Dr. Anja Dombrowski

Erdöl und ErdgasHandlungsorientierter Chemieunterricht an Stationen

Anja Dombrowski

Sekundarstufe I

Downloadauszug

aus dem Originaltitel:

Anja Dombrow

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Erdöl und Erdgas

Handlungsorientierter Chemie-unterricht an Stationen

http://www.auer-verlag.de/go/dl7647

Dieser Download ist ein Auszug aus dem Originaltitel

Über diesen Link gelangen Sie zur entsprechenden Produktseite im Web.Lernzirkel Fossile Rohstoffe

1

Materialaufstellung und Hinweise

Allgemeine Hinweise

Das Experimentiermaterial sollte an festen Plätzen ausliegen. Für einen mobilen Einsatz an den

Schülertischen ist die Verwendung von Materialkörbchen, in denen sich das benötigte Material be-

findet, empfehlenswert.

Die verwendeten Chemikalien sind ordnungsgemäß zu entsorgen. Es empfiehlt sich, entsprechende

Sammelbehälter passend gekennzeichnet gut sichtbar aufzustellen und die Lernenden darauf hinzu-

weisen.

Da sich die Lernenden einen wichtigen Bereich der organischen Chemie eigenständig aneignen sol-

len, empfiehlt sich das Führen eines Labortagebuchs, in dem für jede Station kurze Anmerkungen

zu folgenden Impulsen notiert werden:

An dieser Station habe ich gelernt, …

Mir ist noch nicht klar, …

Mich würde zusätzlich interessieren, …

Das Labortagebuch bleibt in der Schule und kann von der Lehrkraft eingesehen werden.

Die Seiten 2 bis 14 sind in entsprechender Anzahl zu vervielfältigen und den Schülern bereitzulegen.

Als Möglichkeit zur Selbstkontrolle können Lösungsseiten erstellt werden.

S. 2 Station 1 Die Entstehung von Erdöl und Erdgas: Scheren und Kleber in angemessener

Anzahl

S. 3 Station 2 Erdöl – das schwarze Gold

S. 6 Station 3 Von der Lagerstätte zur Raffinerie

S. 9 Station 4 Erdölaufbereitung – Fraktionierte Destillation

S. 11 Station 5 Cracken – das Spalten langer Kohlenstoffketten

S. 13 Station 6 Kreuzworträtsel Rohölverarbeitung

S. 14

Erdöl und Erdgas

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Erdöl, Erdgas und auch Kohle sind sogenannte „fossile Rohstoffe“. Wenn du dabei an den Begriff „Fossilien“ denkst, liegst du gar nicht falsch. Fossilien sind für dich wahrscheinlich versteinerte Pflan-zen oder Tiere aus lange vergangenen Erdzeitaltern. Tatsächlich bezeichnet „fossil“ jeden Überrest vergangenen Lebens der Erdgeschichte, ob versteinert oder nicht. Da Erdöl, Erdgas und Kohle Zeu-gen von vor vielen Millionen Jahren entstandener Biomasse sind, bezeichnet man sie als „fossile Rohstoffe“.

Aufgabe Schneide die Puzzleteile aus und ordne jedem Bild zwei passende Textabschnitte zu. Klebe die Puzzles anschließend in dein Heft.

Die Entstehung von Erdöl und Erdgas

Name:Station 1

Die Entstehung von Erdöl und Erdgas ist für die Wissenschaft bis heute nicht vollständig geklärt. Man geht davon aus, dass vor vielen Millionen Jahren tierisches und pflanz-liches Plankton (Kleinst-lebewesen im Meer) nach dem Absterben auf den Meeres-grund absanken.

In dieser sauerstoff-

armen Umgebung

wurden sie zunächst

von anaeroben (ohne Sauer-

stoff lebenden) Bakterien zer-

setzt und es bildete sich

Faulschlamm, der durch die

natürlichen Ablage-

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Meer von Lehm- und

Tonschichten überlagert wurde.

