Kerosine (von ), ein leichtes Petroleum, in der Schweiz in der Luftfahrt als Flugpetrol bezeichnet (nicht zu verwechseln mit Flugbenzin für Kolbenmotoren)z. B. admin.ch: Mineralölsteuerverordnung: neue Steuerbegünstigungen auf Flugpetrol oder Carbura: Pflichtlagerhaltung in der Schweiz, sind Luftfahrtbetriebsstoffe unterschiedlicher Spezifikationen, die vorwiegend als Treibstoff für die Gasturbinentriebwerke von Strahl- und Turbopropflugzeugen sowie Hubschraubern (Flugturbinenkraftstoff) verwendet werden.
In der deutschen Sprache bezeichnet Kerosin immer den in diesem Artikel beschriebenen Flugturbinentreibstoff; in anderen Sprachen (wie z. B. im amerikanischen Englisch) wird Petroleum als Kerosene bezeichnet.
Mit der Entwicklung von speziellen, luftfahrtgeeigneten Dieselmotoren, wie beispielsweise dem Thielert Centurion 1.7, können seit Beginn des 21. Jahrhunderts auch solcherart ausgerüstete Kleinflugzeuge mit Kerosin betrieben werden. Kerosin hat eine geringere Zündwilligkeit (Cetanzahl) als Dieselkraftstoff.
Kerosine sind jeweils ein enger Fraktionierschnitt aus dem leichten Mitteldestillat der Erdölraffination, versehen mit Additivpaketen zur Erreichung der jeweiligen Spezifikation. Die Siedekurve von Kerosin verläuft im Vergleich zu anderen Kraftstoffen recht flach. Die Benennung nach ADR ist KEROSIN, es fällt unter die Verpackungsgruppe III.
Geschichte Der Name Kerosin geht auf den Arzt und Geologen Abraham Gesner (1797–1864) zurück, der 1846 in Nova Scotia (Kanada) aus Kohle eine leicht entflammbare Flüssigkeit gewann, die dem deutschen Petroleum entspricht. Ein dabei entstehendes, wachsartiges Zwischenprodukt, das bei dem Vorgang eine wichtige Rolle spielte, ist der Grund dafür, dass er die Flüssigkeit Kerosene (gesprochen: Kerrosin oder auch Kerosien) nannte, abgeleitet von griechisch κηρός (keros), dt. Wachs. Das Zwischenprodukt war dem Paraffin ähnlich, weshalb im britischen Englisch das flüssige Folgeprodukt bis heute Paraffin (Oil) genannt wird. Nachdem Anfang der 1850er Jahre verbesserte Methoden zur Gewinnung von Kerosene aus Kohle und durch Ignacy Łukasiewicz und Jan Zeh auch deren Destillation aus Erdöl entdeckt (Patent vom 2. Dezember 1853) sowie 1858 das erste nordamerikanische Erdöl in Ohio gefunden wurde, war Gesners Methode nicht mehr rentabel, seine Firma mit ihren Rechten und Lizenzen wurde von Standard Oil übernommen. Die Marke bzw. die Bezeichnung Kerosene setzte sich jedoch fast weltweit durch.
Sprachliche Abgrenzung
Gesner meldete sowohl die Erfindung des Produktes zum US-Patent als auch das Wort Kerosene als Warenzeichen an. Zur Umgehung der geschützten Markenrechte wurden von anderen Herstellern mit anderen Verfahren auch andere Namen eingeführt, die oft auf die Begriffe Wachs (Kerosene), Stein(-kohle) und Öl anspielen: Steinöl (deutsch) oder Petroleum (griechisch-lateinisch), Cherosene (italienisch) oder Queroseno (spanisch). Diese Namensvielfalt und zusätzlich auf Gasolene (bezugnehmend auf die Destillation aus Erdöl) basierende Begriffe führen dazu, dass gleichklingende Bezeichnungen in verschiedenen Sprachen ganz unterschiedliche Erdölraffinate bezeichnen und zu gefährlichen Missverständnissen führen können.
In der deutschen Sprache bezeichnet Kerosin immer den in diesem Artikel beschriebenen Flugturbinentreibstoff, außer im Fachjargon der deutschen Petroindustrie, wo man es als Eindeutschung zu Kerosene verwendet. Dies führt zu Irritationen mit den Falschen Freunden, da das amerikanische Englisch mit dem Wort Kerosene das bezeichnet, was im Deutschen Petroleum ist. Andererseits bezeichnete Queroseno (spanisch), Kérosène (französisch), Cherosene (italienisch) und Kerosine (niederländisch) zwar anfänglich das Lampenpetroleum, ist aber heute außerdem in allen diesen Sprachen das gebräuchliche Wort für den Flugturbinentreibstoff, wie auch Kerozin im Kroatischen. Im britischen Englisch und damit auch in vielen Commonwealthstaaten ist der Begriff Kerosene bekannt, aber eher ungebräuchlich und bedeutet meistens ebenfalls Petroleum.
