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Erdöl Referat

Inhaltsverzeichnis

Das folgende Referat über Erdöl verwendet diese Gliederung als Leitfaden und Orientierungshilfe während des Referats über Erdöl.


Erdöl Referat Gliederung:


    1. Allgemeines zum Erdöl-Referat
    2. Entstehung von Erdöl
    3. Erdöllagerstätten
    4. Chemische Zusammensetzung von Erdöl
    5. Erdölförderung und Erschließung der Lagerstätten von Erdöl
    b)      Dampfeinpressung von Erdöl
    6. Vorkommen von Erdöl
      7. Folgen von Erdölförderung
    a)      Folgen:
    8. Verarbeitung
    a)      fraktionierte Destillation
    b)      Crackverfahren
    c)      Reformierung
    d)     Pyrolyse
    9. Verwendung von Erdöl
    10. Wo/ Wie findet man Erdöl - Endteil des Erdölreferats
    a)            künstlich Erdbeben
 

Definition: Erdöl ist ein komplexes Gemisch verschiedener kettenförmiger, ringförmiger und aromatischer Kohlenwasserstoffe.

1. Allgemeines zum Erdöl-Referat

-zunächst Generelles zum "erdigen Öl" ;)

    -          Erdöl Ist in Erdkruste eingelagert

    -          Lipophiles Stoffgemisch

    -          Rohöl: mehr als 17.000 Bestandteile (komplexeste Mischung organischer Stoffe, die auf Erde vorkommen)

    -          derzeit wichtigster Rohstoff d. modernen Industriegesellschaften

    -         Erdöl dient zur Erzeugung von Treibstoff

    -          Erdöl hat für chemische Industrie herausragende wirtschaftliche Bedeutung

    2. Entstehung von Erdöl

      -          Erdöl entsteht (hauptsächlich) im Meer

      -          abgestorbene pflanzliche, tierische Kleinstlebewesen (z. B. Plankton) werden in sauerstoffarmem Umfeld zersetzt  -> es kommt nicht zur Verwesung

      -          solche Bedingungen in abgeschlossenen Meeresbecken

      -           Schichtung des Wassers vorhanden

      o   Durch Zufluss von Bächen 150 m tiefe Schicht sauerstoffreiches, leichtes, salzarmes Wasser

      o   = gute Bedingungen für Plankton

      o   Abgestorbene Organismen sinken in tiefere, schwerere, lebensfeindliche Wasserschicht

      -   Weitgehend unbewegtes Wasser

      -   Durch Zersetzungsvorgänge arm an Sauerstoff

      -   Reich an Salz, Schwefelwasserstoff

      • KEINE ZERSETZUNG

      -          an Meeresboden sammelt sich Faulschlamm (besteht aus Proteinen, Kohlenhydraten, Fetten)

      -          ist meist mit Sand, Ton (werden durch Flüsse eingetragen) vermischt

      -          es entsteht unverfestigtes, feinkörniges Gestein = Erdölmuttergestein

      -          Erdölmuttergestein = Sedimentit (Gestein, dass durch Ablagerungen entstanden ist)

      o   In Anderem Gestein (vulkanischem Gestein) findet man kein Erdöl

      -          andere günstige Bedingungen zur Entstehung von Erdöl:

      o   in unverfestigten Sedimenten unter bewegtem, sauerstoffreichem Wasser im Schelfbereich d. Ozeane

      -          organischer Anteil im Erdölmuttergestein =  maximal 7%

      -          Substanzen liegen dabei fein verteilt vor

      -          Durch fortschreitende Sedimentation gerät Erdölmuttergestein in tiefere Schichten

      o    -> Es steigen Druck, Temperatur (wie bei Kohleentstehung)

      o   Temperatur: bis maximal 200 °C

      o    -> Umbildung des Faulschlamms

      -   Bei Umwandlung der organischen Bestandteile können erdölbildende Bakterien mitwirken (kommt nur in geringem Maße vor)

      -          Entstehung dauert ca. 10 000 Jahre (für geologische Maßstäbe sehr schnell) Vergleich bringen

      -          Wegen zunehmenden Drucks d. oberen Gesteinsschichten werden Poren d. Erdölmuttergesteins zusammengedrückt

      -          Dabei werden Erdöl, Erdgas herausgequetscht (wie bei Badeschwamm)

      o   Wird als Austreibung, Auswanderung d. Erdöls bezeichnet (Migration)

