Direkt zum Inhalt

Pfadnavigation

  1. Startseite
  2. Chemie
  3. 7 Chemisch-technische Prozesse
  4. 7.3 Prozesse zur Gewinnung organischer Stoffe
  5. 7.3.3 Aufarbeitung von Erdöl
  6. Crackverfahren

Crackverfahren

Bei der Rohöldestillation erhält man – je nach Zusammensetzung des eingesetzten Erdöls – oft nur ca. 20 % Benzine und einen relativ hohen Anteil an hoch siedenden Schwerölen. Der Bedarf an Benzinen und Dieselöl ist aber höher. Beim Cracken werden daher die langkettigen, hoch siedenden Kohlenwasserstoffe gespalten, um größere Mengen an den kurzkettigen, niedriger siedenden Fraktionen zu erhalten.
Dazu nutzt man verschiedene technische Crackverfahren:

1. thermisch ohne Katalysator
2. mithilfe von Katalysatoren
3. unter Zusatz von Wasserstoff (Hydrocracken)

Schule wird easy mit KI-Tutor Kim und Duden Learnattack

  • Kim hat in Deutsch, Mathe, Englisch und 6 weiteren Schulfächern immer eine von Lehrkräften geprüfte Erklärung, Video oder Übung parat.
  • 24/7 auf Learnattack.de und WhatsApp mit Bildupload und Sprachnachrichten verfügbar. Ideal, um bei den Hausaufgaben und beim Lernen von Fremdsprachen zu unterstützen.
  • Viel günstiger als andere Nachhilfe und schützt deine Daten.
Jetzt 30 Tage risikofrei testen
Your browser does not support the video tag.

Bei der Destillation vieler Rohöle z. B. aus der Nordsee, aus Nahost und aus Russland fallen etwa 20 % Benzine (Siedebereich 50-180 °C) und weitere 30-40 % Mitteldestillate (Siedebereich 180-360 °C) an. Der Rest sind hauptsächlich hoch siedende Fraktionen, für die wenig Bedarf besteht, während für Benzin und Diesel eine steigende Nachfrage herrscht. Durch Konversion hoch siedender Fraktionen in niedriger siedende mittels Crack-Verfahren ist eine bedarfsgerechte Versorgung bei nahezu konstantem Mineralölverbrauch möglich.

Reaktionen beim Crackprozess

Beim Cracken werden langkettige Kohlenwasserstoffe aus den Vakuumdestillaten ( >     C 20 ) bei Temperaturen von 300-600 °C in einer endothermen Reaktion in mehrere Moleküle mit kleinerer Kettenlänge gespalten, wobei auch elementarer Kohlenstoff (Koks) als Spaltprodukt anfällt.
Unter diesen Bedingungen werden hauptsächlich C - C-Bindungen und kaum C - H-Bindungen gespalten, weshalb der Anteil an Alkenen an den Spaltprodukten relativ gering ist.
Wird das Cracken ohne Katalysator durchgeführt, kann man nur über die Temperatur und die Reaktionszeit die Zahl und Größe der Spaltprodukte beeinflussen.
Beim katalytischen Cracken lässt sich der Prozess besser steuern. Am Katalysator laufen neben der Spaltung der Ketten auch andere Reaktionen wie Cyclisierungen und Dehydrierungen ab, die zur Bildung von ringförmigen und aromatischen Kohlenwasserstoffen führen. Da letztere zu hohen Oktanzahlen im Benzin beitragen, wird bevorzugt katalytisch gecrackt, um hochwertige Benzine zu erzeugen.

M o d e l l r e a k t i o n e n t h e r m i s c h ,     k a t a l y t i s c h : C 25 H 52                 →           C 15 H 32                   +               C 9 H 20                 +                 C Vakuum-                                         Alkan ,     Diesel                     Alkan ,     Benzin                   Koks destillat k a t a l y t i s c h : C 25 H 52           →           C 9 H 20     +     C 4 H 10       +       C 6 H 12         +         C 6 H 6           +           2 H 2 Vakuum-                                               Alkan                         Alkan                 C ycloalkan               Aromat destillat

  • Mineralölverbrauch der BRD in Mio t

Konversionsverfahren

In einer Raffinerie werden zur Anpassung an den Marktbedarf an Mineralölprodukten unterschiedliche Crackverfahren eingesetzt. Dabei geht man von jeweils verschiedenen Einsatzprodukten aus und erhält unterschiedliche Arten von Produkten.

