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Fraktionierte Destillation von Erdöl

ChemieOrganische ChemieAlter 16–17

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Erdöl wird erhitzt und in einen Destillationsturm geleitet: Kurzkettige Kohlenwasserstoffe mit niedriger Siedetemperatur steigen nach oben, langkettige mit hoher Siedetemperatur bleiben unten. Stellen Sie die Ofentemperatur und die Zusammensetzung des Rohöls ein und sehen Sie, welche Fraktion jeder Boden auffängt (Gas, Benzin, Kerosin, Diesel, schwerer Rückstand) und wie sich die Produktanteile ändern. Drei weitere Tabs behandeln die Kraftstoffqualität: Mischen Sie 2,2,4-Trimethylpentan mit Heptan und testen Sie Kraftstoffe in einem Modellmotor, der klopft, sehen Sie, wie Cracken, Reformieren und Isomerisierung die Oktanzahl erhöhen, und vergleichen Sie vollständige mit unvollständiger Verbrennung.

Lektion: Erdöl und Erdölverarbeitung

Was sie zeigt

Erdöl ist ein Gemisch aus Hunderten von Kohlenwasserstoffen, die sich wegen ihrer unterschiedlichen Siedetemperaturen trennen lassen: Längere Ketten haben stärkere zwischenmolekulare Kräfte und höhere Siedetemperaturen. In einer Destillationskolonne steigt jeder Dampf auf, bis er einen Boden erreicht, der kühl genug zum Kondensieren ist. Die Qualität von Benzin wird mit der Oktanzahl angegeben, dem Prozentsatz an 2,2,4-Trimethylpentan in einem Gemisch mit Heptan, das genauso klopft; Motoren mit höherem Verdichtungsverhältnis brauchen höhere Zahlen. Cracken, Reformieren und Isomerisierung erzeugen verzweigte und ringförmige Moleküle, die klopffest sind, und eine Verbrennung mit zu wenig Luft liefert Kohlenstoffmonoxid und Ruß.

So funktioniert es

Ändern Sie in Destillation die Ofentemperatur und die Rohölsorte und lesen Sie die Produkte der Böden ab. Wählen Sie in Oktanzahl & Klopfen einen Kraftstoff, mischen Sie mit den beiden Schiebereglern ein Vergleichsgemisch, stellen Sie das Verdichtungsverhältnis ein und drücken Sie Motortest starten; Klopfmesser und Tabelle erfassen jeden Test. Wählen Sie in Oktanzahl erhöhen ein Verfahren und drücken Sie Verfahren starten. Verschieben Sie in Verbrennung die Luftzufuhr und drücken Sie Ergebnis speichern.

Einstellbare Parameter

  • Start-Tab Destillation, Oktanzahl und Klopfen, Oktanzahl erhöhen, Vollständige und unvollständige Verbrennung
  • Ofentemperatur 100–450 °C
  • Rohölsorte Leichtes Rohöl (mehr Leichtsieder), Mittleres Rohöl, Schweres Rohöl (mehr Rückstand)
  • Verdichtungsverhältnis des Prüfmotors 7–13
  • Luftzufuhr (% der benötigten Luft) 50–150 %

Fragen zum Erkunden

  1. Warum wird Benzin weiter oben in der Kolonne aufgefangen als Diesel?
  2. Ist jede Fraktion eine einzelne Verbindung oder ein Gemisch, und wie erklären das die Siedetemperaturen?
  3. Was geschieht mit der Dieselfraktion, wenn die Ofentemperatur auf 250 °C gesenkt wird?
  4. Warum klopft Benzin RON 90 bei einem Verdichtungsverhältnis, bei dem Benzin RON 98 ruhig läuft?
  5. Welche Produkte entstehen, wenn die Luftzufuhr 70 % statt 100 % beträgt, und warum ist das gefährlich?

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