H5 Brandstoffen en kunststoffen
§5.1 Fossiele brandstoffen
Fossiele brandstoffen (steenkool, aardolie, aardgas) zijn miljoenen jaren geleden ontstaan
uit dikke lagen van resten van plantaardig en dierlijk leven, diep in de aarde, onder hoge
druk/temperatuur. Ze bestaan voornamelijk uit koolstofverbindingen (organische
verbindingen); bevatten één of meerdere koolstofatomen verbonden dmv atoombindingen.
Koolstofverbindingen kunnen lange koolstofketens bevatten.
- Steenkool; goedkope, belangrijke energiebron en makkelijk in gebruik. Wordt
gebruikt voor verwarmen van huizen, maken van stoom uit water (winning
elektrische stroom). Leidt tot veel uitstoot CO2 en fijnstof, wordt daarom in EU
tegenwoordig vaak vervangen door aardgas.
- Aardgas; ook makkelijk in gebruik en verbranding verloopt vollediger. Bestaat
voornamelijk uit methaan. Dit bevat veel H-atomen en zorgt dus voor een kleinere
CO2 uitstoot -> schoner.
- Aardolie; complex, niet direct bruikbaar mengsel. Samenstelling verschilt per gebied,
komt door verschil in lengte van de koolstofketens: hoe langer de koolstofketens,
hoe sterker de onderlinge vanderwaalskrachten tussen de moleculen en hoe dikker
de aardolie.
Winning van aardolie:
Aardolie bevat meerdere stoffen en moet dus gescheiden worden. Dit gebeurt in een
olieraffinaderij in hoge torens dmv destillatie. Aardolie wordt verhit (max. 370), waarna het
in de gasfase komt. Het mengsel van damp/vloeistof wordt aan de zijkant van de toren
ingevoerd en het vloeibare deel zakt direct naar beneden (residu). Gasvormige deel
verspreidt zich door de destillatietoren. Toren wordt van beneden naar boven steeds koeler,
waardoor de plek van condenseren afhangt van het kookpunt van de stof. In speciale
schotels worden deze opgevangen en afgetapt.
- Mengsel van stoffen in de schotels met ongeveer hetzelfde kookpunt; fracties. Een
destillatie waarbij fracties ontstaan; gefractioneerde destillatie. Een fractie is een
mengsel en heeft dus een kooktraject. Hoe zwaarder de koolstofverbindingen, hoe
sterker de vanderwaalskrachten en hoe hoger het kookpunt. Daarom is er bij
aardolie, voornamelijk bestaand uit C- en H-atomen, een relatie tussen het aantal
C-atomen en het kookpunt.
, Gebruik aardoliefracties:
Gassen die niet condenseren worden boven in de destillatiekom opgevangen en
gebruikt als flessengas en autogas.
Benzine, nafta, kerosine en gasolie -> vloeibare brandstoffen (voertuigen), grondstof
chemische industrie voor productie brandstoffen, medicijnen, kunststoffen (nafta).
Zware destillaten -> smeerolie, kaarsen, was en cosmeticaproducten.
Residu -> stookolie of asfaltbitumen (wegen, daken).
Ongeveer 42% wordt omgezet in benzine en ongeveer 22% in diesel. Bevatten vaak nog
zwavelverbindingen, wat bij verbranding schadelijk is en worden daarom in een
ontzwavelingsinstallatie grotendeels verwijderd. Gebeurt ook bij stookolie.
Stoffen (additieven) worden toegevoegd voor een beter verbrandingsproces. Soms wordt
aan benzine ethanol (gemaakt uit biomassa) en aan diesel biodiesel (gemaakt uit frituurvet)
toegevoegd, voor een schonere optie. De hoeveelheid toegevoegde ethanol/biodiesel geeft
je aan met procenten. E5, betekend mengsel van 5% ethanol.
Kraakproces:
Niet genoeg benzinefractie in aardolie, om aan vraag te voldoen. Daarom moet er mbv
kraken extra benzine uit nafta- en de gasoliefractie gemaakt worden. Dit is een
ontledingsreactie waarbij grotere koolstofverbindingen worden gesplitst in kleinere. Naast
benzine ontstaan er ook waardevolle grondstoffen, die omgezet worden in tussenproducten
voor de productie van kunststoffen en medicijnen. Kraken kan dmv thermolyse (zonder
aanwezigheid van zuurstof) of met een katalysator. Na een kraakproces hebben de
reactieproducten lagere kookpunten dan de beginstoffen. Ook ontstaan er altijd dubbele
bindingen.
§5.2 Koolstofverbindingen
Koolstofverbindingen: ontleedbare stoffen waarvan de moleculen zijn opgebouwd uit
koolstofatomen in combinatie met andere atoomsoorten. Ze worden gebruikt voor het
produceren van brandstoffen en kunststoffen. Koolstofatomen hebben veel
verbindingsmogelijkheden, door hun vier verbindingen, en dus zeer uiteenlopende
stofeigenschappen.
