Quelltext der Seite Kohlevergasung

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| Bild1       = L'usine de carbonisation du lignite aux Mines de Laluque. Atelier de sechage, en cours de montage 01.jpg
| Untertitel1 = Kohlevergasungsanlage der Bergwerke von Laluque im Bau
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| Bild2       = L'usine de carbonisation du lignite aux Mines de Laluque. Atelier de sechage.jpg
| Untertitel2 = Kohlevergasungs&shy;anlage von [[Laluque]]<ref>Edmond Marcotte: [https://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k6504473x/f1.item ''Chimie Industrielle - La carbonisation des lignites a basse temperature aux Mines de Laluque (Landes).''] La Genie Civil, Samedi 13 Mars 1926.</ref>
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'''Kohlevergasung''' ist die Überführung von [[Kohlenstoff]] (C) in brennbare gasförmige Verbindungen, speziell Wassergas ([[Synthesegas]]), Generatorgas und [[Stadtgas]].

== Geschichte ==
Bereits [[Antoine Laurent de Lavoisier]] nutzte die Kohlevergasung zur Herstellung von Wassergas. Zu Beginn des 19. Jahrhunderts entwickelte die englische Leuchtgasindustrie Verfahren zur Kohlevergasung. Der erste Generator wurde 1840 gebaut. 1854 wurde dann ein Verfahren eingeführt, den bei der [[Wassergas-Shift-Reaktion|Wassergasreaktion]] erhaltene Wasserstoff vom [[Kohlenstoffmonoxid]] abzutrennen, indem man das Kohlenstoffmonoxid mit überschüssigem Wasserdampf zu [[Kohlenstoffdioxid]] umwandelte. Bedeutungsvoll wurde die Kohlevergasung dann zu Beginn des 20. Jahrhunderts, als der Bedarf an [[Synthesegas]]en zunahm. In den 1920er Jahren wurde das [[Winkler-Generator|Winkler-Verfahren]] und in den 1930er Jahren das [[Lurgi-Druckvergaser|Lurgi-Verfahren]] entwickelt, das für die [[Stadtgas]]wirtschaft brauchbar war. Anfang der 1950er Jahre wurde der erste [[Koppers-Totzek-Reaktor]] in Betrieb genommen, der die Vergasung von Kohlestaub mit Luft erlaubte. Überlegungen zum Einsatz von [[Hochtemperaturreaktor|Hochtemperatur-Kernreaktor]]en als Lieferant der Prozesswärme für die Kohlevergasung wurden nicht realisiert.

== 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. Jahrhunderts wurde Stadtgas auch für das Heizen und Kochen eingesetzt. Ab den 1960er Jahren wurde es allmählich durch [[Erdgas]] ersetzt. Neben der früheren Herstellung von Stadtgas war bzw. ist die Kohlevergasung bedeutungsvoll für den Einsatz in Kraftwerken, für die chemische Industrie (Synthesegas) und für die Hüttenindustrie.

== Wassergas ==
Über die [[endotherme Reaktion]]:

:<math>\mathrm{C\ +\ H_2O\ \longrightarrow\ CO\ +\ H_2}\qquad \Delta H_R = +131\ \mathrm{kJ/mol}\,</math>

entsteht aus Kohle, die zuvor durch Verbrennung an Luft aufgeheizt wurde, und [[Wasserdampf]] sogenanntes Wassergas, eine Mischung aus [[Kohlenstoffmonoxid]] und [[Wasserstoff]]. Es handelt sich um eine [[chemisches Gleichgewicht|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 (Kohlenstoffmonoxid) ==
Generatorgas wird durch unvollständige Verbrennung von [[Koks]] mit Luft erzeugt. Hierbei reagiert Kohle, die zuvor durch Verbrennung an Luft aufgeheizt wurde, mit Kohlendioxid in einer Gleichgewichtsreaktion ([[Boudouard-Gleichgewicht]]) zu Kohlenstoffmonoxid.

:<math>\mathrm{C\ +\ O_2\ \longrightarrow\ CO_2}</math>
:<math>\mathrm{C\ +\ CO_2\ \longrightarrow\ 2\ CO}</math>

Die Gesamtreaktion ergibt sich zu:

:<math>\mathrm{2\ C\ +\ O_2\ \longrightarrow\ 2\ CO}</math>

== Kohlehydrierung ==
Bei der Kohlehydrierung entstehen [[Kohlenwasserstoffe]] unterschiedlicher Kettenlängen:

:<math>\mathrm{m\ C\ +\ n\ H\ \longrightarrow\ C_{m}H_n}</math>

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

== Konvertierungen ==
Hierbei werden Gase in Sekundärreaktionen aus den Produkten der Kohlevergasung erzeugt.

Konvertierung zu Wasserstoff:
:<math>\mathrm{CO\ +\ H_2O\ \longrightarrow\ CO_2 \ +\ H_2}\qquad \Delta H_R = -42,3\ \mathrm{kJ/mol}\,</math>

Konvertierung zu Methan:
:<math>\mathrm{CO\ + 3\ H_2\ \longrightarrow\ CH_4\ +\ H_2O}\qquad \Delta H_R = -206\ \mathrm{kJ/mol}\,</math>

== 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 (Chemiker)|Fritz Winkler]] bei [[BASF]] entwickelt. Es ist ein [[Wirbelschichtvergaser]].
* das [[Koppers-Totzek-Reaktor|Koppers-Totzek-Verfahren]] oder Krupp-Koppers-Totzek (~1952) (Flugstromvergaser)
* das PRENFLO-Verfahren von [[ThyssenKrupp Uhde GmbH]] (Flugstromvergasung)
* die Shell-Flugstromvergasung
* der E-Gas-Flugstromvergaser von [[ConocoPhillips]]
* die [[Sasol]]-[[Lurgi-Druckvergaser|Lurgi]]-Festbettdruckvergasung (Entwicklung seit ~1925)
* „BGL“, [[British Gas]] Lurgi Druckvergaser (Schlackebadvergaser), z.&nbsp;B. [[Industriepark Schwarze Pumpe]]
* das [[GSP-Verfahren]] (nach [[Georg Bilkenroth]] und [[Erich Rammler]]), entwickelt am [[Bergakademie Freiberg|Deutschen Brennstoffinstitut]] in [[Freiberg]] und im [[Gaskombinat Schwarze Pumpe]] (Flugstromvergaser, [[Braunkohlenhochtemperaturkoks]])
* [[allotherm]]e Wasserdampfverfahren (ab 1980)

== Siehe auch ==
* [[Holzvergasung]]
* [[Hochofen]]
* [[Siemens-Martin-Ofen]]
* [[Boudouard-Gleichgewicht]]
* [[Kohleverflüssigung]]
* [[Gaswerk Augsburg]]
* [[Gasversorgung Lübeck]]
* [[Wassergas-Shift-Reaktion]]

== Literatur ==
* Werner Peters, Hans-Dieter Schilling: ''Die Vergasung von Kohle – Grundlagen und Anwendung,'' [[Chemie in unserer Zeit]], 10. Jahrg. 1976, Nr. 1, S. 11–20, {{ISSN|0009-2851}}

== Einzelnachweise ==
<references/>

{{Normdaten|TYP=s|GND=4125530-6|LCCN=sh/85/027347}}

[[Kategorie:Chemisch-technisches Verfahren]]
[[Kategorie:Kohlevergasung| ]]