Änderung der Strukturen der Erdölraffinerien in ... · Lampenöl zu Benzin • Ölkrisen beeinflussen Verarbeitungsstruktur • Heute in Deutschland: 1. 12 Raffinerien 2. 110 Mio

Entwicklung der Strukturen der Erdölraffinerien in Deutschland

Andreas Schulze 27. Juni 2005

27.Juni 2005 Raffinerien 2

Gliederung

EinführungAufbau

einer Raffinerie

Technische Verfahren

Wirtschaft-liche Aspekte

1) der Rohstoff

2) Geschichte

der Erdöl-

verarbeitung

3) Bedeutung

des Erdöls

1) Produkte

2) Wandel der

Produktions-

strukturen

3) Verarbei-

tungsschema

1) Top

2a) Kracken

2b) Koken

3a) Hydrotreating

3b) Reformieren

3c) Alkylieren

3d) Veresterung

4) Claus

1) Kapazitäten

2) Preise

3) Kraftstoffqualität

4) Schwefelgehalt

5) Wasserstoff

6) Energie-

versorgung

7) Reaktionen/

Ausblick


1 Einleitung

Geschichte der Erdölverarbeitung

• als Lampenöl schon lange bekannt, starke Nutzung des Erdöls seit Industrialisierung

• Veränderung der Nachfrage: von Lampenöl zu Benzin

• Ölkrisen beeinflussen Verarbeitungsstruktur

• Heute in Deutschland:

1. 12 Raffinerien

2. 110 Mio. Tonnen Durchsatz


1 Einleitung

Die Bedeutung des Erdöls

• Der weltweite Energiebedarf steigt stetig

• Er wird zum größten Teil mit Erdöl gedeckt

• Ein Substitut ist derzeit nicht in Sicht


1 Einleitung

Der Rohstoff

• Gemisch verschiedener Kohlenwasserstoffe (Parafine, Olefine, Naphthene, Aromaten, usw.)

• störende Anteile an organisch gebundener S, O, N, sowie gelöste Metallionen, wie Vd, Ni, Fe enthalten

• Braun bis schwarz, hochviskos

• Zusammensetzung der Rohöle

sehr unterschiedlich

• Klassifizierung nach

1. Produkten („Schwere“)

2. Schwefelgehalt

3. Zusammenswetzung


2 Strukturen

Die Produkte

Endprodukte:

• LPG (Flüssiggas)

• Benzin

• Kerosin (FTK)

• Diesel

• leichtes Heizöl

• schweres Heizöl (Gasöl)

• Bitumen

• Schwefel, flüssig und fest

• Energie/Dampf

• Chemierohstoffe (z.B. Ethen, Metanol...)

Zwischenprodukte:

• Naphta

• Mitteldestillate

• LGO (Gasöl)

• VGO

• diverse Rückstände

• Wasserstoff

• Schwefelwasserstoff

Bis 30%

Bis 40%

Bis 60%


2 Strukturen

Wandel der Produktionsstruktur

• grundsätzlicher Trend zu mehr Konversion, da:• Ölpreis• Preis Heizöl(S)

• Aus billigem „Abfall“ wird guter Treibstoff


3 Technische Verfahren

Rohöldestillation

• Rohöl wird zuvor entsalzt• Auftrennung in bis zu zehn

Fraktionen• Typisch: Seitenabzüge an den

Kolonnen, „scharfe“ Trennung folgt in späteren Prozessstufen

• Rückstand der Atmosphärischen Destillation wird in Vakuum-destillation weiter aufgetrennt



Visbreaker

• Schonendes thermi-sches Krackverfahren

• Einsatzprodukte: Rückstände

• Produkte: Gasöl• Bedingungen: >450°C,

10 bar13%

5%

2%

80%



• EP: VGO, H2- Gas• Produkt: LPG, Naphtha,

Diesel• Bedingungen: 400°C, 170

bar• Katalysator: Zeolithe, CoMo

• Konvertierung mit Hydrierung gekoppelt

7-18%

28-55%

15-56%

Hydrocracken



Koker

• EP: Vakuumrückstand

• Produkt: Koks, Naphtha, LGO

• Bedingungen: 500°C• Wechselbetrieb• Evtl. Kalzinieren bei

1200°C

7%

29%

20%

27%



FCC (Fluid catalytic Cracking)

• EP: Gasöl, VGO • Produkt: LPG – LGO• Bedingungen: ca.

500°C, 25 bar• Katalysator: Zeolithe• Abbrennen des Koks

(Regeneration) stellt Prozesswärme bereit

• Hohe Selektivität, niedrige Temperatur

21%

20%

47%

7%

5%



Hydroraffination (Hydrotreating)

• EP: Naphtha, MD oder Gasöl mit H2- Gas

• Bedingungen: 300°C; 30 bar• Katalysator: Co/Mo; Ni/Mo



Katalytisches Reformieren (Platforming)

• EP: Naphtha• Bedingungen: 300 – 500 °C; 25 bar• Produkt: Iso-, Cyclo-Alkane, Aromaten, H2

• Katalysator: Platin (ca. 0,5%) auf Träger, gesäuert (HCl)• Mit Festbett oder mit Fließbett• endotherme Reaktion Zwischenaufheizen



