Ethylen

Ethylen (Ethen) ist eine organische Grundchemikalie, die zu einem Großteil mittels Polymerisation zu langkettigen Kunststoffen weiterverarbeitet wird. Zusammen mit Propen gehört es zu der Gruppe der Alkene und zählt mengenmäßig zu den wichtigsten Werkstoffen in der chemischen Industrie. Ethylen ist dabei Ausgangsprodukt für ca. 30 Prozent der Petrochemikalien.

Herstellungsprozess

Die Herstellung des kurzkettigen Olefins erfolgt großtechnisch durch thermische Spaltung von Erdölfraktionen in Anwesenheit von Wasserdampf. Dieser Prozess wird auch als Steam-Cracking bezeichnet.  Ethylen kann dabei aus den Ausgangsstoffen Naphtha, Gasöl oder gasförmigen Kohlenwasserstoffen, wie Ethan, Propan und Flüssiggas, generiert werden. Der Prozess lässt sich grundsätzlich in drei Phasen gliedern, wobei die Modifikation der Crackanlage dabei hauptsächlich vom eingesetzten Rohstoff und dem abschließenden Trennverfahren, welches das Endprodukt in die Einzelbestandteile aufgliedert, abhängt. Innerhalb des ersten Schritts wird ein Gemisch aus einem der genannten Rohstoffe und überhitztem Wasserdampf in ein 50 bis 150 m langes Rohrsystem des Crackofens eingeleitet. Der Wasserdampf senkt dabei den Partialdruck der Kohlenwasserstoffe des Rohmaterials, was eine höhere Alkenausbeute mit sich bringt. Ein höherer Partialdruck würde Polymerisations- und Kondensationsvorgänge begünstigen. Um eine größtmögliche Ausbeute an Ethylen zu erzielen, sollte der Spaltungsprozess im Röhrenofen bei Prozessbedingungen von 800 °C und einer geringen Verweilzeit von circa einer Sekunde erfolgen. Die Verweilzeiten im Röhrensystem bei den herrschenden Temperaturen müssen gering gehalten werden, damit ein Karbonisieren der Endprodukte verhindert wird. Um die laufende Reaktion zu stoppen, wird daher im zweiten Prozessschritt das Produktgas abgeschreckt, indem es im Kühlturm möglichst schnell auf eine Temperatur von 200 °C heruntergekühlt wird. Der dabei entstehende Hochdruckdampf wird zum Betreiben des nachgeschalteten Turboverdichters herangezogen, welcher für die Kompression des Outputgases zuständig ist. In der letzten Phase wird das Gemisch abschließend in Trenntürme weitergeleitet, wo die Auftrennung in Ethylen, Propen, Buten, Butadien und Crackbenzin erfolgt. Heutzutage erfolgen 98 Prozent der weltweiten Ethylen-Herstellung mit Hilfe von Steam-Crackern. In Deutschland findet dabei hauptsächlich der Ausgangsstoff Naphtha Verwendung.

Tabelle 1 enthält die spezifischen Energiebedarfe bei der Herstellung von einer Tonne Ethylen abhängig vom verwendeten Ausgangsstoff.

Synonym(e):

Ethen

Englische Übersetzung(en):

ethene, ethylene