      -   Kerogene vereinigen sich zu komplexen Massen  -> Erdöl

      3. Erdöllagerstätten

        -          grobkörnige, poröse Gesteine mit entsprechenden Poren bzw. Klüften (z.B. Sandsteine, zerklüftete Kalksteine oder Dolomite  bilden Speichergesteine

        o   Speichergesteine vorwiegend Sandsteine, Kalksteine aus Kreide – und Jurazeit

        -          darin sammeln sich die wandernden Substanzen (Migration verläuft meistens aufwärts)

        -          schon während Migration trennen sie sich nach Dichte und Viskosität

        -          in Speichergestein lagern (von oben nach unten): Erdgas, Leichtöl, Schweröl, salzhaltige Ölwasser, Erdwachs (ganz unten)

        -          undurchlässige Decksteinschichten, die Speichergestein nach oben abgrenzen sind wichtige Vorraussetzung für Bildung einer Lagerstätte (Erdöl kann so nicht weiter nach oben)

        -          diese Deckschichten können von den Stoffen nicht durchdrungen werden  -> weitere Migration wird so verhindert

        -          in kleinen Bläschen verteiltes Erdöl kann sich hier in größeren Blasen sammeln

        -          Formationen, unter denen Erdöl sich so sammelt = Erdölfallen weil Öl nicht entweichen kann:

        -  

        Ca. 80% der Lagerstätten weltweit

        Sättel:

        Ø  Erdöl sammelt sich im Scheitel der durchlässigen Schichten, was in ejdem Referat erwähnt werden sollte

        -   Salzstöcke:

        Ø   an deren Flanken bilden sich Erdölblasen aus

        Ø 

        Ca. 3% der Lagerstätten weltweit

         Unter deren Dächern

         

        -   Verwerfungen u. Transpressionen:

        Ø 

        Ca. 11% der Lagerstätten weltweit

        poröse Schichten werden durch undurchlässige Schichten nach oben hin abgeschnitten

        -   Fazielle Gesteinsunterschiede:

        Ø  Durch Sedimentationsbedingungen werden Speichergesteine von undurchlässigen Schichten umschlossen

        Ø  Manchmal: mehrere erdölhaltige Schichten liegen übereinander

         

        -          oft entsteht so auch Erdgas  -> oberhalb von Erdöllagerstätten kann sich so auch Kappe aus Erdgas ausbilden    

         

        -          Erdöllagerstätten weltweit:

        o   17% aus Kreidezeit

        o   13% aus Jurazeit

        o   12% aus Paläozoikum

        -          älteste Erdöl-Lagerstätten bildeten sich vor 2 Milliarden Jahren

        -          2-4 km Tiefe, bis 8 km

        -          Es wird vermutet: in noch größeren Tiefen Erdöllagerstätten

        o   Problem: Hitze zu groß – Problem mit Gestänge

        4. Chemische Zusammensetzung von Erdöl

          -          verschiedene Kohlenwasserstoffe

          -         Erdöl enthält auch organische Säuren + schwefel- und stickstoffhaltige organische Verbindungen + asphaltartige Stoffe

          -          Farbe: variiert

          o   Wasserklar

          o   Fast schwarz

          o   Grünlich fluoreszierend

          -          auch Unterschiede in Viskosität (Dicke) + Dichte (je nach Förderort 0,65 – 1,02g/m³)

          -          Erdöl-Geruch: wechselt (zwischen angenehm und widerlich abstoßend)

          -   Genannten Eigenschaften sind stark von geographischer Herkunft abhängig

          -          manche Erdölsorten fluoreszieren bei Bestrahlung mit ultraviolettem Licht

          5. Erdölförderung und Erschließung der Lagerstätten von Erdöl

            -          am häufigsten benutztes Verfahren: Rotary-Verfahtahren

            o   1844 Patentanmeldung in Großbritannien durch R. Breart

            o   Dabei wird Lagerstättendruck des Erdöls ausgenutzt

            o   Lagerstättedruck ist natürlicher Druck, der bei Entstehung erzeugt wird

            o   Nach Anbohren darf Öl nicht sofort austreten  -> spezielle Vorrichtung („Preventer“) – befindet sich am oberen Bohrstängel

            o   Nach Anbohren der Lagerstätte wird Öl an Erdoberfläche gedrückt

            o   Teilweise reicht der Druck aus, meistens muss aber herausgepumpt werden

            o   = Primärförderung (Druck / Pumpen) 25% der Lagerstätte fördern

            -          Forcierte Erdölförderung:

            a)      Wassereinpressung

            b)      Dampfeinpressung von Erdöl

            - vielleicht nicht in jedem Vortrag zu verwenden da schon sehr speziell gehante...

