Deutsche Shell AG - Portal Schule Wirtschaft

Vollmer: KIS Köln Deutsche Shell AG - Raffinerie Köln-Godorf Seite 1
Agnes Bayard
Kopiervorlage 1
DEUTSCHE SHELL AG
RAFFINERIE KÖLN-GODORF
Lehrplananbindung
Kopiervorlage / Unterrichtsinhalte, -ziele, -methoden
S I/II
S I/II
S I/II
S I/II
S I
Industrieunternehmen der Region (Sw, Ek, Ch)
(1) Unternehmensprofil Raffinerie Godorf, Deutsche Shell AG, Verbund mit ROW
Rohöl / Ölbestandteile / Ölpreis / Marktwirtschaft (Ch, Sw)
(2) Faktoren, die den Ölpreis beeinflussen (Grafik, Aufgaben)
(2) Wirtschaftlicher Vergleich zweier Rohölsorten (Tabelle, Aufgaben)
(3) Wirtschaftlicher Vergleich zweier Rohölsorten (Ergänzung zu (2),
mit Fragestellungen zu chemischen Aspekten)
Destillationsprodukte, Angebot und Nachfrage / Cracken als Wertsteigerungsstrategie
(Ch)
(4) Destillationsprodukte, Diskrepanz von Angebot und Nachfrage
(Grafik, problemorientierte Aufgaben)
(4) Crackverfahren im Vergleich, Hydrocracken und thermisches Cracken
(Information, Aufgaben)
Konzepte einer Raffinerie / Veredelungsstufen / Industrieverbund (Ch)
(5) Strategien einer Raffinerie (Information)
(5) Veredelungsstufen und Wertsteigerung
(Fließschema, Tabelle mit Marktpreisen, problemorientierte Aufgaben)
Tankstelle / Umweltaspekte (Ch, Ek, Sw)
(6) Welche Umweltgefährdungen gehen von Tankstellen aus
(Schüler beschreiben Gefährdungspotentiale und entwickeln Lösungsansätze)
(6) Umweltschutzmaßnahmen moderner Tankstellen (Stationen)
(Schemadarstellung, problemorientierte Aufgaben)
Materialien:
Informationsmaterialien zur Mineralölwirtschaft (siehe unter Kontaktinformationen)
I&S
Gesellschaft
für
partnerschaftliche
Beziehungen
zwischen
Industrie
und
Schule/Öffentlichkeit
Kontaktschule
Irmgardis-Gymnasium
Schillerstraße 98-100
50968 Köln
Tel.: 02 21 / 37 32 82
Bonn 1997
Mitarbeit und fachliche Beratung: Heiner Berling (Deutsche Shell AG, Werk Godorf)
Co-Autoren: GünterVollmer, Heike Kampschulte, Christoph Merschhemke (I&S GmbH)

Seite 2
Deutsche Shell AG - Raffinerie Köln-Godorf Vollmer: KIS Köln
Kopiervorlage 1
Autofahrern auf der A555 oder Benutzern der S-Bahn der
Linie 16 ist sie ein vertrauter Anblick. Links und rechts der
Autobahn erstreckt sich zwischen Godorf und Wesseling
eine eindrucksvolle Industrielandschaft aus Rohren, Türmen
und Tanks.
Ein Teil dieser Industrieanlagen gehört zur Shell AG, die
zwischen den Kölner Stadtteilen Godorf, Hahnwald und
Sürth eine Raffinerie betreibt.
Hast du dir schon einmal Gedanken über diesen sonderbaren
Begriff „Raffinerie“ gemacht? Im Lexikon findet man
die Bedeutung dieses aus dem Französischen stammenden
Wortes: Anlage zur Reinigung von Zucker oder zur Verarbeitung
von Rohöl. Zucker spielt in Köln-Godorf keine
Rolle.
Die Shell Raffinerie in Köln-Godorf verarbeitet jährlich
etwa 9 Millionen Tonnen! Rohöl u.a. zu Autokraftstoffen,
aber auch zu Heizöl oder Bitumen. Sie bezieht ihr Erdöl
über eine „Pipeline“, also eine Rohrleitung, direkt aus
Rotterdam, dem größten Ölhafen der Welt. Auf der 230
Hektar großen Anlage sind etwa 780 Mitarbeiter beschäftigt.
Ungefähr 350 Mitarbeiter arbeiten im Schichtdienst,
weil die teuren Produktionsanlagen aus Kostengründen
rund um die Uhr laufen müssen.
Deutsche Shell AG - Raffinerie Köln-Godorf
Die Shell Raffinerie im Verbund mit ihren Nachbarn
Die Industrielandschaft zwischen Köln und Bonn wird
nicht nur von der Shell Raffinerie in Köln-Godorf geprägt.
Hier sind verschiedene Unternehmen ansässig, die miteinander
verbunden sind. Die benachbarten Rheinischen Olefinwerke
(ROW) z.B., an denen die Shell und die BASF
mit jeweils 50 % beteiligt sind, werden von der Shell Raffinerie
mit Chemiebenzin, dem sogenannten Rohnaphtha, und mit
Schweröl versorgt. Daraus wird bei der ROW Ethen hergestellt,
das wiederum als Rohstoff für Kunststoffe weiterverarbeitet
wird.
Die Royal Dutch/Shell Gruppe - ein weltumspannender
Energie- und Chemiekonzern
Die Deutsche Shell AG mit Sitz in Hamburg ist ein hundertprozentiges
Tochterunternehmen einer der größten Unternehmensgruppen
der Welt, bestehend aus der niederländischen Royal
Dutch Petroleum Company und der britischen The „Shell“
Transport and Trading Company, die sich 1907 zu einem einzigen
Konzern zusammengeschlossen haben. Dieser weltumspannende
Energie- und Chemiekonzern mit seinen mehr als
106.000 Mitarbeitern wird kurz auch als Royal Dutch/Shell
Gruppe bezeichnet. Das deutsche Tochterunternehmen beschäftigte
1997 rund 2600 Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen. Es betreibt
neben der Raffinerie in Köln noch eine weitere in Hamburg.
In dem dargestellten Fraktionierteil des Hydrocrackers auf dem
Gelände der Deutsche Shell AG in Köln-Godorf werden Erdölbestandteile
gespalten.
