Kohlevergasung

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

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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:

C + H₂O CO + H₂, ΔH_R = + 131kJ / 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 bezeichnet, da es sich für die Synthese verschiedener chemischer Substanzen wie zum Beispiel Methanol eignet.

Generatorgas (Kohlenmonoxid)

Generatorgas wird durch unvollständige Verbrennung von Koks erzeugt:

O₂ + 2 C → 2 CO

Kohlehydrierung

Bei der Kohlehydrierung entstehen Kohlenwasserstoffe unterschiedlicher Kettenlängen:

nC + mH → C_nH_m

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 Hochtemperatur-Winkler-Verfahren (HTW) für den Einsatz von Braunkohle, Torf, Holz und Klärschlamm. Der Winkler-Vergaser wurde ab 1921 von dem Chemiker Franz Winkler bei BASF entwickelt. Es ist ein Wirbelschichtvergaser.
• das Koppers-Trotzek-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, entwickelt am Deutschen Brennstoffinstitut in Freiberg und im Gaskombinat Schwarze Pumpe (Flugstromvergaser)
• allotherme Wasserdampfverfahren (ab 1980)

Siehe auch

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