Rohöldestillation: Funktionsweise und Typen von Raffinerietürmen

Die Rolle des Destillationsturms in der Raffinerie

Rohöl ist ein komplexes Gemisch, das durch chemische Prozesse gewonnen wird. Die fraktionierte Destillation ist eine grundlegende Methode zur Trennung von Rohöl. Diese Methode liefert keine reinen Fraktionen oder Endprodukte, sondern Rohstoffe zur Weiterverarbeitung. Für die Destillation werden die bekannten Raffinerien genutzt. Dies sind große Komplexe, in denen Rohöl dem physikalischen Trennprozess unterzogen wird. In industriellen Destillationskolonnen werden aus Rohöl (das etwa 100 verschiedene Kohlenwasserstoffe enthält) eine Vielzahl von Verbindungen gewonnen, aus denen rund 2.000 Produkte hergestellt werden können.

Aufbau und Funktion von Raffinerietürmen

Raffinerietürme sind hohe Kolonnen, die unter atmosphärischem Druck arbeiten. Sie sind in viele Fächer (Böden) unterteilt, in denen bei unterschiedlichen Temperaturen gearbeitet wird. Jedes Fach erfüllt eine spezifische Funktion.

Der Prozess der atmosphärischen Destillation

Der Prozess der Rohöldestillation im Turm folgt klaren Schritten:

1. Rohöl wird zunächst in einem Ofen auf bis zu 400 °C erhitzt und verdampft.
2. Der Dampf bewegt sich in den hohen Turm.
3. Einmal im Turm, steigen die Dämpfe (unten) auf und erreichen die Böden.
4. Beim Aufsteigen kühlen die Dämpfe ab, verlieren Wärme und kondensieren automatisch in ihren jeweiligen Fächern.
5. Jeder Stoff kondensiert an seiner spezifischen Position.
6. Der Teil des Öls, der nicht verdampft (der Rückstand oder reduziertes Rohöl), fällt zum Boden des Turms.

Betriebsbedingungen und Produktgewinnung

Im Destillationsturm wird Rohöl zunächst vorgewärmt und entsalzt, wobei Prozesswärme genutzt wird. Anschließend wird es direkt beheizt und in die vertikale Destillationskolonne geleitet. Der Betrieb erfolgt leicht über dem atmosphärischen Druck bei Temperaturen zwischen 343 °C und 371 °C, um thermisches Kracken zu verhindern, das bei höheren Temperaturen eintreten würde. Die leichten Fraktionen (niedrig siedend) verteilen sich im Turm, von wo aus sie kontinuierlich extrahiert und an andere Einheiten zur weiteren Bearbeitung, Veredelung, Vermischung und Verteilung übergeben werden.

Vakuumdestillation: Verarbeitung schwerer Fraktionen

Was ist ein Vakuumdestillationsturm?

Der Vakuumdestillationsturm ist darauf ausgelegt, unter geeigneten thermodynamischen Bedingungen zu arbeiten, um die schweren Fraktionen von Rohöl ohne thermische Zersetzung zu destillieren. Er arbeitet bei sehr niedrigem Druck, typischerweise einem absoluten Druck von etwa 20 mm Hg, der oft durch Dampfstrahlpumpen (Ejektoren) erzeugt wird.

Die Vakuumdestillation ergänzt die Destillation des Rohöls in der atmosphärischen Destillationseinheit. Der Rückstand, der nicht verdampft und durch den Boden der atmosphärischen Destillationskolonne austritt, wird hier weiterverarbeitet. Würde man dieses Öl unter atmosphärischem Druck destillieren, müsste die Temperatur über die Schwelle der chemischen Zersetzung erhöht werden, was in diesem Stadium der Mineralölverarbeitung unerwünscht ist.

Physikalisches Prinzip der Destillation unter reduziertem Druck

Die Destillation ist ein Verfahren zur Trennung löslicher Flüssigkeiten, basierend auf ihren Siedepunkten. Nach der fraktionierten Destillation muss der schwere Rückstand weiter destilliert werden. Das Problem ist, dass diese Materialien einen sehr hohen Siedepunkt haben. Würde man sie unter Normaldruck destillieren, müsste die Temperatur so stark erhöht werden, dass die Flüssigkeit verdampfen oder ein Großteil des Materials verbrennen würde.

Die Zersetzungstemperatur des Materials (bei 350 °C beginnen die Kohlenstoffketten zu zerfallen) liegt unter dem Siedepunkt. Diese Temperatur reicht nicht aus, um das Material zu destillieren. Die Lösung ist die Destillation unter reduziertem Druck:

• Der Druck, dem die Flüssigkeit ausgesetzt wird, wird stark reduziert (von Normaldruck, 760 mm Hg, auf etwa 40 mm Hg).
• Dadurch sinkt auch der Siedepunkt.
• Das Material kann destilliert werden, ohne dass es thermisch zersetzt wird.

Was sind Stripper (Abtriebskolonnen)?

Stripper sind kleinere Kolonnen, deren primäre Funktion es ist, Komponenten mit niedrigem Molekulargewicht (flüchtige Bestandteile) aus den Kraftstoffen zu entfernen, die seitlich aus den Fraktionierungstürmen extrahiert wurden. Das zugrunde liegende physikalische Prinzip basiert auf der Reduzierung des Partialdrucks der Komponenten durch die Injektion einer Dampfphase in die Flüssigkeit.

In diesen Einheiten wird der Flammpunkt der Brennstoffe eingestellt. Die häufig eingesetzten Flüssigkeiten sind Dampf und trockenes Gas.