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Erdöl und die fraktionierte Destillation 07:06 min

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Transkript Erdöl und die fraktionierte Destillation

Hallo und ganz herzlich Willkommen! Dieses Video heißt: Erdöl und die fraktionierte Destillation.Erdöl wird gewöhnlich in der Erdölraffinerie verarbeitet. Zunächst wird das Erdöl gefördert. Man erhält Rohöl. Das Rohöl wird nun in der Raffinerie raffiniert, das bedeutet verfeinert.Warum muss das Rohöl eigentlich gereinigt werden? Die Antwort ist einfach: Rohöl ist für die direkte Verwendung, Verbrennung oder Herstellung von Gebrauchsgütern leider nicht geeignet. Rohöl muss verarbeitet werden, dafür benötigt man die Stofftrennung. Rohöl ist ein Erdölgemisch von vielen Kohlenwasserstoffen.Wie kann man diese Verbindungen voneinander trennen?Schauen wir uns dafür mal die Siedetemperaturen der Alkane an.Man benutzt die verschiedenen Siedetemperaturen, um die Kohlenwasserstoffe voneinander zu trennen. Hierfür benötigen wir die Destillation und fraktionierte Destillation. Bei der Destillation werden Stoffe mit unterschiedlichen Siedetemperaturen voneinander getrennt. Die einfache Destillation reicht für die Stofftrennung beim Rohöl nicht aus.Was ist zu tun?Man schaltet mehrere einfache Destillationen hintereinander oder verwendet die fraktionierte Destillation. Das ist das Prinzip der Destillation mit der Destillationskolonne. Die Destillationskolonne ist eine turmartige Anlage. Sie verfügt über viele Destillationsböden. Ich habe nur einige dargestellt.In der Kolonne erfolgt eine langsame Destillation. Das Ergebnis ist ein hoher Trenneffekt. Eine wichtige Rolle spielen die Glocken. Hier finden Verdampfung und Kondensation statt. Die Temperatur in der Destillationskolonne steigt von oben nach unten von Raumtemperatur bis auf etwa 400 Grad Celsius. Entsprechend steigt auch die Molekülmasse der abfließenden Kohlenwasserstoffe. Achtung: das ist ein ungefährer Zusammenhang. Um das Rohöl auf die nötige hohe Temperatur zu bringen, wird es durch einen Röhrenofen geleitet. Die kleinen Moleküle steigen nach oben, die großen bleiben unten, die mittelgroßen verharren in der Mitte.Was ist das Wesen der fraktionierten Destillation? Man erhält Fraktionen, das sind Stoffgemische mit einem engen Bereich der Siedetemperaturen.Schauen wir uns die wichtigsten Fraktionen einmal an:Das sind: Flüssiggas, Benzin und Leichtbenzin, Petroleum und Kerosin, Diesel und Heizöl, die Schweröle, Schmieröle, Paraffine, Wachse, Bitumen, Teer und Koks. An dieser Stelle möchte ich noch die Vakuumdestillation erwähnen: Kohlenwasserstoffe mit hohen Siedetemperaturen bereiten bei der Raffination Probleme. Hier benutzt man die Gesetzmäßigkeit, dass mit fallendem Druck auch die Siedetemperatur eines Stoffes sinkt. Unter vermindertem Druck - man sagt Vakuum - erfolgt eine energiesparende und schonende Destillation.Schauen wir uns die einzelnen Fraktionen einmal etwas genauer an:Flüssiggas und Leichtbenzin: Sie dienen der chemischen Reinigung, speziell der Fleckenentfernung. Man benötigt sie als Flüssiggaskraftstoff in Gasfeuerzeugen und zum Betrieb von Gasheizungen. Sie dienen als Kältemittel. Man verwendet sie in Klimaanlagen und zum Kochen. Benzin findet ihr als Vergaserkraftstoff an Tankstellen. Petroleum und Kerosin dienen der Entfettung metallischer Bauteile, als Treibstoff für Flugzeuge, nämlich das Kerosin und für den Betrieb von Petroleumlampen. Diesel ist ein wichtiger Treibstoff, ohne ihn würden Bahnen, Busse, Pkw und Traktoren nicht fahren.Im Namen Heizöl steckt seine Verwendung für den Betrieb von Ölheizungen. Schweröle dienen als Kraftstoff für Schiffsdieselmotoren und der Stromerzeugung. Schmieröle sind zum Beispiel Motoröle. Paraffine verwendet man als Brennstoff in der Medizin und zur Versiegelung in der Nagelpflege.Aus Wachs fertigt man Kerzen und stellt Schuhcreme her.Bitumen ist der Destillationsrückstand. Aus ihm gewinnt man Teer oder fertigt Asphalt, den Straßenbelag.Koks ist ein wertvolles Reduktionsmittel in der Eisen- und Stahlherstellung. Der traurige Augenblick der Trennung ist nun gekommen. Alles Gute und viel Erfolg! Tschüss.

