Senecaöl
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Senecaöl,
[* 2] (Petroleum, Steinöl, Naphtha), eine in der Natur vorkommende entzündliche Flüssigkeit, welche den aus verschiedenen Teersorten gewonnenen Mineralölen ähnlich ist und, wie diese, wesentlich aus flüssigen Kohlenwasserstoffen besteht. Das rohe Erdöl ist hell oder dunkel, dünn- oder dickflüssig; es wird oft begleitet von brennbaren Gasen, enthält teils Bestandteile, die schon bei mäßiger Erwärmung Dampfform annehmen, teils schwer flüchtige Öle und starre Körper (Paraffin) [* 4] und geht unter Umständen in sehr dickflüssige Substanzen über, als deren Endglied das starre Bergwachs und der Asphalt zu betrachten sind.
Das Erdöl ist sehr weit verbreitet und findet sich in den verschiedensten Gebirgsformationen, bisweilen in der Nähe von Punkten vulkanischer Thätigkeit, aber ganz allgemein auch in Sedimentgesteinen. Einzelne Vorkommen gehören einer sehr jungen Formation an, wie das von Wietze in Hannover, [* 5] während das amerikanische Erdöl aus den ältesten Formationen gewonnen wird. Es gibt aber an den verschiedenen Fundorten keine bestimmte Petroleumschicht. Das Öl durchdringt vielmehr die benachbarten Gesteinsschichten und erfüllt Spalten und Klüfte, auf welche es in seinem Lauf stößt.
Das Vorkommen ist daher ein sehr unregelmäßiges, und in unmittelbar benachbarten Lokalitäten kann ein Bohrloch bei 20, ein andres erst bei mehr als 100 m Tiefe das Öl erreichen. Häufig enthalten die Hohlräume neben Erdöl auch Wasser und brennbare Gase, [* 6] nach ihrem spezifischen Gewicht übereinander geschichtet und meist unter hohem Druck stehend. Aus einem Bohrloch, welches bei einem schräg aufwärts gerichteten Hohlraum die Gasschicht trifft, wird daher zunächst eine Eruption entzündlicher Gase erfolgen, und wenn diese vorüber ist, muß das Erdöl durch Pumpen [* 7] gehoben werden.
Trifft das Bohrloch dagegen von vornherein die Ölschicht, so wird das stark gespannte Gas das Erdöl zur Oberfläche der Erde und selbst fontänenartig über dieselbe hinaustreiben. Eine Kluft, welche in dem mit Wasser gefüllten Teil angebohrt wird, liefert oft eine reiche Ausbeute an Erdöl, wenn es gelingt, das Wasser so weit auszupumpen, daß das Öl das Bohrloch erreichen kann. Unter den Produzenten von Erdöl steht Nordamerika [* 8] obenan. In den Vereinigten Staaten [* 9] zieht sich die wichtigste Petroleumzone von der Westgrenze Pennsylvaniens in nordöstlicher Richtung quer durch diesen Staat und durch den Staat New York an dessen Südgrenze.
Die wichtigsten Produzenten innerhalb dieser Zonelind die Grafschaften Mac Kean in Pennsylvanien mit einer mittlern Tagesproduktion von 34,000 und Alleghany in New York mit einer solchen von 12,000 Barrels. Der ganze Distrikt lieferte 1882 täglich 61,000 Barrels. Von weit geringerer Bedeutung sind Westvirginia, Ohio, Kentucky und Kalifornien. In Asien [* 10] liefert Rangun [* 11] am Irawadi jährlich gegen 3 Mill. Ztr. Erdöl. In Kanada erstreckt sich eine Erdölzone von Samia nach Gaspe, von Bedeutung ist die Ausbeute auf der Halbinsel zwischen den Seen Huron, St. Clair und Ontario. In Mittel- und Südamerika [* 12] sind zu nennen: Cuba mit großem Reichtum an Asphalt, der Asphaltsee (Pitch Lake) auf Trinidad, die Petroleumquellen am See von Maracaibo, die Ölfelder von Mancora in Nordperu, von Cuarazuli, Plata und Piquerenda in Südbolivia und die der argentinischen Provinz Jujuy. In Asien hat Japan [* 13] Quellen in den Bezirken Eschigo, Schinano, Totomi und Akita; in China und Formosa ist die Ausbeute noch gering. Ein wichtiges Gebiet ist Britisch-Birma, namentlich die Inseln Tscheduba, Ramri und Barongah. Die geologische Formation besteht aus sandigem Lehm, der ein auf einem Kohlenflöz ruhendes Thonlager bedeckt. Das Öl ist in dem Thon enthalten, und wenn man die obere Schicht durchbohrt und in den Thon einen Brunnen [* 14] von 60 bis 90 m Tiefe gräbt, so sammelt sich das Öl in ¶