Der hier beschriebene Flugturbinentreibstoff wird in den meisten (europäischen) Sprachen mit einem Wort bezeichnet, das den Bestandteil „Jet“ enthält: z. B. Jet Fuel, Jet-Un oder Jet-A.
Herstellung Kerosin wird in Erdölraffinerien im Wesentlichen durch Destillation aus Rohöl gewonnen. Dabei wird das Rohöl zunächst einer Entsalzung zugeführt und in Rohröfen auf ca. 400 °C erhitzt. Anschließend wird es einer atmosphärischen Destillationskolonne zugeführt. In dieser stellt sich ein Temperaturprofil ein. Über den Flüssigkeit- und Gasaustausch und das Temperaturprofil ergibt sich eine stoffliche Trennung bzw. eine Anreicherung von Komponenten in bestimmten Zonen der Kolonne. Kerosin, das hauptsächlich aus Molekülen mit etwa 9 bis 13 Kohlenstoff-Atomen pro Kohlenwasserstoffmolekül (Siedetemperatur 150 und 250 °C) besteht, und Diesel werden in der Mitteldestillatfraktion gewonnen. Am Boden der Kolonne befinden sich Schweröle und der Rückstand. Dieser kann je nach eingesetztem Rohöl durchaus 40–60 % des eingesetzten Rohöls ausmachen und wird daher in einer Vielfalt weiterer Prozesse mit Konversionsanlagen aufgearbeitet. Dabei werden durch unterschiedliche Crackverfahren die höhermolekularen Verbindungen aufgespalten. Dabei entstehen wieder Ströme der Fraktionen Gase, Naphtha, Mitteldestillate, Schweröle, Wachs und schließlich Koks. Allen Raffinerien gemeinsam ist noch die Vakuumdestillation bei Drücken zwischen 10 und 30 mbar. Damit können auch Stoffströme fraktioniert werden, die bei Umgebungsdruck Siedetemperaturen oberhalb von 400 °C, zum Teil bis 600 °C aufweisen. Die Stoffströme aus den verschiedenen Verfahren enthalten noch aliphatische und aromatische Schwefelverbindungen, die bei Bedarf in einem Hydrierungsreaktor selektiv entfernt werden müssen. Die Spezifikation von Kerosin erlaubt einen Massenanteil von 3000 ppmw Schwefel. Ein Rohschnitt des Kerosins enthält maximal etwa 1600 ppmw Schwefel, während am Markt befindliches Kerosin zwischen 100 und 700 ppmw Schwefel enthält. Die unterschiedlichen Stoffströme werden in der Raffinerie zu einem Treibstoff zusammengemischt, der den Spezifikationsanforderungen entspricht. Die maximal erlaubten Schwefelgehalte bleiben mit Werten zwischen 1000 ppmw (JP-7), 3000 ppmw (Jet A-1) und 4000 ppm (JP-4) in der gleichen Größenordnung. Flugturbinenkraftstoffe unterscheiden sich von Kerosinfraktionen in der Raffinerie durch die Zugabe zahlreicher Additive, wie Antioxidantien, Metalldeaktivatoren, antistatischen Zusätzen, Korrosionsinhibitoren und weiteren.
Der enge Fraktionierschnitt bewirkt, dass wenig leichte und wenig schwere Kohlenwasserstoffverbindungen im Kraftstoff vorhanden sind, weshalb dieser nicht zu früh zündet und fast rückstandsfrei verbrennt. Die meisten Moleküle zünden bei der gleichen Temperatur. Aufschluss darüber gibt eine Siedeanalyse, die im Falle des Kerosins im mittleren Siedebereich eine weit gestreckte, flache Siedelinie ergibt; siehe die Grafik mit Siedekurven. Diese Siedelinie liegt zwischen Schwerbenzin und Dieselkraftstoff.
Es wird an Verfahren gearbeitet, die nicht auf Erdöl als Rohstoff basieren. Außer Biokerosin ist zum Beispiel die Sun-to-Liquid-Technologie in Entwicklung. Das System scheidet Kohlendioxid und Wasser aus der Luft ab und wandelt es in einer mehrschrittigen thermochemischen Prozesskette in Wasserstoff und Kohlenmonoxid um. Aus diesem Synthesegas kann dann Kerosin produziert werden.DLR Portal: Solaranlage SUN-to-LIQUID produziert erstmals solares Kerosin aus Sonnenlicht, Wasser und CO2 - DLR Portal, abgerufen am 21. November 2019 An Empa und Paul Scherrer Institut (PSI) wurde 2021 die Initiative »SynFuels« gestartet. Ein weiterer Weg ist die Gewinnung von Wasserstoff durch Elektrolyse mit Strom aus erneuerbaren Energien und die anschließende Umsetzung mit CO2 zu flüssigen Kohlenwasserstoffen mit dem Fischer-Tropsch-Verfahren, aus denen dann Kerosin-äquivalente Fraktionen destilliert werden können.
