Chemische Produkte aus Erdöl: Zur Einführung und Übersicht

251 Pages·1970·4.952 MB·German

by  A. Lawrence Waddams ARCS, BSc, DIC, AMIChem.E (auth.)

Das vorliegende Buch, eine Über
setzung der zweiten völlig neu bearbeiteten
englischen Ausgabe, dem ursprünglich die
Shell Chemic:al Company Pate gestanden hat,
gilt als bester technischer Kurzbericht der
erdölchemischen Industrie, der heute zur Ver
fügung steht. Es wurde in grossem Umfange
in Schulungskursen der Industrie verwendet.
Zufolge der raschen Fortschritte, wel
che die erdölchemische Industrie in den
letzten Jahren gemacht hat, sind, abgesehen
von den zwei ersten Kapiteln, nur noch
Bruchstücke des ursprünglichen Textes übrig
geblieben.
Unter den neu beschriebenen Prozessen
finden sich die direkte Oxidation von Naphtha
zu Essigsäure, die Oxidation von Propylen zu
Acrylsäure, die Trennung der n-Aikane, die
Herstellung von Chloropren aus Butadien,
von Phenol aus Toluol und von Acetylen aus
Naphtha, schliesslich eine ganze Reihe von
neuen Verfahren zur Herstellung von Capro
lactam.
Ebenso werden die zahlreichen Wand
lungen bei den industriellen Herstellungs
methoden berücksichtigt (z. B. bei den grund
legenden Verfahren wie der Herstellung von
Äthylen, Acetylen und Ammoniak, der
Trennung der C,-Kohlenwasserstoft'e und
vielen industriellen Anwendungen der aromati
schen Kohlenwasserstoffe).
A. Lawrence Waddams ist zusammen
mit R. F. Goldstein Autor der laufenden Ans
gabe des Standardwerkes <T he Petroleum
Chemieals lndustry> (Spon 1967). Heute ist er
Direktor für wirtschaftliche Entwicklung im
chemischen Sektor der BP Grossbritannien.
Umschlagphoto:
John Murray (Publishers) Ltd., London
Gestaltung:
Albert Gomm SWB
Springer Basel AG
A.L.Waddams: Chemische Produkte aus Erdöl
Chemische Produkte
aus Erdöl
Zur Einführung und Übersicht
von A. Lawrence Waddams
ARCS, BSc, DIC, AMIChem.E
Übersetzung durch R. Reinfried und Prof. Dr. M. Brunner
Springer Basel AG 1970
Title of the original second English edition:
Chemieals from Petroleum. An introductory survey
© A. Lawrence Waddams, 1968
First published by John Murray, London
ISBN 978-3-0348-6886-0 ISBN 978-3-0348-6885-3 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-0348-6885-3
Nachdruck verboten
Alle Rechte vorbehalten, insbesondere das der Übersetzung
in fremde Sprachen und der Reproduktion auf photostatischem Wege
oder durch Mikrofilm
© Springer Basel AG 1970
Ursprünglich erschienen bei Birkhäuser Verlag Basel, 1970
Softcover reprint of the bardeover 1st edition 1970
5
Inhaltsverzeichnis
Herkunft der Erdölchemikalien . . . . . . . . . . . . . 9
1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2 Typische Aspekte der Herstellung von Erdölchemikalien 14
3 Rohmaterialien . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
li Erdölchemische Produkte und ihre Verwendung 45
A Einteilung der Erdölchemikalien nach ihrer Herkunft . 46
4 Acetylenderivate . . . . . . . . . . . . 47
5 Methanderivate . . . . . . . . . . . . . 56
6 Derivate höherer Paraffinkohlenwasserstoffe 61
7 Äthylenderivate . . . . . . . . . . 69
8 Propylenderivate . . . . . . . . . 108
9 Derivate von C4-Kohlenwasserstoffen 135
10 Derivate höherer Olefine . . . . . 151
B Produkte aus verschiedenen Erdölquellen 155
11 Derivate von Synthesegas 155
12 Aromaten aus Erdöl 179
13 Ruß. . . . . . . . . . 198
14 Zyklische Verbindungen . 202
15 Schwefel und Schwefelsäure 211
III Der Aufbau der Industrie . . . . . . . . . . . . . . . 215
16 Der industrielle Einfluß der Erdölchemikalien. . . . 217
17 Statistiken über die Produktion von Erdölchemikalien 238
Bibliographische Anmerkung . . . . . 243
Wichtigste Reaktionen in Diagrammen:
Acetylen, Äthylen und Propylen 245
Index .............. . 250
7
Vorwort zur zweiten Auflage
«Der Aufbau des vorliegenden Buches wurde nach den Vorschlägen
der< Science Masters Association> Großbritanniens ausgearbeitet.
