mini|Rohöl (auch: Erdöl oder im internationalen Sprachgebrauch Petroleum) in einem Kolben und einem kleinen Becherglas Rohöl (, früher auch ) ist unverarbeitetes Erdöl, so wie es aus der Lagerstätte kommt bzw. von Mineralölunternehmen gefördert wird. Es handelt sich um eine ölige, brennbare Flüssigkeit von stark variierender Viskosität, die einen einzigartigen, charakteristischen schweren Geruch aufweist und deren Farbe von Gelb bis zu dunklem Rötlichbraun oder Schwarz reicht, jedoch meist eine deutliche grünliche Fluoreszenz zeigt. Als Rohölsorte bezeichnet man eine Erdölsorte mit bestimmten Eigenschaften aus einer bestimmten Förderregion oder Herkunft (Provenienz).
Zusammensetzung Erdöl ist sehr wahrscheinlich überwiegend biologischen Ursprungs und geht vor allem aus planktonischen Algen hervor. Die organische Ausgangssubstanz (Kohlenhydrate, Fette) wird durch geologische Prozesse in tiefere Bereiche der oberen Erdkruste versenkt und über Jahrmillionen hinweg unter Luftabschluss und Wärmezufuhr umgewandelt. Dabei entstehen Verbindungen, die als Kohlenwasserstoffe (KW) () bezeichnet werden. Erdöl besteht aus flüssigen und festen Kohlenwasserstoffen, wobei die Feststoffe in Dispersion oder in Lösung vorliegen können. Die Kohlenwasserstoffe lassen sich drei strukturellen Hauptgruppen zuordnen: Alkane (Paraffine) – CnH2n+2, Cycloalkane (Naphthene) – CnH2n und Aromaten – CnH2n-x, wobei x sowohl von der Struktur als auch vom Molekulargewicht abhängt. Einfach gesprochen sind dies Kohlenwasserstoffketten in verschiedenen Längen und Strukturen: unverzweigt (normal), verzweigt (iso-) oder ringförmig.
Das sehr breite Spektrum der Mengenanteile und die Häufigkeit bestimmter Kohlenwasserstoffreihen legen fest, welche physikalischen Trennverfahren – etwa Destillation – zur Abtrennung der Komponenten geeignet sind. Das Vorkommen und der Anteil anderer Begleitstoffe, wie Schwefel oder Sauerstoff, bestimmen hingegen die erforderlichen chemischen Behandlungsschritte, etwa katalytische Umwandlungen oder Wasserstoffbehandlungen.
Kohlenwasserstoffe machen 96 bis 99 Gewichtsprozent des Rohöls aus, während der restliche Anteil 1 bis 4 Gew.-% beträgt. Nach Angaben des Bundesverbandes Erdgas, Erdöl und Geoenergie (BVEG) ist Rohöl eine Mischung mit über 17.000 Bestandteilen. Während Erdöl mehr Kohlenstoffatome als Erdgas enthält, weisen einige Gase im Verhältnis mehr Wasserstoffatome auf. Der wesentliche Unterschied zwischen Erdöl und Erdgas liegt in der Größe ihrer jeweiligen Kohlenwasserstoffmoleküle.
Im Rohöl sind jedoch auch geringe Anteile Schwefel (S), sowie noch geringere Mengen Stickstoff (N) und Sauerstoff (O) enthalten. Der Schwefel verleiht dem Öl seinen leicht dumpfen Geruch, der durch leichtflüchtige Schwefelverbindungen verursacht wird, wie z. B. Mercaptane, aliphatische und aromatische Sulfide sowie Thiophen- und Thiophan-Derivate. Die „Säure“ eines Rohöls oder Erdgases („Sauergas“) bezieht sich auf dessen Geruch und Korrosivität, die auf die Schwefelverbindungen zurückzuführen sind. Schwefel ist neben den Kohlenwasserstoffen ein wertvoller Nebenrohstoff, z. B. als Dünger. Er wird in der Raffination im Claus-Prozess aus schwefelhaltigen Gasen (H2S) gewonnen und anschließend zu Schwefelsäure verarbeitet, welches durch Neutralisation mit Ammoniak zu Ammoniumsulfat also Produkt wird.
Der Wasseranteil von Rohöl kann lokal sehr unterschiedlich sein. Typische Werte liegen um 10 %, aber in emulgierter Form sind bis zu 30 % möglich. Das Wasser liegt im Allgemeinen in Form gesättigter Lösungen von Calcium- und Magnesiumsulfaten sowie Natrium- und Magnesiumchloriden vor. In der Regel wird Rohöl bei der Produktion (Erdölförderung), aber auch in Raffinerien entsalzt. Erdöl ist spezifisch leichter als Wasser mit einer Dichte von rund 0,8 bis 0,9 g/cm3 oder g/ml. Für große Mengen des fossilen Rohstoffs findet sich, dass 7 Barrel (je nach Dichte) etwa einer metrischen Tonne entsprechen. Es gilt 1 Barrel = 42 Gallonen = c. 159 l. Diese Umrechnung ist z. B. geeignet für die Umrechnung der verschiedenen Angaben der Verarbeitungsmengen von Raffinerien in Barrel oder Tonnen.
