Überblick

Benzin, Diesel und Heizöl - die Raffinerie liefert alles.

Das Lampenöl war der Anfang

Zu Beginn des Erdölzeitalters wurde nur ein Erdölerzeugnis anhaltend stark nachgefragt: das Lampenöl, auch Leuchtpetroleum genannt. Eigentlich dafür wurden im 19. Jahrhundert Anlagen ("Raffinerien") gebaut, um das hochviskose (dickflüssige) Erdöl mittels Erhitzen zu verdampfen. Die verdampften Anteile steigen hierbei in einem „Destillationsturm" empor, kühlen ab und verflüssigen sich auf den verschiedenen Böden des Turms wieder. Diese „Fraktionen" werden seitlich abgezogen (abgeleitet).
Als Lampenöl waren nur solche Substanzen geeignet, die im mittleren Bereich des Destillationsturms aufgefangen wurden (= Mitteldestillate). Leichtsiedende Bestandteile, die im oberen Teil der Destillationskolonne anfielen bzw. gasförmig blieben (amerikanisch „Gasoline"), fanden kaum eine Verwendung. Was wäre also aus dem Erdöl geworden, wären bei sinkendem Bedarf an Lampenöl nicht neue Abnehmer für dessen „Abfallprodukt" Gasoline (= Benzin) mit einem enorm wachsenden Bedarf erwachsen?

Die Erfindung des Ottomotors…

... schuf schließlich Bedarf für das leicht verdampfbare Benzin. Für den später folgenden Dieselmotor stellte das Mitteldestillat eine besonders gute Komponente dar. Erdölverarbeitung und Produktbedarf ergänzten sich jetzt in hervorragender Weise. 

Die Verbindung zwischen den zwangsläufig gleichzeitig anfallenden beiden Hauptprodukten aus dem Erdöl und den zugehörigen Abnehmern war jetzt hergestellt. Denn: Bei der Herstellung von Ottokraftstoff fällt immer auch ein Anteil Dieselkraftstoff an (Koppelproduktion). Nur in gewissem Umfang kann dies beeinflußt werden; es muss also stets auch ein paralleler Absatzweg vorhanden sein.

Überblick über die Prozesse einer Raffinerie

Die Verarbeitung des Erdöls zu Kraftstoffen, Brennstoffen (wie z.B. Heizöl), Schmierstoffen und vielen anderen Produkten wird in Raffinerien durchgeführt. Auf Grund der Lagerstättenstruktur des Erdöls und des Schifftransports enthält das in Raffinerien ankommende Rohöl Salzwasser, das zu Beginn der Verarbeitung abgetrennt werden muss. Aus allen Rohölsorten lassen sich die meisten üblichen Mineralölprodukte herstellen, welches komplizierte technische Verfahren (Raffinerieanlagen) bedarf.

Die wesentlichen Arbeitsschritte in einer Raffinerie

 •   Trennung (Destillation)
 •   Umwandlung (Konversion)
 •   Nachbehandlungππ

Bei der Trennung wird das Erdöl in Produktgruppen mit verschiedenen Siedebereichen und damit unterschiedlichen Molekulargrößen aufgeteilt: Gase, rohe Kraftstoffe, rohe Heizöle und Schmieröle mit unterschiedlichen Viskositäten. Hierbei wird mit verschiedenen Destillations-Verfahren gearbeitet.

Bei der Umwandlung, auch Konversion genannt, wird die Größe oder die Struktur der einzelnen Moleküle verändert. Hier sind in erster Linie das Hydrocracken und die katalytischen Crackverfahren zu nennen.

Bei der Nachbehandlung werden die verschiedenen halbfertigen Produkte (bezeichnet als Zwischenprodukte) für die jeweiligen Einsatzgebiete veredelt. Produkteigenschaften wie z.B. Farbe, Geruch, Stabilität werden verbessert. Dazu gehört auch die Anpassung der Produkte an Umweltschutzauflagen. Bei der Schmierölgewinnung wird die Nachbehandlung Raffination genannt.


