Chemisches Risiko in der Petrochemie

Die Petrochemie ist eine Wissenschaft, die zur Befriedigung grundlegender menschlicher Bedürfnisse nach z.B. Gesundheit, Hygiene, Wohnung und Nahrung angewandt wird. Petrochemische Produkte stellen heute einen wichtigen Teil der chemischen Industrie dar.

Alles beginnt mit Erdöl und Erdgas (Stoffgemische, die hauptsächlich aus Kohlenwasserstoffen bestehen und geringe Mengen an Unreinheiten enthalten und an verschiedenen Stellen der Erde in unterschiedlichen Mengen und Zusammensetzungen gefunden werden). Sie sind über einen Zeitraum von Jahrmillionen durch die langsame und lang anhaltende Zersetzung von Pflanzen und Tieren entstanden, die in den Sedimentschichten einem enormen Druck ausgesetzt waren. Rohöl und Gas werden aus der Erdoberfläche, aus unterirdischen Lagerstätten oder aus Lagerstätten unterhalb der Ozeane gefördert. Sie werden mit Schiffen zu den Raffinerien befördert oder durch Pipelines dorthin gepumpt.

Das Ziel der Raffination und der petrochemischen Verarbeitung ist es, aus den Rohstoffen Produkte herzustellen, die im Alltag Verwendung finden – von Medikamenten bis zu Bestandteilen von Computern und Telekommunikationstechnik und Textilien, von Kosmetika bis zu Produkten für Transport- und Bauwesen.

1. Erste Phase / Raffination: Produktion physikalisch und chemisch veränderter Stoffe aus Erdöl und Erdgas durch eine Reihe von stark spezialisierten Fabrikationsprozessen. Einer dieser Prozesse ist die Destillation, d. h. die Trennung des Rohöls in leichtere Kohlenwasserstoffe, die man „Fraktionen“ nennt. Zwei dieser Fraktionen sind allgemein bekannt. Die eine dieser beiden Fraktionen – Kraftstoff – wird als Heizöl bzw. als Dieselkraftstoff in Fahrzeugen eingesetzt. Die andere – Naphta – wird zu Benzin verarbeitet oder als Rohstoff für die chemische Industrie eingesetzt.
2. Zweite Phase / petrochemische Verarbeitung: Dabei werden die durch die fraktionierte Destillation getrennten Stoffe zu marktfähigen Produkten weiterverarbeitet. Die fraktionierte Destillation besteht aus drei verschiedenen Prozessen, die nacheinander ablaufen und die die Molekülstruktur der Kohlenwasserstoffe verändern:

• • das Cracken (bei dem die langkettigen Kohlenwasserstoffe in kürzere Molekülketten gebrochen werden),
  • die Reformierung (Erzeugung von wasserstoffreichem Synthesegas)
  • und die Umstrukturierung der bei der Destillation gewonnenen Fraktionen (die zu höherwertigen Molekülen umstrukturiert werden).

Andere Arbeiten: Sie dienen nicht direkt der Produktion von petrochemischen Erzeugnissen, sondern z.B. der Energieerzeugung, Wasseraufbereitung, Schwefelrückgewinnung, Produktion von Additiven, Gasaufbereitung, dem Transport und der Lagerung der Produkte.

Nach den beiden genannten Phasen stehen die Grundchemikalien für die Petrochemie zur Verfügung:

• Olefine (hauptsächlich Ethylen, Propylen und der C4-Schnitt)
• und Aromaten (Benzol, Toluen und Xylol).

Aus diesen Grundstoffen werden Zwischenprodukte hergestellt, die sich in folgenden Endprodukten wiederfinden: Kunststoffe, Seifen, Reinigungsmittel, Arzneimittel, Synthetikfasern, Gummi, Farben usw.

Chemisches Risiko

«Der Hauptgrund von Unfällen sind Kontakte mit Gefahrstoffen, die z. B. beim Platzen von Schläuchen oder Behältern, die unter Druck stehen, auftreten oder bei der Demontage von Rohren und Absperrventilen oder -schiebern.»

