Ölraffinerie

Eine Erdölraffinerie ist eine industrielle Anlage , in der Erdöl (Rohöl) zu Produkten wie Benzin , Dieselkraftstoff , Asphaltbasis , Heizöl , Kerosin , Flüssiggas und Naphtha verarbeitet ^und raffiniert wird . [ ^{1 ] [ 2 ] [ 3 ]} Petrochemische Rohstoffe wie Ethylen und Propylen können auch direkt durch Cracken von Rohöl gewonnen werden , ohne dass raffinierte Rohölprodukte wie Naphtha benötigt werden. ^{[ 4} ] ^{[ 5 ]} Das Rohöl wird üblicherweise in einer Ölförderanlage verarbeitet . In der Regel befindet sich an oder in der Nähe einer Erdölraffinerie ein Öllager zur ^Lagerung des angelieferten Rohöls sowie flüssiger Massenprodukte. Im Jahr 2020 betrug die Gesamtkapazität der weltweiten Raffinerien für Rohöl etwa 101,2 Millionen Barrel pro Tag. ^{[ 6 ]}

Ölraffinerien sind typischerweise große, weitläufige Industrieanlagen mit einem ausgedehnten Rohrleitungssystem , das Flüssigkeitsströme zwischen großen chemischen Verarbeitungseinheiten wie Destillationskolonnen transportiert . In vielerlei Hinsicht nutzen Ölraffinerien verschiedene Technologien und können als eine Art Chemieanlage betrachtet werden. Seit Dezember 2008 ist die Jamnagar-Raffinerie von Reliance Industries in Gujarat , Indien, mit einer Verarbeitungskapazität von 1,24 Millionen Barrel (197.000 m³ ⁾ pro Tag die größte Ölraffinerie der Welt .

Ölraffinerien sind ein wesentlicher Bestandteil des nachgelagerten Sektors der Erdölindustrie. ^{[ 7 ]}

Die Anacortes-Raffinerie befindet sich am nördlichen Ende von March Point, südöstlich von Anacortes, Washington , USA.

Raffinerie Grangemouth in Schottland

Die Jamnagar-Raffinerie , die größte Ölraffinerie der Welt, befindet sich in Gujarat , Indien.

Erdölraffinerie in Brod , Republika Srpska

Die Chinesen gehörten zu den ersten Zivilisationen, die Erdöl raffinierten. ^{[ 8 ]} Bereits im ersten Jahrhundert nutzten sie Rohöl als Energiequelle. ^{[ 9 ] [ 8 ]} Zwischen 512 und 518 n. Chr., in der späten Nördlichen Wei-Dynastie , beschrieb der chinesische Geograph, Schriftsteller und Politiker Li Daoyuan in seinem berühmten Werk „Kommentar zum Wasserklassiker“ die Raffination von Erdöl zu verschiedenen Schmierstoffen . ^{[ 10 ] [ 9 ] [ 8 ]}

Rohöl wurde häufig von persischen Chemikern destilliert , wie Handbücher wie die von Muhammad ibn Zakarīya Rāzi ( ca. 865–925 ) detailliert beschreiben. ^{[ 11 ]} Die Straßen Bagdads waren mit Teer gepflastert , der aus Erdöl gewonnen wurde, das in der Region aus natürlichen Vorkommen gefördert wurde. Im 9. Jahrhundert wurden Ölfelder in der Gegend um das heutige Baku (Aserbaidschan) ausgebeutet. Diese Felder wurden im 10. Jahrhundert vom arabischen Geographen Abu al-Hasan 'Alī al-Mas'ūdī und im 13. Jahrhundert von Marco Polo beschrieben , der die Fördermenge dieser Quellen mit Hunderten von Schiffsladungen angab. ^{[ 12 ]} Arabische und persische Chemiker destillierten Rohöl auch, um brennbare Produkte für militärische Zwecke herzustellen. Durch das islamische Spanien gelangte die Destillation im 12. Jahrhundert nach Westeuropa . ^{[ 13 ]}

In der Nördlichen Song-Dynastie (960–1127) wurde in der Stadt Kaifeng eine Werkstatt namens „Werkstatt des Wilden Öls“ gegründet, um raffiniertes Öl für das Song-Militär als Waffe herzustellen. Die Truppen füllten Eisenkanister mit raffiniertem Öl und warfen diese auf die feindlichen Truppen, wodurch ein Feuer entstand – im Grunde die erste „ Brandbombe “ der Welt. Die Werkstatt war eine der frühesten Ölraffinerien der Welt, in der Tausende von Menschen an der Herstellung chinesischer ölbetriebener Waffen arbeiteten. ^{[ 14 ]}

Vor dem 19. Jahrhundert war Erdöl in Babylon , Ägypten , China , den Philippinen , Rom und Aserbaidschan bekannt und wurde dort auf verschiedene Weise genutzt . Die moderne Geschichte der Erdölindustrie soll jedoch 1846 begonnen haben, als Abraham Gesner aus Nova Scotia , Kanada, ein Verfahren zur Kerosingewinnung aus Kohle entwickelte. Kurz darauf, im Jahr 1854, begann Ignacy Łukasiewicz mit der Kerosinproduktion aus handgegrabenen Ölquellen nahe der polnischen Stadt Krosno .

Rumänien wurde laut der Academy of World Records als führendes Land in der weltweiten Erdölproduktionsstatistik geführt . ^{[ 15 ] [ 16 ]}

In Nordamerika wurde die erste Ölquelle 1858 von James Miller Williams in Oil Springs, Ontario , Kanada, gebohrt. ^{[ 17 ]} In den Vereinigten Staaten begann die Erdölindustrie 1859, als Edwin Drake in der Nähe von Titusville , Pennsylvania , Öl fand . ^{[ 18 ]} Die Industrie wuchs im 19. Jahrhundert langsam und produzierte hauptsächlich Kerosin für Öllampen. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts schuf die Einführung des Verbrennungsmotors und dessen Einsatz in Automobilen einen Markt für Benzin, der den Anstoß für ein relativ schnelles Wachstum der Erdölindustrie gab. Die frühen Erdölfunde, wie beispielsweise in Ontario und Pennsylvania, wurden bald von großen Ölbooms in Oklahoma , Texas und Kalifornien übertroffen . ^{[ 19 ]}

Samuel Kier gründete 1853 in Pittsburgh an der Seventh Avenue in der Nähe der Grant Street die erste Ölraffinerie Amerikas. ^{[ 20 ]} Der polnische Apotheker und Erfinder Ignacy Łukasiewicz gründete 1854 eine Ölraffinerie in Jasło , das damals Teil der österreichisch-ungarischen Monarchie war (heute Polen ).

Die erste große Raffinerie wurde 1856/57 in Ploiești , Rumänien, eröffnet. ^{[ 15 ]} 51 Jahre später, im Jahr 1908, erfand , patentierte und erprobte der rumänische Chemiker Lázăr Edeleanu , ein Jude, der 1887 mit der Entdeckung des Amphetamins promoviert hatte , in Ploiești das erste moderne Flüssigextraktionsverfahren zur Rohölraffination – das Edeleanu-Verfahren . Dieses steigerte die Raffinationseffizienz im Vergleich zur reinen fraktionierten Destillation und ermöglichte einen massiven Ausbau der Raffinerieanlagen. Anschließend wurde das Verfahren in Frankreich, Deutschland und den USA eingeführt und verbreitete sich innerhalb weniger Jahrzehnte weltweit. 1910 gründete Edeleanu in Deutschland die „Allgemeine Gesellschaft für Chemische Industrie“, die aufgrund des Erfolgs des Namens 1930 in Edeleanu GmbH umbenannt wurde. Während der NS-Zeit wurde das Unternehmen von der Deutschen Erdöl-AG übernommen, und Edeleanu, der jüdischer Herkunft war, zog zurück nach Rumänien. Nach dem Krieg nutzte die Nachfolgegesellschaft EDELEANU Gesellschaft mbH Alzenau (RWE) die Marke für zahlreiche Erdölprodukte, während das Unternehmen später als EDL in die Pörner-Gruppe integriert wurde . Die Raffinerien von Ploiești wurden nach der Übernahme durch Nazideutschland 1943 im Rahmen der Operation Tidal Wave während der Öloffensive des Zweiten Weltkriegs von den Alliierten bombardiert .