§5.1 Fossiele brandstoffen
Fossiele brandstoffen (steenkool, aardolie, aardgas) zijn miljoenen jaren geleden ontstaan
uit dikke lagen van resten van plantaardig en dierlijk leven, diep in de aarde, onder hoge
druk/temperatuur. Ze bestaan voornamelijk uit koolstofverbindingen (organische
verbindingen); bevatten één of meerdere koolstofatomen verbonden dmv atoombindingen.
Koolstofverbindingen kunnen lange koolstofketens bevatten.
- Steenkool; goedkope, belangrijke energiebron en makkelijk in gebruik. Wordt
gebruikt voor verwarmen van huizen, maken van stoom uit water (winning
elektrische stroom). Leidt tot veel uitstoot CO2 en fijnstof, wordt daarom in EU
tegenwoordig vaak vervangen door aardgas.
- Aardgas; ook makkelijk in gebruik en verbranding verloopt vollediger. Bestaat
voornamelijk uit methaan. Dit bevat veel H-atomen en zorgt dus voor een kleinere
CO2 uitstoot -> schoner.
- Aardolie; complex, niet direct bruikbaar mengsel. Samenstelling verschilt per gebied,
komt door verschil in lengte van de koolstofketens: hoe langer de koolstofketens,
hoe sterker de onderlinge vanderwaalskrachten tussen de moleculen en hoe dikker
de aardolie.
Winning van aardolie:
Aardolie bevat meerdere stoffen en moet dus gescheiden worden. Dit gebeurt in een
olieraffinaderij in hoge torens dmv destillatie. Aardolie wordt verhit (max. 370), waarna het
in de gasfase komt. Het mengsel van damp/vloeistof wordt aan de zijkant van de toren
ingevoerd en het vloeibare deel zakt direct naar beneden (residu). Gasvormige deel
verspreidt zich door de destillatietoren. Toren wordt van beneden naar boven steeds koeler,
waardoor de plek van condenseren afhangt van het kookpunt van de stof. In speciale
schotels worden deze opgevangen en afgetapt.
- Mengsel van stoffen in de schotels met ongeveer hetzelfde kookpunt; fracties. Een
destillatie waarbij fracties ontstaan; gefractioneerde destillatie. Een fractie is een
mengsel en heeft dus een kooktraject. Hoe zwaarder de koolstofverbindingen, hoe
sterker de vanderwaalskrachten en hoe hoger het kookpunt. Daarom is er bij
aardolie, voornamelijk bestaand uit C- en H-atomen, een relatie tussen het aantal
C-atomen en het kookpunt.
, Gebruik aardoliefracties:
Gassen die niet condenseren worden boven in de destillatiekom opgevangen en
gebruikt als flessengas en autogas.
Benzine, nafta, kerosine en gasolie -> vloeibare brandstoffen (voertuigen), grondstof
chemische industrie voor productie brandstoffen, medicijnen, kunststoffen (nafta).
Zware destillaten -> smeerolie, kaarsen, was en cosmeticaproducten.
Residu -> stookolie of asfaltbitumen (wegen, daken).
Ongeveer 42% wordt omgezet in benzine en ongeveer 22% in diesel. Bevatten vaak nog
zwavelverbindingen, wat bij verbranding schadelijk is en worden daarom in een
ontzwavelingsinstallatie grotendeels verwijderd. Gebeurt ook bij stookolie.
Stoffen (additieven) worden toegevoegd voor een beter verbrandingsproces. Soms wordt
aan benzine ethanol (gemaakt uit biomassa) en aan diesel biodiesel (gemaakt uit frituurvet)
toegevoegd, voor een schonere optie. De hoeveelheid toegevoegde ethanol/biodiesel geeft
je aan met procenten. E5, betekend mengsel van 5% ethanol.
Kraakproces:
Niet genoeg benzinefractie in aardolie, om aan vraag te voldoen. Daarom moet er mbv
kraken extra benzine uit nafta- en de gasoliefractie gemaakt worden. Dit is een
ontledingsreactie waarbij grotere koolstofverbindingen worden gesplitst in kleinere. Naast
benzine ontstaan er ook waardevolle grondstoffen, die omgezet worden in tussenproducten
voor de productie van kunststoffen en medicijnen. Kraken kan dmv thermolyse (zonder
aanwezigheid van zuurstof) of met een katalysator. Na een kraakproces hebben de
reactieproducten lagere kookpunten dan de beginstoffen. Ook ontstaan er altijd dubbele
bindingen.
§5.2 Koolstofverbindingen
Koolstofverbindingen: ontleedbare stoffen waarvan de moleculen zijn opgebouwd uit
koolstofatomen in combinatie met andere atoomsoorten. Ze worden gebruikt voor het
produceren van brandstoffen en kunststoffen. Koolstofatomen hebben veel
verbindingsmogelijkheden, door hun vier verbindingen, en dus zeer uiteenlopende
stofeigenschappen.