10 Kommentare
  1. Wenn Du unten heizt, geht dort die gesamte Wärme hinein. Die flüchtigen Verbindungen steigen zuerst nach oben und kühlen sich auf dem Weg dorthin ab.
    Alles Gute

    Von André Otto, vor mehr als 2 Jahren
  2. Warum ist es oben in dem Destilationsturm kälter als unten? Warme Luft steigt doch nach oben??? Warum ist das dort nicht so?

    Von Heinrich Klippenstein, vor mehr als 2 Jahren
  3. Kleine unpolare Moleküle weisen eine geringere Oberfläche als große unpolare Moleküle auf. Daher ist die zwischenmolekulare van - der - Waals - Anziehung zwischen den Teilchen geringer. Im Ergebnis können die Kräfte durch geringere Energiezufuhr aufgehoben werden. Das Ergebnis sind niedrigere Siedetemperaturen der entsprechenden Verbindungen. Da im Rektifikationsturm unten die größte Hitze ist, steigen die niederen Kohlenwasserstoffe nach oben.
    Alles Gute

    Von André Otto, vor mehr als 3 Jahren
  4. wieso steigen die kleinen moleküle nach oben und wieso bleiben die großen unten ?

    Von Sabine Durlach2, vor mehr als 3 Jahren
  5. Super Video ! Besser kann man es nicht machen !

    Von LiDonDe M., vor mehr als 4 Jahren
  1. Vielen vielen Dank, Sie haben mir sehr geholfen! :)

    Von Zainab, vor etwa 5 Jahren
  2. Es geht um Kohlenwasserstoffe. Durch die Vielfalt der organischen Chemie gibt es im Siedebereich von 35 °C bis 400 °C für praktisch jede ganzzahlige Siedetemperatur einen Kohlenwasserstoff. Damit steht man vor einem komplizierten Trennproblem. Das möchte ich an folgenden Beispielen illustrieren. In Klammern gebe ich jeweils die Siedetemperaturen an:
    A) Gemisch aus n-Pentan (36 °C) und n-Heptan (98 °C). Differenz: 62 °C. Die Trennung ist mit einer einfachen Destillation möglich.
    B) 2,3 – Dimethylbutan (58 °C) und n-Heptan (98 °C). Differenz: 40 °C. Eine einfache Destillation reicht nicht aus. Im Labor verwendet man dafür eine Festkörperkolonne.
    C) n – Heptan (98 °C) 2,2,4 – Trimethylpentan (99,5 °C). Differenz: 1,5 °C. Für eine solche Stofftrennung benötigt man eine Glockenbodenkolonne mit vielen Böden.
    Zum Vergleich: Für die Trennung von Wasser (100 °C) und Essigsäure (118 °C) (Differenz: 18 °C) verwendet man eine Kolonne mit 17 Glockenböden.
    Für eine gute Trennung ist es wichtig, dass die Rektifikation sehr langsam abläuft. Dass ist wichtig, damit sich Gleichgewichte zwischen der Gasphase und der flüssigen Phase jeweils einstellen können.
    Für einen guten Trenneffekt sind erforderlich:
    1. Hohe Zahl an Glockenböden.
    2. Sehr langsame Destillation.
    Der Betrieb moderner Rektifikationskolonnen wird häufig durch Computer geregelt.
    Wie aufwendig die Stofftrennung durch Rektifikation ist, kann man an folgenden Zahlen erkennen:
    1. Benzin als Vergaserkraftstoff kostet in Deutschland etwa 1,60 Euro/pro Liter. Benzin ist ein Stoffgemisch.
    2. n – Octan ist Bestandteil von Benzin. Es ist ein reiner Stoff. Ein Chemikalienanbieter verkauft zurzeit einen Liter Octan für 138 (!) Euro.
    Alles Gute