Die erste Tankstelle war eine einfache Benzinpumpe
Die erste Tankstelle der deutschen Tochter der Royal Dutch/
Shell Gruppe, die damals noch „Benzinwerke Rhenania GmbH“
hieß, wurde 1924 in Neuss eröffnet. Man darf sich darunter aber
nicht eine Tankstelle, wie wir sie heute kennen, vorstellen, sondern
es handelte sich lediglich um eine einfache Benzinpumpe.
Der Firmenname „Benzinwerke Rhenania GmbH“ wurde 1947
in „Deutsche Shell AG“ umgewandelt, nachdem alle Werke und
Raffinerien des Unternehmens durch den Krieg zerstört oder
stark beschädigt worden waren.
Die Muschel als Sinnbild für Handelserfolg
Das Muschel-Symbol und der entsprechende Firmenname
„Shell“ gehen auf den Unternehmensgründer Marcus Samuel
zurück, der sein im 19. Jahrhundert gegründetes Unternehmen
auf den Namen The „Shell“ Transport and Trading Comp. Ltd.
eintragen ließ. Der Name „Shell“ (deutsch Muschel) sollte an
seinen Vater erinnern, der mit dem Import und Handel dekorativer
Kamm-Muscheln aus Fernost sein Glück gemacht hatte.
Zum Nachdenken und Nachschlagen
1. Was findet in einer Raffinerie statt?
2. Beschreibe den Weg vom Rohöl zum Kunststoff, wie er
auf dieser Seite angedeutet wird.
3. Fasse in wenigen Sätzen das Wichtigste zur Shell AG
zusammen.

Vollmer: KIS Köln Deutsche Shell AG - Raffinerie Köln-Godorf Seite 13
Kopiervorlage 12
Seit Beginn des modernen Ölzeitalters in der Mitte des 19. Jahrhunderts
unterliegen die Ölpreise starken Schwankungen.
Welche Faktoren bestimmen den Preis des Rohöls?
Dollarkurs
Ölpreis
Aufgaben
1. Vervollständige die Abbildung. Trage die Faktoren ein,
die den Ölpreis beeinflussen.
2. Informiere dich! Welche Faktoren haben die Preissprünge
zu Beginn der 80er Jahre (siehe Abb. links) verursacht?
Der Handel an den internationalen Rohölbörsen
An den internationalen Rohölbörsen wird täglich Rohöl unterschiedlicher
Herkunft und Qualität angeboten. Gehandelt werden
Erdölmengen, die als Crudes oder Batches bezeichnet werden.
Jedes Batch Rohöl hat eine andere Zusammensetzung. In
ihren Zentrallabors untersuchen die großen Ölkonzerne Proben
der angebotenen Rohöle, um festzustellen, ob sie zur Weiterverarbeitung
in ihren Raffinerien geeignet sind und wieviel sie wert
sind. Die Untersuchungsergebnisse werden den Einkaufsabteilungen
der Unternehmen in dicken Handbüchern zur Verfügung
gestellt. Die folgenden Zahlen stammen aus dem Handbuch vom
Mai 1996:
Produktstruktur und Marktpreise von zwei unterschiedlichen Rohölsorten (Daten von Mai 1996)
Spezifikation Rohöl 1 Spezifikation Rohöl 2
ARH (Arabian Heavy)
NIL (Nigerian Light)
Preis pro Tonne: 208 DM Preis pro Tonne: 235 DM
Dichte 889 kg/m 3 Dichte 848 kg/m 3
Schwefelgehalt 2,86 Gew.% Schwefelgehalt 0,15 Gew.%
Bestandteil Preis (DM/t) Gewichtsanteil, Gew.% Gewichtsanteil, Gew.%
(durch Destillation gewonnen)
Gas 272 1,6 1,3
Naphtha 310 14,8 21,8
Petroleum/Kerosin 287 9,1 12,8
Gasöl (Diesel, leichtes Heizöl) 268 16,1 28,6
Destillationsrückstand ——— 58,4 35,5
Bestandteil Preis (DM/t) Gewichtsanteil, Gew.% Gewichtsanteil, Gew.%
(Destillationsrückstand, über Vakuumdestillation
weiterverarbeitet)
Heizöl (schwer) 180 24,8 28,2
Vakuumrückstand 93 33,6 7,3
Aufgabe
Ihr seid ein Team von Mineralölkaufleuten bei der Shell AG.
Euch und natürlich auch der Konkurrenz werden zu den angegebenen
Preisen zwei Batches unterschiedlicher Herkunft
angeboten (siehe Tab. 1). Beide passen in euer Sortiment.
Wie würdet ihr die beiden Erdölsorten unter kaufmännischen
Gesichtspunkten bewerten?
3. Manchmal entscheiden Minuten über ein gutes Geschäft.
Schätzt anhand der vorliegenden Zahlenangaben ab, welches
Öl den größten Profit abwirft. Das schnellste Team
erhält den Zuschlag.

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Deutsche Shell AG - Raffinerie Köln-Godorf Vollmer: KIS Köln
Kopiervorlage 13
Rohölsorten im Vergleich: Arabian Heavy oder Nigerian Light
Destillationsprodukte Rohöl 1 Rohöl 2
(Arabian Heavy)
(Nigerian Light)
Einkaufspreis: DMMMMMM Einkaufspreis: DMMMMMM
Gas
Preis:
Naphtha
Preis:
Kerosin/Petroleum
Preis:
Gasöl
Preis:
Heizöl
Preis:
Vakuumrückstand
Preis:
Problemstoff Schwefel
Unsere Modellrechnung ist natürlich stark vereinfacht.
Ein wesentlicher Faktor für die Bewertung des Rohöls
ist sein Gehalt an Schwefel. Gesetzlich festgelegte Grenzwerte
dürfen hier nicht überschritten werden.
Der Grenzwert hängt vom Produkt ab. Für Dieselkraftstoff liegt
dieser Wert bei 0,05 Gew.% und bei leichtem Heizöl bei
0,2 Gew.%.
In gesonderten Arbeitsschritten wird der Schwefel daher aus
dem Rohöl entfernt. Die Kosten hierfür betragen ca. DM 5,– pro
Tonne Rohöl.
