Brennstoffindustrie

Brennstoffe, die infolge der Verarbeitung von Erdöl gewonnen werden, sind von grundlegender Bedeutung für alle Aspekte der modernen Industriegesellschaft. Erdöl ist unentbehrlich für Funktionierung vieler Industriezweige und erfüllt auch eine Rolle von einem wichtigen geopolitischen Faktor. Ähnlich wie Erdgas gehört Erdöl zu natürlich vorkommenden Kohlenwasserstoffen, deren Lagerstätte an verschiedenen Orten in der Welt vorhanden sind. Die Rohstoffe werden in Raffinerien in verschiedene Produkte verarbeitet, wie:

a) Flüssiggas (LPG)

b) Kraftstoffe (Benzin, Petroleum, Dieselöl)

c) Heizöle

d) Asphalt für Straßen und Industrie

e) Kohlenwasserstoffrohstoffe für verschiedene Synthesen

f) Petrolkoks

g) feste Petrolkohlenwasserstoffe (z. B. Paraffin)

Zusätzlich erfüllen Produkte der Brennstoffindustrie die Rolle von Rohstoffen für Gewinnung von verschiedenen chemischen Produkten, darunter Pharmazeutika (Paraffin, die aus schweren fraktionen von Erdöl gewonnen wird, wird als Abführmittel benutzt), chemischen Düngemitteln (Phenol wird für die Herstellung von Pflanzenschutzmitteln verwendet), Lösungsmitteln (Waschbenzin und Aceton) und Kunststoffen (Polyolefine).

Verarbeitungsverfahren von Erdöl

Industriell werden 90% von Erdöl in Benzin, Öle uns Asphalt verarbeitet. Eine riesige Bedeutung bei diesem Verfahren hat die Lösung von Natriumhydroxid, also Natronlauge. Sie dient zur Beseitigung von Verschmutzungen wie Schwefelverbindungen und Kohlendioxid. Ihre Beseitigung ist eine entscheidende Etappe beim Raffinationsverfahren von Erdöl, die für Erfüllung von rechtlichen Anforderungen nötig ist, die den Gehalt an diesen Verbindungen betreffen. Natronlauge wird auch bei der Raffination von Endprodukten verwendet, die nach der Verarbeitung von Erdöl gewonnen wurden. Es wird zwischen einigen Grundverfahren von dessen Verarbeitung unterschieden:

a) Destilation – ein Verfahren, das auf Trennung von Erdöl in Siedefraktionen bei verschiedenen Temperaturbereichen beruht. Es werden auf diese Weise einige Rohstoffe gewonnen, wie trockenes und feuchtes Gas, Benzin, Petroleum, Dieselkraftstoff, Masut und Goudron.

b) katalytisches Craking – beruht auf Zersetzung der schweren Fraktionen von Erdöl in leichtere Fraktionen unter Wirkung von einem Katalysator (vor allem sind das Zeolithe). Auf diese Weise wird eine relativ große Menge von Benzin mit hoher Qualität gewonnen.

c) katalytisches Reforming – beruht auf katalytische Verarbeitung von Benizn mit niedriger Oktanzahl in ein Benzin mit niedriger Oktanzahl beim Vorhanden des Platin-Katalysators. Die Hauptprodukte von Reforming sind: Wasserstoff, Raffineriegas, LPG, Isobutan und n-Butan.

d) Hydrocraking – beruht auf katalytische Verarbeitung der schweren Erdölfraktionen, des Masuts und Goudrons unter Wasserstoffdruck in leichtere Brennstoffe. Auf diese Weise werden Fraktionen von Benzin, Petroleum und Dieselkraftstoff gewonnen.

e) Pyrolyse – ein Verfahren, das auf Zersetzung der schweren Erdölfraktionen beim Vorhanden von Wasserdampf beruht. Auf diese Weise werden pyrolytisches Benzin, Öl und Teer gewonnen.

f) Alkylierung – beruht auf Reaktion der Olefinen mit Isobutan, infolge dessen die Isoparafine mit höherer Molekülmasse und höherer Oktanzahl entstehen. Das Verfahren umfasst Reaktionen, die bei niedriger Temperatur und im Vorhanden des Katalysators durchgeführt werden. Der meist angewendete Katalysator ist die Schwefelsäure. In der PCC-Grupe wird die Schwefelsäure mit Hilfe von Kontaktverfahren gewonnen, das erlaubt, ihre sehr hohe Reinheit zu erhalten. Die auf diese Weise gewonnene Schwefelsäure kann bei Verfahren der Reinigung von Ölen, Petroleum, Parafin und bei Verfahren der Trocknung von Gasen verwendet werden.