Ein weiterer ernstzunehmender Kandidat für den Titel der ältesten Ölraffinerie der Welt ist Salzbergen in Niedersachsen . Die Raffinerie in Salzbergen wurde 1860 eröffnet.

Zeitweise galt die Raffinerie von Saudi Aramco in Ras Tanura , Saudi-Arabien, als die größte Ölraffinerie der Welt. Im Großteil des 20. Jahrhunderts war die größte Raffinerie die Abadan-Raffinerie im Iran . Diese Raffinerie wurde im Iran-Irak-Krieg schwer beschädigt. Seit dem 25. Dezember 2008 ist der Jamnagar-Raffineriekomplex , bestehend aus zwei nebeneinanderliegenden Raffinerien von Reliance Industries Limited in Jamnagar, Indien, mit einer Gesamtkapazität von 1.240.000 Barrel pro Tag (197.000 m³ ^/ d) der größte Raffineriekomplex der Welt.

Vor dem Zweiten Weltkrieg , Anfang der 1940er Jahre, bestanden die meisten Erdölraffinerien in den Vereinigten Staaten lediglich aus Rohöldestillationsanlagen (oft auch als atmosphärische Rohöldestillationsanlagen bezeichnet). Einige Raffinerien verfügten zusätzlich über Vakuumdestillationsanlagen sowie thermische Crackanlagen wie Visbreaker (Viskositätsbrecher, Anlagen zur Reduzierung der Ölviskosität ). Alle weiteren im Folgenden beschriebenen Raffinerieverfahren wurden während des Krieges oder in den darauffolgenden Jahren entwickelt. Sie waren innerhalb von fünf bis zehn Jahren nach Kriegsende kommerziell verfügbar, und die weltweite Erdölindustrie erlebte ein rasantes Wachstum. Triebkraft für dieses technologische Wachstum sowie für die Zunahme und Vergrößerung der Raffinerien weltweit war die steigende Nachfrage nach Benzin und Flugzeugtreibstoff.

In den Vereinigten Staaten kam der Bau neuer Raffinerien aus verschiedenen komplexen wirtschaftlichen und politischen Gründen in den 1980er Jahren praktisch zum Erliegen. Viele der bestehenden Raffinerien in den USA haben jedoch zahlreiche Anlagen modernisiert und/oder zusätzliche Anlagen errichtet, um ihre Rohölverarbeitungskapazität zu erhöhen, die Oktanzahl ihres Benzins zu steigern, den Schwefelgehalt ihres Dieselkraftstoffs und ihrer Heizöle zu senken und so Umweltauflagen sowie Anforderungen an die Luft- und Wasserverschmutzung zu erfüllen.

Im 19. Jahrhundert verarbeiteten Raffinerien in den USA Rohöl hauptsächlich zur Gewinnung von Kerosin . Für die flüchtigeren Bestandteile, darunter Benzin, gab es keinen Markt; es galt als Abfall und wurde oft direkt in den nächsten Fluss gekippt. Die Erfindung des Automobils verlagerte die Nachfrage hin zu Benzin und Diesel , die bis heute die wichtigsten Raffinerieprodukte sind. ^{[ 22 ]}

Heute verpflichten nationale und bundesstaatliche Gesetze Raffinerien zur Einhaltung strenger Luft- und Wasserreinheitsstandards. Tatsächlich empfinden Ölkonzerne in den USA die Genehmigung zum Bau moderner Raffinerien als so schwierig und kostspielig, dass von 1976 bis 2014, dem Jahr der Inbetriebnahme der kleinen Dakota Prairie Refinery in North Dakota, keine neuen Raffinerien in den USA gebaut wurden (obwohl viele erweitert wurden). ^{[ 23 ]} Mehr als die Hälfte der 1981 bestehenden Raffinerien sind aufgrund geringer Auslastung und zunehmender Fusionen inzwischen stillgelegt. ^{[ 24 ]} Infolge dieser Schließungen sank die Gesamtkapazität der US-Raffinerien zwischen 1981 und 1995, obwohl die Betriebskapazität in diesem Zeitraum mit rund 15 Millionen Barrel pro Tag (2,4 Millionen m³/d) relativ konstant blieb ^. [ ^{25 ] Der} Ausbau der Anlagen und Effizienzsteigerungen haben den Kapazitätsverlust der Branche weitgehend kompensiert. 1982 (dem frühesten verfügbaren Datenjahr) betrieben die Vereinigten Staaten 301 Raffinerien mit einer Gesamtkapazität von 17,9 Millionen Barrel (2.850.000 m³ ⁾ Rohöl pro Kalendertag. Im Jahr 2010 gab es 149 betriebsbereite US-Raffinerien mit einer Gesamtkapazität von 17,6 Millionen Barrel (2.800.000 m³ ⁾ pro Kalendertag. ^{[ 26 ]} Bis 2014 sank die Anzahl der Raffinerien auf 140, die Gesamtkapazität stieg jedoch auf 18,02 Millionen Barrel (2.865.000 m³ ⁾ pro Kalendertag. Um Betriebskosten und Abschreibungen zu reduzieren, wird die Raffinerietechnik an weniger Standorten mit höherer Kapazität betrieben.

In den Jahren 2009 und 2010, als die Einnahmen im Ölgeschäft versiegten und die Rentabilität der Ölraffinerien aufgrund der geringeren Produktnachfrage und der hohen Reserven vor der Wirtschaftskrise sank , begannen die Ölkonzerne, die weniger rentablen Raffinerien zu schließen oder zu verkaufen. ^{[ 27 ]}

Neste Oil -Raffinerie in Porvoo , Finnland

Die Ölraffinerie in Haifa, Israel , kann jährlich rund 9 Millionen Tonnen (66 Millionen Barrel) Rohöl verarbeiten. Ihre beiden Kühltürme prägen die Skyline der Stadt.

Rohöl ist im Allgemeinen für industrielle Anwendungen ungeeignet, obwohl „leichtes, süßes“ (niedrigviskoses, schwefelarmes ) Rohöl direkt als Brennstoff zur Dampferzeugung für den Schiffsantrieb eingesetzt wurde. Die leichteren Bestandteile bilden jedoch in den Treibstofftanks explosive Dämpfe und stellen daher insbesondere auf Kriegsschiffen eine Gefahr dar .

In einer Raffinerie werden die Hunderte verschiedener Kohlenwasserstoffmoleküle im Rohöl in Komponenten getrennt, die als Brennstoffe , Schmierstoffe und Rohstoffe in petrochemischen Prozessen verwendet werden können, welche Produkte wie Kunststoffe , Waschmittel , Lösungsmittel , Elastomere und Fasern wie Nylon und Polyester herstellen .

Erdölbasierte fossile Brennstoffe werden in Verbrennungsmotoren verbrannt, um Schiffe , Automobile , Flugzeugtriebwerke , Rasenmäher , Motocross-Motorräder und andere Maschinen anzutreiben. Unterschiedliche Siedepunkte ermöglichen die Trennung der Kohlenwasserstoffe durch Destillation . Da die leichteren flüssigen Produkte für den Einsatz in Verbrennungsmotoren stark nachgefragt werden, wandelt eine moderne Raffinerie schwere Kohlenwasserstoffe und leichtere gasförmige Elemente in diese höherwertigen Produkte um. ^{[ 28 ]}

Erdöl ist aufgrund seines Gehalts an Kohlenwasserstoffen unterschiedlicher Molekülmasse , Struktur und Kettenlänge, wie Paraffinen , Aromaten , Naphthenen (oder Cycloalkanen ), Alkenen , Dienen und Alkinen , vielseitig einsetzbar . ^{[ 29 ]} Obwohl die Moleküle im Rohöl auch andere Atome wie Schwefel und Stickstoff enthalten, sind Kohlenwasserstoffe die häufigste Molekülform. Sie bestehen aus Wasserstoff- und Kohlenstoffatomen sowie einer geringen Anzahl von Sauerstoffatomen und weisen unterschiedliche Kettenlängen und Komplexität auf. Die Unterschiede in der Struktur dieser Moleküle bedingen ihre verschiedenen physikalischen und chemischen Eigenschaften . Diese Vielfalt macht Rohöl für ein breites Anwendungsspektrum nützlich.