    Von André Otto, vor etwa 5 Jahren
  3. Sie sagen in der Minute 1:05 : "Rohöl ist ein Erdölgemisch von vielen Kohlenwasserstoffen, wie kann man diese Verbindungen voneinander trennen?" Welche Verbindungen meinen Sie damit?
    Ich habe bald ein Referat über die fraktionierte Destillation, könnten Sie mir vielleicht noch ein paar Informationen geben?

    Von Zainab, vor etwa 5 Jahren
  4. Fragen? Ruf uns einfach an!
    030-515 88 22 20
    MO-FR und SO 10-19 UHR zum Festnetzpreis

    Von André Otto, vor mehr als 5 Jahren
  5. ich brauch die Textversion davon

    wenn ihr sie nicht veröffentlichen wollt, schickt sie doch bitte an meine Mailadresse

    Von Bdeurope, vor mehr als 5 Jahren
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Erdöl und die fraktionierte Destillation Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Erdöl und die fraktionierte Destillation kannst du es wiederholen und üben.

  • Nenne die Verwendungsmöglichkeiten für folgende Bestandteile.

    Tipps

    Überlege dir, an welcher Stelle im Alltag dir einige Stoffe schon mal begegnet sind und wofür sie verwendet werden.

    Lösung

    Die Verwendungen der Fraktionen des Rohöls sind sehr vielseitig. Einige Beispiele kommen dir sicher schon aus dem Alltag bekannt vor. Kerzen aus Wachs finden sich in vielen Haushalten und auch Benzin kennst du sicher von der Tankstelle. Wenn ein Flugzeug betankt wird, wird hierfür Kerosin verwendet. Der Belag für Straßen wird aus Bitumen gemacht, welcher sich bei der fraktionierten Destillation im Sumpf befindet.

  • Beschreibe den Prozess der fraktionierten Destillation.

    Tipps

    In welcher Eigenschaft unterscheiden sich die Komponenten, die getrennt werden sollen?

    Es werden sehr viele verschiedene Komponenten getrennt, dazu müsste öfter hintereinander destiliert werden. Welches Hilfsmittel wird anstelle dessen verwendet?

    Lösung

    Rohöl ist ein Stoffgemisch. Möchte man ein Stoffgemisch in seine einzelnen Komponenten trennen, muss man nach Eigenschaften suchen, in denen sich die einzelnen Komponenten unterscheiden. In diesem Fall weisen die einzelnen Komponenten unterschiedliche Siedepunkte auf. Die Trennung erfolgt dann über eine Destillation. Wird die Destillation in einer Kolonne durchgeführt, die ein großes Temperaturgefälle aufweist, lassen sich gleich mehrere Komponenten auf einmal trennen. Dazu hat die Kolonne mehrere Böden mit Glocken. An diesen Glocken erfolgt dann die Verdampfung und Kondensation. An den unterschiedlichen Temperaturbereichen kann man so unterschiedliche Fraktionen erhalten.

  • Finde für die folgenden Gemische das geeignetste Trennverfahren.

    Tipps

    Nur heterogene Gemische können filtriert werden.

    Lösung

    Das geeignete Trennverfahren wählt man durch die Eigenschaften der Komponenten im Gemisch. Zur Filtration eignen sich heterogene Gemische, in denen der Feststoff sich nicht mit dem Wasser vermischt. Der Schlamm besteht aus Sand und Wasser und auch Mehl und Wasser lassen sich gut durch eine Filtration trennen. Bei Zucker oder Salz und Wasser kann nicht filtriert werden, da sich Zucker und auch Salz vollständig im Wasser lösen. In diesem Fall eignet sich die Destillation. Das Wasser wird destilliert und als Rückstand erhält man den Feststoff. Bei Wein handelt es sich vorrangig um ein Gemisch aus Wasser und Ethanol. Das sind zwei flüssige Komponenten. Diese lassen sich auch durch Destillation trennen, da sie unterschiedliche Siedepunkte haben. Im Destillat reichert sich dann also der Alkohol an und zurück bleibt der wässrige Teil. Dieses Verfahren wird auch beim Schnapsbrennen verwendet.