Dieser Faulschlamm

gelangte durch

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Neben den flüssigen Kohlenwasserstoff-Verbindungen bildeten sich auch gasförmige Produkte. Dieses Erdgas befindet sich oft in großen Gasblasen oberhalb von Erdöllagerstätten oder in eigenständigen Lagerstätten in

porösen Gesteinen.

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Erdöl – das schwarze Gold (1)

Name:Station 2

Erdöl ist ein Stoffgemisch, das je nach Herkunft ganz unterschiedlich aussehen kann. Seine Farbe reicht von fast schwarz bis honigfarben. Dennoch spricht man vom „schwarzen Gold“, weil Erdöl das wichtigste Handelsgut weltweit und Grundlage un-seres modernen Lebens ist. Dabei ist dieser Bodenschatz auf die Regionen un-serer Welt nicht gleich verteilt. Viele Länder sind darauf angewiesen, Erdöl zu importieren, um ihren Bedarf an diesem Rohstoff zu decken. Weltweit wurden im Jahr 2012 4,1 Milliarden Tonnen Erdöl gefördert und ebensoviel verbraucht. Den zweiten Platz im Primärenergieverbrauch weltweit belegt Kohle, gefolgt von Erdgas. Diese beiden fossilen Rohstoffe stehen in Zukunft noch in großem Umfang zur Verfügung. Wie lange Erdöl als Energierohstoff für uns noch verfügbar sein wird, ist umstritten. Sicher ist, dass Erdöl unter den fossilen Energieträgern derjenige ist, dessen Reserven in absehbarer Zeit erschöpft sein werden. Aus geologischer Sicht sind die weltweiten Ressourcen jedoch noch sehr hoch. Als Reserven bezeichnet man solche Vorkommen, die nach dem heutigen Stand der Technik wirtschaftlich gewinnbare Rohstoffmengen liefern. In einigen Regionen der Erde sind große Erdölvor-kommen bekannt, ihre Förderung ist aber derzeit technisch nicht möglich oder viel zu aufwendig, um wirtschaftlich zu sein. Solche Vorkommen nennt man Ressourcen. Dazu zählen auch alle bislang nur vermuteten Erdöllagerstätten, die noch weiter erforscht werden müssen.

Aufgabe 1

Schraffiere die drei größten Erdölförderländer mit roter Farbe, die drei Länder mit dem größten Erd-ölverbrauch blau und die drei Länder mit den größten Erdölreserven grün. Die Tabellen auf dem Datenblatt helfen dir dabei.

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Aufgabe 2

Kreuze an, ob die folgenden Aussagen richtig oder falsch sind. Alle benötigten Informationen kannst du den Abbildungen und Tabellen auf dem Datenblatt entnehmen.

Aufgabe 3 Korrigiere die fünf falschen Aussagen.

Erdöl – das schwarze Gold (2)

Name:Station 2

Nr. Aussagen richtig falsch

1 Im Jahr 2012 wurden weltweit mehr als 4 000 Millionen Tonnen Erdöl verbraucht.

2 Erdgas ist weltweit der drittwichtigste Energieträger.

3 Man bezeichnet Erdöl auch als „schwarzes Gold“, weil es eine ähnlich hohe Dichte wie Gold hat.

4 Die drei größten Erdölproduzenten sind: Saudi-Arabien, Russland und die USA.

5 Ein Drittel des Primärenergieverbrauchs in Deutschland wird durch Erdöl abgedeckt.

6 Deutschland liegt beim Erdölverbrauch im weltweiten Vergleich an dritter Stelle.

7 Nur wenn das Rohöl eine tiefschwarze Farbe hat, spricht man von echtem Erdöl.

8 Kohle war im Jahr 2012 der zweitwichtigste Energieträger nach Erdöl.

9 Die Länder mit den größten Erdölressourcen sind: Brasilien, China und Kanada.

10 Über die größten Erdölreserven verfügen Saudi-Arabien, Kanada und Venezuela.

11 Deutschland muss fast die gesamte Menge an Erdöl importieren.

12 Als Erdölressourcen werden die Mengen an Erdöl bezeichnet, die die Förder-länder für schlechte Zeiten aufheben und solange in großen Tanks lagern.