Es wäre unmöglich alle Prozesse der petrochemischen Industrie detailliert darzulegen und eine komplette Liste der chemischen Risiken zu erstellen, die während dieser Prozesse auftreten. Dennoch hier die gängigsten Verfahren (Raffinerie, Petrochemie), die den Einsatz einer ganzen Bandbreite chemischer Produkte erfordern:

• Alkylierung: Das Ziel der Alkylierung ist es, einen Kraftstoff von hoher Qualität herzustellen. Eine Reaktion wird unter Verwendung starker Säuren bei niedriger Temperatur ausgelöst. In der Alkylierungsanlage werden zu mehr als 75 % (geschätzt) Flusssäure (HF) und zu ca. 20 % Schwefelsäure (geschätzt) als Katalysatoren eingesetzt.Kaliumhydroxid (KOH) wird nach der Alkylierung durch Flusssäure ebenfalls für andere Verfahren eingesetzt.
• Herstellung von Grundöl durch Lösungsmittelextraktion: Schmiermittel sind Gemische aus verschiedenen Kategorien von Grundöl und speziellen Additiven. Die Produktion von Grundöl erfordert je nach Verarbeitungsschritt den Einsatz verschiedener Lösungsmittel wie Phenol, Toluen, Methylethylenketon (MEK), Methylisobutylketon (MIBK), chlorierter Kohlenwasserstoffe usw.
• Kühlung: In einer Raffinerie ist Kühlung erforderlich, um Prozesse bei der gewünschten Temperatur ablaufen zu lassen und die Produkte auf die richtige Lagertemperatur zu bringen. In den Kühlsystemen werden Kühlmittel wie Ammoniak eingesetzt.
• Behandlung der Produkte: Extraktions- oder Eliminierungsverfahren werden eingesetzt, um bestimmte Produkteigenschaften zu erlangen. Amine oder Natronlauge (NaOH) sind hier zu nennen: Aminwäsche, um Schwefelwasserstoff zu entfernen und die Alkaliwäsche zur Abtrennung von Säuren und Mercaptanen (Schwefelderivaten).
• Wasseraufbereitung: Wasser wird in großen Mengen in den Verarbeitungsprozessen und als Kühlwasser eingesetzt. Das im Verarbeitungsprozess eingesetzte Wasser enthält nach dem Kontakt mit verschiedenen Flüssigkeiten Öl, Schwefelwasserstoff (H2S), Ammoniak (NH3), Phenol, Benzol, Zyanide und Gemisch von Feststoffen in Suspension, die Metalle und inorganische Gemische enthalten. Das Wasser wird nach jeder Verarbeitungsstufe aufbereitet bevor es in die Umwelt geleitet wird.Die chemischen Risiken, die aufgrund der in der Raffinerie und petrochemischen Weiterverarbeitung eingesetzten Produkte auftreten, müssen also bei den folgenden vier Schritten kontrolliert werden: Produktion, Kontrolle, Lagerung und Instandhaltung/Wartung.
• Produktion: Unfälle können beim Handling oder der Zugabe von Reaktionsmitteln auftreten.
• Kontrolle: Unfälle sind oft die Folge von Fehlern, die bei der Kontrolle oder der Analyse der Produkte (Probenentnahme, Dosierung usw.) auftreten.
• Lagerung: Bei der Lagerung von Rohstoffen ist die Hauptunfallursache das Umfüllen von einem Behälter oder Tank in einen anderen.
• Instandhaltung/Wartung: die industriellen Risiken, die zur Beschädigung oder zu Funktionsstörungen der Anlagen führen, machen häufige Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten erforderlich. Unfälle treten bei der Entleerung, bei der Reinigung, und bei der Sanierung auf. Der Hauptgrund von Unfällen sind Kontakte mit Gefahrstoffen, die z. B. beim Platzen von Schläuchen oder Behältern, die unter Druck stehen, auftreten oder bei der Demontage von Rohren und Absperrventilen oder -schiebern.