Das Coken ist ein rein thermischer Crackprozess, bei dem das Einsatzprodukt längere Zeit auf über 500 °C erhitzt wird. Dabei wird wunschgemäß ein Teil der C-Ketten vollständig in kürzere Ketten gespalten, und es scheidet sich Kohlenstoff ab. Dieser wird anschließend zu sogenanntem Petrolkoks weiterverarbeitet, der zur Herstellung von Kohleelektroden z. B. für die Aluminiumherstellung gebraucht wird.

  • Typischer Ausstoß einer Raffinerie

Der FCC-Prozess (Fluid Catalytic Cracking) ist das am weitesten verbreitete katalytische Crack-Verfahren. Als Katalysator werden natürliche und synthetische Aluminiumsilicate, sogenannte Zeolithe, verwendet. Der Katalysator wird staubförmig eingesetzt und wird im Reaktor durch den durchströmenden dampfförmigen Spaltrohstoff in der Schwebe gehalten, er verhält sich praktisch wie eine Flüssigkeit. Mitgerissene Katalysatorpartikel werden im Reaktor durch einen Zyklonabscheider zurückgehalten.
Da der Katalysator innerhalb von Minuten durch Kohlenstoff aus dem Crackprozess, der sich auf der Oberfläche abscheidet, inaktiv wird, muss er ständig regeneriert werden. Der Katalysator fließt dazu in einen Regenerator, in dem der Koks durch Überleiten von Luft abgebrannt wird. Der reaktivierte und zugleich aufgeheizte Katalysator gelangt in den Reaktor zurück, die Wärme wird für die Spaltreaktion genutzt.
Am Katalysator laufen neben Spaltreaktionen gleichzeitig auch Umlagerungsreaktionen wie Isomerisierungen und Cyclisierungen ab, die den Reaktionen beim Reformieren von Benzin ähnlich sind, sodass im Vergleich zum thermischen Cracken Benzin mit höherer Oktanzahl anfällt.

Niedrig siedende Benzine enthalten im Durchschnitt pro C-Atom mehr Wasserstoff als hoch siedende Schweröle, für hohe Benzinausbeuten braucht man daher zusätzlich Wasserstoff. Das Hydrocracken ist ein katalytischer Crackprozess in Gegenwart von Wasserstoff, der unter einem Druck von 10-15 MPa durchgeführt wird und sehr hohe Ausbeuten an hochwertigen Benzinen gestattet. Außerdem wird durch die Zugabe von Wasserstoff die Koksbildung unterbunden. Es werden unterschiedliche Katalysatoren eingesetzt, z. B. Aluminiumsilikate mit Nickel, Cobalt, Molybdän oder Palladium. Je nach Wahl des Katalysators und der Temperatur kann man Einsatzprodukte und Zielprodukte sehr flexibel gestalten. Das Hydrocracken ist also das vielseitigste Crackverfahren, weil hier durch Variieren der Reaktionsbedingungen alle Produkte hergestellt werden können. Nachteilig sind allerdings der hohe apparative Aufwand und die Kosten für den Wasserstoff.

Bild

  • FCC-Prozess

In den letzten Jahrzehnten wird in der BRD und auch weltweit ein immer größerer Anteil der hoch siedenden Anteile des Rohöls in Konversionsanlagen behandelt, sodass bei nahezu konstantem oder nur leicht steigendem Rohöleinsatz der stärker steigende Bedarf an Benzinen und Diesel gedeckt werden kann.

  • Rohölverarbeitung und Konversion in der BRD
Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH): "Crackverfahren." In: Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH). URL: http://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/chemie/artikel/crackverfahren (Abgerufen: 20. May 2025, 09:06 UTC)

Suche nach passenden Schlagwörtern

  • Cracken
  • Hydrocracken
  • Erdöl
  • Benzin
  • Coken
  • Treibstoff
  • Rohöldestillation
  • Destillation
  • Konversion
  • Erdgas
  • Katalyse
  • thermisches Cracken
  • Raffinerie
  • Heizöl
  • Katalysator
  • Siedefraktionen
  • FCC-Prozess
  • Kraftstoff
  • katalytisches Cracken
  • Kohlenwasserstoffe
Jetzt durchstarten

Lernblockade und Hausaufgabenstress?