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Erdöl – das schwarze Gold (3)

Name:Station 2

Top 10 Erdölressourcen (in Mio. t) (alphabetisch)

Brasilien 13 721

China 20 725

Kanada 54 698

Kasachstan 10 700

Irak 6 100

Iran 7 200

Russland 34 800

Saudi-Arabien 11 800

USA 24 557

Venezuela 65 323

Top 10 Erdölförderung (in Mio. t) (alphabetisch)

China 207,5

Irak 148,1

Iran 185,8

Kanada 179,2

Kuwait 151,6

Russland 517,9

Saudi-Arabien 547,0

USA 431,2

Venezuela 151,5

Vereinigte Arabische Emirate 155,0

Top 10 Erdölreserven (in Mio. t) (alphabetisch)

Irak 19 088

Iran 21 401

Kanada 27 353

Kuwait 13 810

Libyen 6 595

Nigeria 5 053

Russland 11 868

Saudi-Arabien 36 170

Venezuela 26 724

Vereinigte Arabische Emirate 13 306

Top 10 Erdölverbrauch (in Mio. t) (alphabetisch)

China 483,7

Brasilien 125,6

Deutschland 111,5

Indien 171,6

Japan 235,0

Korea (Republik) 112,7

Mexiko 108,9

Russland 147,5

Saudi-Arabien 127,1

USA 799,5

Reserven nicht-erneuerbarer Energierohstoffe

Stand: Ende 2012

Hartkohle

WeichbraunkohleKernenergie

Erdöl

Erdgas

Primärenergieverbrauch in Deutschland

Stand: 2012

Erdgas

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KernenergieSonstige

ErneuerbareEnergie

Erdöl

Daten entnommen aus: Energiestudie 2013 der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, Hannover

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Auf der Suche nach neuen Erdöllagerstätten werden zunächst umfangreiche Voruntersuchungen gemacht. Da sich nicht alle Gesteinsarten als Speichergesteine für Erdöl oder Erdgas eignen, muss man sich zunächst eine Vorstellung vom Aufbau der Gesteinsschichten machen. Dies geschieht mit-hilfe von Schallwellen, die an den unterschiedlichen Schichten reflektiert werden (Reflexionsseismik). Geophone zeichnen die zurückkehrenden Schallwellen auf. Dort, wo Geologen eine Lagerstätte ver-muten, werden dann Probebohrungen durchgeführt, die zeigen, ob ein Ölfeld förderwürdig ist. War die Probebohrung erfolgreich, wird das Bohrloch mit Rohren ausgekleidet. Am unteren Ende der Rohre werden Löcher hineingesprengt, durch die das Erdöl nach oben steigen kann. Diese Förder-sonde wird bis zum Förderbeginn zunächst mit einem sogenannten Eruptionskreuz verschlossen. Ausgedehnte Erdgas- und Erdölvorkommen befinden sich nicht nur an Land, sondern auch unter dem Meeresboden. Um sie zu erschließen, müssen große Bohr- und Förderinseln ins Meer gebaut werden. Man bezeichnet diese Art der Erdölgewinnung als Offshore-Förderung. Von den Förderin-seln wird das Erdöl dann in Pipelines zum Festland transportiert.

In der Regel steht das Erdöl durch gelöstes Gas unter einem natürlichen Druck und steigt von selbst nach oben, sobald sich ihm eine Möglichkeit bietet. Wenn das Öl nicht von alleine hochsteigt, können verschiedene Maßnahmen ergriffen werden. Man kann es nach oben pumpen oder man spritzt Was-ser bzw. Gas in die Lagerstätte, die das Öl dann nach oben drücken.Erdgas wird ähnlich gefördert wie Erdöl. Da es von alleine an die Oberfläche kommt, benötigt man zur Erdgasförderung keine Pumpen.

Das geförderte Erdöl ist ein Gemisch aus Öl, Gas und Salzwasser und dadurch für den Transport und die Weiterverarbeitung ungeeignet. Es werden daher zunächst das Gas, das Wasser, die gelösten Salze (Korrosionsgefahr für Lager- und Transportmedien) und vorhandene Schwefelverbindungen entfernt. Das gereinigte Rohöl wird dann in großen Tanks gelagert.