Nach der Abtrennung und Reinigung von Verunreinigungen kann der Kraftstoff oder Schmierstoff ohne weitere Verarbeitung verkauft werden. Kleinere Moleküle wie Isobutan und Propylen oder Butylene können durch Verfahren wie Alkylierung oder, häufiger, Dimerisierung rekombiniert werden, um spezifische Oktanzahlanforderungen zu erfüllen . Die Oktanzahl von Benzin lässt sich auch durch katalytisches Reformieren verbessern . Dabei wird Wasserstoff aus Kohlenwasserstoffen entfernt, wodurch Verbindungen mit höherer Oktanzahl, wie z. B. Aromaten, entstehen . Zwischenprodukte wie Gasöle können sogar weiterverarbeitet werden, um ein schweres, langkettiges Öl durch verschiedene Crackverfahren wie Fluid Catalytic Cracking (FCC) , Thermal Cracking und Hydrocracken in ein leichteres, kurzkettiges Öl umzuwandeln . Der letzte Schritt der Benzinherstellung ist das Mischen von Kraftstoffen mit unterschiedlichen Oktanzahlen, Dampfdrücken und anderen Eigenschaften, um die Produktspezifikationen zu erfüllen. Ein weiteres Verfahren zur Weiterverarbeitung und Aufwertung dieser Zwischenprodukte (Rückstände) ist die Entgasung , bei der das nutzbare Öl vom Asphaltenabfall getrennt wird. Bestimmte Crackströme eignen sich besonders gut zur Herstellung von Petrochemikalien wie Polypropylen, schwereren Polymeren und Blockpolymeren, abhängig vom Molekulargewicht und den Eigenschaften der Olefinart, die aus dem Ausgangsmaterial gecrackt wird. ^{[ 30 ]}

Ölraffinerien sind Großanlagen, die täglich etwa hunderttausend bis mehrere hunderttausend Barrel Rohöl verarbeiten. Aufgrund dieser hohen Kapazität arbeiten viele Anlagen kontinuierlich und im Gegensatz zur diskontinuierlichen Verarbeitung über Monate bis Jahre hinweg im stationären oder nahezu stationären Zustand. Die hohe Kapazität macht Prozessoptimierung und fortschrittliche Prozesssteuerung besonders wichtig.

Erdölprodukte sind Stoffe, die aus Rohöl ( Erdöl ) bei dessen Verarbeitung in Erdölraffinerien gewonnen werden . Der größte Teil des Erdöls wird zu Erdölprodukten verarbeitet, zu denen verschiedene Kraftstoffklassen gehören. ^{[ 32 ]}

Ölraffinerien produzieren außerdem verschiedene Zwischenprodukte wie Wasserstoff , leichte Kohlenwasserstoffe, Reformat und Pyrolysebenzin . Diese werden üblicherweise nicht transportiert, sondern vor Ort gemischt oder weiterverarbeitet. Chemieanlagen befinden sich daher oft in unmittelbarer Nähe von Ölraffinerien oder integrieren weitere chemische Prozesse in diese. Beispielsweise werden leichte Kohlenwasserstoffe in einer Ethylenanlage dampfgecrackt , und das entstehende Ethylen wird zu Polyethylen polymerisiert .

Um sowohl eine ordnungsgemäße Trennung als auch den Umweltschutz zu gewährleisten, ist ein sehr niedriger Schwefelgehalt in allen Produkten außer den schwersten erforderlich. Der Rohschwefel wird mittels katalytischer Hydrodesulfurierung in Schwefelwasserstoff umgewandelt und durch Aminbehandlung aus dem Produktstrom entfernt . Im Claus-Verfahren wird der Schwefelwasserstoff anschließend zu elementarem Schwefel verarbeitet und an die chemische Industrie verkauft. Die dabei freigesetzte, relativ große Wärmemenge wird direkt in anderen Bereichen der Raffinerie genutzt. Häufig ist ein Kraftwerk in den gesamten Raffinerieprozess integriert, um die überschüssige Wärme aufzunehmen.

Je nach Zusammensetzung des Rohöls und Marktnachfrage können Raffinerien unterschiedliche Anteile an Erdölprodukten herstellen. Der größte Anteil dient als Energieträger, d. h. verschiedene Sorten von Heizöl und Benzin . Diese Kraftstoffe umfassen Benzin, Kerosin , Dieselkraftstoff , Heizöl und schwere Heizöle oder können zu diesen gemischt werden . Schwerere (weniger flüchtige ) Fraktionen können auch zur Herstellung von Asphalt , Teer , Paraffinwachs , Schmierölen und anderen Schwerölen verwendet werden . Raffinerien produzieren außerdem weitere Chemikalien , von denen einige in chemischen Prozessen zur Herstellung von Kunststoffen und anderen nützlichen Materialien eingesetzt werden . Da Erdöl oft einige Prozent schwefelhaltige Moleküle enthält , wird auch elementarer Schwefel häufig als Erdölprodukt gewonnen. Kohlenstoff in Form von Petrolkoks und Wasserstoff können ebenfalls als Erdölprodukte entstehen. Der produzierte Wasserstoff wird häufig als Zwischenprodukt für andere Erdölraffinerieprozesse wie Hydrocracken und Hydrodesulfurierung verwendet . ^{[ 33 ]}

Diese Verfahren erfordern das Mischen verschiedener Rohstoffe, das Hinzufügen geeigneter Additive, die Bereitstellung kurzfristiger Lagermöglichkeiten und die Vorbereitung für die Massenverladung auf Lkw, Binnenschiffe, Produktschiffe und Eisenbahnwaggons. Diese Klassifizierung basiert auf der Art und Weise, wie Rohöl destilliert und in Fraktionen getrennt wird. ^{[ 2 ]}

Schwefel (bzw. Schwefelsäure ) ist ein Nebenprodukt der Entschwefelung von Erdöl und kann bis zu einigen Prozent Schwefel in Form organischer schwefelhaltiger Verbindungen enthalten. Schwefel und Schwefelsäure sind wichtige Industriematerialien. Schwefelsäure wird üblicherweise als Säurevorstufe Oleum hergestellt und transportiert .

Über 6.000 Artikel werden aus Erdölabfallprodukten hergestellt, darunter Düngemittel , Bodenbeläge, Parfüm , Insektizide , Vaseline , Seife und Vitaminkapseln. ^{[ 60 ]}

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  Probe von Rohöl (Erdöl)
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  Zylinder mit Flüssiggas
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  Benzinprobe​
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  Kerosinprobe​
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  Probe von Dieselkraftstoff
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  Motoröl
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  Haufen von mit Asphalt bedecktem Zuschlagstoff zur Herstellung von Asphaltbeton
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  Schwefel

Eine Entsalzungsanlage ist eine Prozessanlage in einer Ölraffinerie, die Rohöl entsalzt . Das Salz ist im Wasser des Rohöls gelöst, nicht im Rohöl selbst. Die Entsalzung ist üblicherweise der erste Prozessschritt der Rohölraffination. Der Salzgehalt nach der Entsalzung wird üblicherweise in PTB (Pfund Salz pro tausend Barrel Rohöl) gemessen. ^{[ 61 ]} Eine weitere Spezifikation ist der Gehalt an basischem Sediment und Wasser . ^{[ 62 ] [ 63 ] [ 64 ]}

