Akademik

Kohlevergasung,

 

Umsetzung der organischen Kohlesubstanz mit Vergasungsmitteln wie Sauerstoff, Wasserdampf und auch Wasserstoff (hydrierende Kohlevergasung) unter Bildung von gasförmigen Komponenten. Wichtige Vergasungsreaktionen sind (C = Kohlenstoff, H = Wasserstoff, O = Sauerstoff, CH₄ = Methan):

 

Für die Kohlevergasung sind Mindesttemperaturen von etwa 800 ºC (Braunkohle) beziehungsweise 900 ºC (Steinkohle) erforderlich, die bei der autothermen Kohlevergasung durch die exotherme Reaktion 1) erreicht werden. Höhere Gasausbeuten können ohne Sauerstoffzufuhr erzielt werden, wenn die für Reaktion 2) erforderliche Energie von außen (z. B. von einem Hochtemperaturreaktor) zugeführt wird (allotherme Kohlevergasung).

 

Seit 1930 wurde Synthesegas für die Ammoniaksynthese durch Vergasung von feinkörniger Kohle mit Sauerstoff und Dampf in der Wirbelschicht hergestellt (Winkler-Verfahren). Bei der Lurgi-Druckvergasung von stückiger Kohle begünstigt der erhöhte Druck (10-30 bar) die Methanbildung und führt zu einem Gas mit höherem Brennwert. Anfang der 1960er-Jahre, als Erdöl in großen Mengen billig zur Verfügung stand, wurden die meisten Anlagen zur Kohlevergasung stillgelegt. Die »Ölkrise« von 1973 löste zahlreiche Neu- und Weiterentwicklungen aus. Von den modernen Verfahren wird das Texaco-Verfahren in Deutschland im großtechnischen Maßstab zur Herstellung von Synthesegas und Wasserstoff betrieben. Bei dem Verfahren werden pumpfähige Kohle-Wasser-Suspensionen bei 80 bar und 1 400 ºC mit Sauerstoff vergast. Bei der hohen Temperatur findet eine vollständige Umwandlung zu Kohlenoxid und Wasserstoff statt, sodass ein sehr reines Gas entsteht. Das in Deutschland entwickelte Prenflo-Verfahren (Abkürzung für englisch pressurized entrained flow) zur Kohlevergasung arbeitet mit einem vierstufigen Verfahrensverlauf. In der 1. Stufe werden Rohkohle und Petrolkoks zu gleichen Teilen gemischt. In der 2. Stufe, der eigentlichen Kohlevergasung, entsteht aus dem Gemisch ein Rohgas aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid mit einem Heizwert von 10,6 MJ/m³. Die 3. Stufe ist die Waschphase, bei der ein Großteil des Schwefeldioxids aus dem Rohgas entfernt wird. In der 4. Stufe wird das abgetrennte Schwefeldioxid zu hochreinem Schwefel umgesetzt. Das Verfahren wird z. B. in dem mit Mitteln der EU erbauten spanischen Kombikraftwerk in Puertollano großtechnisch eingesetzt. Die Vergasung von Kohle in der Lagerstätte wird als Untertagevergasung bezeichnet.