diesem auf Wasser schwimmend und kann leicht zu Tage gefördert werden. Im Pandschab tritt Erdöl an mehreren Stellen zu Tage; auch findet sich Erdöl in Assam. Persien [* 16] ist reich an Petroleumquellen, ebenso die Großen Sundainseln. Das wichtigste Gebiet nach Nordamerika ist aber unstreitig der Kaukasus. Die kaukasisch-kaspische Naphthazone beginnt östlich vom Kaspischen Meer und setzt sich fort über die Insel Tschaloken und die kleinen Inseln in der Nähe der Halbinsel Apscheron in das Gebiet von Baku und zieht von da längs des Kaukasus über Tiflis, Ter und Noworossijsk auf die Tamanhalbinsel und bis in die Krim. [* 17]
Man unterscheidet vier Regionen und zwar je eine zu beiden Enden der Kaukasuskette und je eine im N. und S. derselben. Die Erdölquellen finden sich hier in vollkommen vulkanischer Gegend, die auch an Mineralquellen sehr reich ist. Reiche Ausbeute liefern das Becken von Temruck oder von Kertsch am Kubanfluß und das nördliche Becken, welches das Terekthal und die Provinz Daghestan umfaßt. Die beiden wichtigsten Becken liegen aber im Kurathal um Tiflis herum und auf der Halbinsel Apscheron um Baku. In Tiflis steigen brennbare Gase in unaufhörlichen Strömen aus dem Erdboden hervor.
Das Erdöl findet sich meist in der tertiären Formation, und die mittlere Tiefe der Brunnen beträgt kaum mehr als 60 m, während man in Amerika [* 18] 250, selbst 310 m hinabgeht. Am ergiebigsten sind die Brunnen in Baku, wo einzelne natürliche Quellen einen See von 2 km Länge gebildet haben. In Australien [* 19] besitzen Neusüdwales sowie auch Queensland und Tasmania ausgedehnte Lager [* 20] von Brandschiefer, aus dem in Neusüdwales Erdöl gewonnen wird, und in Neuseeland hat man auf der Nordinsel Bohrungen auf Erdöl gemacht, deren Resultate indes unbedeutend waren. Afrika [* 21] scheint ebenfalls reich an Erdöl zu sein, doch kommt dies Produkt gegenwärtig wenig zur Geltung.
Europa [* 22] besitzt zwar an vielen Orten Erdölquellen, doch ist zunächst nur das Vorkommen in Galizien von größerer Bedeutung. Hier zieht sich das Erdölgebiet in einer Breite [* 23] von 2-3 Meilen am Nordabhang des Gebirges hin, zwischen dem neocänen Karpathensandstein und den Tertiärschichten. Eine der wichtigsten Lokalitäten ist Boryslaw bei Drohobycz, wo sich Erdöl und Ozokerit in bituminösen und salzigen miocänen Thonen u. Mergeln finden, die von Gerölle und Lehmschichten bedeckt sind.
Niveau und Ergiebigkeit der Erdöl führenden Schichten wechseln sehr; indes scheint Ozokerit sich tiefer als 20 Klafter nicht mehr zu finden, während noch in jeder beliebigen Tiefe angetroffen wird. An Ozokerit liefert ein Schacht durchschnittlich 2-4, jedoch zuweilen auch 30 Ztr. pro Tag, an Öl 1-3 Ztr. Auch Rußland (Polen und Petschoragebiet) sowie Rumänien [* 24] haben bedeutende Erdölquellen. Für Deutschland [* 25] hat das Vorkommen von Erdöl im nordwestlichen Teil des Landes besonderes Interesse.
Die äußersten Spuren desselben laufen von Vorwohle bei Kreiensen bis Heide in Holstein, also in einer Länge von 35 Meilen bei einer Breite von 12-15 Meilen. Auf diesem Gebiet werden folgende Fundorte genannt: Verden, [* 26] Wietze westlich von Celle, [* 27] Steinförde, Hünigsen im Amt Burgdorf, Edemissen im Amt Meinersen, Dollbergen und Abbensen, Ödessen, mehrere Orte in der Nähe von Braunschweig, [* 28] die braunschweigische Enklave Ölsburg, Sehnde zwischen Lehrte und Hildesheim, [* 29] Limmer und Harenberg, Oberg im Amt Hildesheim und Heide in Holstein. Am meisten Aufsehen erregte die Gegend von Ödessen (Ölheim), wo eine Aktiengesellschaft 1880 die Bohrarbeiten begann und aus einem der Bohrlöcher in 150 Tagen 1000 Barrels à 3,25 Ztr. gewann.