            -          man kann damit 35% des Erdöls einer Lagerstätte fördern

            -          Zweck beider verfahren: Erhöhung des Lagerstättendrucks

            -          Durch Wasser wird Druck wiederhergestellt bzw. ein höherer Druck erzeugt

            -          Dampfeinpressung wird meistens bei Lagerstätten mit viskosem Öl (stark zähflüssigem) verwendet

            -          Dampf bis zu 300 °C  -> Öl erwärmt sich auch  -> Viskosität nimmt ab  -> Öl fließt schneller

            -          Aber auch Druck wird erhöht  -> doppelter Effekt

            -          Erdöl befindet sich unter Meeresspiegel  -> Bohrinseln

            -          Dieses Verfahren = Offshore-Bohrung

            -          Inseln schwimmen auf Oberfläche oder fest auf Meeresboden verankert

            -          Jedoch trotzdem Gefahr für Mannschaft + Umwelt

            -          wenn Erdöllagerstätte nahe der Erdoberfläche  -> Gewinnung im Tagebau

            -          zu Anfang auch in Tiefbau (Erdöl)

            -          aus tieferen Lagerstätten wird Öl m. H. von Sonden (werden durch Bohrungen bis zur Lagerstätte gebracht) gefördert

            -          zum Bohren wird Hohlbohrer verwendet (damit Bohrklein zutage transportiert werden kann)

            -          Bohrwerkzeug besteht aus Stahlrohren (werden zu immer längeren Rohrgestänge = Bohrstrang aneinandergeschraubt

            -          Eigentliches Bohrwerkzeug = Bohrmeißel + darüber angebrachte Schwerstange

            -          Bohrmeißel besitzt gegeneinander winklig angeordnete, gezähnte Kegelrollen

            -          Manchmal brechen Bohrmeißel ab oder müssen nach wenigen Sekunden ersetzt werden

            -          Meistens wird Bohrstrang von motorbetriebener Vorrichtung übertage (Drehtisch) gedreht (Rotary-Verfahren)  -  100 Umdrehungen pro Minute (Uhrzeigersinn)

            -          Bohrmeißel hat größeren Durchmesser als Rohrgestänge  -> Hohlraum um Gestänge (Ringraum – wird zur Verhinderung v. Zusammenbruch mit Stahlrohr versehen = „Chasing“)

            -          Für Herausfördern d. Borkleins + Reibungswärme abführen  -> Bohrflüssigkeit durchBohrrohr  -> tritt in Bohrkrone aus  -> wird in Ringraum mit Bohrklein nach oben gedrückt

            o   Bohrflüssigkeit (Wasser + gelöste Polymere + suspendiertes Baryt-Mehl)

            -          über Bohrloch ist Bohrturm Bohrgestänge zu handhaben  

            6. Vorkommen von Erdöl

              -      Sedimentgestein (Kalk-, Sand- und Tongestein)

              -      Sekundäre Lagerstätte (80%): „Ölfallen“  -> Öl wird von Gesteinsformation am Weiterfließen gehindert

              -      Wichtigste Förderungsländer sind: siehe doc-datei

              -

              -      Deutschland: 4 Millionen Tonnen

              -      Reserven sinken  -> Voraussage, dass nur noch 50 Jahre fähig Erdölbedarf zu decken

                7. Folgen von Erdölförderung

                -      Ölpreis wird steigen, da Angebot Nachfrage nicht mehr decken kann

                -      Ölkatastrophen, wie z.B. auslaufende Tanker

                a)      Folgen:

                -   Verschmutzte Strände

                -   Tiere im Meer verkleben  -> sterben

                -      Verbrennung von Öl  -> Entstehung CO2  -> globale Erderwärmung

                -      Gewaltförderung: Bsp.: in Nigeria Tankschiffe werden entführt, geladenes Öl wird verkauft für Waffen, da sich manche Menschen vom Staat ausgebeutet fühlen, Folge: blinde Gewalt von Seite des Staates, viele Tote