Atmosphärische und Vakuumdestillation von Rohölen sind die wichtigsten primären Trennverfahren zur Gewinnung verschiedener Rohöle, z. B. von Benzin bis hin zu Schmierölen/Vakuumgasölen. Die Rohöldestillation erfolgt typischerweise zunächst ^{[ 65 ]} unter Atmosphärendruck und anschließend unter Vakuum . Niedrigsiedende Fraktionen verdampfen üblicherweise unter 400 °C bei Atmosphärendruck, ohne dass die Kohlenwasserstoffe gecrackt werden. Daher werden alle niedrigsiedenden Rohölfraktionen durch atmosphärische Destillation abgetrennt. Eine Rohöldestillationsanlage (CDU) besteht aus der Vorverdampfungskolonne. Die bei der Destillation gewonnenen Erdölprodukte sind leichtes, mittelschweres und schweres Naphtha , Kerosin , Diesel und Ölrückstände. ^{[ 66 ] [ 67 ] [ 68 ] [ 69 ] [ 70 ] [ 71 ]} Die Vakuumdestillation oder Destillation unter reduziertem Druck ist eine Destillationsart, die unter reduziertem Druck durchgeführt wird ^{und die Reinigung von Verbindungen ermöglicht , die sich bei Umgebungsdruck nicht ohne Weiteres destillieren lassen ,} oder einfach Zeit und Energie spart. Diese Technik trennt Verbindungen anhand ihrer unterschiedlichen Siedepunkte. Sie wird angewendet, wenn der Siedepunkt der gewünschten Verbindung schwer zu erreichen ist oder die Verbindung sich sonst zersetzen würde. ^{[ 72 ]} Reduzierter Druck senkt den Siedepunkt von Verbindungen. Die Siedepunktserniedrigung kann mithilfe eines Temperatur-Druck- Nomogramms und der Clausius-Clapeyron-Gleichung berechnet werden . ^{[ 73 ] [ 67 ] [ 68 ] [ 69 ] [ 70 ] [ 71 ]}

Die Hydrodesulfurierung (HDS), auch Hydrotreating genannt, ist ein katalytisches chemisches Verfahren zur Entfernung von Schwefel ( S) aus Erdgas und raffinierten Erdölprodukten wie Benzin , Kerosin , Dieselkraftstoff und Heizölen . ^{[ 74 ] [ 75 ] [ 76 ]} Ziel der Schwefelentfernung und der Herstellung von Produkten wie schwefelarmem Dieselkraftstoff ist die Reduzierung der Schwefeldioxid -Emissionen ( SO₂ ), die bei der Verwendung dieser Kraftstoffe in Kraftfahrzeugen , Flugzeugen , Lokomotiven , Schiffen , Gas- oder Ölkraftwerken , Heizkesseln _in Wohnhäusern und Industrieanlagen sowie anderen Verbrennungsprozessen entstehen . ^{[ 1 ] [ 77 ] [ 78 ]}

Die katalytische Reformierung ist ein chemisches Verfahren zur Umwandlung von Naphtha aus Rohöl in flüssige Produkte, sogenannte Reformate. Diese dienen als hochwertige Beimischungskomponenten für hochoktaniges Benzin . Dabei werden niedrigoktanige lineare Kohlenwasserstoffe (Paraffine) in verzweigte Alkane (Isoparaffine) und cyclische Naphthene umgewandelt , die anschließend partiell dehydriert werden , um hochoktanige aromatische Kohlenwasserstoffe zu erzeugen . ^{[ 79 ]} Bei der Dehydrierung entsteht zudem eine erhebliche Menge Wasserstoffgas als Nebenprodukt , das in anderen Raffinerieprozessen wie Hydrocracken und Hydrodesulfurierung eingesetzt wird . Eine Nebenreaktion ist die Hydrogenolyse , bei der leichtere Kohlenwasserstoffe geringeren Werts wie Methan , Ethan , Propan und Butane entstehen . ^{[ 80 ] [ 81 ]}

Fluid Catalytic Cracking (FCC) ist das in Erdölraffinerien angewandte Umwandlungsverfahren zur Gewinnung von Benzin , Alkenen und anderen Erdölprodukten aus hochsiedenden, hochmolekularen Kohlenwasserstofffraktionen von Erdöl (Rohölen) . ^{[ 82 ] [ 83 ] [ 84 ]} Die Spaltung von Erdölkohlenwasserstoffen erfolgte ursprünglich durch thermisches Cracken , das heute nahezu vollständig durch katalytisches Cracken ersetzt wurde. Dieses Verfahren liefert größere Mengen an Benzin mit hoher Oktanzahl und erzeugt Nebenproduktgase mit einem höheren Anteil an Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen (d. h. Alkenen). Diese Gase sind wirtschaftlich wertvoller als die beim thermischen Cracken entstehenden Gase. ^{[ 85 ] [ 3 ] [ 86 ]}

Hydrocracken ist ein katalytisches Crackverfahren, das durch die Zugabe von Wasserstoffgas unterstützt wird . Im Gegensatz zur Hydrobehandlung nutzt das Hydrocracken Wasserstoff, um C-C-Bindungen zu spalten (die Hydrobehandlung wird vor dem Hydrocracken durchgeführt, um die Katalysatoren zu schützen). Im Jahr 2010 wurden 265 Millionen Tonnen (261.000.000 britische Tonnen; 292.000.000 britische Tonnen) Erdöl mit dieser Technologie verarbeitet. Hauptrohstoff ist Vakuumgasöl, eine schwere Fraktion des Erdöls. ^{[ 87 ] [ 88 ] [ 89 ] [ 90 ]}

Merox ist die Abkürzung für Mercaptanoxidation . Es handelt sich um ein von UOP entwickeltes , patentiertes katalytisches Verfahren, das in Ölraffinerien und Erdgasaufbereitungsanlagen zur Entfernung von Mercaptanen aus Flüssiggas (LPG) , Propan , Butanen , Leichtbenzin , Kerosin und Flugturbinentreibstoff eingesetzt wird. Dabei werden die Mercaptane in flüssige Kohlenwasserstoffdisulfide umgewandelt . Alternative Verfahren zur Mercaptanentfernung sind beispielsweise das Doctor-Sweetening-Verfahren und die Laugenwäsche.

Eine Kokereianlage ist eine Verarbeitungseinheit in einer Erdölraffinerie, die das Restöl aus der Vakuumdestillationskolonne in niedermolekulare Kohlenwasserstoffgase , Naphtha , leichte und schwere Gasöle sowie Petrolkoks umwandelt . Dabei werden die langkettigen Kohlenwasserstoffmoleküle im Restöl thermisch in kurzkettige Moleküle gespalten, wobei der überschüssige Kohlenstoff in Form von Petrolkoks zurückbleibt. Eine verzögerte Kokereianlage ist eine Variante, bei der das Restöl in einem Ofen mit mehreren parallelen Durchgängen auf seine thermische Spalttemperatur erhitzt wird . Dadurch werden die schweren, langkettigen Kohlenwasserstoffmoleküle des Restöls in Kokereigasöl und Petrolkoks gespalten . ^{[ 91 ] [ 92 ] [ 93 ]}

Eine Alkylierungsanlage (Alky) ist ein Umwandlungsprozess in Erdölraffinerien . Sie dient der Umwandlung von Isobutan und niedermolekularen Alkenen (hauptsächlich einem Gemisch aus Propen und Butenen ) in Alkylat, einen _{hochoktanigen} Benzinbestandteil. Der Prozess findet in Gegenwart einer Säure wie Schwefelsäure ( _H₂SO₄ ) oder Fluorwasserstoffsäure (HF) als Katalysator statt. Je nach verwendeter Säure wird die Anlage als Schwefelsäure-Alkylierungsanlage (SAAU) oder Fluorwasserstoffsäure-Alkylierungsanlage (HFAU) bezeichnet. Kurz gesagt, die Alky erzeugt einen hochwertigen Benzin-Beimischungsrohstoff , indem sie zwei kürzere Kohlenwasserstoffmoleküle zu einem längerkettigen Molekül im Benzinbereich verbindet. Dies geschieht durch Mischen von Isobutan mit einem leichten Olefin wie Propylen oder Butylen aus der Fluid Catalytic Cracking Unit (FCCU) der Raffinerie in Gegenwart eines Säurekatalysators. ^{[ 94 ] [ 95 ]}

Die Dimerisierungsanlage wandelt Olefine in höheroktanige Benzinkomponenten um. Beispielsweise können Butene zu Isoocten dimerisiert und anschließend zu Isooctan hydriert werden . Die Dimerisierung findet auch in anderen Bereichen Anwendung. Das durch Dimerisierung hergestellte Benzin ist hochgradig ungesättigt und sehr reaktiv. Es neigt zur spontanen Bildung von Ablagerungen. Daher muss das Abgas der Dimerisierungsanlage entweder sofort dem fertigen Benzinpool beigemischt oder hydriert werden.

