Was ist ein Steamcracker?

Steamcracker sind in der Regel der Ausgangspunkt der Produktion (petro-) chemischer Grundstoffe. Beim Steamcracken (deutsch: Dampfspaltung) werden längerkettige Kohlenwasserstoffe wie Naphtha, aber auch Ethan, Propan und Butan, in kurzkettige oder ungesättigte Kohlenwasserstoffe umgewandelt. Die in Europa betriebenen Steamcracker setzen überwiegend das in Erdölraffinerien aus Rohöl gewonnene Naptha als Rohstoff ein. Wesentliche Produkte des Spaltprozesses sind dabei Ethen (Ethylen), Pyrolysebenzin, Propen (Propylen), Methan, Butene, Butadien und andere. In den USA dagegen wird der Großteil dieser Anlagen dagegen mit Ethan betrieben. Ein Großprojekt für den Bau eines neuen Ethan-Crackers startete außerdem zuletzt in den Vereinigten Arabischen Emiraten.

Wie arbeitet ein Steamcracker?

Die Spaltung des jeweiligen Kohlenwasserstoffs in einem Steamcracker geschieht unter Zugabe von Prozessdampf bei ca. 800 bis 850 °C. Kurze Verweilzeiten und ein durch Dampfzugabe geringer Partialdruck in Kombination mit einer schnellen Abkühlung des Spaltgases verhindern, dass die Spaltprodukte zu größeren Molekülen reagieren. Die Reaktion erfolgt in einem Rohrreaktor, dessen Rohrschlangen bis zu 80 m lang sein können. Das Rohr wird in einem Ofen durch Flammen beheizt, die Konstruktion des Rohrreaktors wird auf den Einsatzstoff (Feed) abgestimmt.

Der am Ende des Ofens austretende Produktstrom wird nach einer Öl- oder Wasserwäsche durch Rektifikation in verschiedene Fraktionen getrennt.

Große Steamcracker betreiben zum Beispiel

• Borouge (Joint Venture Borealis / Adnoc) in Abu Dhabi (1,5 Mio. t Ethen p.a.),
• BASF und Atofina in Texas (0,92 Mio. t Ethen p.A.)
• BASF in Antwerpen, Belgien (1,08 Mio. t. Ethen p.a.)
• BASF in Nanjing, China (1 Mio. t. Ethen p.a.)
• Sabic Europe, Geleen, NL (1,31 Mio. t. Ethen p.a.)
• Dow in Terneuzen, NL (565, 580 und 680 kt p.a.)

• BASF in Ludwigshafen (zwei Steamcracker mit zusammen 620.000 t Ethen p.a.),
• Dow in Böhlen (565 kt Ethen p.a.)
• OMV in Burghausen (450 kt Ethen p.a.)
• BP Gelsenkirchen (1,073 Mio. t. Ethen p.a.)
• Ineos Olefins in Köln-Worringen (946 kt Ethen p.a.)
• Klesch in Heide (110 kt Ethen p.a.)
• LyondellBasell in Münchsmünster und Wesseling (400+305+735 kt p.a.)
• Shell in Wesseling (310 kt p.a.)

Steamckracker spielen auf dem Weg hin zu einer CO₂-armen Chemieproduktion eine zentrale Rolle. Sie sind der wichtigste industrielle Prozess zur Herstellung leichter Olefine. 90 % der CO₂-Emissionen eines Steamcrackers entfallen auf die Beheizung des Spaltofens. Schätzungen zufolge ist Steamcracking ist für einen weltweiten Ausstoß von mehr als 300 Millionen Tonnen CO₂ pro Jahr verantwortlich. Pro Tonne Ethen werden durchschnittlich 11.470 MJ Energie eingesetzt und entstehen 692 kg CO₂-Emissionen. Neben der Verbesserung des Wärmeübergangs und Maßnahmen zur Reduktion der Koksbildung ist vor allem der Einsatz nachhaltig erzeugter Energie ein Schlüssel zu einer erheblichen Reduzierung der CO₂-Emissionen. Da Heiz- und Kühlvorgänge zentrale Elemente des Steamcracking-Prozesses sind, ist auch die Wärmerückgewinnung ein wesentlicher Hebel für die Einsparung von Treibhausgasen. Der größte Effekt in Bezug auf die Emissionen von Treibhausgasen ist allerdings durch die Beheizung mit nachhaltig erzeugtem Strom anstelle fossiler Brennstoffe zu erwarten. Die Technologien dazu sind noch nicht vorhanden, werden aber derzeit von verschiedenen Kooperationspartnern (Dow/Shell oder BASF/Sabic/Linde) untersucht und entwickelt. Erfahren Sie im CT-Bericht mehr zum Kooperationsprojekt Dow/Shell.

Die BASF schätzt, dass sich durch die Umstellung der Spaltöfen von einer fossilen Befeuerung mit Erdgas auf eine Elektroheizung auf Basis regenerativ erzeugtem Strom (Grünstrom) rund 90 % der Treibhausgas-Emissionen eines Crackers vermeiden lassen. Lesen Sie im Bericht zur Kooperation BASF/Sabic/Linde wie Steamcracker in Ludwigshafen künftig mit grünem Strom betrieben werden sollen.