Mohr erbohrte eine Quelle, [* 30] welche 30 Ztr. Erdöl in einer Stunde lieferte. Als die Quelle bei einer Tiefe von 192 Fuß nur etwa 150 Barrels ergeben hatte, ließ sie sichtlich in ihren Erträgen nach, wurde deshalb 36 Fuß tiefer gebohrt und lieferte nun die angegebene Ölmenge. Bis zum Abend des 25. Juli floß die Quelle ununterbrochen, während man aus Mangel an Fässern etwa 30 Stunden lang die Thätigkeit der Pumpen einstellen mußte. Binnen 72½ Stunden ergab das Bohrloch 783 Barrels oder 2600 Ztr. Petroleum mit einem spezifischen Gewicht von 0,892 und einer Temperatur von 10,25°. Auch auf dem benachbarten Bohrwerk der oben genannten Aktiengesellschaft hatte man währenddem gute Erfolge, indem man täglich etwa 50 Barrels gewann.
Das Mohrsche Bohrloch lieferte neben dem Erdöl Salzwasser, im ganzen ca. 90,000 Lit. in 24 Stunden, von welchen etwa 66 Proz. Erdöl waren. Beim Abteufen des Bohrlochs erschien bis 10 m Tiefe ein feiner Sand mit Findlingen von rotem Granit und Flintsteinen, dann ein 7 m mächtiger blaugrauer Diluvialthon und ein 3 m mächtiger blauer Thon mit Kalksteinschicht. Von 20 bis 35 m folgte Mergelthon, von 35 bis 40 m festes Gebirge mit Quarzeinlagerungen, dann bis 48 m harter Sandsteinfels mit Schwefelkies, der die ersten Ölspuren zeigte.
Größere Ölmengen führte bis 54 m ein sandiger Thon. Bis hierher stimmen die Ergebnisse in allen Bohrlöchern, dann aber weichen sie ab. Man erreicht nun porösen Sandstein, schwarzen und braunen Sand, endlich eine Kiesschicht, die eigentliche Mutterschicht für das Erdöl, welches hier am reichlichsten auftritt. Damit ist auch erwiesen, daß im hannöverschen Gebiet die Verhältnisse ganz ähnlich liegen wie in Nordamerika. Im Deutschen Reich findet sich Erdöl außerdem noch im Elsaß (Umgegend von Sulz unterm Wald) sowie in Bayern. [* 31] In Frankreich ist der wichtigste Fundort Gabian im Departement Hérault, in Italien [* 32] die Umgegend von Reggio, Modena und Bologna; auch findet sich Erdöl in der Schweiz, [* 33] Griechenland, [* 34] Spanien, [* 35] England, Schottland.
Man gewinnt das Erdöl durch Brunnen oder Bohrlöcher. In Nordamerika teuft man einen 1,5-2 m weiten Schacht bis auf den anstehenden Fels ab und setzt in diesem das 8-10 cm weite Bohrloch an. Oft erreicht man schon bei 10, meist bei 20-70 m Tiefe das Öl. Die enorme Triebkraft, mit welcher das Öl anfänglich bisweilen emporgeschleudert wird (bis 20 m), verliert sich allmählich, und man fördert es dann durch eingesetzte Röhren [* 36] mit Pumpen. Das Wasser, welches viele Bohrlöcher neben dem Erdöl liefern, ist bald süß, bald salzig. Manche Bohrlöcher gaben täglich nur 1800-3600, andre zehnmal soviel, selbst 40,000 und 91,000 Lit. Einfacher ist die Gewinnung durch Brunnen, in denen sich das Erdöl, wie bei Rangun, sammelt; auch in Nordamerika ist diese Methode in einigen Distrikten anwendbar, und in Kanada ist der poröse Kalkstein zuweilen so stark mit Erdöl imprägniert, daß man ihn ohne weiteres destillieren kann.
