Erdöl und Erdgas - Eine fachwissenschaftliche Abhandlung

1 Einleitung

Erdöl und Erdgas sind, neben Braun- und Steinkohle, heutzutage unsere wichtigsten Energieträger. Doch, im Gegensatz zum Erdgas, kann das Erdöl nicht im Rohzustand gebraucht werden. Dies Arbeit behandelt zum einen die Entstehung beider Stoffe, sowie die Weiterverarbeitung und Nutzung.

2 Entstehung von Erdöl und Erdgas

2.1 Herkunft des organischen Materials

Die Biomasse besteht im wesentlichen aus Kohlenhydraten (vorwiegend Polysaccharide), Lipide, Proteine, Nucleinsäuren und Chlorophyll. Sie bildet sich aus abgestorbenen Landpflanzen und marinem Phytoplankton, es wurden sogar im Erdöl schon Derivate des roten Blutfarbstoffes gefunden.

Das Bio-Material aus Landpflanzen hat ein recht niedriges Kohlenstoff-Wasserstoff-Verhältnis mit einem hohen Anteil aromatischer Strukturen. Es neigt, im Gegensatz zur Biomasse aus Plankton, die ein hohes C-H-Verhältnis besitzt, weniger aromatisch ist und eher zu Erdöl wird, dazu, Erdgas zu bilden (Schäfer, Welte 1992).

2.2 Bildung von Erdöl und Erdgas

Die Biomasse lagert sich in porösem Sedimentgestein ab, doch auch ein frisch abgelagertes Sediment enthält noch kein Erdöl, es kann sich auch noch keines bilden. Andere Sedimente müssen das Bio-Sediment erst überlagern und in größere Tiefen absenken (Schäfer, Welte 1992), denn erst bei einer Temperaturschwelle von 70-100°C und hohem Druck kann aus der Biomasse unter Sauerstoffabschluß Erdöl oder Erdgas werden (Schäfer, Welte 1992).

In einer als Diogenese bezeichneten, komplexen Reaktionskette wird aus der Biomasse zunächst ein Zwischenprodukt, das sog. Kerogen, in dem man noch Spuren der Vorläufermoleküle finden kann. Aus dem Kerogen werden so lange die Kohlenwasserstoffe

gebildet, wie der Wasserstoffgehalt im Kerogen dies erlaubt (Schäfer, Welte 1992). Erdöl und Erdgas haben die Fähigkeit, durch die wassergesättigten Poren des Sedimentgesteins zu wandern und sich in geographischen Hochlagen zu sammeln. Der ganze Prozeß, von der Biomasse bis zum Öl oder Gas dauert mehrere Millionen Jahre. Man schätzt, unser Erdöl ist vor 20-200 Mio. Jahren entstanden. Es tritt immer zusammen mit Erdgas und Salzwasser auf, wobei das Gas meist im Öl gelöst ist oder über dem Öl als Gaskuppe sitzt (Christen 1977).

3 Auffindung, Förderung und Transport

Durch Sprengladungen werden künstliche Erdbeben erzeugt, deren Druckwellen von den verschiedenen Erdschichten unterschiedlich reflektiert werden. Durch die Auswertung solcher Echos kann man über den Aufbau und die Schichtung des Gesteins Schlüsse ziehen. (Christen 1977).

Die Bohrungen, um das Öl aus so gefundenen Lagerstätten zu fördern, können bis zu 6000 Meter (!) tief sein (Christen 1977). Bei hohem Erdgasdruck kann das Öl ausfließen oder aber als Fontäne herausschießen. Wenn der Druck nicht so hoch oder durch anhaltende Förderung gesunken ist, wird das Öl mit Pumpen oder Preßluft an die Oberfläche befördert. Vor dem Transport muß das Erdöl wegen der Korrosionsgefahr entgast, entwässert und entsalzen werden (Christen 1977). Es wird in Tanks gespeichert und dann über Pipelines zum nächsten Hafen transportiert und von dort mit Hochseetankern zu den Verbraucherländern gebracht. Dort wird es wieder über Pipelines zu den Raffinerien gebracht, in denen es dann weiter verarbeitet wird (Christen 1977).

4 Raffinierung von Erdöl

4.1 Fraktionierte Destillation

Ursprünglich befanden sich die Raffinerien in unmittelbarer Nachbarschaft der Ölfelder, später dann, aufgrund des immer wichtiger werdenden Exportes, an den Küsten der Förderländer. Heute befinden sich die Raffinerien in den Verbraucherländern selbst (Christen 1977).

Das Rohöl, ein kompliziertes Gemisch aus meist kettenförmigen Kohlenwasserstoffen, wird in einem Fraktionierturm in verschiedene Fraktionen getrennt, die jeweils einen anderen charakteristischen Siede-bereich besitzen. Dazu wird es durch einen Röhrenofen, der es auf 400°C erhitzt, in den Destillationsturm geleitet. Diese Türme sind durch sog. Glockenböden aufgeteilt. An diesen Glockenböden kondensieren die beim Aufsteigen im Turm abkühlenden Dämpfe. Nun können die einzelnen Fraktionen am jeweiligen Glockenboden entnommen werden.

Die höchstsiedenden Fraktionen werden unter vermindertem Druck weiter aufgetrennt (Vakuumsdestillation; Christen 1977).

4.2 Entschwefelung

Die verschiedenen Produkte, die man durch die fraktionierte Destillation gewonnen hat, genügen den hohen Qualitätsanforderungen des Marktes nur zum Teil. Deshalb müssen sie noch einmal weiterverarbeitet werden. Zu allererst müssen die Destillate entschwefelt werden,