Der aus dem Rohöl freigesetzte Schwefel wird als wichtiger
Rohstoff an andere Industrieunternehmen, wie z.B. die im Kölner
Norden gelegene AKZO Chemical, weiterverkauft. Sein
Verkaufspreis liegt bei etwa DM 50,- pro Tonne Schwefel.
Überlegt, ob und wie sich eure Modellrechnung
dadurch verändert.
Aufgaben
1. Berechne die Preise, die die Raffinerie durch den Verkauf der Destillationsprodukte erzielt, wenn 1 t Rohöl der Sorten
Arabian Heavy bzw. Nigerian Light verarbeitet wurde (Benutze dazu die Zahlenangaben aus Tab. 1, Kopiervorlage 2).
2. Damit die Raffinerie wirtschaftlich arbeiten kann, sollten die Raffinationsprodukte in der Summe teurer verkauft werden
können, als das Rohöl im Einkauf gekostet hat. Prüfe, ob diese Aussage für die beiden Rohölsorten zutrifft.
3. Wie unterscheiden sich die beiden Rohölsorten in ihrer chemischen Zusammensetzung?
- Was läßt sich ganz allgemein über ein Rohöl aussagen, das für die Raffinerien hohe Gewinne erbringt?
- An welcher Stelle treten große Preissprünge auf?
4. Zum Nachdenken: Das Angebot an schwerem Heizöl ist seit vielen Jahren größer als die Nachfrage danach. Wo sind die
Überschüsse geblieben?
5. Vergleiche die genannten Raffinationsprodukte und ordne sie in einer Reihe nach zunehmender Siedetemperatur und Länge
ihrer Kohlenwasserstoffe an.
zunehmende Kettenlänge
zunehmende Siedetemperatur
6. Der Gewinn einer Raffinerie läßt sich nicht nur aus dem Vergleich der Kosten des eingekauften Rohöls mit dem Erlös der
daraus hergestellten Destillationsprodukte berechnen. Welche weiteren Kosten müssen in die Berechnungen mit einfließen?

Vollmer: KIS Köln Deutsche Shell AG - Raffinerie Köln-Godorf Seite 15
Kopiervorlage 14
Das Angebot-Nachfrage-Problem
Die Veredelung von Raffinationsprodukten
Aufgaben
Die Grafik zeigt das Verhältnis der in der Raffinerie anfallenden
Destillationsprodukte zum jeweiligen Bedarf nach diesen Produkten
durch die Wirtschaft.
1. Beschreiben Sie das Angebot-Nachfrage-Problem für die
Produkte der Erdöldestillation. Wirkt sich dieses Problem
auf die Preise für die jeweiligen Produkte aus (siehe Tabelle
1, Kopiervorlage 2)?
2. Gehen Sie von der Verarbeitung von 25.000 Tonnen Rohbenzin
(durchschnittliche Tagesproduktion in der Shell
Raffinerie in Köln-Godorf) aus. Berechnen Sie den Gesamtpreis,
den Sie für den Verkauf der Destillationsprodukte
erzielen könnten. Nehmen Sie an, daß der
Destillationsrückstand zu schwerem Heizöl (50 %) und
Bitumen (50 %) aufgearbeitet wird.
3. Machen Sie Vorschläge für eine Bewältigung des Angebot-Nachfrage-Problems,
dem sich jede Raffinerie stellen
muß. Versetzen Sie sich dabei in die Rolle eines Chemikers
und in die eines Betriebswirtes.
Veredelung von Raffinationsprodukten
Wenn die in der Destillation erzeugte Produktpalette die Nachfrage
auf dem Markt nicht mehr decken kann, benötigt man
zusätzliche Anlagen, in denen die weniger erwünschten schweren
Bestandteile des Rohöls in leichtere umgewandelt werden.
Solche Anlagen, die nach verschiedenen Techniken arbeiten,
nennt man Konversationsanlagen. In solchen Anlagen werden
lange Kohlenwasserstoffe in kürzere gepalten. Dieser Vorgang
wird als „Cracken“ bezeichnet.
Die Shell AG betreibt in ihrer Raffinerie verschiedene Crackanlagen.
Die Anlagen können so eingestellt werden, daß die Produktionspalette
an den Marktbedürfnissen ausgerichtet ist.
Unterschiedliche Crackverfahren
Thermisches Cracken:
Der gewünschte Effekt wird durch kurzes Aufheizen der eingesetzten
Destillationsrückstände auf 450 - 550 °C und leicht erhöhten
Druck erreicht. Hohe Temperaturen bringen die großen
Moleküle in so starke Schwingungen, daß die Bindungen zwischen
den Kohlenstoffatomen zerbrechen.
Hydrocracken:
Das technisch eleganteste, aber auch das teuerste Crackverfahren
ist das Hydrocracken. Es handelt sich um ein katalytisches
Spaltverfahren in Gegenwart von Wasserstoff, das bei einem
Druck von 100 bis 200 bar die fast vollständige Umwandlung
der eingesetzten schweren Destillationsprodukte ermöglicht.
Aufgaben
4. Als Beispiel soll n Dodecan C 12
H 26
durch thermisches Cracken bzw. im Hydrocracker gespalten werden. Nennen Sie
mögliche Reaktionsprodukte für die Spaltung nach beiden Verfahren (Struktur- und Summenformeln). Hinweis: In Gegenwart
von Wasserstoff bilden sich gesättigte Kohlenwasserstoffe.
wird durch thermisches Cracken zu
n-Dodekan ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→
wird durch Hydrocracken zu
n-Dodekan ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→
5. Wie unterscheiden sich die Reaktionsprodukte, die durch die beiden Crackverfahren gewonnen werden?
6. Begründen Sie, daß es sich in beiden Fällen um eine chemische Reaktion handelt.
7. Begründen Sie, warum das Hydrocracken kostenintensiver ist als das thermische Cracken.
8. Man sollte denken, daß es für die Raffinerie aus betriebswirtschaftlicher Sicht günstiger ist, nur ein einziges Crackverfahren
anzuwenden. Welche Gründe könnten dennoch dafür sprechen, verschiedene Crackverfahren anzuwenden?
9. Begründen Sie anhand der Grafik zum Angebot-Nachfrage-Problem, ob das Cracken von n-Dodecan ein Prozeß ist, dem eine
hohe praktische Bedeutung zukommt. Nennen Sie geeignetere Kohlenwasserstoffe für den Crackprozeß.