Das amerikanische rohe Erdöl ist dunkel gefärbt, meist braun, vom spez. Gew. 0,75-0,925; es riecht von beigemengten Schwefel-, Arsen- und Phosphorverbindungen durchdringend widrig. Besonders das kanadische riecht sehr stark, ist rotbraun, schwerer (0,832-0,858) als das pennsylvanische (0,805-0,816), welches heller, dünnflüssiger, grünlich, ins Olivenbraune ziehend erscheint. Das Rangunöl ist bei auffallendem Licht [* 37] gelbgrün, bei durchfallendem braun und ¶
butterartig. Das Öl von Apscheron hat je nach der Tiefe der Bohrlöcher ein spezifisches Gewicht von 0,855-0,925, während das schöne gelbe Öl von Surachana nur 0,750 spez. Gew. besitzt. Allgemein liefern die obern Erdschichten dickflüssigere, schwerere Öle [* 39] als die tiefern, vielleicht zum Teil aus dem Grunde, weil aus jenen die flüchtigern Bestandteile des Erdöls durch Verdunstung entwichen sind. Manche Erdöle entwickeln kein Gas, andre aber liefern schon bei 6° entzündliche Dämpfe, und die meisten beginnen bei 40-60° zu sieden.
Bei fortgesetztem Erhitzen steigt der Siedepunkt beständig, und die letzten flüchtigen Anteile des Erdöls verdampfen erst bei 400°. Zuletzt bleibt ein pechartiger oder kohliger Rückstand. Dies Verhalten deutet darauf hin, daß das Erdöl ein Gemenge verschiedenartiger Stoffe ist, und in der That besteht es fast ausschließlich aus Kohlenwasserstoffverbindungen, welche nach der Formel CnH2n+2 zusammengesetzt sind. Diese Kohlenwasserstoffe bilden eine homologe Reihe, deren aufeinander folgende Glieder [* 40] sich durch einen Mehrgehalt der Atomgruppe CH2 unterscheiden.
Die Reihe beginnt mit dem Sumpfgas oder Methan CH4, auf welches noch einige gasförmige, dann aber flüssige Verbindungen folgen, und endet mit bei gewöhnlicher Temperatur starren Körpern. Im E. findet sich nun das Sumpfgas selbst nicht, seine entzündlichen Gase bestehen aus Äthan C2H6 und Propan C3H8. Außerdem enthält es Butan C2H10, welches bei 1°, Pentan C5H12, welches bei 38°, Hexan C6H14, welches bei 69°, Heptan C7H16, welches bei 100°, Oktan C8H18, welches bei 124° siedet, und auch noch höhere Glieder dieser Reihe.
Keineswegs sind aber alle diese Kohlenwasserstoffe stets vorhanden, meist herrschen einige, wie z. B. Pentan und Hexan, bedeutend vor. Das kaukasische Erdöl besteht ebenfalls aus Kohlenwasserstoffen, welche aber der Reihe CnH2n angehören und aus Hexahydrobenzol C6H12 und dessen Homologen bestehen, so daß sie wenigstens zum Teil leicht in Benzolderivate übergeführt werden können. Die quantitativen Verhältnisse des bei höherer Temperatur siedenden Teils des Erdöls sind nicht bekannt; aber manche Erdöle enthalten bedeutende Mengen von Paraffin (rohes pennsylvanisches 2 Proz., kanadisches bis 7, Rangunöl bis 10, javanisches bis 40 Proz.), welches bisweilen schon bei Winterkälte herauskristallisiert und in seiner Zusammensetzungen dem aus Braunkohlenteer gewonnenen Paraffin abweicht. Manche Erdöle sind ganz sauerstofffrei, die meisten aber enthalten auch sauerstoffhaltige Verbindungen, wie Karbolsäure, wenn auch in viel geringerer Menge als die Teeröle, in welchen wieder die Kohlenwasserstoffe des Erdöls sehr spärlich vertreten sind.
Die große äußere Ähnlichkeit [* 41] des Erdöls mit den aus Teer bereiteten Ölen führte sehr bald zu der Annahme, daß dasselbe zu großen Kohlenlagern in der Erde in Beziehung stehe und als ein Nebenprodukt bei der Umwandlung der Holzfaser in Steinkohle zu betrachten sei. In der That tritt Sumpfgas, das erste Glied [* 42] jener Reihe von Körpern, aus welchen Erdöl besteht, in Steinkohlengruben ganz allgemein auf, und in dem Steinkohlenbergwerk The Dingle in Shropshire fließt Mineralöl direkt aus Steinkohlen ab. Ist Teer das Produkt einer raschen Zersetzung bei sehr hoher Temperatur, so könnte man wohl das Erdöl entstanden denken durch einen bei verhältnismäßig niederer Temperatur und unter hohem Druck verlaufenden Prozeß, welcher sehr wohl andre Kohlenwasserstoffe liefern dürfte.