Von den Fördergebieten muss das Erdöl zur Weiterverarbeitung zu den Raffinerien transportiert wer-den. Früher erfolgte der Transport in Holzfässern. Die heute noch gebräuchliche Maßeinheit 1 barrel (159 l) geht darauf zurück.

Von der Lagerstätte zur Raffinerie (1)

Name:Station 3

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Heute werden Erdöl und auch Erdgas an Land in der Regel in langen Rohrleitungen, sogenannten Pipelines, transportiert. Diese können unter der Erde verlegt sein oder oberirdisch verlaufen. Die Trans-Alaska-Pipeline ist zum Beispiel auf Stelzen verlegt, da sie über Dauerfrostböden verläuft. Auch in Deutschland sind über viele Kilometer Pipelines verlegt. So führt die Nord-West-Ölleitung von der Tankeranlegestelle Wilhelmshaven zu den Raffinerien im Emsland, im Ruhrgebiet und in der Nähe von Köln. Auch das Erdgas aus Russland gelangt über eine Pipeline nach Deutschland.

Ein Großteil des Erdöls wird aber über die Weltmeere in riesigen Tankschiffen transportiert. Sie kön-nen bis zu 300 000 Tonnen Öl aufnehmen. Der Transport auf dem Seeweg ist kostenaufwendig und problematisch. Zum einen können die großen Tankschiffe (ab 250 000 Tonnen Gesamtgewicht spricht man von Supertankern) wegen ihres großen Tiefgangs nur in wenigen Häfen anlegen. Zum anderen sind sie zu breit, um durch den Panamakanal oder den Suezkanal zu fahren, was den Transportweg deutlich verlängert und höhere Kosten erzeugt. Außerdem sind die großen Tanker anfällig für Risse in der Außenwand und stellen eine Gefahr für die Umwelt dar. Tankerunglücke haben in der Vergan-genheit immer wieder zu verheerenden Umweltkatastrophen in den betroffenen Gebieten geführt. Deshalb werden heute nur doppelwandige Tanker (mit zwei Schiffshüllen) gebaut.

Von den Raffinerien gelangen die Erdölprodukte dann in Kesselwagen mit der Bahn, in Tanklastern auf der Straße oder auf Binnenschiffen bis zu den Endabnehmern.

Von der Lagerstätte zur Raffinerie (2)

Name:Station 3

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Aufgabe

Beschrifte die Bildergalerie.

Von der Lagerstätte zur Raffinerie (3)

Name:Station 3

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Erdöl kann in seiner natürlichen Form nicht verwendet werden. Es muss vor dem Transport zunächst aufwendig von Salzwasser, dem enthaltenen Erdgas sowie Schlamm und Gesteinsbröckchen befreit werden. Die Weiterverarbeitung erfolgt dann in einer sogenannten Raffinerie. Da Erdöl ein Stoffgemisch aus vielen hundert verschiedenen Kohlenwasserstoffen mit ganz unter-schiedlichen Eigenschaften ist, muss es sinnvoll getrennt werden. Die Trennung erfolgt aufgrund der unterschiedlichen Siedetemperaturen der einzelnen Bestandteile.

Aufgabe 1

Sieh dir die schematische Darstellung der Erdöldestillation genau an.

Erdölaufbereitung – Fraktionierte Destillation (1)

Name:Station 4

Atmosphärische

Destillation

Vakuum-

DestillationFraktionen, Siedebereich

FraktionenGase < 30 °C

Mitteldestillate Petroleum (Kerosin)150 °C bis 250 °C

Rückstand Schweres Heizöl

Röhren-ofen

Rohöl

400 °C

Glockenböden

Dampf

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Dieselöl und Leichtes Heizöl250 °C bis 360 °C

Benzine 35 °C bis 140 °C

Leichtes Schmieröl

Mittelschweres Schmieröl

Schweres Schmieröl

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Aufgabe 2

Ergänze den Lückentext. Die Abbildung aus Aufgabe 1 hilft dir dabei.