Seite 6
Deutsche Shell AG - Raffinerie Köln-Godorf Vollmer: KIS Köln
Kopiervorlage 15
Die Verarbeitungswege der Destillationsprodukte: Fahrzeugbenzin oder Arzneimittel
Strategien und Zielsetzungen der Raffinerien
Ausgangspunkt Destillation:
Die Verarbeitung des Rohöls beginnt in allen Raffinerien mit
der Destillation. Man erhält Produkte („Fraktionen“), die aus
unterschiedlichen Gründen noch nicht verkäuflich sind. Das angefallene
Rohbenzin (Naphtha) hat z.B. eine viel zu geringe
Oktanzahl für den Einsatz als Pkw-Kraftstoff und zusätzlich
einen unzulässig hohen Schwefelgehalt.
Vakuumrückstand kann z.B. als Bitumen direkt als Produkt verkauft
werden. Die Nachfrage danach ist jedoch weit geringer als
die Mengen, die in den Raffinerien anfallen.
Weiterverarbeitung:
Die Raffineriebetreiber versuchen, die bei der Destillation anfallenden
Rohstoffe durch chemische Prozesse - wie z.B. durch
Entschwefelung, Reformieren oder Cracken - in besser absetzbare
und damit wertvollere Produkte umzuwandeln. Einige Mineralölprodukte
(z.B. Fahrzeugkraftstoffe) kommen direkt aus
der Raffinerie zum Endverbraucher. Andere werden durch Wei-
terverarbeitung über mehrere Stufen veredelt. Der Weg der petrochemischen
Produkte ist dabei unterschiedlich lang. Da auf
jeder Stufe Apparaturen, Arbeitskraft, Energie usw. investiert
werden müssen, werden die Produkte von Stufe zu Stufe teurer -
oder anders ausgedrückt: wertvoller. Man spricht dabei von
Wertschöpfung.
Strategien:
Raffinerien verfolgen unterschiedliche Strategien der Wertschöpfung.
Manche konzentrieren sich auf die Herstellung von
einfachen Mineralölerzeugnissen wie Fahrzeugkraftstoffe, die
sie an ihre Tankstellen ausliefern. Andere Raffinerien steuern die
Reaktionen so, daß ein größerer Teil petrochemisch einsetzbarer
Zwischenprodukte entsteht. Diese höherwertigen Produkte werden
entweder verkauft oder - zu einem Teil - in den Raffinerien
selbst zu wertvolleren Produkten veredelt.
Grafik: Stufen der Wertsteigerung bei der Rohölverarbeitung
Tabelle: Marktpreise der in der Grafik aufgeführten Stoffe (Herbst 1996)
Name Preis Name Preis Name Preis
(DM/t) (DM/t) (DM/t)
Acetylsalicylsäure (Medizin) ab 50.000 Heizöl (leicht) 268 Polyvinylchlorid (PVC) 1.250
Benzol 380 Heizöl (schwer) 176 Rohbenzin 286
Bitumen 101 Methanol 900 Schwefel 50
Dieselkraftstoff 286 Methyltertiärbutylethen 406 Teflon 60.000
(MTBE)
Ethanol 2.000 Ottokraftstoff 332 Tenside ab 4.200
Ethen 850 Polyethen (PE) 1.500 Xylol 815
Farbstoff f. Druckfarben ab 15.000 Polypropen (PP) 1.400
Gase 272 Propen 750
Aufgaben
1. Überprüft die Aussage, daß sich die Produkte von
Veredelungsstufe zu Veredelungsstufe verteuern. Welche
Produkte passen in dieses Schema, welche nicht? Diskutiert
die Ausnahmen.
2. Im Süden und Norden von Köln befindet sich der größte
Chemiegürtel Europas. Diskutiert die Bedeutung der Raffinerie
Godorf der Shell AG für die Chemie im Raume
Köln.
- Die Shell Raffinerie in Köln-Godorf beliefert z.B. die benachbarten
Unternehmen ROW und Montell (Zusammenschluß
der Unternehmen Motedison und Shell!) mit Ethen
bzw. Propen. Welche Produkte stellen die genannten Unternehmen
wohl her?
3. Was spricht für und was spricht gegen eine Weiterverarbeitung
der Zwischenprodukte in der Raffinerie selbst?

Vollmer: KIS Köln Deutsche Shell AG - Raffinerie Köln-Godorf Seite 17
Kopiervorlage 61
Umweltgefährdungen durch Tankstellen: Probleme und Lösungsansätze
Die Shell AG verarbeitet pro Jahr ca. 9 Millionen Tonnen Rohöl
in ihrer Raffinerie in Köln-Godorf. Etwa 5 Millionen Tonnen,
also knapp die Hälfte davon, entfallen auf die Produktion von
Autokraftstoffen. Grob geschätzt produziert die Shell AG in
Köln-Godorf ca. 6.500.000.000 l Kraftstoffe.
Fragen
1. Wieviele Autos könnten mit dieser Kraftstoffmenge betankt
werden, wenn man davon ausgeht, daß das durchschnittliche
Füllvolumen eines Fahrzeugtanks etwa 50 l
beträgt?
2. Wie lange wäre eine gedachte Autoschlange, wenn die
vollgetankten Autos bei einer mittleren Länge von 4,5 m
pro Auto Stoßstange an Stoßstange hintereinander auf einer
einspurigen Fahrbahn aufgereiht wären?
Die Verarbeitung des Rohöls in den Raffinerien und auch der
Umgang mit den Erdölprodukten an den Tankstellen bergen verschiedene
Umweltgefahren. Tankstellen stellen die Verbindungsglieder
zwischen der Raffinerie und dem Autofahrer als
Endverbraucher dar. Um die vielfältigen Gefahren für die Umwelt
möglichst gering zu halten, wurde von den Umweltbehörden
ein dicker Katalog an Umweltauflagen für Tankstellen
erlassen. Dabei werden strenge Anforderungen an die bautechnische
Ausstattung und an die betrieblichen Ablaufschritte an
den Tankstellen gestellt. Nach Angaben der Shell AG kostet die
Verwirklichung des kompletten Umweltschutz-Paketes zwischen
500.000 und 750.000 DM pro Station.