                -      Verschmutzung des Grundwassers durch Erdöl-Ablassungen

                -      Ölbrände schwer zu löschen da Wasser wirkungslos

                -      Bohrinselunglücke, z.B.: Pfeiler brach bei Sturm  -> Bohrinsel ging unter, 28 Tote

                8. Verarbeitung

                  -      erfolgt in Raffinerie

                  a)      fraktionierte Destillation

                  -   Rohöl wird in einzelne Bestandteile zerlegt:

                  ->  Rohöl ist Gemisch aus Stoffen mit verschieden Siedetemperaturen  -> Unterteilung/Trennung der Stoffe in Fraktionen (Stoffe mit ähnlichen Siedetemperaturen

                  Abschnitt

                  Vorgänge

                  Fraktionierkolonne I

                  - Erhitzen des Rohöls und kontinuierliche Einleitung

                  - Verdampfen der unter 360°C siedenden Anteile bei Normaldruck

                  - Abkühlung der Gase bis zur Kondensation während des Aufsteigens

                  - Kontinuierliche Entnahme der einzelnen Fraktionen in verschiedenen Höhen der Kolonne

                  Entnahme des Rückstandes

                  - Entnahme des über 360°C siedenden Anteils des Rohöls (flüssiger Rückstand)

                  Fraktionierkolonne II

                  - Zerlegung des Rückstandes im Vakuum (schonende Bedingungen) in weitere Fraktionen (Ölfraktionen)

                  - übrig bleibt Bitumen als Vakuumrückstand (Bestandteile, die erst bei 500°C sieden)

                  Cracken

                  - thermisches Cracken des flüssigen Rückstandes als Alternative zur Vakuumfraktionierung

                  - Gewinnung niedrig siedender Produkte nach Fraktionierung

                  b)      Crackverfahren

                  -   aus dem Englischen „to crack“  -> spalten

                  -   Prozesse zur Spaltung von hoch siedenden Fraktionen

                  Abschnitt

                  Vorgänge

                  Röhrenofen

                  -Erhitzen des Vakuumdestillats auf 500-600°C

                  Reaktor

                  - Reaktion des Stoffgemischs am Katalysator (Siliciumdioxid und Aluminiumoxid)

                  - Spaltung der großen Moleküle (Gase, Benzine, Petroleum)

                  - Ablagerung der entstehenden geringen Koksmengen auf dem Katalysator, wodurch dieser innerhalb von Minuten unwirksam wird

                  Regenerator

                  - Einleiten des koksbeladenen Katalysators in einen Regenerator

                  - Befreiung des Katalysators vom Koks durch Abbrennen

                  - Rückführung des Katalysators in den Reaktor

                  Fraktionierkolonne

                  - Einleiten der Crackprodukte  in die Fraktionierkolonne und destillative Trennung es Stoffgemisches in mehrere Siedefraktionen

                  c)      Reformierung

                  -   Kohlenwasserstoffe, z.B.: aus Benzin werden umgewandelt um hochwertige Kraftstoffe und aromatische Verbindungen zu erhalten

                  -   Ablauf:

                  • An Katalysator wird Struktur der Kohlenwasserstoffmoleküle der Ausgangsstoffe verändert
                  • Bei etwa 500°C lagern sich n-Alkane zu i-Alkanen um
                  • Durch Umwandlung entstehen Kraftstoffe mit hoher Oktanzahl
                  • Aus Stoffgemisch können auch reine Aromaten (z.B.: Benzen) entstehen

                  d)     Pyrolyse

                  -   Durch Crackverfahren werden Methan niedere Alkene und Aromaten gewonnen

                  Abschnitt

                  Vorgänge

                  Steamcracker (aus dem Englischen „steam“  -> Wasserdampf)

                  - kontinuierliches erhitzen von Benzin unter Zusatz von Wasserdampf bei 800-9000°C  (Verweilzeit 0,1-1s)

                  - Spaltung der Kohlenwasserstoffketten des Stoffgemisches in kurze Bruchstücke

                  - Wasserstoffabspaltung (Dehydrierung) aus den Molekülen

                  - Entstehung verschiedener Alkene und Aromaten

                  Kühler

                  - schnelle Abkühlung der Reaktionsprodukte auf unter 400°C, damit diese nicht weiter zerfallen