Durch Isomerisierung werden lineare Moleküle wie n- Pentan in höheroktanige, verzweigte Moleküle umgewandelt, die Benzin beigemischt oder Alkylierungsanlagen zugeführt werden. Auch lineares n- Butan wird durch Isomerisierung in Isobutan umgewandelt, das ebenfalls in Alkylierungsanlagen eingesetzt wird.

Die Dampfreformierung oder Dampfmethanreformierung (SMR) ist ein Verfahren zur Herstellung von Synthesegas ( Wasserstoff und Kohlenmonoxid ) durch Reaktion von Kohlenwasserstoffen mit Wasser. Üblicherweise wird Erdgas als Ausgangsmaterial verwendet. Hauptzweck dieser Technologie ist häufig die Wasserstoffproduktion , obwohl Synthesegas auch für zahlreiche andere Zwecke, wie beispielsweise die Ammoniak- oder Methanolproduktion , genutzt werden kann . Die Reaktion wird durch folgendes Gleichgewicht dargestellt: ^{[ 96 ]}

Ein Flüssigerdgas-Speichertank (LNG-Speichertank) ist ein spezieller Speichertank zur Lagerung von Flüssigerdgas . LNG-Speichertanks können unterirdisch, oberirdisch oder auf LNG-Tankern installiert sein . Gemeinsames Merkmal von LNG-Speichertanks ist ihre Fähigkeit, LNG bei der sehr niedrigen Temperatur von -162 °C (-260 °F) zu lagern. LNG-Speichertanks bestehen aus zwei Behältern: Der innere Behälter enthält LNG, der äußere Isolierbehälter enthält Isoliermaterial. Der gebräuchlichste Tanktyp ist der Vollbehälter. ^{[ 97 ]} Die Tanks variieren je nach Verwendungszweck stark in ihrer Größe.

Die Amin-Gasbehandlung , auch bekannt als Aminwäsche, Gasentschwefelung oder Säuregasentfernung, bezeichnet eine Gruppe von Verfahren, bei denen wässrige Lösungen verschiedener Alkylamine (häufig einfach als Amine bezeichnet ) zur Entfernung von Schwefelwasserstoff (H₂S ₎ und Kohlendioxid (CO₂ ₎ aus Gasen eingesetzt werden. ^{[ 98 ] [ 99 ] [ 100 ]} Es handelt sich um ein gängiges Verfahren in Raffinerien sowie in petrochemischen Anlagen, Erdgasaufbereitungsanlagen und anderen Industriezweigen. Das Claus -Verfahren ist ein Entschwefelungsverfahren zur Gewinnung von elementarem Schwefel aus schwefelwasserstoffhaltigen Gasgemischen . Es wurde 1883 von dem Chemiker Carl Friedrich Claus patentiert und ist nach wie vor das wichtigste Entschwefelungsverfahren in der petrochemischen Industrie. Es ist Standard in Ölraffinerien, Erdgasaufbereitungsanlagen und Vergasungs- _bzw. Synthesegasanlagen . Im Jahr 2005 stammte der Großteil des weltweit produzierten Schwefels (64 Teragramm bzw. 64 Millionen Tonnen) aus Nebenprodukten der Kohlenwasserstoffverarbeitung . ^{[ 101 ] [ 102 ] [ 103 ] [ 104 ] [ 105 ] [ 64 ]}

Kühltürme zirkulieren Kühlwasser, Kesselanlagen erzeugen Dampf für Dampferzeuger , und Instrumentenluftsysteme umfassen pneumatisch betätigte Steuerventile und ein elektrisches Umspannwerk .

Abwassersammel- und -behandlungssysteme bestehen aus API-Separatoren , DAF-Anlagen (Dissolved Air Flotation) und weiteren Behandlungseinheiten wie beispielsweise einer Belebtschlamm- Biotrieranlage, um das Wasser für die Wiederverwendung oder Entsorgung aufzubereiten. ^{[ 106 ]}

Bei der Lösungsmittelraffination werden Lösungsmittel wie Kresol oder Furfural eingesetzt , um unerwünschte, hauptsächlich aromatische Stoffe aus Schmieröl- oder Dieselkraftstoff zu entfernen.

• Durch Lösungsmittelentwachsung werden die schweren, wachsartigen Bestandteile, insbesondere Vaseline, aus Vakuumdestillationsprodukten entfernt.
• Lagertanks zur Aufbewahrung von Rohöl und Fertigprodukten, in der Regel vertikale, zylindrische Behälter mit einer Art Dampfemissionskontrolle und umgeben von einem Erdwall zur Eindämmung von Leckagen.

Die Abbildung unten zeigt ein schematisches Fließdiagramm einer typischen Ölraffinerie. Es veranschaulicht die verschiedenen Prozessschritte und den Fluss der Zwischenproduktströme zwischen dem Rohöl-Einsatzmaterial und den Endprodukten. Das Diagramm stellt nur eine von buchstäblich Hunderten unterschiedlichen Raffineriekonfigurationen dar. Es enthält außerdem keine der üblichen Raffinerieeinrichtungen zur Versorgung mit Energie (Dampf, Kühlwasser, Strom) sowie keine Lagertanks für Rohöl, Zwischenprodukte und Endprodukte. ^{[ 1 ] [ 107 ] [ 108 ] [ 109 ]}

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Schematisches Fließdiagramm einer typischen Ölraffinerie

Neben der oben dargestellten Konfiguration gibt es viele weitere Prozessvarianten. Beispielsweise kann die Vakuumdestillationsanlage auch Fraktionen erzeugen, die zu Endprodukten wie Spindelöl für die Textilindustrie, Leichtmaschinenöl, Motoröl und verschiedenen Wachsen weiterverarbeitet werden können.

Die Rohöldestillationsanlage (CDU) ist die erste Verarbeitungsstufe in nahezu allen Erdölraffinerien. Die CDU destilliert das angelieferte Rohöl in verschiedene Fraktionen mit unterschiedlichen Siedebereichen, die anschließend in den anderen Verarbeitungsstufen der Raffinerie weiterverarbeitet werden. Die CDU wird oft auch als atmosphärische Destillationsanlage bezeichnet , da sie bei leicht über dem Atmosphärendruck arbeitendem Druck arbeitet. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 69 ]} Nachfolgend ist ein schematisches Fließdiagramm einer typischen Rohöldestillationsanlage dargestellt. Das angelieferte Rohöl wird durch Wärmeaustausch mit Teilen der heißen, destillierten Fraktionen und anderen Strömen vorgewärmt. Anschließend wird es entsalzt, um anorganische Salze (hauptsächlich Natriumchlorid) zu entfernen.

Nach der Entsalzung wird das Rohöl durch Wärmeaustausch mit Teilen der heißen, destillierten Fraktionen und anderen Strömen weiter erhitzt. Anschließend wird es in einem mit Brennstoff befeuerten Ofen auf eine Temperatur von etwa 398 °C erhitzt und in den Sumpf der Destillationsanlage geleitet.

Die Kühlung und Kondensation des Destillationskolonnenkopfes erfolgt teils durch Wärmeaustausch mit dem einströmenden Rohöl, teils durch einen luft- oder wassergekühlten Kondensator. Zusätzliche Wärme wird der Destillationskolonne mittels eines Umwälzsystems entzogen (siehe Abbildung unten).

Wie im Fließdiagramm dargestellt, ist die Kopffraktion der Destillationskolonne Naphtha. Die an verschiedenen Stellen zwischen Kolonnenkopf und -boden seitlich abgezogenen Fraktionen werden als Seitenschnitte bezeichnet . Jeder Seitenschnitt (d. h. Kerosin, leichtes Gasöl und schweres Gasöl) wird durch Wärmeaustausch mit dem einströmenden Rohöl gekühlt. Alle Fraktionen (d. h. Kopf-Naphtha, Seitenschnitte und Sumpfrückstand) werden zur Weiterverarbeitung in Zwischenlagertanks geleitet.

