Kohlevergasung

Kohlevergasung ist die Überführung von Kohlenstoff (C) in brennbare gasförmige Verbindungen, speziell Wassergas (Synthesegas), Generatorgas und Stadtgas.

Verwendung

Stadtgas fand seine Verwendung vor allem bei der Straßenbeleuchtung und zur Innenbeleuchtung großer Gebäude im 19. Jahrhundert. Zahlreiche Städte errichteten Gaswerke zur Erzeugung von Stadtgas aus Kohle. Der dabei auch durch die Kohleentgasung entstandene Koks wurde in der Stahlindustrie bzw. auch als Brennstoff weiterverwendet. Erst gegen Anfang des 20. Jahrhundert wurde Stadtgas auch für das Heizen und Kochen eingesetzt. Ab den 1960er Jahren wurde es allmählich durch Erdgas ersetzt.

Wassergas

Über die endotherme Reaktion:

$\mathrm{C\ +\ H_2O\ \longrightarrow\ CO\ +\ H_2}\qquad \Delta H_R = +131\ \mathrm{kJ/mol}\,$

entsteht aus Kohle, die zuvor durch Verbrennung an Luft aufgeheizt wurde, und Wasserdampf so genanntes Wassergas, eine Mischung aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff. Es handelt sich um eine Gleichgewichtsreaktion.

Diese Reaktion wurde 1780 von Felice Fontana entdeckt.

Das entstehende Gas wird unter anderem auch als Synthesegas oder Syngas bezeichnet, da es sich für die Synthese verschiedener chemischer Substanzen wie Methanol eignet.

Generatorgas (Kohlenmonoxid)

Generatorgas wird durch unvollständige Verbrennung von Koks mit Luft erzeugt:

$\mathrm{2\ C\ +\ O_2\ \longrightarrow\ 2\ CO}$

Kohlehydrierung

Bei der Kohlehydrierung entstehen Kohlenwasserstoffe unterschiedlicher Kettenlängen:

$\mathrm{m\ C\ +\ n\ H\ \longrightarrow\ C_{m}H_n}$

Je nach Kettenlänge sind die Reaktionsprodukte gasförmig (Methan, Ethan, Propan, Butan) oder flüssig (höhere Alkane, die beispielsweise Verwendung finden in Benzin und Dieselkraftstoff). Bei flüssigen Produkten spricht man von Kohleverflüssigung.

Vergasungsverfahren

Für die Vergasung von Kohle wurden unterschiedliche Vergasungsverfahren entwickelt, die den unterschiedlichen Anforderungen nach den Einsatzstoffen (Steinkohle, Braunkohle), nach der Körnigkeit der Einsatzstoffe und nach den gewünschten Endprodukten Rechnung tragen. Im Allgemeinen werden Festbett-, Wirbelschicht- und Flugstromvergaser unterschieden. Diese sind:

• die General Electric-Flugstromvergasung (früher Texaco)
• die „Winkler-Vergasung“ oder das „Hochtemperatur-Winkler-Verfahren“ (HTW) für den Einsatz von Braunkohle, Torf, Holz und Klärschlamm. Der Winkler-Generator wurde ab 1921 von dem Chemiker Fritz Winkler bei BASF entwickelt. Es ist ein Wirbelschichtvergaser.
• das Koppers-Totzek-Verfahren oder Krupp-Koppers-Totzek (~1952) (Flugstromvergaser)
• das PRENFLO-Verfahren von Uhde GmbH (Flugstromvergasung)
• die Shell-Flugstromvergasung
• der E-Gas-Flugstromvergaser von ConocoPhillips
• die Sasol-Lurgi-Festbettdruckvergasung (Entwicklung seit ~1925)
• „BGL“, British Gas Lurgi Druckvergaser (Schlackebadvergaser), z.B. Industriepark Schwarze Pumpe
• das GSP-Verfahren (nach Georg Bilkenroth und Erich Rammler), entwickelt am Deutschen Brennstoffinstitut in Freiberg und im Gaskombinat Schwarze Pumpe (Flugstromvergaser, Braunkohlenhochtemperaturkoks)
• allotherme Wasserdampfverfahren (ab 1980)

Siehe auch

• Holzvergasung
• Hochofen
• Siemens-Martin-Ofen
• Boudouard-Gleichgewicht
• Kohleverflüssigung
• Gaswerk Augsburg
• Gasversorgung Lübeck
• Wassergas-Shift-Reaktion

Weblinks

• Kohlevergasung im Gaswerk Wien-Simmering