Arte der Brennstoffe

Brennstoffe können in Bezug auf ihre Herkunft (natürliche und synthetische Brennstoffe), Heizwert (hoch- und niederkalorisch Brennstoffe) und auch in Bezug auf Aggregatszustand (flüssige, gasförmige uns feste Brennstoffe) geteilt werden. Jeder Typ charakterisiert sich mit anderen Eigenschaften und Anwendungsbereich.

Flüssige Brennstoffe – Benzin

Zu den wichtigsten flüssigen Brennstoffen, die aus Erdöl gewonnen werden, gehören: Benzin, Petroleum, Dieselkraftstoffe und Heizöle. Benzin ist eine Fraktion von Erdöl, die in der Temperatur von etwa 40 bis 200oC siedet. Das ist ein Kraftstoff, der vor allem zum Treiben von Ottomotoren verwendet wird. Das Benzin kann auch eine Rolle von einem Lösungsmittel erfüllen (z. B. Waschbenzin). Das Benzin besteht vor allem aus aliphatischen Kohlenwasserstoffen, es beinhaltet auch eine gewisse Menge von aromathischen und ungesättigten Kohlenwasserstoffen. Die wichtigsten Eigenschaften von Benzin sind: die Oktanzahl (also Festigkeit gegen klopfende Verbrennung), die Fähigkeit zur Bildung von brennbaren Gemischen und auch die Neigung zur Bildung von Harzrückständen. Es werden einige Typen von Benzin unterscheidet:

a) Bleibenzin – wurde bis zur Hälfte der 80-er Jahre verwendet. Es hat Tetraethylblei enthalten, das bei der Verbrennung im Motor zur Entstehung von toxischen Bleioxiden geführt hat.

b) Super – billigere Art von bleifreiem Benzin mit Oktanzahl 95.

c) Super plus – teurere Art von bleifreiem Benzin mit Oktanzahl 98.

Damit das Benzin zu einem kommerziellen Produkt wird, ist es unentbehrlich, in seine Zusammensetzung eine Reihe von Additiven einzuführen, deren Aufgabe es ist, ungünstige und unerwünschte Erscheinungen bei der Lagerung, Nutzung und Transport von einem Kraftstoff zu verhindern.

Additive zum Benzin

Zu den wichtigsten Additiven zum Benzin gehören Inhibitoren der Oxidation. Hinsichtlich dessen, dass das Beniz als ein Produkt ein Gemisch von Kohlenwasserstoffen ist, kann es bei der Lagerung dem Oxidationsverfahren unterliegen. Es führt damit zur Verschlechterung der Eigenschaften des Kraftstoffes durch Senkung der Oktanzahl vom Benzin. Gewöhnlich kommen aromatische Amine und Phenole in die Zusammensetzung von Inhibitoren.

Die andere Gruppe von Additivsubstanzen bilden Metall-Deaktivatoren. Sie haben eine Aufgabe, Inhibitoren der Oxidation durch Entgegenwirkung des katalytischen Einflusses von Metallen auf Oxidationsreaktionen von Benizn zu unterstüzen. Ihre Handlung beruht auf Bildung der Schutzschichten an Metalloberflächen.

Unentbehrliche Additive sind auch Dispergierung-Emulgationsverbindungen, deren Aufgabe es ist, Korrosionsniederschläge und –produkte in der Form einer Dispersion zu erhalten. Eine Gruppe von Produkten, die solche Funktionen erfüllen können, sind ROKAmere. Die Produkte gehören zur Gruppe von nichtionischen Tensiden von einem Typ der Blockcopolymeren von Ethylen- und Propylenoxid. Dieses Eigenschaft zeichnet die Gruppe von ROKAmeren gegenüber anderen nichtionischen Tensiden aus und determiniert ihre schaumdämpfenden Eigenschaften.

Eine weitere Gruppe von Additiven sind Schmiersubstanzen. Sie verhindern einen schnellen Verschleiß von Elementen der Kraftstoffpumpe, die eine entsprechende Schmierung fordert. Beispiele für solche Verbindungen können Carbonsäure, Ester oder auch Amine sein. Das Wasser wird aus dem Benzin mit Hilfe von Demulgatoren entfernt und dadurch das wird es als eine separate Phase in einem Tank abgetrennt. Es ist besonders wichtig z. B. beim Pumpen von einem Kraftstoff. Um diese Erscheinung entgegenzuwirken, werden gerade Additive, Demulgatoren genannt, verwendet.