Kohlenwasserstoffe bestehen aus Kohlenstoff (C) und Wasserstoff (H). Sie sind die Hauptbestandteile im Rohöl, welches sich im Allgemeinen zwischen 2000 und 5500 m bildet. Diese Tiefe wird auch als „Ölfenster“ bezeichnet. Je nach Temperatur- und Druckbedingungen benötigt die Bildung von konventionellem Öl mehrere Millionen Jahre. Muttergestein, das über einen langen Zeitraum nicht tief genug versenkt wurde, kann kein Öl bilden. Ein Beispiel dafür ist Ölschiefer, es enthält Kerogen aber kein flüssiges Rohöl. Die wissenschaftliche Untersuchung dieser und verwandter Themengebiete findet in den Geowissenschaften statt.
Rohöl ist nicht radioaktiv. Es gibt jedoch bestimmte Gesteinsarten, die in und um Öl- und Gasvorkommen vorkommen und natürlich radioaktiv sind. Das Durchbohren dieser Gesteine oder deren Förderung an die Oberfläche kann Abfallmaterialien erzeugen, die radioaktive Stoffe enthalten. Es handelt sich dabei um natürlich vorkommendes radioaktives Material (NORM-Rückstände).
Erdgas, die gasförmige Fraktion des Rohöls, tritt auch unabhängig von Ölvorkommen in eigenen Bohrungen auf und hat sich dort durch natürliche unterirdische Prozesse von der flüssigen Phase abgespalten. Es besteht hauptsächlich aus leichten Paraffinen (Methan, Ethan, Propan, Butan); außerdem kommen höher siedende Paraffine, Stickstoff, Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff vor. Wurde das Rohöl von den leichten Gasen befreit, spricht man auch vom stabilisierten Rohöl.
Die globalen Öl- und Gasressourcen umfassen sowohl konventionelle als auch unkonventionelle Öl- und Gasvorkommen. Erdöl ist auf der Erde ungleich verteilt. Im Nahen Osten befinden sich rund 48 % der globalen Reserven. Die größten Vorkommen befinden sich in den Ländern (Top 3): Venezuela (304 Mrd. Barrel), Saudi-Arabien (267 Mrd. Barrel) und Iran (209 Mrd. Barrel). Die weltweiten Reserven schätzt man auf 1773 Milliarden Barrel. In Europa spielt dabei das Öl und Gas aus der Nordsee eine übergeordnete Rolle, welche seit den 2000er Jahren zurückgegangen ist. Im Jahr 2024 förderten die EU-Länder rund 15,5 Mio. t Rohöl, was gerade einmal 3,6 % der gesamten Importe entspricht. Die globale Produktion der fossilen Energieträger erreichte im Jahr 2024 rund 45,1 × 108 Tonnen Rohöl und 4,39 × 1012 m3 Erdgas. Die konventionellen Öl- und Gasressourcen können mittels vier Parametern bewertet werden, (1) kumulative Förderung, (2) verbleibende förderbare Reserven, (3) Reservenzuwachs aus entdeckten Öl- und Gasfeldern und (4) unentdeckten förderbaren Ressourcen.
Definition Rohöl Eine genauere Definition für Rohöl wird von der U.S. Energy Information Administration (EIA) gegeben:
Rohöl ist eine Mischung aus Kohlenwasserstoffen, die in natürlichen unterirdischen Lagerstätten in flüssiger Phase vorliegt und nach dem Durchlaufen oberirdischer Trennanlagen bei atmosphärischem Druck flüssig bleibt. Je nach den Eigenschaften des Rohölstroms kann dieser zudem Folgendes umfassen:
Geringe Mengen an Kohlenwasserstoffen, die in natürlichen unterirdischen Lagerstätten in gasförmiger Phase vorliegen, jedoch nach ihrer Gewinnung aus dem Bohrlochgas (Casing-Head-Gas) in betriebseigenen Separatoren bei atmosphärischem Druck flüssig sind und anschließend dem Rohölstrom beigemischt werden, ohne gesondert erfasst zu werden. Ebenfalls eingeschlossen ist Kondensat, das in betriebseigenen oder Feldtrennanlagen als Flüssigkeit aus Erdgasbohrungen gewonnen und später dem Rohölstrom beigemischt wird; Geringe Mengen an Nicht-Kohlenwasserstoffen, die gemeinsam mit dem Öl gefördert werden, wie etwa Schwefel und verschiedene Metalle; Tropfgase sowie flüssige Kohlenwasserstoffe, die aus Teersanden, Ölsanden, Gilsonit und Ölschiefer gewonnen werden.
In der Geschichte des Erdöls existieren jedoch zahlreiche Definitionen, sodass es keinen einheitlichen Standard gibt.