In einem wird das Rohöl auf ungefähr 400 °C erhitzt, wodurch

ein großer Teil verdampft. Der wird in einen bis zu 50 m hohen Destillationsturm

geleitet, wo er nach oben steigt und langsam . Ein Destillationsturm ist stock-

werkartig aufgebaut. Auf dem Weg nach oben durchläuft der Dampf mehrere Zwischenböden, die

. Dort kondensieren und sammeln sich die Erdölbestandteile mit

jeweils ähnlichen , sogenannte .

Man erhält bei der Erdöldestillation also keine Reinstoffe, sondern mit

ähnlichen Siedebereichen. Im unteren Bereich werden leichtes Heizöl und gewonnen.

In einem Temperaturbereich von bis kondensiert das Mitteldestillat. Dazu ge-

hören Petroleum und , das als Treibstoff für

verwendet wird. haben Siedetemperaturen zwischen 35 °C und 140 °C.

Daher sammeln sie sich auf den oberen Glockenböden des Destillationsturms. Rohölbestandteile

mit sehr niedrigen Siedetemperaturen (< 30 °C) werden oben als aufgefangen.

Zum Teil wird es zu weiterverarbeitet oder für Heizzwecke in

der Raffinerie selbst verwendet. Ein Teil wird aus Sicherheitsgründen abgebrannt, damit kein Gas-

überdruck in der Anlage entstehen kann.

Ein Teil des Rohöls verdampft auch bei 400 °C noch nicht und bildet einen ,

der direkt als in der Industrie oder für Schiffe verwendet

werden kann. Soll er weiterverarbeitet werden, wird er in einen weiteren Destillationsturm geleitet,

wo die Destillation nicht unter normalem Luftdruck (atmosphärische Destillation), sondern bei ge-

ringerem Druck stattfindet ( - ). Unter diesen

Bedingungen verdampfen die Bestandteile bereits bei niedrigeren Temperaturen. Auf diese Weise

kann man Rückstände der

weiter auftrennen. Hierbei entstehen überwiegend . Die

in den Fraktionen enthaltenen festen Bestandteile (Paraffine) werden z. B. zu Kerzen verarbeitet.

nennt man den Rückstand, der selbst bei der Vakuum-Destillation

nicht verdampft werden kann. Auch er wird genutzt, z. B. als .

Erdölaufbereitung – Fraktionierte Destillation (2)

Name:Station 4

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Die Menge an Benzin und Diesel, die bei der Rohöl-Destillation gewonnen werden kann, reicht nicht aus, um den tatsächlichen Bedarf zu decken. Dagegen entsteht von den schweren Fraktionen mit langen Kohlenstoffketten mehr als benötigt wird.Daher werden die langkettigen Fraktionen in der Raffinerie durch das chemische Verfahren des Cra-ckens so weiter verarbeitet, dass Moleküle mit langen Kohlenstoffketten unter dem Einfluss von Tem-peratur und Druck in kleinere Moleküle gespalten werden. Auf diese Weise kann man die Ausbeute an Benzin und Diesel aus dem Rohöl erhöhen. Dabei entstehen viele unterschiedliche Kohlenwas-serstoffe, z. B. die gewünschten Alkane mit kürzeren Ketten oder verzweigte Alkane. Eine weitere Stoffgruppe der Kohlenwasserstoffe sind die Alkene (siehe unten). Die beim Cracken entstehenden Alkene sind wichtige Ausgangsstoffe zur Herstellung von Kunststoffen. Aus Ethen wird beispielswei-se Polyethylen hergestellt. Müllsäcke bestehen aus diesem Material.

Cracken – das Spalten langer Kohlenstoffketten (1)

Name:Station 5

Verzweigte Alkane

Alkane mit einfachen Ketten bezeichnet man als n-Alkane, denn es existieren auch verzweigte Alkanmoleküle. Zur Summenformel C4H6 sind zwei Anordnungen des Grundgerüsts aus Kohlen-stoffatomen denkbar:

(1) (2)

Abbildung 1 zeigt die gerade Kette von n-Butan mit vier Kohlenstoffatomen. Abbildung 2 zeigt eine verzweigte Kette mit vier Kohlenstoffatomen. Dieser Stoff heißt 2-Methyl-propan.

n-Butan und 2-Methylpropan haben chemisch die gleiche Zusammensetzung, aber ganz un-terschiedliche Eigenschaften (z. B. Schmelz- und Siedetemperaturen). Es sind also zwei unter-schiedliche Stoffe.Stoffe mit gleicher Summenformel, aber unterschiedlicher Strukturformel, nennt man Isomere. Je mehr Kohlenstoffatome ein Alkan hat, desto mehr Isomere sind möglich.