  • Ordne die Fraktionen der Erdöldestillation in einer Kolonne.

    Tipps

    Je größer die Moleküle, desto höher der Siedepunkt.

    Lösung

    Die Trennung in einer Destillationskolonne erfolgt über unterschiedliche Siedepunkte. Je höher also der Siedepunkt einer Verbindung, desto weiter unten in der Destillationskolonne wird er abgenommen. Diese Verbindungen kondensieren also relativ weit unten in der Kolonne. Werden die Siedepunkte niedriger, bleiben die Moleküle also auch bei niedrigeren Temperaturen gasförmig, dann werden ihre Fraktionen weiter oben in der Kolonne abgenommen. Es besteht zusätzlich auch ein Zusammenhang zwischen Siedepunkt und Molekülgröße. Je größer ein Molekül, desto höher sein Siedepunkt und desto niedriger wird seine Fraktion abgenommen. Bei einigen Stoffen kannst du also vielleicht schon aus Erfahrung abschätzen, ob es sich um große oder kleine Moleküle handelt. Flüssiggas ist ein kleines Molekül und hat damit einen sehr niedrigen Siedepunkt, Bitumen hat hingegen einen sehr hohen Siedepunkt. Deshalb steigt Flüssiggas bis nach oben in der Kolonne, während Bitumen in der Kolonne gar nicht gasförmig wird.

  • Beschreibe die Destillation eines Gemisches aus Salz, Wasser und Ethanol bei 80°C.

    Tipps

    Überlege dir, welche Siedepunkte die einzelnen Komponenten haben.

    Der Siedepunkt von Ethanol liegt bei 78°C.

    Lösung

    Bei der Destillation erfolgt eine Trennung der Stoffe auf Grund verschiedener Siedepunkte. Die eingestellte Temperatur liegt bei 80°C. Da der Siedepunkt von Ethanol bei 78°C liegt, wird Ethanol bei dieser Temperatur gasförmig und steigt nach oben. Der Kühler wird mit kaltem Wasser umspült, sodass die Temperatur in ihm weit unter die Siedetemperatur von Ethanol fällt, wodurch das aufgestiegene Ethanolgas wieder flüssig wird. Wasser hat mit 100°C einen wesentlich höheren Siedepunkt und wird daher bei 80°C noch nicht gasförmig. Salze haben noch viel höhere Siedepunkte und so bleiben Wasser und Salz im ersten Kolben zurück.

  • Interpretiere das folgende Diagramm.

    Tipps

    Ein Alkan mit 5 C-Atomen heißt Pentan, mit 6 Atomen heißt es Hexan und mit 7 Heptan.

    Überlege dir, bei welcher Temperatur die einzelnen Alkane gasförmig werden und somit das Gemisch verlassen.

    Lösung

    Zunächst musst du dir noch einmal ins Gedächtnis rufen, welchen Namen die Alkane mit welcher Anzahl an C-Atomen haben. Bei einer Kette von 5 C-Atomen heißt das Alkan Pentan, bei 6 C-Atomen Hexan und bei 7 C-Atomen Heptan.

    Im Diagramm kannst du nun die Siedetemperaturen ablesen. Wie du ja im Video schon erfahren hast, besteht ein Zusammenhang zwischen Molekülgröße und Siedetemperatur. Den kannst du auch in diesem Diagramm erkennen. Je mehr C-Atome, desto höher die Siedetemperatur. Eine Trennung erfolgt nun bei einem Temperaturbereich, der zwischen der niedrigsten und der höchsten Siedetemperatur liegt. Unter 36°C siedet gar keine Verbindung und über 98°C alle. Wird bei einer bestimmten Temperatur nun ein Siedepunkt einer Komponente überschritten, wird diese gasförmig und somit vom Gemisch getrennt.