Die Mehrheit der Anlagen in der Erdölindustrie wird aus Stahl gefertigt und das kann beim Vorhanden von Wasser ihre Korrossion verursachen und als Resultat zur Undichtung und Lecken führen. Deshalb werden dazu Korrosionsinhibitoren verwendet. Sie reagieren mit der Metalloberfläche, indem sie eine Schutzbariere bilden und dadurch verhindern sie die Wirkung von Korrosionsfaktoren. Gewöhnlich sind das Verbindungen, die auf Amine, Amide oder auch Amoniumsalze beruhen.

Die letzte, aber nicht weniger wichtige Eigenschaft der modernen Motorenbenzine ist ihre Fähigkeit, die Kraftstoffanlage (insbesondere das Ansaugsystem) und die Verbrennungskammer des Motors sauber zu halten. Zu diesem Zweck werden Veredelungsadditive, Detergenzien genannt, verwendet. Hervorragend wird sich dazu das Produkt der PCC-Gruppe Petrotex DF30 bewahrheiten. Das ist eine gelbe ölige Flüssigkeit, die als eine Komponente von Dispergierungs- und auch Emulgierungszusammensetzungen verwendet wird. Die wichtigste Eigenschaft von diesem Produkt bilden seine Waschfähigkeiten. Petrotex DF30 wird vor allem als Waschdetergens für Ein- und Auslaßventile der Zylinder verwendet. Als Additiv für Vorbereitung der Mittel, die die Kraftstoffanlage reinigen, wird sich Dodecylofenol auch hervorragend bewahrheiten. Das ist eine dicke klebrige Flüssigkeit mit gelblicher Farbe und einem Phenolgeruch. Dodecylofenol wird bei der Herstellung von Propoxylaten verwendet, die synthetische Komponenten der Pakete von Kraftstoffadditiven bilden.

Flüssige Brennstoffe – Dieselkraftstoff

Der Dieselkraftstoff ist ein Kraftstoff, der vor allem für Dieselmotore mit Eigenzündung bestimmt wird. Der Kraftstoff ist ein Gemisch von Paraffin-, Naphthalin Kohlenwasserstoffen und aromatischen Kohlenwasserstoffen, die aus Erdöl bei Destilationsverfahren abgetrennt wurden. Das ist die Fraktion von Erdöl, die in der Temperatur 180-350oC siedet. Die wichtigsten Parameter von diesem flüßigen Kraftstoff sind: Viskosität (Zersträubung), Festigkeit gegen Selbstzündung (Cetanzahl), Filtrierbarkeitsgrenze, und auch der Schwefelgehalt. Hinsichtlich dessen, dass Destillate von Dieselkraftstoff einen großen Gehalt an Schwefelverbindungen besitzen, ist es nötig, sie durch Hydrodesulfurierung zu beseitigen.

Additive zum Dieselkraftstoff

Der heutzutage verwendete Dieselkraftstoff bedarf Anwendung von verschiedenen Additiven. Die Mehrheit davon erfüllt ähnliche Funktionen wie die für Benzin bestimmte Additive. Entscheidend ist es beim Dieselkraftstoff jedoch, Antischaum-Additive, antistatische Additive und Modifikatoren zu verwenden, die die Cetanzahl steigen.

Die Aufgabe von Antischaum-Modifikatoren ist es, die Entstehung vom Schaum bei der Vorbereitung des Kraftstoffes und bei der Füllung der Tanks zu verhindern. Einige Dieselkraftstoffe zeigen auch eine Tendenz, beim Pumpen zu schäumen und dadurch wird der Verfahren der Tankfüllung gestört und es kommt dadurch zu Lecken. Hervorragend bewahrheiten sich Produkte aus der Serie ROKamer dazu. Das sind schaumdämpfende Mittel, die in einem sehr breiten Temperaturbereich benutzt werden können. Zusätzlich charakterisieren sich ROKAmere mit sehr guten entfettenden Eigenschaften und mit der Fähigkeit, die eine Oberflächenspannung zwischen der Flüßigkeit und der Luft zu reduzieren. Dadurch verbessern sie die Schaumdrainage und damit wird der Schaum reduziert.

Antistatische Additive haben eine Aufgabe, die elektrische Leitfähigkeit von Dieselkraftstoff zu erhöhen, und dadurch wird die Brandgefahr verringert. Gewöhnlich werden zu diesem Zweck Copolymere von Olefinen und Acrylnitril in Verbindung mit Polyaminen verwendet.
Eine andere Gruppe von Modifikatoren bilden Additive, die die Cetanzahl steigen. Ihre Aufgabe ist es, die Zeit der Zundverzögerung zu verkürzen und die Verbrennungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Die populärsten davon sind 2-Ethylhexylnitrat (EHN) und Di-tert-butylperoxid (DTBP).