Alkene – Kohlenwasserstoffe mit einer Doppelbindung

Beim Cracken entstehen unter anderem sogenannte ungesättigte Kohlenwasserstoffe. Zu dieser Gruppe gehören auch die Alkene. Der Unterschied zwischen Alkanen und Alkenen liegt darin, dass die Alkene eine Doppelbindung zwischen zwei (oder auch mehreren) Kohlenstoffen haben.

Pentan Penten

Sie enthalten also weniger Wasserstoffatome als die entsprechenden Alkane. Im Molekül sind nicht mehr alle möglichen Kohlenstoffbindungen mit Wasserstoff abgesättigt. Deshalb gehören die Alkene zu den ungesättigten Kohlenwasserstoffen.Die Alkene bilden wie schon die Alkane eine homologe Gruppe. Ihre Namen sind von den ent-sprechenden Alkanen abgeleitet und tragen die Endung -en.

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Beim Cracken von Alkanen entstehen auch Kohlenwasserstoffe mit Doppelbindungen. Spaltet man eine lange Alkankette, so erhält man mehrere kurze Ketten, an deren Enden dem Kohlenstoffatom aber ein Bindungspartner fehlen würde. Durch Umlagerung von Wasserstoffatomen und der Ausbil-dung von C-C-Doppelbindungen wird das Problem gelöst. Auf diese Weise können alle Bindungen abgesättigt werden.

So kannst du dir den Vorgang beim Cracken vorstellen:

Aufgabe

Zerlege ein Nonanmolekül an der durch den Pfeil angegebenen Stelle. Zeichne und benenne die entstandenen Spaltprodukte. Es gibt zwei mögliche Fälle.

C

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Cracken – das Spalten langer Kohlenstoffketten (2)

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Aufgabe

Ergänze die gesuchten Begriffe im Raster unten. Das Lösungswort stellt ein wichtiges Trennverfahren bei der Rohölaufbereitung dar.

1 Ein wichtiger fossiler Energieträger neben Erdgas und Kohle ist …

2 … ist Kraftstoff für Flugzeuge.

3 Die Trennung des Rohöls erfolgt aufgrund unterschiedlicher …

4 Ein Gemisch, dessen Siedetemperaturen nahe beieinanderliegen, nennt man …

5 Erdöl muss in einer … weiterverarbeitet werden.

6 Das von Gas, Schlamm, Salzwasser und Verunreinigungen befreite Erdöl nennt man …

7 Die Zwischenböden eines Destillationsturms nennt man …

8 Die Abwesenheit von Luft oder eines anderen Stoffes wird als … bezeichnet.

9 Bei der Vakuumdestillation bleibt dieser zähflüssige Rückstand.

10 Erdöl ist kein Reinstoff, sondern ein Stoff …

11 … siedet bei ähnlichen Temperaturen wie Kerosin.

12 Die Fraktion, die bei 35 °C bis 140 °C siedet, nennt man …

Kreuzworträtsel Rohölverarbeitung

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1. Begründe, warum Erdöl und Erdgas oft zusammen in einer Lagerstätte vorkommen. (2 Punkte)

2. Nenne die drei führenden Erdölförderstaaten bzw. Gebiete. (3 Punkte)

3. Erdöl ist ein flüssiges Stoffgemisch. (2 Punkte)

a) Welche Stoffeigenschaft wird genutzt, um das Gemisch zu trennen?

b) Wie nennt man das Trennverfahren?