Ein Unternehmen, das einen Standort für den Bau einer Raffinerie oder einer Chemieanlage sucht, muss folgende Punkte berücksichtigen:

• Der Standort muss in angemessener Entfernung von Wohngebieten liegen.
• Für die Versorgung mit Rohstoffen und den Transport der Produkte zu den Märkten sollte eine entsprechende Infrastruktur vorhanden sein.
• Die für den Betrieb der Anlage benötigte Energie muss verfügbar sein.
• Es sollten Einrichtungen zur Abfallentsorgung vorhanden sein.

Faktoren, die die Standortwahl für eine Ölraffinerie beeinflussen:

• Verfügbarkeit von Land
• Verkehrs- und Transportbedingungen
• Bedingungen der Versorgungseinrichtungen – Strom- und Wasserversorgung
• Verfügbarkeit von Arbeitskräften und Ressourcen

Raffinerien, die große Mengen an Dampf und Kühlwasser verbrauchen, benötigen eine reichhaltige Wasserversorgung. Ölraffinerien befinden sich daher häufig in der Nähe schiffbarer Flüsse oder an der Küste, unweit eines Hafens. Diese Standorte ermöglichen zudem den Transport per Fluss oder Schiff. Die Vorteile des Rohöltransports per Pipeline liegen auf der Hand, und Ölkonzerne transportieren große Mengen Kraftstoff oft per Pipeline zu den Verteilerterminals. Für Produkte mit geringen Produktionsmengen ist eine Pipeline unter Umständen nicht praktikabel; in diesen Fällen kommen Eisenbahnwaggons, Tankwagen und Binnenschiffe zum Einsatz.

Petrochemische Anlagen und Anlagen zur Herstellung von Lösungsmitteln (Feinfraktionierung) benötigen Räumlichkeiten für die Weiterverarbeitung großer Mengen an Raffinerieprodukten oder um chemische Zusätze direkt am Ursprungsort und nicht erst an Mischterminals mit einem Produkt zu vermischen.

Der Raffinerieprozess setzt eine Reihe verschiedener Chemikalien in die Atmosphäre frei (siehe AP 42 Zusammenstellung der Emissionsfaktoren für Luftschadstoffe ), und Raffinerien sind üblicherweise mit einem auffälligen Geruch verbunden. Neben den Auswirkungen der Luftverschmutzung bestehen auch Probleme im Zusammenhang mit Abwasser ^{[ 106 ]} , Risiken von Industrieunfällen wie Bränden und Explosionen sowie gesundheitliche Beeinträchtigungen durch Industrielärm ^{[ 110 ]} .

Weltweit haben viele Regierungen Beschränkungen für Schadstoffe erlassen, die von Raffinerien freigesetzt werden, und die meisten Raffinerien haben die notwendige Ausrüstung installiert, um die Anforderungen der zuständigen Umweltschutzbehörden zu erfüllen. In den Vereinigten Staaten herrscht starker Druck, den Bau neuer Raffinerien zu verhindern, und seit der Eröffnung der Marathon- Raffinerie in Garyville, Louisiana, im Jahr 1976 wurde dort keine größere Raffinerie mehr errichtet. Allerdings wurden viele bestehende Raffinerien in diesem Zeitraum erweitert. Umweltauflagen und der Druck, den Bau neuer Raffinerien zu verhindern, haben möglicherweise auch zu den steigenden Kraftstoffpreisen in den Vereinigten Staaten beigetragen. ^{[ 111 ]} Darüber hinaus wurden viele Raffinerien (mehr als 100 seit den 1980er Jahren) aufgrund von Veralterung und/oder Fusionen innerhalb der Branche selbst geschlossen. ^{[ 112 ]}

Umwelt- und Sicherheitsbedenken führen dazu, dass Ölraffinerien mitunter in einiger Entfernung von größeren Ballungsräumen errichtet werden. Dennoch gibt es zahlreiche Fälle, in denen Raffinerien in der Nähe von Wohngebieten liegen und Gesundheitsrisiken bergen. ^{[ 113 ] [ 114 ]} In den kalifornischen Countys Contra Costa und Solano erstreckt sich entlang der Küste eine Kette von Raffinerien, die Anfang des 20. Jahrhunderts, also vor der Besiedlung des Gebiets, errichtet wurden. Zu den angrenzenden Städten Richmond , Martinez , Pacheco , Concord , Pittsburg , Vallejo und Benicia gehören auch die dazugehörigen Chemieanlagen. Gelegentlich kommt es dort zu Unfällen, die die Anordnung zum Verbleib in den Häusern für die Anwohner erforderlich machen. Auch in Sherwood Park, Alberta , befinden sich mehrere Raffinerien, direkt neben der Stadt Edmonton mit über einer Million Einwohnern. ^{[ 115 ]}

Die NIOSH- Kriterien für die berufsbedingte Exposition gegenüber raffinierten Erdöllösungsmitteln sind seit 1977 verfügbar. ^{[ 116 ]}

Die moderne Erdölraffination umfasst ein komplexes System miteinander verbundener chemischer Reaktionen, die eine Vielzahl von Erdölprodukten erzeugen. ^{[ 117 ] [ 118 ]} Viele dieser Reaktionen erfordern präzise Temperatur- und Druckparameter. ^{[ 119 ]}   Die zur Sicherstellung des ordnungsgemäßen Ablaufs dieser Prozesse notwendige Ausrüstung und Überwachung ist komplex und hat sich im Zuge der Weiterentwicklung der Erdöltechnik weiterentwickelt . ^{[ 120 ] [ 121 ]}

Die Vielzahl an Hochdruck- und/oder Hochtemperaturreaktionen sowie die notwendigen chemischen Zusätze oder extrahierten Verunreinigungen bergen eine erstaunliche Anzahl potenzieller Gesundheitsgefahren für die Beschäftigten in Ölraffinerien. ^{[ 122 ] [ 123 ]}  Dank des technischen Fortschritts in der Chemie und Erdöltechnik sind die meisten dieser Prozesse automatisiert und in geschlossenen Anlagen durchgeführt, wodurch die potenziellen Gesundheitsrisiken für die Beschäftigten deutlich reduziert werden. ^{[ 124 ]}   Abhängig vom jeweiligen Prozess, an dem ein/e Beschäftigte/r beteiligt ist, sowie den in der Raffinerie angewandten Methoden bestehen jedoch weiterhin erhebliche Gesundheitsgefahren. ^{[ 125 ]}

Obwohl Arbeitsunfälle in den Vereinigten Staaten damals nicht systematisch erfasst und gemeldet wurden, finden sich Berichte über die gesundheitlichen Auswirkungen der Arbeit in Ölraffinerien bereits aus dem 19. Jahrhundert. So starben beispielsweise 1890 bei einer Explosion in einer Raffinerie in Chicago 20 Arbeiter. ^{[ 126 ]} Seitdem haben zahlreiche Brände, Explosionen und andere schwerwiegende Ereignisse immer wieder die Öffentlichkeit auf die Gesundheit von Raffineriearbeitern aufmerksam gemacht. ^{[ 127 ]} Auch im 21. Jahrhundert kommt es weiterhin zu solchen Vorfällen; so wurden 2018 Explosionen in Raffinerien in Wisconsin und Deutschland gemeldet. ^{[ 128 ]}

Es gibt jedoch viele weniger sichtbare Gefahren, die die Arbeiter in Ölraffinerien gefährden.