Eine wichtige Gruppe von Additiven sind auch Markierstoffe. Ihre Rolle beruht auf Identifizierung der Kraftstoffart. Um den Dieselkraftstoff von dem Heizöl unterscheiden zu können, werden Azoderivat-Verbindungen eingeführt, die den Kraftstoff mit einer bestimmten Farbe verfärben. Letztens wurden auch Odoriermittel sehr popular, die da verwendet werden, wo der Geruch von Öl oder auch Benzin lästig ist. Die Role solcher Geruchsmodifikatoren können z. B. Esther oder auch Terpentinöle erfüllen.

Flüssige Brennstoffe – Petroleum

Petroleum ist ein Kraftstoff, der in größeren Mengen vor allem in der Luftfahrt für Düsentriebwerke oder auch Turbo-Prop-Triebwerke verwendet wird. Es wird auch als ein Lösungsmittel und eine Komponente der kosmetischen Formulationen benutzt. Hinsichtlich dessen, dass es eine niedrige Oktan- und Cetanzahl besitzt, darf es sowohl bei Fremdzündungsmotoren (Benzinmotoren) als auch bei Selbstzündungsmotoren (Dieselmotoren) benutzt werden. Petroleum ist die flüssige Fraktion von Erdöl, das in der Temperatur von etwa 170-250oC siedet. Seine Produktion ist relativ billig. Das Petroleum entsteht vor allem beim Rektifikationsverfahren von Erdöl. Gewöhnlich für denartigen Brennstoff werden Additive und Veredlungsverfahren wie bei der Herstellung von Benzin und Dieselkraftstoff nicht verwendet. Petroleum wird auch zum Benzin und auch zu anderen Produkten bei Craking- und Reformingverfahren verarbeitet.

Flüssige Brennstoffe – Biodiesel

Biodiesel ist eine erneuerbare Alternative für aus Erdöl hergestellten Dieselkraftstoff. Er wird aus pflanzlichen oder auch tierischen Ölen gewonnen. Unter dem Namen „Biodiesel” werden gewöhnlich reine Methylester der Fettsäuren oder ihre Ethylester der Fettsäuren versteckt. Oft werden auch Brennstoffmischungen mit dem Dieselkraftstoff den Biodiesel genannt. Sie werden verwendet, um einen Brennstoff zu gewinnen, der bessere Bedingungen für Motorarbeit sichert. Der reine Biodiesel wirkt ungünstig auf Gummischläuche und Kraftstoffleitungen. Zusätzlich wird seine Viskosität beim Temperaturanstieg wesentlich geändert und das kann erfordern, einen zusätzlichen Kühler für den Biodiesel anzuwenden. Ein anderer Nachteil von diesem Kraftstoff ist das Ausfällen der Rückstände in der niedrigen Temperatur und dadurch kommt es zu Verstopfung der Filter und anderer Elementen des Motors beim Betrieb in den Winterbedingungen. Natürlich besitzt der Biodiesel auch eine Reihe von Vorteilen. Vor allem verschmutzt er die Luft mit Schwefelverbindungen nicht, ist bioabbaubar, erhöht die Konzentration von CO2 in der Luft nicht und auch erlaubt seine Herstellung landwirtschaftliches Ödland zu bewirtschaften.

Additive zum Biodiesel

Mehrzweck-Qualitätsadditive zum Dieselkraftstoff erlauben viele Probleme wie Korrosion der Kraftstoffanlage, Wasseradscheidung und erhöhte Schäumung von Kraftstoff zu begrenzen, die mit Biodieselmischungen verbunden sind. Dazu werden sehr ähnliche Modifikatoren verwendet, wie diese, die zu Dieselkraftstoffen hinzugefügt werden. Die entscheidende und oft Angst erweckende Frage nach der Nutzung von Biodiesel ist sein Einfluss auf die Sauberkeit der Einspritzdüsen und die Möglichkeit, ernsthaft sie zu verkoken, und auch die verschmutzung der Düsen. Dazu werden Mittel verwendet, die Dispergatoren genannt werden. Die PCC-Gruppe besitzt in ihrem Angebot die Serie ROKAcet, deren Produkte die Rolle von Dispergatoren erfüllen können. ROKAcete sind Mittel für allgemeine Anwendung, die mit Erfolg bei verschiedenen industriellen Applikationen verwendet werden können.

Das Vermischen von Biodiesel mit konventionellen Dieselkraftstoffen kann zusätzlich seine schaumbildende Eigenschaften verschlechtern. Es ist beim Füllen des Tanks an der Tankstelle besonders lästig. Um diese Erscheinung zu verhindern, werden schaumdämpfende Additive zum Kraftstoff verwendet. Hervorragend bewahrheiten sich früher erwähnte Produkte aus der Serie ROKAmer in der Rolle.

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