Aufgaben
1. Zeichne eine Skizze mit den Bestandteilen einer Tankstelle/Servicestation
und stelle anhand dieser Skizze eine Liste
mit den möglichen Umweltgefahren auf, die von Tankstellen
ausgehen können.
2. Welche Maßnahmen würdest du ergreifen, um die jeweiligen
Umweltrisiken möglichst gering zu halten? Entwirf
einen eigenen „Auflagenkatalog“.
3. Warum ist es deiner Meinung nach verboten, daß man sein
Fahrzeug auf dem hauseigenen Parkplatz wäscht? Empfindest
du dieses Verbot als zu streng oder meinst du, daß
es gerechtfertigt ist? Begründe deine Antwort.
Die nachfolgende Übersicht zeigt die Umweltschutzmaßnahmen an Shell-Stationen
Aufgaben
4. Erläutere die dargestellten Umweltvorschriften und vergleiche
sie mit dem von dir erstellten „Auflagenkatalog“.
5. Welche Auswirkungen ergeben sich für die Umwelt, wenn
an der Tankstelle ein frisch gefüllter Reservekanister umkippt?
6. Wozu dient der Atmungsmast, der mit dem Kraftstoffbehälter
der Tankstelle verbunden ist?
7. Was stellst du dir unter einer Trennentwässerung vor?
- Wie kann man Kraftstoffbestandteile aus dem Wasser
entfernen, das in die Abflußschächte abfließt?
8. Erkundige dich bei einer Tankstelle in deiner Umgebung,
wie verhindert wird, daß beim Betanken der Fahrzeuge an
den Zapfsäulen bzw. beim Befüllen der Kraftstoffbehälter
durch die Tankwagen verhindert wird, daß Kraftstoffdämpfe
entweichen.

Seite 8
Deutsche Shell AG - Raffinerie Köln-Godorf Vollmer: KIS Köln
Kopiervorlage Didaktische Bemerkungen
71
Einsatzmöglichkeiten der Kopiervorlagen im „Normalunterricht“ und Anbindung an die Lehrpläne
Das Thema „Mineralölwirtschaft und Petrochemie“ kann u.a. im
Zusammenhang mit der Behandlung der Alkane in der
Jahrgangsstufe 10 sowie an verschiedenen Stellen in der
Sekundarstufe II aufgenommen werden.
Die Materialien liefern Bausteine für die fakultativen Themen
„fossile Brennstoffe“, aber auch „Kunststoffe“ der Jahrgangsstufe
9/10. Da der Wirtschaftsraum zwischen Köln und Bonn im
Kern von der Verarbeitung von Rohöl und der Weiterverarbeitung
der Rohölprodukte geprägt ist, sollten die Schulen dieser
Region diese Themen als festen Bestandteil ihrer schulinternen
Curricula mit einbeziehen.
Die einzelnen Anlagen und Verfahren einer Raffinerie sind
“Schulbuchthemen” des Chemieunterrichts, die Gesamtkonzeption
einer Raffinerie aber ist letztlich nur unter marktwirtschaftlichen
Aspekten zu verstehen. Die Einheit soll den klassischen
Chemieunterricht zum Thema “Mineralölverarbeitung” um diesen
Aspekt erweitern.
Das nachstehende Fließschema gibt einen Überblick über die Einsatzmöglichkeiten und die mögliche Abfolge der Kopiervorlagen:
Informationen, Bemerkungen, Lösungen
A. Bemerkungen zu den Kopiervorlagen, Lernziele
Kopiervorlage 1
Die Schüler sollen eine eindrucksvolle Industrielandschaft im
Kölner Süden, die viele von ihnen täglich vor Augen haben, in
Teilen kennenlernen. Sie sollen eine Vorstellung von der Funkti-
on einer Raffinerie und von deren Umschlagmengen bekommen.
Sie sollen verstehen, daß die Unternehmen dieses Industriestandortes
einen Industrieverbund bilden.

Vollmer: KIS Köln Deutsche Shell AG - Raffinerie Köln-Godorf Seite 19
Didaktische Kopiervorlage Bemerkungen 81
Kopiervorlage 2 + 3
Die Schüler sollen Erdöl und seine Bestandteile unter marktwirtschaftlichen
Aspekten bewerten. Sie sollen anhand der konkreten
Beispiele erkennen, daß für die Aufarbeitung und Veredelung
der Raffinationsprodukte in einer Raffinerie
marktwirtschaftliche Motive maßgeblich sind.
Das Arbeitsblatt 2 beinhaltet zwei Teilaspekte: Zunächst sollen
die Schüler Faktoren benennen, die den Ölpreis generell beeinflussen.
Anschließend erfolgt eine differenziertere Betrachtung
der Problematik, indem gezeigt wird, daß und warum „leichtere“
Rohöle generell höher als „schwere Rohöle“ bewertet werden.
Dem genetischen Gedankengang des Arbeitsblattes 2 wird dadurch
Rechnung getragen, daß man es teilt und hintereinander
darbietet.
Kopiervorlage 4
Die Schüler sollen wissen, daß für schwere Destillationsprodukte
im Gegensatz zu den leichten Bestandteilen des Rohöls
ein Angebotsüberhang besteht und daß die Spaltung
(Cracken) der schweren Bestandteile wirtschaftlich vorteilhaft
ist.
Die vergleichende Erarbeitung von zwei Crackverfahren (thermisches
Cracken, Hydrocracken) hat im wesentlichen zwei
Funktionen:
- Die Schüler erkennen, daß durch verschiedene Crackverfahren
eine unterschiedliche Produktpalette realisiert
wird.
- Sie verstehen, daß beim Hydrocracken ausschließlich gesättigte
Kohlenwasserstoffe gebildet werden, während beim
thermischen Cracken gesättigte und ungesättigte Kohlenwasserstoffe
entstehen.
Kopiervorlage 5
Die Schüler sollen die Argumente für die Weiterverarbeitung
der Produkte der Erdöldestillation unter marktwirtschaftlichen
Aspekten kennenlernen und bewerten können. Sie sollen anhand
konkreter Fakten einschätzen können, ob und unter welchen
Bedingungen, eine Weiterverarbeitung der Destillationsprodukte
in der Raffinerie ökonomisch sinnvoll ist.