                  Trennanlage I

                  - Zerlegung des Produktgemisches hauptsächlich aus:

                  0-15% Methan, 30-35% Ethen, 10-15% Propen, 3-5% Butadien und 25-30% Pyrolysebenzin in seine flüssigen und gasförmigen Bestandteile

                  - Gewinnung reiner Aromaten durch Extraktion des Pyrolysebenzins

                  Trennanlage II

                  - Gewinnung von Methan und verschiedenen Alkenen durch Tieftemperaturdestillation

                  9. Verwendung von Erdöl

                  -      Als Heizgase

                  -      Ottokraftstoff für Fahrzeuge

                  o   Benzin

                  -      Verarbeitung zu Lampen-Petroleum oder Düsenkraftstoff  Kerosin 

                  -      Heizöl zum Heizen in Ölbrennern oder als Dieselkraftstoff

                  -      Heizöl für Kraftwerke oder Schiffsmotoren

                  -      Schmieröle als Schmierstoffe in Motoren und Getrieben

                  -      Anstrichstoff

                  -      Straßenteer  

                  10. Wo/ Wie findet man Erdöl - Endteil des Erdölreferats

                  a)            künstlich Erdbeben

                  -      Geophysik

                  -      Wenn Schwingungen auf poröses Gestein treffen  -> Schwingungen verändern sich  -> es könnte eine Erdöllagerstätte sein

                   

                  b)            Erforschen, wo Methan austritt

                  -      wenn Erdöl in Lagerstätten nahe Erdoberfläche  -> Erdspalten  -> Methan tritt aus

                  -      kann auch aus Luft gemessen werden

                  -      aber nicht wo Methan austritt ist überall Erdöl

                   

                  Allgemeines

                  Name

                  Benzin

                  Andere Namen

                  • Ottokraftstoff
                  • Sprit (umgangssprachlich)

                  UN-Nummer

                  1203

                  Gefahrnummer

                  33

                  Kurzbeschreibung

                  farblose, phenolartig riechende Flüssigkeit (in der Schweiz nach Treibstoffsteuern grün eingefärbt)

                  Eigenschaften

                  Aggregatzustand

                  flüssig

                  Molmasse

                  ca. 80 - 110 g/mol

                  Dichte bei 15 °C

                  0,72–0,775 g/cm³

                  Kohlendioxidemissionen bei Verbrennung

                  2360 g/l

                  Energiedichte (volumenbezogen)

                  8,9 kWh/l = 32 MJ/l

                  Energiedichte (massebezogen)

                  12 kWh/kg = 43 MJ/kg

                  Schmelzpunkt

                  ca. ?45 °C

                  Siedebereich

                  35–210 °C (homogenes Gemisch verschiedener Kohlenwasserstoffe)

                  Flammpunkt

                  > -21 °C

                  Zündtemperatur

                  ca. 200–300 °C

                  Löslichkeit

                  schlecht in polaren, gut in unpolaren Lösungsmitteln

                  Sicherheitshinweise


                  F+
                  Hochent-
                  zündlich


                  T
                  Giftig


                  N
                  Umwelt-
                  gefährlich

                  Explosionsgrenze

                  0,6–8 Vol.-%

                  Temperaturklasse

                  T3

                  Explosionklasse

                  II A

                  R- und S-Sätze

                  R: 12-45-38-48/20/21/22-65-67-51/53
                  S: (2-)16-23-24-29-36/37-45-53-61-62

                  MAK

                  wird für kanzerogene und mutagene Stoffe nicht vergeben

                  Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.


                  Benzin
                  ist ein komplexes Gemisch aus über 100 verschiedenen, überwiegend leichten Kohlenwasserstoffen, deren Siedebereich zwischen dem von gasförmigen Kohlenwasserstoffen und Kerosin/Petroleum liegt. Es wird hauptsächlich durch Raffination und Weiterverarbeitung von Erdöl gewonnen.

                  Es gibt verschiedene Arten von Benzinen, die sich in der Art der Zusammensetzung der Kohlenwasserstoffe unterscheiden.

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                  • Autor: Nicht angegeben
                  • Fach: Chemie
                  • Stufe: 12. Klasse
                  • Erstellt: 2008
                  • Note: 1
                  • Aktualisiert: 29.03.14

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                  • Hi schrieb am 13.12.2012:

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