Vergasung

Im technischen Sinne ist die Vergasung ein thermochemischer Prozess, der zur chemischen Umwandlung eines kohlenstoffhaltigen Energieträgers eingesetzt wird. Dieser Energieträger wird bei hohen Temperaturen in brennbare Gase überführt. Er kann fest, flüssig oder gasförmig vorliegen. Ist der Energieträger fest, so wird er auch als Vergasungsstoff bezeichnet. Ist der Energieträger gasförmig oder flüssig, so wird er auch als Spaltstoff bezeichnet. Bei Einsatz von Spaltstoffen wird der thermochemische Prozess auch als Spaltung bezeichnet.

Verfahren

Der Prozess der Vergasung läuft im Beisein eines Reaktionspartners ab. Als Reaktionspartner werden Sauerstoff, Wasserstoff, Wasserdampf oder Kohlendioxid eingesetzt. Der Reaktionspartner wird auch als Vergasungsmittel bezeichnet. Das Vergasungsmittel Sauerstoff muss dabei unterstöchiometrisch eingesetzt werden, um eine vollständige Oxidation der Vergasungsstoffe oder der Spaltstoffe zu verhindern. Neben der Funktion als Reaktionspartner besteht eine wesentliche Aufgabe des Vergasungsmittels in der Beeinflussung der Reaktionstemperatur. Die Vergasung ist ein sehr komplexer Prozess mit einer Vielzahl von Teilschritten. Welche Teilschritte durchlaufen werden, hängt von der jeweiligen Verfahrensführung ab.

Bei der Vergasung von Feststoffen wird der kohlenstoffhaltige Energieträger zunächst bei etwa 150 °C getrocknet. Anschließend erfolgt bei etwa 150 °C – 700 °C die pyrolytische Zersetzung. Dabei werden flüchtige Komponenten als Gas oder kondensierbarer Dampf abgegeben, während als Feststoffe kohlenstoffreiche Holzkohle oder Koks zurückbleiben. Durch Zufuhr eines sauerstoffhaltigen Vergasungsmittels kommt es zur Teiloxidation der Rückstände aus der pyrolytischen Zersetzung. Dabei wird bei 700 °C – 2.000 °C ein Teil des Kohlenstoffs verbrannt. Diese Reaktionen sind exotherm und liefern die erforderliche Wärme für die anschließende endotherme Reduktion von Kohlendioxid und Wasser zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff bei 800 °C – 1.100 °C.

Die Vergasung kann nach verschiedenen Vergasungsverfahren erfolgen:

• Festbettvergasung
• Wirbelschichtvergasung
• Flugstromvergasung

Temperatur und Druck stellen die wesentlichen Parameter des Prozesses dar. Hinsichtlich der Herkunft der erforderlichen Prozesswärme werden noch die autotherme Vergasung und die allotherme Vergasung unterschieden.

Stoffliche Grundlage

Häufig verwendete Vergasungsstoffe sind:

• Braunkohle
• Steinkohle
• Torf
• Holz
• Stroh
• feste Abfälle
• Koks aus den zuvor genannten Stoffen
• Petrolkoks

Häufig eingesetzte Spaltstoffe sind:

• Fraktionen aus der Erdölverarbeitung
• Rückstände aus der Erdölverarbeitung
• Teere aus der Pyrolyse
• Öle aus der Pyrolyse
• Chemieabfälle
• Erdgas
• Erdölbegleitgas
• Kokereigas

Die Vergasung dient zur Erzeugung von:

• Brenngas zur Stromgewinnung oder zur Wärmegewinnung
• Synthesegas für die Herstellung von Ammoniak, synthetischen Kraftstoffen oder Alkoholen
• Wasserstoff für Hydrierprozesse z. B. in Raffinerien
• Reduktionsgas für metallurgische Prozesse wie z. B. die Eisenerzreduktion im Hochofen

Englische Übersetzung(en):

gasification