Aufgrund des hohen Automatisierungsgrades und der fortschrittlichen Technologie moderner Erdölraffinerien sind nahezu alle Prozesse durch technische Sicherheitsvorkehrungen geschützt und stellen im Vergleich zu früheren Zeiten ein deutlich geringeres Expositionsrisiko für die Beschäftigten dar. ^{[ 124 ]} Bestimmte Situationen oder Arbeitsvorgänge können diese Sicherheitsmechanismen jedoch außer Kraft setzen und die Beschäftigten einer Reihe chemischer (siehe Tabelle oben) oder physikalischer (unten beschrieben) Gefahren aussetzen. ^{[ 129 ] [ 130 ]} Beispiele für solche Szenarien sind:

• Systemausfälle (Lecks, Explosionen usw.). ^{[ 131 ] [ 132 ]}
• Standardinspektionen, Produktprobenahmen, Prozessrevisionen oder Wartungs-/Reinigungsarbeiten an Anlagen. ^{[ 129 ] [ 130 ]}

Eine systematische Übersichtsarbeit aus dem Jahr 2021 brachte die Arbeit in der petrochemischen Industrie mit einem erhöhten Risiko für verschiedene Krebsarten, wie beispielsweise Mesotheliom, in Verbindung . Gleichzeitig wurde ein verringertes Risiko für andere Krebsarten, wie Magen- und Darmkrebs, festgestellt . Die Übersichtsarbeit wies jedoch darauf hin, dass einige der Zusammenhänge nicht auf Faktoren zurückzuführen seien, die direkt mit der Erdölindustrie zusammenhängen, sondern vielmehr auf Lebensstilfaktoren wie Rauchen . Die Evidenz für negative gesundheitliche Auswirkungen auf Anwohner war ebenfalls schwach; die vorhandenen Daten konzentrierten sich hauptsächlich auf Wohngebiete in Industrieländern . ^{[ 133 ]}

BTX steht für Benzol, Toluol und Xylol . Es handelt sich um eine Gruppe häufig vorkommender flüchtiger organischer Verbindungen (VOCs), die in der Umgebung von Ölraffinerien anzutreffen sind und als Beispiel für eine eingehendere Diskussion über berufsbedingte Expositionsgrenzwerte, chemische Belastung und Überwachung von Raffineriearbeitern dienen. ^{[ 134 ] [ 135 ]}

Der wichtigste Aufnahmeweg für BTX-Chemikalien ist die Inhalation aufgrund ihres niedrigen Siedepunkts. Die gasförmige BTX-Produktion erfolgt hauptsächlich bei der Tankreinigung und dem Kraftstofftransfer, wodurch diese Chemikalien in die Luft freigesetzt werden. ^{[ 136 ]} Eine Exposition kann auch durch Verschlucken von kontaminiertem Wasser erfolgen, ist aber im Arbeitsumfeld unwahrscheinlich. ^{[ 137 ]} Eine dermale Exposition und Absorption ist ebenfalls möglich, aber im Arbeitsumfeld mit geeigneter persönlicher Schutzausrüstung ebenfalls weniger wahrscheinlich. ^{[ 137 ]}

In den Vereinigten Staaten haben die Arbeitsschutzbehörde (OSHA), das Nationale Institut für Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz (NIOSH) und die Amerikanische Konferenz der staatlichen Industriehygieniker (ACGIH) Arbeitsplatzgrenzwerte (AGW) für viele der oben genannten Chemikalien festgelegt, denen Arbeiter in Erdölraffinerien ausgesetzt sein können. ^{[ 138 ] [ 139 ] [ 140 ]}

Benzol weist insbesondere mehrere Biomarker auf , die zur Bestimmung der Exposition gemessen werden können. Benzol selbst lässt sich in Atemluft, Blut und Urin nachweisen, während Metaboliten wie Phenol , trans - Muconsäure ( t , t- MA) und S-Phenylmercaptursäure ( s - PMA) im Urin messbar sind. ^{[ 145 ]} Zusätzlich zur Überwachung der Expositionskonzentrationen mittels dieser Biomarker sind Arbeitgeber gemäß OSHA verpflichtet, regelmäßig Blutuntersuchungen bei ihren Beschäftigten durchzuführen, um frühe Anzeichen gefürchteter hämatologischer Erkrankungen, allen voran Leukämie, zu erkennen. Zu den vorgeschriebenen Untersuchungen gehören ein komplettes Blutbild mit Differenzialblutbild und ein peripherer Blutausstrich . ^{[ 146 ]} Die Aussagekraft dieser Tests wird durch wissenschaftliche Studien belegt. ^{[ 147 ]}

Die Arbeiter sind aufgrund der zahlreichen Hochleistungsmaschinen in unmittelbarer Nähe der Ölraffinerie einem hohen Verletzungsrisiko ausgesetzt. Der für viele chemische Reaktionen erforderliche hohe Druck birgt zudem die Gefahr lokaler Systemausfälle, die zu stumpfen oder penetrierenden Verletzungen durch explodierende Systemkomponenten führen können. ^{[ 162 ]}

Hitze stellt ebenfalls eine Gefahr dar. Die für den ordnungsgemäßen Ablauf bestimmter Reaktionen im Raffinerieprozess erforderliche Temperatur kann 870 °C (1600 °F) erreichen. ^{[ 124 ]} Wie bei Chemikalien ist das Betriebssystem so ausgelegt, dass diese Gefahr sicher gebannt und die Arbeiter nicht verletzt werden. Bei Systemausfällen stellt dies jedoch eine erhebliche Bedrohung für die Gesundheit der Arbeiter dar. Zu den Gefahren zählen sowohl direkte Verletzungen durch Hitzekrankheit als auch die Gefahr schwerster Verbrennungen bei Kontakt mit überhitzten Reagenzien oder Geräten. ^{[ 124 ]}

Lärm stellt eine weitere Gefahr dar. Raffinerien können sehr laute Umgebungen sein und stehen nachweislich in Zusammenhang mit Hörverlust bei den Arbeitern. ^{[ 163 ]} In den Innenräumen einer Ölraffinerie können Lärmpegel von über 90  dB erreicht werden . ^{[ 164 ] [ 110 ]} In den Vereinigten Staaten liegt der zulässige Expositionsgrenzwert (PEL) für einen 8-Stunden-Arbeitstag bei durchschnittlich 90 dB . ^{[ 165 ]} Bei einer durchschnittlichen Lärmbelastung von über 85 dB innerhalb von 8 Stunden ist ein Gehörschutzprogramm erforderlich , das die Hörfähigkeit der Arbeiter regelmäßig überprüft und deren Schutz fördert. ^{[ 166 ]}   Die regelmäßige Überprüfung des Hörvermögens der Arbeiter und die korrekte Verwendung von geprüftem Gehörschutz sind wesentliche Bestandteile solcher Programme. ^{[ 167 ]}

Obwohl nicht branchenspezifisch, können auch Raffineriearbeiter Gefahren wie Fahrzeugunfälle , maschinenbedingte Verletzungen, Arbeiten in beengten Räumen, Explosionen/Brände, ergonomische Gefahren , schlafbezogene Störungen im Zusammenhang mit Schichtarbeit und Stürze ausgesetzt sein. ^{[ 168 ]}

Die Theorie der Kontrollhierarchie kann auf Erdölraffinerien und deren Bemühungen zur Gewährleistung der Arbeitssicherheit angewendet werden.

Eine Eliminierung oder Substitution ist in Erdölraffinerien unwahrscheinlich, da viele Rohstoffe, Abfallprodukte und Fertigprodukte in irgendeiner Form gefährlich sind (z. B. entzündlich, krebserregend). ^{[ 148 ] [ 169 ]}

Beispiele für technische Schutzmaßnahmen sind Brandmelde- und Löschanlagen , Druck- und chemische Sensoren zur Erkennung bzw. Vorhersage von Schäden an der Gebäudestruktur ^{[ 170 ]} sowie die ordnungsgemäße Instandhaltung von Rohrleitungen, um durch Kohlenwasserstoffe verursachte Korrosion (die zu Gebäudeschäden führen kann) zu verhindern ^{[ 131 ] [ 132 ] [ 171 ] [ 172 ]} . Weitere Beispiele aus Erdölraffinerien sind der nachträgliche Schutz von Stahlbauteilen mit Vermiculit zur Verbesserung der Hitze- und Feuerbeständigkeit ^{[ 173 ]} . Die Unterteilung in Brandabschnitte kann dazu beitragen, die Ausbreitung eines Brandes oder anderer Systemausfälle auf andere Bereiche des Gebäudes zu verhindern und gefährliche Reaktionen zu vermeiden, indem verschiedene Chemikalien getrennt voneinander aufbewahrt werden, bis sie in der geeigneten Umgebung sicher vermischt werden können ^{[ 170 ] .}