Diese Einführung gibt eine knappe technische Übersicht über ein
wichtiges Gebiet der chemischen Industrie, über das sonst in Buchform
allzuwenig publiziert wurde. Es ist im besonderen - wenn auch keines
wegs ausschließlich - für Lehrer und Studenten höheren Ausbildungs
grades gedacht.
Obschon in diesem Buch versucht wird, ein klares und doch gerraues
Bild der wichtigsten chemischen Prinzipien zu zeichnen, liegt das Haupt
gewicht doch auf der Struktur und den Verzweigungen der Industrie; in
Anbetracht dieser Tatsache wurden auch einige kurze Betrachtungen über
die wirtschaftlichen Hintergründe miteingeschlossen.
Es ist klar, daß man sich bei der Behandlung eines derart großen
Gebietes auf so kleinem Raum sehr einschränken muß. Die Aufmerksam
keit wurde daher vor allem auf jene Produkte und Prozesse dieses Spezial
gebiets gelenkt, die sowohl industriell wichtig als auch von technischer
Bedeutung sind.
In diesem Zusammenhang erscheint es auch angebracht, akade
mische Leser auf die kleineren Ungenauigkeiten in den meisten tech
nischen und industriellen Statistiken aufmerksam zu machen. Dieses
Problem wird im letzten Kapitel eingehender behandelt.»
Es erwies sich nicht als notwendig, diesen Auszug aus dem Vorwort
zur ersten Auflage abzuändern. Die ununterbrochenen Veränderungen
und Entwicklungen auf erdölchemischem Gebiet waren derart groß, daß
bereits fünf Jahre nach der ersten Herausgabe des Buches ein Großteil
des Inhalts neu geschrieben werden mußte. Die vorliegende Ausgabe ver
folgt die Entwicklung bis etwa Enöe 1967. Alle Kapitel mußten über
arbeitet werden. Vom dritten Kapitel an blieben nur noch Fragmente der
Originalfassung übrig.
Die Verbesserungen wurden nach drei Gesichtspunkten ausgeführt.
Erstens mußten die erst kürzlich entwickelten Prozesse berücksichtigt
werden. Beispiele sind die direkte Oxidation von Naphtha zu Essigsäure,
8
die Oxydation von Propylen zu Acrylsäure, die Trennung der n-Paraffine,
die Herstellung von Chloropren aus Butadien, von Phenol aus Toluol und
von Acetylen aus Naphtha, zusammen mit einer großen Zahl neuer
Caprolactam-Synthesen.
Zweitens mußte über die fast überall in ständiger Entwicklung be
griffene Technologie berichtet werden. Bemerkenswert sind die Änderun
gen bei so grundlegenden Verfahren wie der Herstellung von Äthylen,
Acetylen und Ammoniak, bei der Trennung der C4-Kohlenwasserstoffe
und bei vielen industriellen Anwendungen der aromatischen Kohlenwas
serstoffe. Auch war es notwendig, die Statistiken auf den heutigen Stand
zu bringen.
Drittens wurde die Gelegenheit wahrgenommen, um, wo nötig, das
Gesamtbild etwas abzurunden. So wurden zum Beispiel ausführlichere
Beschreibungen über die Herstellung von Acetylen und Äthylen, dann
Methoden zur Herstellung von Acrylsäure, ferner das ganze Gebiet der
Cyclohexanherstellung und seiner Verwendung und verschiedene Reak
tionen mit Kohlenmonoxid, mitsamt dem Oxoprozeß einbezogen. Einige
Abschnitte (z. B. jene über einige Derivate von Acetaldehyd und über
Methylmethacrylat) wurden umgestellt, um eine logischere Reihenfolge
zu erhalten.