Kopiervorlage 6
Umweltgefährdungen durch Tankstellen ist ein Thema, das seine
Wichtigkeit daraus bezieht, daß die Schüler als Beifahrer im
Auto oder durch die Nutzung eines Mofas oder Mopeds Direktabnehmer
der Produkte einer Raffinerie sind. Die Schüler sollten
durch die Erarbeitung dieses Arbeitsblattes einen problembewußten
Umgang mit Kraftstoffen bekommen.
Das hier angestrebte genetische Verfahren sieht vor, daß die
Schüler zunächst auf der Basis ihrer Vorerfahrungen mögliche
Gefährdungspotentiale an Tankstellen benennen und anschließend
die konkreten Schutzmaßnahmen an den Tankstellen zur
Minimierung der Umweltgefährdungen kennenlernen.
B. Hilfen und Hinweise zur Beantwortung der Fragen und Aufgaben
Kopiervorlage 1
Aufgabe 1
In einer Raffinerie wird Rohöl u.a. zu Fahrzeugkraftstoff, Heizöl
und Bitumen verarbeitet. Damit z.B. Fahrzeugbenzin entsteht,
muß das Rohöl von „störenden Stoffen gereinigt werden“ (etymologische
Beziehung zum Begriff „Raffinerie“).
Aufgabe 2
In der Raffinerie (z.B. Shell Raffinerie, Köln-Godorf) wird
Chemiebenzin hergestellt, das an weiterverarbeitende Unternehmen
(z.B. ROW) verkauft wird, die daraus z.B. Ethen herstellen.
Das Ethen wiederum ist Rohstoff für die Kunststoffproduktion
(Polyethen).
Kopiervorlage 2
Aufgabe 1
U.a. Dollarkurs, Angebot, Nachfrage, Umweltauflagen, Rohölqualität,
neue Techniken, schwierige Förderung, internationale
Krisen etc.
Ölpreiskrisen von 1973 und 1979. Nach dem Ausbruch des Krieges
im Nahen Osten im Jahre 1973 setzten die OPEC-Länder die
Rohölpreise drastisch herauf. 1979 kam es im Zuge der Revolution
im Iran und des sich anschließenden Krieges zwischen Iran
und Irak zur zweiten Ölpreiskrise.
Aufgabe 3
Vorbemerkung: Die Bezeichnungen für die Fraktionen der
Rohöldestillation sind von Raffinerie zu Raffinerie unterschiedlich,
ebenso wie der weitere Einsatz der Fraktionen. Was wir in
diesen Unterlagen in Analogie zur Schulbuchterminologie vereinfachend
als „schweres Heizöl“ bezeichnen, heißt in der Shell-
Terminologie „Vakuumgasöl“ und „Waxydestillate“. Diese Produkte
der Vakuumdestillation dienen vor allem zur Herstellung
von Schmierstoffen, sind aber auch als Komponenten von
schwerem Heizöl oder als Ausgangsstoffe zum Cracken verwendbar.
Die Mineralölkaufleute sollten Rohöl der Sorte Nigerian Light
einkaufen: Nigerian Light wirft Profit ab (Summe der Verkaufspreise
der Destillationsprodukte 242,– DM/t), während die Raffinerie
bei der Verarbeitung von Arabian Heavy Verluste einfährt
(Summe der Verkaufspreise der Destillationsprodukte
195,60 DM/t).

Seite 10
Deutsche Shell AG - Raffinerie Köln-Godorf Vollmer: KIS Köln
Kopiervorlage Didaktische Bemerkungen
91
Kopiervorlage 3
Aufgabe 1
Destillations- Rohöl 1 Rohöl 2
produkte (Arabian Heavy) (Nigerian Light)
Preis:208 DM/t Preis:235 DM/t
Gas
Verkaufspreis: 4,4 DM/ t Rohöl 3,5 DM/ t Rohöl
Naphtha
Verkaufspreis: 45,9 DM/ t Rohöl 67,6 DM/ t Rohöl
Kerosin/Petroleum
Verkaufspreis: 26,2 DM/ t Rohöl 36,7 DM/ t Rohöl
Gasöl
Verkaufspreis: 43,2 DM/ t Rohöl 76,6 DM/ t Rohöl
Heizöl
Verkaufspreis: 44,6 DM/ t Rohöl 50,8 DM/ t Rohöl
Vakuumrückstand
Verkaufspreis: 31,3 DM/ t Rohöl 6,8 DM/ t Rohöl
Summe
195,6 DM/ t Rohöl 242,0 DM/ t Rohöl
Aufgabe 2
Durch die Verarbeitung der Sorte Nigerian Light erzielt die Raffinerie
Gewinne, die Verarbeitung der Sorte Arabian Heavy ist
mit Verlusten verbunden.
Aufgabe 3
Nigerian Light hat größere Anteile leichter Kohlenwasserstoffe.
Generell läßt sich sagen, daß leichtes Rohöl besser bewertet
wird als schweres Rohöl. Preissprung: Vakuumdestillation -
Vakuumrückstand.
Aufgabe 4
Die schweren Fraktionen wie z.B. schweres Heizöl werden in
besser verkäufliche, leichtere Anteile umgewandelt (Spaltung,
Cracken).
Aufgabe 6
Betriebskosten (z.B. zum Erhitzen des Rohöls, Kosten für die
Apparaturen, Personalkosten, Verwaltung, Transport (z.B. Pipeline),
usw.
Kopiervorlage 4
Aufgabe 1
Für die leichteren Kohlenwasserstofffraktionen besteht insgesamt
ein ungefähr ausgeglichenes Verhältnis zwischen Angebot
und Nachfrage; die Angebot-Nachfrage-Situation ist für den
Verkauf von Naphtha besonders günstig. Bei den schweren Bestandteilen
besteht ein Angebotsüberhang.
Aufgabe 2
Verkaufserlös aus der Aufarbeitung von 25.000 t Rohöl (ca.
Tagesproduktion der Shell Raffinerie Köln-Godorf)
Bestandteil Prozentanteil Verkaufspreis (DM)
Gas 12,5 1.136.000
Naphtha 18,5 1.395.000
Petroleum/Kerosin 15,5 1.076.000
Gasöl 20,5 1.340.000
schweres Heizöl 22,5 1.237.500
Bitumen 22,5 1.523.125
Aufgaben 4 + 5
Durch thermisches Cracken entstehen gesättigte und ungesättigte
Kohlenwasserstoffe, u.a. Ethen + n-Decan. Durch
Hydrocracken entstehen ausschließlich gesättigte Kohlenwasserstoffe,
u.a. Ethan + n-Decan.