Zu den administrativen Kontrollmaßnahmen gehören die sorgfältige Planung und Überwachung der Reinigungs-, Wartungs- und Stillstandsprozesse in der Raffinerie. Diese Prozesse finden statt, wenn viele der technischen Kontrollsysteme abgeschaltet oder deaktiviert sind und können besonders gefährlich für die Arbeiter sein. Eine detaillierte Koordination ist erforderlich, um sicherzustellen, dass die Wartung eines Anlagenteils keine gefährlichen Expositionen für die Wartungsarbeiter oder für Arbeiter in anderen Bereichen des Werks zur Folge hat. Aufgrund der hohen Entzündlichkeit vieler der verwendeten Chemikalien werden Raucherbereiche streng kontrolliert und sorgfältig platziert. ^{[ 129 ]}

Je nach Art der verarbeiteten oder hergestellten Chemikalie kann persönliche Schutzausrüstung (PSA) erforderlich sein. Besondere Vorsicht ist bei der Probenahme des Halbfertigprodukts, der Tankreinigung und anderen oben genannten risikoreichen Tätigkeiten geboten. Für solche Arbeiten können undurchlässige Oberbekleidung, eine Schutzhaube, Einweg-Schutzanzüge usw. erforderlich sein. ^{[ 129 ]} Generell sollten alle Mitarbeiter in den Arbeitsbereichen einen geeigneten Gehör- und Augenschutz tragen , Kleidung aus brennbaren Materialien ( Nylon , Dacron , Acryl oder Mischgewebe) sowie lange Hosen und Ärmel vermeiden. ^{[ 129 ]}

Die Gesundheit und Sicherheit der Beschäftigten in Ölraffinerien wird auf nationaler Ebene sowohl von der Arbeitsschutzbehörde (OSHA) als auch vom Nationalen Institut für Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz (NIOSH) streng überwacht. ^{[ 174 ] [ 175 ]} Zusätzlich zur Überwachung durch die Bundesbehörden engagiert sich die kalifornische Arbeitsschutzbehörde CalOSHA besonders für den Schutz der Gesundheit der Beschäftigten in der Branche und verabschiedete 2017 eine Richtlinie, die Erdölraffinerien verpflichtet, für jede prozesssicherheitsrelevante Gefahr eine „Hierarchie der Gefahrenkontrollanalyse“ (siehe oben: Abschnitt „Gefahrenkontrollen“) durchzuführen . ^{[ 176 ]} Die Sicherheitsvorschriften haben zu einer unterdurchschnittlichen Verletzungsrate für Beschäftigte in der Raffinerieindustrie geführt. Einem Bericht des US-Arbeitsministeriums aus dem Jahr 2018 zufolge weisen Raffineriearbeiter eine deutlich niedrigere Rate an Arbeitsunfällen auf (0,4 meldepflichtige Fälle pro 100 Vollzeitbeschäftigte gemäß OSHA) als alle Branchen (3,1 Fälle), die Öl- und Gasförderung (0,8 Fälle) und die Erdölverarbeitung im Allgemeinen (1,3 Fälle). ^{[ 177 ]}

Nachfolgend eine Liste der häufigsten Vorschriften, auf die in den von der OSHA ausgestellten Sicherheitsverwarnungen für Erdölraffinerien Bezug genommen wird: ^{[ 178 ]}

• Entzündbare und brennbare Flüssigkeiten ( 29 CFR 1910.106 )
• Der Standard für Gefahrenkommunikation (HazCom) ( 29 CFR 1910.1200 )
• Genehmigungspflichtige geschlossene Räume ( 29 CFR 1910.146 )
• Gefährliche (klassifizierte) Bereiche ( 29 CFR 1910.307 )
• Die Norm für persönliche Schutzausrüstung (PSA) ( 29 CFR 1910.132 )
• Die Norm zur Kontrolle gefährlicher Energien (Sperren/Kennzeichnen) ( 29 CFR 1910.147 )

Die Korrosion metallischer Bauteile ist ein wesentlicher Faktor für Ineffizienz im Raffinerieprozess. Da sie zu Anlagenausfällen führt, ist sie ein Hauptgrund für die regelmäßige Wartung von Raffinerien. Die direkten Kosten der Korrosion in der US-amerikanischen Erdölindustrie wurden 1996 auf 3,7 Milliarden US-Dollar geschätzt. ^{[ 172 ] [ 179 ]}

Korrosion tritt im Raffinerieprozess in verschiedenen Formen auf, beispielsweise Lochfraß durch Wassertropfen, Versprödung durch Wasserstoff und Spannungsrisskorrosion durch Sulfidangriff. ^{[ 180 ]} Aus werkstofftechnischer Sicht wird Kohlenstoffstahl für über 80 Prozent der Raffineriekomponenten verwendet, was aufgrund seiner geringen Kosten vorteilhaft ist. Kohlenstoffstahl ist beständig gegen die häufigsten Korrosionsarten, insbesondere gegen Kohlenwasserstoffverunreinigungen bei Temperaturen unter 205 °C. Andere korrosive Chemikalien und Umgebungen verhindern jedoch seinen flächendeckenden Einsatz. Gängige Ersatzwerkstoffe sind niedriglegierte Stähle mit Chrom und Molybdän , wobei Edelstähle mit höherem Chromgehalt für korrosivere Umgebungen geeignet sind. Zu den teureren Werkstoffen, die häufig verwendet werden, zählen Nickel- , Titan- und Kupferlegierungen . Diese werden vorwiegend für besonders problematische Bereiche reserviert, in denen extrem hohe Temperaturen und/oder stark korrosive Chemikalien auftreten. ^{[ 181 ]}

Korrosion wird durch ein komplexes System aus Überwachung, vorbeugenden Reparaturen und sorgfältiger Materialauswahl bekämpft. Zu den Überwachungsmethoden gehören sowohl Offline-Prüfungen im Rahmen der Instandhaltung als auch Online-Überwachung. Offline-Prüfungen messen Korrosion nach ihrem Auftreten und geben dem Techniker anhand der gesammelten Daten Auskunft darüber, wann Anlagen ausgetauscht werden müssen. Dies wird als präventives Management bezeichnet.

Online-Systeme sind eine moderne Entwicklung und revolutionieren den Umgang mit Korrosion. Es gibt verschiedene Technologien zur Online-Korrosionsüberwachung, wie z. B. lineare Polarisationswiderstandsmessung, elektrochemisches Rauschen und elektrische Widerstandsmessung. Bisher erfolgte die Online-Überwachung in der Regel langsam (Minuten oder Stunden) und war durch Prozessbedingungen und Fehlerquellen eingeschränkt. Neuere Technologien ermöglichen jedoch Messungen bis zu zweimal pro Minute mit deutlich höherer Genauigkeit (Echtzeitüberwachung). Dadurch können Verfahrenstechniker Korrosion als weitere Prozessvariable betrachten, die im System optimiert werden kann. Unmittelbare Reaktionen auf Prozessänderungen ermöglichen die Kontrolle von Korrosionsmechanismen, sodass diese minimiert und gleichzeitig die Produktionsleistung maximiert werden kann. ^{[ 171 ]} Im Idealfall ermöglichen genaue und in Echtzeit verfügbare Online-Korrosionsinformationen die Identifizierung und Reduzierung von Bedingungen, die hohe Korrosionsraten verursachen. Dies wird als vorausschauendes Korrosionsmanagement bezeichnet.

Zu den Materialschutzmethoden gehört die Auswahl des geeigneten Materials für die jeweilige Anwendung. In Bereichen mit geringer Korrosion sind kostengünstige Materialien vorzuziehen. Bei starker Korrosion sollten hingegen teurere, aber langlebigere Materialien eingesetzt werden. Weitere Materialschutzmethoden umfassen Schutzbarrieren zwischen korrosiven Substanzen und den Anlagenmetallen. Diese können beispielsweise aus einer Auskleidung mit feuerfestem Material wie Portlandzement oder einem anderen speziellen säurebeständigen Zement bestehen, der auf die Innenfläche des Behälters aufgespritzt wird. Alternativ sind dünne Beschichtungen aus teureren Metallen erhältlich, die günstigere Metalle vor Korrosion schützen, ohne dass viel Material benötigt wird. ^{[ 182 ]}

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