4. Bei der Erdölaufbereitung wird das Gemisch in einzelne Fraktionen getrennt. Erkläre den Begriff „Fraktion“. (1 Punkt)

5. Die Trennung des Stoffgemisches Erdöl erfolgt zuerst unter Normaldruck und in einem zweiten Schritt bei Unterdruck. Erkläre, warum das notwendig ist. (2 Punkte)

6. Ein wichtiges Verfahren bei der Erdölverarbeitung ist das Cracken. (3 Punkte)

a) Erläutere, was man darunter versteht.

b) Begründe, warum es nötig ist, langkettige Alkane zu cracken.

Gesamtpunktzahl: 13 Punkte erreicht: Punkte

Lernzielkontrolle: Erdöl und Erdgas

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Station 1: Die Entstehung von Erdöl und Erdgas Seite 2

Die Entstehung von Erdöl und Erdgas ist für die Wissenschaft

bis heute nicht vollständig geklärt. Man geht davon aus,

dass vor vielen Millionen Jahren tierisches und pflanz-

liches Plankton (Kleinst-lebewesen im Meer) nach dem

Absterben auf den Meeres-grund absanken.

In dieser sauerstoff- armen Umgebung

wurden sie zunächst von anaeroben (ohne Sauer-stoff lebenden) Bakterien zer-

setzt und es bildete sich Faulschlamm, der durch die

natürlichen Ablage- rungsvorgänge im

Meer von Lehm- und Tonschichten überlagert wurde.

Dieser Faulschlamm gelangte durch

Erdbewegungen in tiefere Schichten, wo die weitere

Umwandlung bei hohem Druck und hohen Temperaturen

stattfand.

Das gebildete Erdöl sammelte sich in den Poren der Sediment-

gesteine und wanderte im Laufe der Zeit nach oben,

bis es auf eine undurchlässige

Gesteinsschicht traf.

Unterhalb dieser Schicht reicherte sich das Erdöl an.

So entstanden die Erdöl- lagerstätten. Die ältesten

Erdölvorkommen sind vor ungefähr 500 Millionen

Jahren entstanden.

Neben den flüssigen Kohlenwasserstoff-

Verbindungen bildeten sich auch gasförmige

Produkte. Dieses Erdgas befindet sich oft in großen Gasblasen oberhalb von

Erdöllagerstätten oder in eigenständigen

Lagerstätten in porösen Gesteinen.

1) Größte Erdölförderländer: Saudi-Arabien, Russland und USA Länder mit dem größten Erdölverbrauch: USA, China und Japan Länder mit den größten Erdölreserven: Saudi-Arabien, Venezuela und Kanada

Station 2: Erdöl – das schwarze Gold Seiten 3 – 5

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Nr. Aussagen richtig falsch

1 Im Jahr 2012 wurden weltweit mehr als 4000 Millionen Tonnen Erdöl verbraucht.

2 Erdgas ist weltweit der drittwichtigste Energieträger.

3 Man bezeichnet Erdöl auch als „schwarzes Gold“, weil es eine ähnlich hohe Dichte wie Gold hat.

4 Die drei größten Erdölproduzenten sind: Saudi-Arabien, Russland und die USA.

5 Ein Drittel des Primärenergieverbrauchs in Deutschland wird durch Erdöl abgedeckt.

6 Deutschland liegt beim Erdölverbrauch im weltweiten Vergleich an dritter Stelle.

7 Nur wenn das Rohöl eine tiefschwarze Farbe hat, spricht man von echtem Erdöl.

8 Kohle war im Jahr 2012 der zweitwichtigste Energieträger nach Erdöl.

9 Die Länder mit den größten Erdölressourcen sind: Brasilien, China und Kanada.

10 Über die größten Erdölreserven verfügen Saudi-Arabien, Kanada und Venezuela.

11 Deutschland muss fast die gesamte Menge an Erdöl importieren.

12 Als Erdölressourcen werden die Mengen an Erdöl bezeichnet, die die Förder-länder für schlechte Zeiten aufheben und solange in großen Tanks lagern.

Nr. So ist es richtig:

3 Erdöl wird aufgrund seiner Bedeutung als weltweit wichtige Handelsware als wertvoll betrachtet. Die Bezeichnung schwarzes Gold bezieht sich darauf, dass das Erdöl vieler Vorkommen eine sehr dunkle Farbe aufweist.