Destillation

Der grundlegende Verarbeitungsprozess in einer Raffinerie ist die Rohöldestillation. Dabei wird das Rohöl in verschiedene Fraktionen zerlegt (Fraktionierung). Nachdem das Rohöl den Tank verlassen hat, wird zuerst in einem Entsalzer sein Salzgehalt reduziert. Anschließend erfolgen „Atmosphärische Destillation" und „Vakuumdestillation".

Konversion

Die Ausbeutestrukturen, d.h. das Verhältnis der einzelnen aus einem bestimmten Rohöl erzeugten Produkte zueinander, sind durch die Destillation nur in engen Grenzen veränderbar. Man spricht daher von Koppelproduktion. Bedingt durch das relativ starre Spektrum der Koppelproduktion ergeben sich Schwierigkeiten, eine wachsende Nachfrage nach Leichtprodukten bei sinkendem Bedarf an schweren Produkten zu befriedigen.

Wenn die in der Destillation erzeugte Produktpalette die Nachfrage auf dem Markt nicht mehr decken kann, benötigt man zusätzliche Anlagen, in denen die weniger erwünschten schweren Bestandteile des Rohöls in leichtere umgewandelt werden können. Im Ergebnis soll ohne Mehreinsatz von Rohöl die Erzeugung des schweren Heizöls vermindert und gleichzeitig die Produktion an Benzinen und/oder Dieselkraftstoff bzw. leichtem Heizöl vergrößert werden. Solche Anlagen, die nach verschiedenen Techniken arbeiten, nennt man Konversionsanlagen.

Konversion heißt Umwandlung - Umwandlung schwererer, langer Kohlenwasserstoffmoleküle in leichte, kürzere, indem man die langen Moleküle spaltet. Daher nennt man diesen Vorgang auch Cracken (Kracken) - abgeleitet von dem englischen Wort „to crack" - zerbrechen oder spalten. Man unterscheidet grundsätzlich drei Verfahrensarten beim Cracken.

Die optimale Verfahrenskombination…

... richtet sich nach den vorhandenen Rohölen, den gewünschten Produkten und den wirtschaftlichen Voraussetzungen, denn die Betriebskosten der verschiedenen Crackverfahren sind sehr unterschiedlich. Generell sind die Verarbeitungskosten um so höher, je weiter die Ausbeuteanteile an leichten Produkten steigen. Die verschiedenen Crackverfahren gehen von unterschiedlichen Einsatzprodukten aus: Destillate aus der Vakuumdestillation sind das bevorzugte Einsatzprodukt für den katalytischen Cracker und den Hydrocracker, während der Vakuumrückstand im Visbreaker und Coker eingesetzt wird.

Nachbehandlung und Veredelung

Häufig entsprechen die durch die verschiedenen Verarbeitungsverfahren gewonnenen Produkte noch nicht der geforderten Qualität. So sind z.B. die mit dem bisher beschriebenen Verfahren hergestellten Benzine nicht als Kraftstoffe für Ottomotoren geeignet. Sie müssen in weiteren Prozessanlagen veredelt werden. Des weiteren muss Benzin, Kerosin und Mitteldestillaten der unerwünschte Schwefel entzogen werden.

Die Ausgangsprodukte zur Schmierölherstellung müssen mit Hilfe von Lösungsmitteln von Aromaten und durch Kältebehandlung von langkettigen Normal-Paraffinen (Wachsen) befreit werden. Letztlich entstehen die verkaufsfertigen Mineralölprodukte erst im letzten Schritt in der Mischanlage, wo sie aus z.T. bis zu zwölf „Komponenten" nach ständig neu anzupassenden Rezepturen gemischt, d.h. geblendet werden. Damit wird die Auslieferung von Produkten gleichbleibender Qualität aus ständig wechselnden Rohölen und verschiedenen Verfahren garantiert.