die Verwandlung beginnt mit der Destillation. Die Anwendung dieser Technik geht bereits Mitte des 19. Jahrhunderts in vereinfachter Form los.. Damals wurde ein Kupferkessel mit Erdöl befüllt und befeuert. Die entstehenden Dämpfe leitete man durch ein Kühlrohrsystem ab, wo sie schließlich kondensierten. So produzierte man damals Petroleum, das zu Beleuchtungszwecken genutzt wurde.

Rohölverarbeitung

Destillation plus X – was in der Raffinerie sonst noch passiert

Nach der Rohöldestillation ist die erste wichtige Etappe geschafft, aber die Reise des Öls durch die Raffinerie geht noch weiter. Bis aus den Bestandteilen des fossilen Rohstoffs die unterschiedlichen Endprodukte hergestellt sind, müssen noch einige Stationen durchlaufen werden.

In einem komplexen Zusammenspiel zahlreicher technischer Anlagen werden
die Fraktionen des Rohöls nun teilweise chemisch modifiziert (gecrackt), gereinigt (entschwefelt) und schließlich veredelt, bis schlussendlich das gewünschte Produkt entstanden ist. Die dazu notwendigen Verarbeitungsprozesse sind lückenlos aufeinander abgestimmt und verwerten jedes Zwischenprodukt so lange, bis keine Reste mehr verbleiben. Sehen wir uns die einzelnen Prozesse im Detail an:

Cracken – aufwendige Veredelung
Im Destillationsturm wird das Rohöl „nur“ in seine verschiedenen Grundprodukte, die einzelnen Fraktionen aufgetrennt. Die sogenannte „Naphtha-Fraktion“ wird in den Spaltöfen der Ethylenanlage durch das so genannte „thermische Cracken“ weiter veredelt. Bei sehr hohen Temperaturen brechen die langkettigen Kohlenwasserstoff-Moleküle der Naphthafraktion auf. Ihre Größe und Struktur ändert sich dabei. Es entstehen u.a. Ethylen und Propylen, beides Grundstoffe für die Kunststoffproduktion, sowie weitere Zwischenprodukte. Aber wie genau?

Bei steigender Temperatur geraten die langen Kohlenwasserstoffmoleküle in Schwingungen. Ab etwa 600°C schwingen sie so stark, dass die Bindungen zwischen den Kohlenstoffatomen beginnen zu zerbrechen und die Kette sich spaltet. In den Spaltöfen findet dieser Prozess optimiert in Anwesenheit von Dampf bei Temperaturen um 850°C statt.

Effiziente Rückstands-Verwertung
Sowohl beim Cracken als auch während der nachgeschalteten Destillation entstehen Reste, die recycelt werden. Leichtere Rückstände werden in den Spaltöfen wiederholt zum Cracken geschickt. Schwerere Rückstände als normales Heizöl werden einer Konversionsanlage, dem so genannten „Koker“ zugeführt. Dieser wandelt sie komplett um in Gase, Benzine, Mitteldestillate oder Petrolkoks.

Veredelung zur Qualitätssteigerung
Schwefelhaltige Fraktionen, wie zum Beispiel die Mitteldestillate, dürfen keinen unerwünschten Schwefel enthalten. Deshalb werden sie in Entschwefelungsanlagen mit Wasserstoff versetzt und erhitzt. In einem Reaktor, bei Temperaturen zwischen 300°C und 400°C, und mit Hilfe eines Katalysators verbindet sich der Schwefel mit dem zugeführten Wasserstoff zu Schwefelwasserstoff. So löst er sich von seinem Ausgangsstoff, der jetzt in gereinigter Form vorliegt.

In einem letzten Schritt kommen die schwefelfreien Endprodukte dann in eine Mischanlage, wo sie noch mit weiteren Komponenten und Zusatzstoffen, den so genannten „ Additiven“, vermengt werden.

Am Ende der verschiedenen Veredelungsprozesse ist es dann soweit: Die Hauptprodukte der Raffinerie Burghausen Ethylen, Propylen, Butadien, Diesel, Heizöl und Flugturbinentreibstoff sind verkaufsfertig.

Die Wege, die der Rohstoff durch die vielen Anlagen der Raffinerie zurücklegt, zeigt auch diese Grafik.