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Nach der Förderung wird das Erdöl mit Chemikalien und Wärme behandelt, um Wasser und Feststoffe zu entfernen und das Erdgas abzutrennen. Das Öl wird dann in Tanks oder Kavernen gelagert und später mit Tankwagen, Kesselwagen der Bahn, Tankschiffen oder durch Pipelines zu einer Raffinerie transportiert. Große Ölfelder sind in der Regel direkt an große Transportpipelines angeschlossen.
Destillation
Das Grundwerkzeug für die Erdölverarbeitung ist die Destillieranlage. Rohöl beginnt bei einer Temperatur zu sieden, die etwas unter der Siedetemperatur von Wasser liegt. Kohlenwasserstoffe mit dem niedrigsten Molekulargewicht sieden bei den niedrigsten Temperaturen, während für immer größere Moleküle immer höhere Temperaturen erforderlich sind. Die erste Fraktion, die aus Rohöl destilliert wird, ist das Rohbenzin bestehend aus Leichtbenzin und Schwerbenzin. Häufig findet man auch die Bezeichnung Naphtha für Rohbenzin oder Fraktionen daraus. Dem Rohbenzin folgen die Mitteldestillate Petroleum und Gasöl. Der Rückstand im Kessel besteht in erster Linie aus schwerem Heizöl. Dieser wird der Vakuumdestillation unterworfen. Dabei gewinnt man sogenanntes Vakuumgasöl und Wachsdestillat. Als Vakuumrückstand verbleibt Bitumen. Der Destillation schließen sich spezielle Raffinationsverfahren an. Ende des 19. Jahrhunderts betrachtete man die Benzin- und Naphtha-Fraktionen als Abfallprodukte, da es für sie kaum Verwendungsmöglichkeiten gab. Die Nachfrage nach Petroleum begann ebenfalls nachzulassen, da immer mehr Strom erzeugt und elektrische Beleuchtung verwendet wurde. Mit der Einführung des Automobils stieg die Nachfrage nach Benzin und damit auch der Bedarf nach Rohöl jedoch plötzlich an.
Thermisches Kracken
Um den Ertrag an Benzin und leichterem Heizöl zu erhöhen, wurde das thermische Kracken erfunden. Bei diesem Verfahren erhitzt man die schwereren Bestandteile des Rohöles unterschiedlich hohen Druckes auf höhere Temperaturen. Dadurch werden die großen Kohlenwasserstoffmoleküle in kleinere Moleküle gespalten. Als man begann nach diesem Verfahren zu arbeiten, war der Wirkungsgrad noch begrenzt, denn bei den angewandten hohen Temperaturen und Drücken lagerten sich große Mengen Koks in den Reaktoren ab. Deshalb entwickelte man ein Verkokungsverfahren, bei dem die Flüssigkeiten wieder in Umlauf gebracht wurden. Dieses Verfahren war viel länger in Gebrauch und führte zu einer wesentlich geringeren Koksbildung. Zahlreiche Raffinerien übernahmen das thermische Kracken innerhalb kurzer Zeit.
Alkylierung und katalytisches Kracken
Zwei weitere grundlegende Verfahren, die Alkylierung und das katalytische Kracken, wurden in den dreißiger Jahren eingeführt und führten zu einem noch höheren Ertrag an Benzin pro Faß Erdöl. Bei der Alkylierung werden kleine Moleküle, die beim thermischen Kracken entstanden, mit Hilfe eines Katalysators wieder zusammengesetzt. Dadurch kommt es zur Bildung von verzweigten Molekülen im Siedebereich des Benzins, die wertvolle Eigenschaften - z. B. höhere Klopffestigkeit - haben, wie man sie für Treibstoffe für Hochleistungsmotoren z. B. in modernen Verkehrsflugzeugen benötigt.
Beim katalytischen Kracken wird das Rohöl mit Hilfe eines fein verteilten Katalysators gespalten. Dadurch lassen sich zahlreiche verschiedene Kohlenwasserstoffe erzeugen, die dann durch weitere Veredelung wie beispielsweise Alkylierung, Isomerisierung und katalytisches Reformieren Motorenkraftstoffe mit einer höheren Klopffestigkeit und Spezialchemikalien liefern. Die Herstellung dieser Chemikalien hat zur Entstehung der gigantischen petrochemischen Industrie geführt, die u. a. Alkohole, Waschmittel, Kunstgummi, Glycerin, Dünger, Schwefel, Lösungsmittel und die Rohstoffe für Arzneimittel, Nylon, Kunststoffe, Farben, Polyester, Lebensmittelzusatzstoffe, Sprengstoffe, Farbstoffe und Dämmstoffe herstellt.
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