6 Japan liegt im weltweiten Verbrauch an dritter Stelle.7 Die Farbe von Rohöl kann von tiefschwarz bis honiggelb variieren, abhängig von dem Vorkommen,

aus dem es stammt.9 Über die größten Ressourcen verfügen Venezuela, Kanada und Russland.

12 Bekannte oder vermutete Erdölvorkommen, deren Förderung derzeit technisch nicht möglich oder viel zu aufwendig wäre, um wirtschaftlich zu sein, nennt man Ressourcen.

2)

3)

Station 3: Von der Lagerstätte zur Raffinerie Seiten 6 – 8

Pipeline (auf Stelzen verlegt)

Bohrturm

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Erdölraffinerie

Supertanker Transportrouten für Erdöl und Erdgas

Kesselwagen

2) Röhrenofen – Dampf – abkühlt – Glockenböden – Siedetemperaturen – Fraktionen – Stoffgemische – Diesel – 150 °C – 250 °C – Kerosin – Flugzeuge – Benzine – Gase – Flaschengas – Rückstand – schweres Heizöl – Vakuum-Destillation – atmosphärischen Destillation – Schmieröle – Bitumen – Straßenbelag

Station 4: Erdölaufbereitung – Fraktionierte Destillation Seiten 9 / 10

A

B

Station 5: Cracken – das Spalten langer Kohlenstoffketten (1)

Seiten 11 / 12

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1. Beide sind aus abgestorbenem Plankton entstanden und waren demselben Entstehungsprozess unter-worfen. Die daraus entstandenen Kohlenwasserstoffe liegen in flüssiger Form im Erdöl vor. Das Erdgas enthält lediglich die gasförmigen Produkte dieses Prozesses.

2. Saudi-Arabien, Russland, USA

3. a) unterschiedliche Siedetemperaturen b) Destillation

4. Fraktionen sind Stoffgemische mit einem ähnlichen Siedetemperaturbereich.

5. Bei der Destillation unter Normalbedingungen bleibt ein großer Teil langkettiger Kohlenwasserstoffe übrig. Da sich die Moleküle bei höheren Temperaturen zersetzen würden, arbeitet man bei Unterdruck. Auf diese Weise verdampft ein großer Teil des Gemisches ohne sich zu zersetzen.

6. a) Als Cracken bezeichnet man das Spalten langkettiger Kohlenwasserstoffmoleküle in kleinere Moleküle mit kürzeren Kohlenstoffketten.

b) Erdöl enthält eine große Menge langkettiger Alkane. Bei der Destillation erhält man daher keine ausrei-chende Ausbeute an kurzkettigem Benzin und Diesel. Durch das Cracken zerbrechen die langen Kohlen-stoffketten und man erhält kurzkettige Kohlenwasserstoffe.

Lernzielkontrolle: Erdöl und Erdgas Seite 14

Station 6: Kreuzworträtsel Rohölverarbeitung Seite 13

1 E R D Ö L

2 K E R O S I N

3 S I E D E T E M P E R A T U R E N

4 F R A K T I O N

5 R A F F I N E R I E

6 R O H Ö L

7 G L O C K E N B Ö D E N

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9 B I T U M E N

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Autor: Dr. Anja DombrowskiIllustrationen: Corina Beurenmeister, Julia Flasche, Stefan Lohr, Thorsten Trantow

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Bildquellen:

S. 3 Weltkarte © Oliver Hauptstock – Fotolia.com, Nr. 19027204S. 7 Kesselwagen © Markus Giger, Wikimedia Öltanker © Eweht, Wikimedia Tanklaster © Francois Goglins, WikimediaS. 8 Bohrinsel © Swinsto101, Wikimedia Bohrturm © Brudersohn, Wikimedia Erdölpumpe © Michael C. Rygel, Wikimedia Kesselwagen © Markus Giger, Wikimedia Öltanker © Eweht, Wikimedia Pipeline © Jonathan Nafzger – Shutterstock.com, Nr. 80847415 Raffinerie © Walter Siegmund, Wikimedia

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