Charakterisierung und Klassifizierung mini|385x385px|Probe aus dem Statfjord Ölfeld. Eigenschaften: API-Grad = 35,2 und Viskosität (50 °C) = 3,2 mPa s.Eine typische Zerlegung in chemische Bausteine kann beispielsweise wie folgt aussehen: +Tabelle 1: Chemische Elemente in % (Elementaranalyse)AtomErdölErdgasKohlenstoff (C)84–8765–80Wasserstoff (H)11–141–25Schwefel (S)0,06–20–0,2Stickstoff (N)0,1–21–15Sauerstoff (O)0,1–20Metalle (Fe, V, Ni etc.)0,03 Die chemische Zusammensetzung wird durch vier Kohlenwasserstoffmoleküle oder Kohlenwasserstoffreihen bestimmt:
Alkane oder Paraffine Cycloalkane oder Naphthene (mitunter auch als Cycloparaffine bezeichnet) Aromaten oder Benzole Asphaltene
Eine weitere Aufteilung wäre in die:
Gesättigte Kohlenwasserstoffe (= Alkane oder Paraffine; Cycloalkane oder Naphthene; Wachse) Aromaten (= Benzole, Toluol, Xylene, polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, Naphthenoaromaten) Harze (z. B. Carbazol) Asphaltene Auf Englisch wird diese Serie auch als Saturates, Aromatics, Resins, and Asphaltenes (SARA) bezeichnet. Eine weitere bekannte Einteilung ist:
Gesättigte Kohlenwasserstoffe (C-C-Verbindungen): Alkane (n- und iso-), Cycloalkane (Naphthene), Wachse Ungesättigte Kohlenwasserstoffe (C=C-Verbindungen): Alkene (Olefine) Aromatische Kohlenwasserstoffe: Benzol, Toluol, Xylole (BTX) Weitere höhermolekulare Fraktionen: Harze, Asphaltene
Asphaltene sind schwere Moleküle mit Kettenlängen mit 40 bis über 60 Kohlenstoffatomen mit nichteindeutiger Struktur. Die Einteilung der Rohöle in die Kohlenwasserstoffgruppen Paraffine, Naphthene und Aromaten ist jedoch unbefriedigend, da sie je nach betrachteten Siedebereich variiert. Nach einem Verfahren des U.S. Bureau of Mines unterscheidet man zwischen paraffinbasisch- (P), gemischt- (G) und naphthenbasischen (N) Rohölen: Durch die Destillation von zwei Schlüsselfraktionen in zwei Temperaturspannen und die Bestimmung der Dichten erfolgt die Grundeinteilung: +Tabelle 2: Siedepunkts-Dichte-Beziehung zweier SchlüsselfraktionenFraktion 1: 250 und 275 °C
bei 101.325 Pa (Normaldruck)Fraktion 2: 275 und 300 °C
bei 5300 Pa („Vakuum“)paraffinbasisch (P)< 0,825 g/cm3 (API > 40)< 0,876 g/cm3 (API > 40)gemischtbasisch (G)0,825–0,860 g/cm3 (API 33–40)0,876–0,934 g/cm3 (API 20–30)naphthenbasisch (N)> 0,860 g/cm3 (API < 33)> 0,934 g/cm3 (API < 20) Es finden sich dann insgesamt neun Rohölklassen und Mischklassen wie paraffin-naphthenbasisch. Das U.S. Bureau of Mines spezifizierte eine Untersuchung wie folgt:
Atmosphärische Destillation: 10 Destillatfraktionen, abgetrennt in Intervallen von 25 °C zwischen 50 und 275 °C; Volumen, Dichte, Brechungsindex – für jede Fraktion bestimmt Destillation bei einem Druck von 40 mm Hg: 5 Destillatfraktionen, gewonnen aus dem Rückstand der atmosphärischen Destillation, abgetrennt in Intervallen von 25 °C zwischen 200 und 300 °C Volumen, Dichte, Brechungsindex, Viskosität, Trübungspunkt – für jede Fraktion bestimmt
Siehe auch der Abschnitt Ausbeute weiter unten. Der API-Grad wird unter Qualität beschrieben.
K-Faktor Ein gängiger Charakterisierungsfaktor in diesem Zusammenhang ist der Watson-Faktor :
mit der mittleren Siedepunkttemperatur in Rankine °R geteilt durch das spezifische Gewicht . Ist , liegen Kohlenwasserstoffverbindungen vor, die überwiegend paraffinisch sind. Man klassifiziert daher:
< 11,5: Naphthenbasisch < 12,1: Gemischt > 12,1: Paraffinbasisch
Niedrigere Werte dieses Faktors deuten auf Kohlenwasserstoffe mit einem höheren Anteil an naphthenischen oder aromatischen Komponenten hin. Der Watson-Faktor kann weiter approximiert werden zu
Dabei kommt der Zusammenhang zwischen Molekulargewicht und spezifischem Gewicht zum Ausdruck.
Typische Werte sind: +Tabelle 3: Weltweiter Rohölproben (Auswahl)ReservoirGebietLandBoscanZuliaVenezuela9,511,65MirandaTexasUSA22,511,13RedwaterAlbertaKanada34,311,83QuatifZone DSaudi-Arabien38,612,00Turner ValleyAlbertaKanada41,711,82Grass CreekWyomingUSA45,811,81
Correlation Index