Aufgabe 6
Es entstehen Reaktionsprodukte, deren physik.-chem. Eigenschaften
sich von denen der Ausgangsstoffe unterscheiden.
Aufgabe 7
Das Hydrocracken wird bei hohem Druck durchgeführt. Wegen
des hohen Drucks und weil Wasserstoff verwendet wird, müssen
die Anlagen aufwendig gas- und druckdicht konstruiert werden.
Hohe Betriebskosten entstehen, weil große Mengen Wasserstoff
und Energie für Druckerzeugung benötigt werden.
Aufgabe 8
Durch unterschiedliche Crackverfahren werden verschiedene
Crackprodukte gewonnen. Je nach Auftragslage kann die Raffinerie
ihre Produktpalette variieren, falls die geeigneten Verfahren
zur Verfügung stehen.
Aufgabe 9
Dodecan gehört zu den mittelschweren Destillaten. Für diese
Verbindungen besteht kein Nachfrageproblem. Zum Cracken
werden daher bevorzugt schwerere Fraktionen eingesetzt.
Kopiervorlage 5
Aufgabe 1
1. Stufe: 90 - 300 DM/t; 2. Stufe: bis 800 DM/t; 3. und höhere
Stufe: ab 1000 DM/t
Aufgabe 2
Viele Unternehmen der direkten Umgebung der Shell Raffinerie
Godorf beziehen ihre Rohstoffe hierher: u.a. ROW GmbH,
Montell Polyolefins, Hoechst AG Werk Knapsack, Hüls AG
Werk Lülsdorf, Degussa AG Werk Kalscheuren.
Bei den Rheinischen Olefinwerken (ROW) und bei Montell
Polyolefins werden aus den Crackprodukten Ethen bzw. Propen,
Kunststoffe, Polyethen und Polypropen, hergestellt.
Aufgabe 3
Kosten für Weiterverarbeitung: u.a. Abschreibung der Anlagen,
Betriebskosten, Personalkosten, Verwaltung, Transport.
Gründe für und gegen eine Aufgabenausweitung der Raffinerien
sind vielfältiger Natur. Als Beispiel ein Argument gegen eine
Weiterverarbeitung: Komplexere und kompliziertere Organisationsstrukturen
erschweren ein schnelles, angepaßtes Reagieren
auf sprunghafte Änderungen des Marktes.

Vollmer: KIS Köln Deutsche Shell AG - Raffinerie Köln-Godorf Seite 11
Hintergrundinformationen
Kopiervorlage 10
Kopiervorlage 6
Frage 1
130.000.000 Kraftfahrzeuge
Frage 2
585.000 km
Aufgabe 1
Mögliche Umweltgefährdungen durch....
- undichte Vorratstanks für Kraftstoffe
- Kraftstoffdämpfe
- Kraftstoffe, die beim Befüllen der Vorrats- bzw. Autotanks
in Boden oder Wasser gelangen
- Motoröl, das in Boden oder Wasser gelangt
- Lärm der Service-Station
- Abfälle aus den Tankstellen-Shops
- u.s.w.
Aufgabe 3
Autowäsche auf dem eigenen Grundstück ist verboten, weil das
Grundwasser durch freigesetzte Öle und Benzinreste verunreinigt
werden kann.
Aufgabe 6
Unter- und Überdrücke im Vorratstank, die bei der Entnahme
und Befüllung, aber auch durch Temperaturschwankungen auftreten
können, werden über einen am Rande des Tankstellengrundstücks
aufgestellten Atmungsmast ausgeglichen.
Hintergrundinformationen
Shell AG
Die Deutsche Shell Aktiengesellschaft ist ein Energie- und Chemieunternehmen
mit den Sparten Mineralöl, Erdgas und Chemie.
Die Deutsche Shell hat zwei europäische Muttergesellschaften
- die Royal Dutch Petroleum Company, Den Haag, und
The „Shell“ Transport and Trading Company p.l.c., London. Die
Royal Dutch/Shell Gruppe hält mit einer Milliarde Mark hundert
Prozent des Grundkapitals der Deutschen Shell.
Das Hamburger Unternehmen, das zu den größten in Deutschland
zählt, weist für das Jahr 1996 einen Umsatz von rund 21
Milliarden Mark aus sowie einen Gewinn nach Ertragssteuern
von 531,4 Millionen Mark. Die Deutsche Shell AG beschäftigte
Anfang 1997 rund 2600 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter; einschließlich
der Tochter- und Enkelgesellschaften sind es 5770.
Firmensitz ist seit 1930 Hamburg.
Die Deutsche Shell AG betreibt zwei Raffinerien. Die Raffinerie
in Hamburg-Harburg beschäftigt rund 500, die in Köln-Godorf
rund 600 Mitarbeiter.
Shell AG Raffinerie Köln-Godorf
Die Raffinerie in Köln-Godorf wurde 1960 mit einer Rohöl-
Durchsatzkapazität von 4 Millionen Tonnen pro Jahr in Betrieb
genommen. 1967 wurde die Durchsatzkapazität auf 9 Millionen
Tonnen pro Jahr erhöht. Im Jahre 1969 wurde eine
Aromatenanlage erstellt, um die Chemie-Grundstoffe Benzol
und Toluol herzustellen. 1983 wurde eine Konversionsanlage in
Betrieb genommen, um eine Schwer-Heizöl-Komponente mit
Wasserstoff anzureichern und zu entschwefeln, dieses Produkt
kann dann in den Anlagen der ROW zur Ethenherstellung einsetzt
werden. Das in Godorf verarbeitete Rohöl stammt aus den
Mitgliedsländern der OPEC, aus Rußland und aus den Ölfeldern
der Nordsee. Die Kundenwünsche bestimmen den Einsatz der
verschiedenen Qualitäten. Bei hohem Benzinbedarf wird vorzugsweise
leichtes Rohöl eingekauft. Wird besonders viel Heizöl
verlangt, muß mittelschweres Rohöl gekauft werden, und ist
schließlich vor allem Bitumen gefragt, wird hauptsächlich
schweres Rohöl verarbeitet.