In Deutschland wurden 2015 ca. 5,2 Millionen Tonnen Flugturbinenkraftstoff (schwer) hergestellt.MWV: , abgerufen am 26. November 2016.
Zusammensetzung mini|Siedeverläufe von Erdöl qualitativ. JP (Jet Propellant) sind veraltete Normen für Flugtreibstoffe. Kerosin besteht aus einer komplexen Mischung aus Alkanen, Cycloalkanen, Aromaten und Olefinen. Jet A enthält fast ausschließlich Verbindungen mit 9 bis 17 Kohlenstoffatomen, wobei der Schwerpunkt (19,5 % Masse) als C12-Verbindung vorliegt. Ein typischer Gehalt liegt bei 37 % Alkanen, 47 % Cycloalkanen, 15 % Aromaten und 1 % Olefinen. Die exakte Zusammensetzung hängt sehr stark vom Rohöl und dessen Herkunft ab. Verschiedene Quellen geben eine Bandbreite von 35,4–78 % Alkane, 9,8–60,3 % Cycloalkane und 2,5–22 % Aromaten (jeweils Massenprozente) an. Die Aromaten bestehen zum größten Teil aus Monoaromaten. Ein kleiner Teil weist Di- und Triaromate auf.
Additive Kerosin unterscheidet sich von Petroleum neben dem engeren Fraktionierschnitt im Wesentlichen durch die Zugabe funktionaler Additive (siehe auch,Exxon Worldspecs (PDF; 1,5 MB) Appendix D, oder), die für eine Verwendung als Flugzeugtreibstoff erforderlich bzw. nützlich sind. Hierzu gehören unter anderem: Antistatikmittel verhindern oder reduzieren die Neigung des Treibstoffes, sich bei der Betankung statisch aufzuladen (STADIS 450, Wirksubstanz: Dinonylnaphthylsulfonsäure, Dosierung: 1–5 mg/l). (PDF; 110 kB) Anti-Oxidantien vermeiden die Bildung gummiartiger Ablagerungen, die sich bei Anwesenheit von Luftsauerstoff bilden können. Bei „hydrierten“ Kerosinanteilen ist die Dosierung Pflicht (Substanzen: Polysubstituierte Phenole, maximal 24 mg/L). Metall-Deaktivatoren verhindern die durch Metalle (speziell Kupfer) katalysierte Oxidation des Kerosins (Substanz: N,N′-Disalicyliden-1,2-diaminopropan, max. 5,7 mg/L). Korrosionsschutzmittel verhindern Korrosion in den Tanks. Einige dieser Substanzen haben auch schmierfähigkeitsverbessernde Eigenschaften (Substanzen: langkettige Fettsäuren oder polysubstituierte Phenole, Dosierung: unbekannt). Vereisungsschutzmittel verhindern die Bildung von Wassereiskristallen, wenn das Kerosin bei Flügen in großen Höhen stark abgekühlt wird. Es beeinflusst nicht den Freezing Point, das heißt die Bildung von Paraffinkristallen bei niedrigen Temperaturen. Diese Substanzen haben auch biozide Wirkung (Substanzen: u. a. Diethylenglykolmonomethylether/DEGME, 0,10–0,15 %). Biozide werden erst beim Vorhandensein von Bakterien angewandt, dies wird in der Regel viertel- bis halbjährlich mittels Schnelltest geprüft. Dauerhafte Verwendung führt zu Resistenzen (Substanzen: u. a. Kathon: Chlormethylisothiazolinon, Methylisothiazolinon oder Octylisothiazolinon, Dosierung: 1 ppm). Wärmestabilisatoren (Thermal Stability Improver) kommen beim JP-8+100 zum Einsatz und verhindern/reduzieren die Zersetzung (Cracken) des Kerosins bei hohen Temperaturen (Substanzen: unbekannt, Dosierung: unbekannt).
Sorten (Spezifikation und Verwendung) Zivilluftfahrt Jet A Die gegenwärtig ausschließlich noch in den USA in Anwendung befindliche Treibstoffsorte Jet A entspricht der militärischen Spezifikation JP-1 mit einem Freezing Point bzw. Gefrierpunkt von −40 °C. Dichte: 0,775–0,825 kg/dm3 Flammpunkt: +38 °C Gefrierpunkt: −40 °C
Jet A-1 (NATO Code F-35) mini|Betankung mit Jet A-1 Heute wird in der internationalen zivilen Luftfahrt mit Ausnahme der USA fast ausschließlich die Spezifikation Jet A-1 (entspricht der militärischen Bezeichnung JP-1A) mit etwas niedrigerem Gefrierpunkt (−47 °C), aber identischem Flammpunkt und Siedebereich wie Jet A als Flugturbinenkraftstoff verwendet. Der NATO-Code ist F-35.