Gegen diese Hypothese sprechen nun aber manche Verhältnisse im Vorkommen des Erdöls sehr entschieden. Zwar finden sich in Nordamerika im Öldistrikt auch sehr ausgedehnte Steinkohlen-, namentlich Anthracitlager; aber Erdöl trifft man auch in Gegenden, in denen nur ältere und nicht mehr die Steinkohlenformation vorhanden ist, ohne daß man Grund hätte, anzunehmen, dieselbe sei früher dort vorhanden gewesen und erst später zerstört worden. Überhaupt tritt Erdöl in Amerika mehr in den unter der Steinkohlenformation liegenden silurischen und devonischen Schichten auf, und somit erscheint die Hypothese, welche das Erdöl zu den Steinkohlen in Beziehung setzen will, wenig begründet.
Vielleicht ist das Erdöl überhaupt nicht ein Zersetzungsprodukt von vegetabilischer Substanz, aus welcher die Kohle unzweifelhaft abzuleiten ist, sondern aus tierischen Stoffen entstanden. Dafür spricht z. B. das Vorkommen von Erdöl am Roten. Meer. Die ägyptische Küste besteht dort großenteils aus Korallenbänken, die auf der Wasserseite leben und weiter wachsen, landeinwärts aber absterben und austrocknen, so daß ein löcheriger Kalkfels übrigbleibt. In diesen Löchern sammelt sich als Zersetzungsprodukt der eingeschlossenen Korallentiere beständig Petroleum, das von den Eingebornen aus Brunnen ausgeschöpft wird.
Sonach würde jede absterbende Bank von Korallen, [* 43] Muscheln, [* 44] Krebstieren das Material zu öligen Produkten enthalten, und ihre Bildung würde nur davon abhängen, daß die Umstände dafür günstig sind und namentlich höhere Wärme [* 45] mitwirkt. Beachtenswert für die Erklärung der Entstehung des Erdöls ist jedenfalls die in der Natur sehr beständige Association von Steinsalz, brennbaren Gasen und Erdöl; auch verdient Erwähnung, daß Berthelot versucht hat, die Möglichkeit eines Ursprungs des Erdöls aus unorganischen Stoffen darzuthun. Er geht dabei von der keineswegs sehr unwahrscheinlichen Hypothese aus, daß im Innern der Erde Alkalimetalle vorkommen, durch deren Einwirkung auf Kohlensäureverbindungen Acetylüre entstehen müssen. Treffen diese mit Wasser zusammen, so wird Acetylen frei, welches sich infolge des Druckes u. der höhern Temperatur zu Benzol verdichtet. Wirkt aber Wasser auf die Alkalimetalle, so wird Wasserstoff frei, welcher mit dem Acetylen bei der Verdichtung die Kohlenwasserstoffe liefert, die sich im E. finden.
Das rohe Erdöl ist zur Verwendung wenig geeignet; man unterwirft es einer Destillation, [* 46] bei welcher man zuerst sehr flüchtige, leichte, dann wieder flüchtige, schwerere Öle und zuletzt Paraffin mit einem teerartigen Rückstand erhält. Man benutzt zur Destillation große eiserne Blasen oder Kessel mit gutem Kühlapparat und fängt das bei mäßigem Feuer zuerst übergehende Öl gesondert auf, bis es ein spezifisches Gewicht von 0,8-0,82 und selbst 0,83 zeigt; dies bildet das leichte Öl, welchem dann bei höherer Temperatur das schwere Öl folgt.
Schließlich bleibt ein Rückstand von 5-15 Proz. vom Gewicht des Rohöls. Zu Ende der Destillation darf der Kühlapparat nicht unter 25-30° abgekühlt werden, weil er sich sonst leicht durch kristallisierendes Paraffin verstopft. Eine vorteilhafte Modifikation des Destillationsprozesses besteht darin, kontinuierlich Erdöl in die Blase nachfließen zu lassen und die Destillation dabei stetig zu unterhalten, bis endlich die ganze Blase mit schwerem Öl gefüllt ist. Die schweren Öle (aber auch die leichten) hat man auch mit Hilfe von (gewöhnlichem oder überhitztem) Wasserdampf, welchen man in die Blase leitet, zu destillieren versucht. Die bei der Destillation erhaltenen leichten Öle rührt man etwa 2 Stunden lang mit 4-10 Proz. Schwefelsäure [* 47] zusammen, läßt ¶