Aufgabe 7
Das Oberflächenwasser im Bereich der Zapfsäulen und im Umfüllbereich
der Tankwagen wird von den übrigen Abwässern der
Tankstelle getrennt aufgefangen und aufbereitet, bevor es ins
öffentliche Kanalnetz abgeleitet wird.
Die Kraftstoffbestandteile im Wasser haben eine geringere Dichte
als Wasser und können über die Dichteverteilung abgetrennt
werden.
Aufgabe 8
Bei der Befüllung von Vorratstanks durch die Tankwagen oder
beim Befüllen der Kraftstofftanks der Pkw können die beim
Betanken verdrängten Dämpfe entweichen. Durch moderne Gasrückführungssysteme
wird das Entweichen der Dämpfe weitestgehend
vermieden. Viele Tankstellen sind mittlerweile mit dem
sogenannten „Saugrüssel“ ausgestattet, einem Zapfhahn, der so
konstruiert ist, daß die beim Betanken entweichenden Dämpfe
in den Vorratstank überführt werden.
Die Raffinerie in Köln-Godorf betreibt Anlagen zur Destillation
unter Normaldruck und unter vermindertem Druck sowie Crackanlagen,
um die schwereren Bestandteile in leichtere Produkte
wie Naphtha und Gasöl zu zerlegen.
Konversionsanlagen
Man unterscheidet grundsätzlich drei Verfahrensarten beim
Cracken: Thermisches Cracken, katalytisches Cracken und
Hydrocracken. Die optimale Verfahrenskombination richtet sich
nach den vorhandenen Rohölen, den gewünschten Produkten
und den wirtschaftlichen Voraussetzungen, denn die Betriebskosten
und die Produktionsergebnisse sind sehr unterschiedlich.
Thermisches Cracken:
Das thermische Cracken ist das einfachste und älteste
Konversionsverfahren. Der gewünschte Effekt wird durch kurze
Überhitzung der eingesetzten Rückstände unter Druck erreicht.
Ergebnis des Crackens ist eine Produktpalette, die von Gasen
über Benzin und Mitteldestillat bis zu schwerem Rückstand
reicht. Zusätzlich werden ungesättigte Kohlenwasserstoffe gebildet.
Katalytisches Cracken:
Mit dem katalytischen Cracken erreicht man ein wesentlich höheres
Umwandlungsergebnis als beim thermischen Cracken. Der
Spaltvorgang erfolgt bei etwa 500 °C in Gegenwart eines
Katalysators (z.B. synthetische Aluminiumsilikate). Bei diesem
Verfahren werden überwiegend Wachsdestillate eingesetzt.
Hydrocracken:
Das technisch eleganteste und flexibelste, zugleich aber teuerste
Konversionsverfahren ist das Hydrocracken. Es handelt sich um
ein katalytisches Spaltverfahren in Gegenwart von Wasserstoff
bei einem Druck von 100 bis 200 bar, das eine nahezu vollständige
Umwandlung des Einsatzproduktes ermöglicht. Bei diesem
Verfahren wird Wasserstoff an die Spaltprodukte angelagert.
Daher entstehen bei diesem Verfahren keine ungesättigten
Kohlenwasserstoffverbindungen.

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Deutsche Shell AG - Raffinerie Köln-Godorf Vollmer: KIS Köln
Hintergrundinformationen
Kopiervorlage 1
Das Hydrocracken hat den Vorteil, daß sich je nach Katalysator
und Betriebsbedingungen die erwünschte Ausbeute in bestimmte
Richtungen verschieben läßt. So kann man im Hydrocracker
entweder fast ausschließlich Benzin oder überwiegend Dieselkraftstoff
und leichtes Heizöl bei geringem Benzinanteil gewinnen.
Von Nachteil sind der hohe Wasserstoffbedarf und der hohe
Druck, der z.B. 15 bis 20 cm starke Reaktorwände erfordert.
Weitere Hinweise zu den Konversionsverfahren finden Sie in
der Broschüre „Mineralöl und Raffinerien“ des Mineralölverbandes
e.V., Hamburg.
Umweltschutz an Shell-Stationen
Umfangreiche Informationen zu Umwelschutzbestimmungen
für Tankstellen finden Sie in der Broschüre “Umweltschutz an
Shell Stationen“ der Deutschen Shell AG.
Literatur:
Zu den angesprochenen Themen verschickt u.a. die Deutsche
Shell AG umfangreiches Informationsmaterial. Einige Broschüren
seien hier besonders empfohlen:
[1] Der internationale Handel mit Rohöl und Mineralölprodukten;
Shell Briefing Service, Nummer 2/1994, Deutsche Shell
AG, Hamburg
[2] Umweltschutz an Shell Stationen; Vertriebszentrum Tankstellen,
4. Aufl. 1/95, Deutsche Shell AG, Hamburg
[3] Mineralöl und Raffinerien; Mineralölverband e.V., Hamburg,
1996
[4] Mineralöl und Umweltschutz; Mineralölverband e.V., Hamburg,
1994
Kontaktinformationen
1. Ansprechpartner
Mit Fragen, Wünschen oder Kritik wenden Sie sich bitte an den folgenden Ansprechpartner: Dr. Hans
Wenck, Deutsche Shell AG, Überseering 35, 22297 Hamburg. Tel. (040) 6324 - 5485, Telefax (040)
6324 - 5667
2. Informations- und Unterrichtsmaterialien
Auf Anfrage schickt Ihnen die Deutsche Shell AG ein Paket von Materialien zum Thema Mineralölwirtschaft
zu.
3. Betriebsbesichtigungen
Auf Anfrage möglich.
4. Ausbildungsplätze
Die Shell AG - Raffinerie Köln-Godorf bildet Chemikanten, Chemielaboranten und Prozeßleitelektroniker
aus.
Die Ausbildung findet in Kooperation mit den Rheinischen Olefinwerken im Ausbildungszentrum der
Rheinischen Olefinwerke statt. Informationen über Herrn Platzhaus, Raffineriezentrum Köln-Godorf,
Godorfer Hauptstraße 150, 50997 Köln-Godorf. Tel.: (0 22 36) 7 52 13.