Bei der Bearbeitung der ersten Ausgabe dieses Buches genoß der
Autor vor allem die wirksame Unterstützung durch seine damaligen
Kollegen der <S hell>. Bei der Bearbeitung der zweiten Ausgabe konnte
er auf die Mitarbeit vieler seiner Kollegen von BP-Chemicals Ltd. (Eng
land), im besonderen von Miss Margaret Wells zählen, welche die Pro
zeß- und statistischen Informationen auf den neusten Stand brachte. Der
Autor verdankt ferner der Gulf Publishing Co., Houston, Texas, die
Erlaubnis, Kopien von Fließdiagrammen aus der Zeitschrift <Hydro
carbon Processing> 1967 zu veröffentlichen. Die Artikel, in welchen sie
erschienen sind, und die Lizenzgeber der betreffenden Produkte sind bei
den entsprechenden Diagrammen aufgeführt.
Der Autor ist auch der Shell Chemical Ltd. (England) zu Dank
verpflichtet, daß sie ihm das Verlagsrecht für dieses Buch überlassen hat.
März 1968 A.L.W.
1 Unter Naphtha wird im folgenden ein schwereres (Destillat-)Benzin verstan
den, dessen höhersiedende Anteile bereits in den Bereich des Petrols übergehen.
I
Herkunft der Erdölchemikalien
11
].Kapitel
Einleitung
Die chemische Industrie ist schon sehr alt und gründet sich auf eine
Vielzahl von Rohstoffquellen. Unter den historisch wichtigsten Roh
stoffen sind zu nennen: Kohle, Melasse, Fette und Öle (pflanzlicher und
tierischer Herkunft), Steinsalz, Erze, Wasser und die Luft der Atmosphäre.
Die Anwendung von Erdöl als wichtige Quelle für chemische
Produkte aller Art ( <Erdölchemikalien>) geht (wenn wir Ruß als Spezial
fall ausschließen) nur bis in die Mitte der zwanziger Jahre zurück. Die ersten
Entwicklungen auf erdölchemischem Gebiet fanden aus Gründen, die im
nächsten Kapitel besprochen werden, fast ausschließlich in den USA statt.
Die Entwicklung der Erdölchemie hat sich praktisch ungehindert bis zum
heutigen Tag fortgesetzt, so daß es nicht überrascht, daß heute die Produk
tion von Erdölchemikalien in den USA viel größer ist als in Westeuropa,
dem zweitgrößten Produktionsgebiet (Kanada stellt einen Spezialfall dar;
es hat einigen Antrieb aus den USA erhalten, doch folgt die chronologi
sche Entwicklung seiner erdölchemischen Produktion eher dem europäi
schen Muster.) Erdölchemikalien bilden einen Teil der chemischen Indu
strie. Deshalb kann man erwarten, daß ihre Entwicklung in Gebieten mit
hochentwickelter chemischer Industrie am weitesten fortgeschritten ist. Ein
Grund, weshalb eine Entwicklung außerhalb der USA früher nur stockend
erfolgte, lag am Mangel an Rohmaterialien. Vor 1939 gehörte es zu den
Grundsätzen der Erdölindustrie, die Raffinerien in unmittelbarer Nähe der
Roh-Erdölquellen zu errichten. Nach 1945 wurde es üblich (aus verschei
deneo Gründen, denen nachzugehen den Rahmen dieses Buches überschrei
ten würde), die Ölraffinerien in die Regionen des größten Verbrauchs zu ver
legen. Dies führte zu einer enormen Ausdehnung der westeuropäischen
Raffinationskapazität und lenkte die Aufmerksamkeit auf die Möglich
keit der Erzeugung von Chemikalien aus den in diesen Raffinerien anfal
lenden Produkten. Seit 1950 war die Entwicklung der erdölchemischen