Entspannt durch die Schule mit KI-Tutor Kim und Duden Learnattack.

  • Kim hat in Deutsch, Mathe, Englisch und 6 weiteren Schulfächern immer eine von Lehrkräften geprüfte Erklärung, Video oder Übung parat.
  • 24/7 auf Learnattack.de und WhatsApp mit Bildupload und Sprachnachrichten verfügbar. Ideal, um bei den Hausaufgaben und beim Lernen von Fremdsprachen zu unterstützen.
  • Viel günstiger als andere Nachhilfe und schützt deine Daten.

Verwandte Artikel

Entstehung und Zusammensetzung von Erdöl

Erdöl ist in den Industrieländern ein äußerst wichtiger und vielfach eingesetzter Stoff. Der größte Teil der Mineralölprodukte wird zur Energiegewinnung genutzt. Nur 5-10 % des Rohöls dienen der Erzeugung von Rohstoffen für die chemische Industrie, in der BRD beträgt der Anteil ca. 8 %.
Erdöl ist ein komplexes Stoffgemisch, das hauptsächlich aus unterschiedlichen organischen Verbindungen besteht, die zum Teil Schwefel, Stickstoff oder Sauerstoff enthalten. Je nach Herkunft unterscheidet es sich stark in seiner Zusammensetzung.

Johann Friedrich Wilhelm Adolf Ritter von Baeyer

* 31.10.1835 in Berlin
† 20.08.1917 in Starnberg

ADOLF VON BAEYER war ein deutscher Chemiker. Nach seinem Militärdienst widmete er sich der Chemie. Er erforschte u. a. Konstitution und Synthese von Indigo, einem blauen Farbstoff. Heute noch ist sein BAEYERS-Reagenz bekannt, mit dem man einen Hinweis auf Mehrfachbindungen in unbekannten organischen Verbindungen erhält.

Giulio Natta

* 26.02.1903 in Imperia (Italien)
† 02.05.1979 in Bergamo (Italien)

Giulio Natta war ein italienischer Chemiker. Er synthetisierte viele organische Verbindungen, z. B. Methanol und Methanal oder Synthesekautschuk. Gemeinsam mit K. W. Ziegler erforschte er die Wirkung bestimmter (stereospezifischer) Katalysatoren, die nach den Wissenschaftlern als „Ziegler-Natta-Katalysatoren“ benannt wurden. 1963 erhielt er gemeinsam mit Ziegler dafür den Nobelpreis für Chemie.

Karl Waldemar Ziegler

* 26.11.1898 in Helsa (Hessen)
† 11.08.1973 in Mülheim a. d. Ruhr

Karl Waldemar Ziegler war ein deutscher Chemiker. Er erforschte freie organische Radikale, Fettalkohole und metallorganische Verbindungen, z. B. Tetraethylblei. Die von ihm entdeckten metallorganischen Mischkatalysatoren auf Titanbasis wurden und werden zur industriellen Herstellung von Plasten, z. B. Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) verwendet. Für seine Erkenntnisse zur Chemie der Polymere erhielt Ziegler 1963 gemeinsam mit Giulio Natta den Nobelpreis für Chemie.

Alkene

Alkene sind Bestandteil des Erdgases bzw. Erdöls. Sie enthalten eine Doppelbindung im Molekül, d. h. zwischen zwei Kohlenstoffatomen im Molekül sind zwei gemeinsame Elektronenpaare ausgebildet. Alkene zählen daher zu den sogenannten „ungesättigten“ Kohlenwasserstoffen. Wegen dieser Doppelbindung sind sie im Vergleich zu den Alkanen sehr reaktiv, da die Doppelbindung leicht angegriffen werden kann und typische Reaktionen bedingt. Alkene bilden homologe Reihen.

Ein Angebot von

Footer

  • Impressum
  • Sicherheit & Datenschutz
  • AGB
© Duden Learnattack GmbH, 2025