Alkylierung

• EP: LPG, Butan• Produkt: Alkylate (Isooktan)• Katalysator: HF, H2SO4

• Bedingungen: 10 – 40 °C



Veretherung



Clausprozess

• EP H2S- Gas• Produkt: Schwefel• Verbrennung unter Luftmangel• Katalysator im Reaktor: Bauxit


4 Wirtschaftliche Aspekte der Mineralölindustrie

Herausforderungen an Raffinerien und die treibenden Kräfte

• Preis (Öl/ Benzin)

• schwankender Be-

darf/Überkapazitäten

• Intern. Konkurrenz

• Produktenqualität

• Schwefelgehalt

1) Umweltauflagen:

• Emissionen in

der Raffinerie

• Schwefelgehalt

• Aromatengehalt

2) Steuerpolitik

• Schwerer

• Höherer

Schwefelgehalt

• hoher Anteil

Metallionen

Markt Gesetzgeber Rohölqualität


Rohölpreis

4 Wirtschaftliche Aspekte

• Preis nach Angebot und Nachfrage

• Relevant: Terminmarkt (zB. Nymex)

• Einfluß auf Spotmarkt

• Langfristige Verträge meist an Spotmarktpreise gekoppelt

• Der „Ölpreis“ ist nur ein Index


Benzinpreis

0

20

40

60

80

100

120

140

Frankrei

chDeu

tschla

ndEstl

and

Slowen

ienBelg

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ttland

Finnlan

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Litau

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Ungarn

Spanie

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Luxe

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Zypern

Griech

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Italie

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eMalt

a

Prei

s in

Cen

t/l

Benzin o.St. Diesel o. St. Benzin m. St. Diesel m. St.

• wesentliche Steuern

• Konkurrenzdruck

• Niedrige Margen




Überkapazitäten + Absatzmarkt



Überkapazitäten + Absatzmarkt



Kraftstoffqualität

• Sinkende OZ durch:

1. Niedrigen Blei- & Aromatengehalt

2. Schwefelarmes Benzin

• Erhöhung der Anteile von:

1. Reformat/Isomerisat

2. Alkylat

3. MTBE, ETBE, usw.

Komponente ROZ

n-Heptan 0n-Hexan 25Cyclohexan 83Isooktan 100Benzol 106Toluol 115

Rohbenzin 60 - 75HC-Benzin 86FCC-Benzin 90-92Alkylat-Benzin 94Reformat 95-99MTBE 108Ethanol 113



Schwefelgehalt

• ab 2005 europaweit <50 ppm im Diesel und

Benzin

• in Dtl. Seit 2003 nur schwefelfreier Kraftstoff

(<10ppm)

• problematisch bezüglich der CO2-Bilanz, Kosten


SchwefelgehaltAnnahmen

• Entschwefelung durch HDS

• Freier Austausch von Komponenten

• Standardkosten + Zuschlagsfaktoren;

15 Jahre Anlagenlaufzeit

• Einteilung in 7 Regionen und 4 Typen




Wasserstoff

Druck-wechsel-adsorption(PSA)

Entschwe-felung

• Früher:

Reformern Entschwefelung

• Heute: H2- Bedarf kann nicht mehr intern gedeckt werden

• separate Anlagen nötig

Kostensteigerung

Energieverbrauchssteigerung

Erhöhung der CO2-Emissionen

Aufgrund der hohen Kosten muß Verbrennung vermieden werden

Steamre-former

Dampf

CO-Konvertierung

Naphtha, LPG, Rückstände

H2 (99%)

CO2, CO



• Sehr effizient auf Grund optimaler Wärmeintegration

• Öfen: Mischfeuerung• Dampf:Kraftwerk,

anlagenintegriert• Strom: Kraftwerk,

eingekauft

• Trend zum eigenen Kraftwerk (Strom, Dampf)

Energieversorgung



Reaktionen der Mineralölwirtschaft

Dieselproduktion erhöhen Mehr Alkylate

Kosten senken

H2-Wirtschaft Integrierte Energieversorgung

Verfahren optimieren

Diversifikation

Verknüpfung mit Petrochemie


Beispiel

Raffinerie Heide/ Holstein

• Kapazität: 4,5 Mio. Tonnen

• Investitionen: 500 Mio. DM in 1998-2000

• Integration der Petrochemie: Aromatenanlage, Pyrolyseanlage

• Integration der Energieversorgung

• Angepasste, aber flexible

Produktenzusammensetzung

• Ausgebaute Entschwefelung

• Wasserstoffverbund mit

Linde in Brunsbüttel


Beispiel

Raffinerie Heide/ Holstein

Ausbeute

9,5 9,5

12,95,3

44

25,4

11,3

14,2

23

3,4

12,4

1815

12,6 19,5

vorher nachher

Rohöl

18,632,6

81,467,4

vorher nachher

Petrochemie

OK

DK

Jet

HEL

HS/Bitumen

sonstiges

schwefelarm

schwefelreich


Quellen

• Ullmann‘s Enzyklopedie

• Zeitschrift „Erdöl, Erdgas, Kohle“

• diverse Broschüren des MWV (www.mwv.de)

• www.esso.de

• Studie des Umweltbundesamtes Österreich

• www.lurgi.de

• www.linde.de

• www.uop.com

•www.concawe.com

•Onken, Behr

•Mc‘ Ketta


Vielen Dank für die Aufmerksamkeit.

Fragerunde!!!

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