Stadtgas

Kohlegas ist ein brennbarer, gasförmiger Brennstoff, der aus Kohle hergestellt und über ein Rohrleitungssystem an den Verbraucher geliefert wird. Es entsteht, wenn Kohle unter Ausschluss von Luft stark erhitzt wird. Stadtgas ist ein allgemeinerer Begriff, der sich auf hergestellte gasförmige Brennstoffe bezieht, die zum Verkauf an Verbraucher und Kommunen hergestellt werden. ⓘ

Kohlegas enthält ein Gemisch aus Brenngasen, darunter Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Methan und flüchtige Kohlenwasserstoffe, sowie geringe Mengen an Nichtbrenngasen wie Kohlendioxid und Stickstoff. ⓘ

Vor der Entwicklung der Erdgasversorgung und -übertragung - in den 1940er und 1950er Jahren in den Vereinigten Staaten und in den späten 1960er und 1970er Jahren im Vereinigten Königreich und in Australien - wurde praktisch das gesamte Gas für Brennstoff und Beleuchtung aus Kohle hergestellt. Die Versorgung der Haushalte mit Stadtgas erfolgte über kommunale Verteilernetze. ⓘ

Ursprünglich als Nebenprodukt des Kokereiprozesses entstanden, entwickelte sich seine Verwendung im 19. und frühen 20. Jahrhundert im Zuge der industriellen Revolution und der Urbanisierung. Als Nebenprodukte des Produktionsprozesses fielen unter anderem Kohlenteer und Ammoniak an, die wichtige chemische Ausgangsstoffe für die Farbstoff- und Chemieindustrie waren, wobei eine breite Palette künstlicher Farbstoffe aus Kohlegas und Kohlenteer hergestellt wurde. Die Anlagen, in denen das Gas hergestellt wurde, wurden häufig als Gaswerke bezeichnet. ⓘ

Die Entdeckung großer Erdgasvorkommen in der südlichen Nordsee vor den Küsten von Norfolk und Yorkshire im Jahr 1965 führte dazu, dass die meisten Gasherde und Gasheizungen im Vereinigten Königreich, außer in Nordirland, ab Ende der 1960er Jahre teuer umgerüstet oder ersetzt wurden. ⓘ

Das Herstellungsverfahren unterscheidet sich von anderen Methoden zur Erzeugung gasförmiger Brennstoffe, die unter den Begriffen Synthesegas, Dowson-Gas und Generatorgas bekannt sind. Diese Gase werden durch teilweise Verbrennung einer Vielzahl von Rohstoffen in einem Gemisch aus Luft, Sauerstoff oder Dampf hergestellt, wobei letzterer zu Wasserstoff und Kohlenmonoxid reduziert wird, obwohl auch eine destruktive Destillation stattfinden kann. ⓘ

Stadtgas oder Leuchtgas bezeichnet ein ab der Mitte des 19. Jahrhunderts weithin übliches Brenngas, das zumeist in städtischer Regie durch Kohlevergasung hergestellt wurde. Es diente zur Beleuchtung von Straßen und Wohnungen und dort auch zum Betreiben von Gasherden und Gasdurchlauferhitzern. Stadtgas in den öffentlichen Gasnetzen wurde in Europa in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts durch Erdgas ersetzt – 2009 gab es vereinzelt in China noch mit Stadtgas betriebene Gasnetze. ⓘ

Herstellungsverfahren

Im Gas Works Park, Seattle, ist der größte Teil der Ausrüstung für die Herstellung von Kohlengas erhalten. Es ist die einzige noch erhaltene Anlage dieser Art in den Vereinigten Staaten. ⓘ

Industriegas kann durch zwei Verfahren hergestellt werden: Verkohlung oder Vergasung. Unter Verkohlung versteht man die Entgasung eines organischen Ausgangsmaterials zur Gewinnung von Gas und Kohle. Bei der Vergasung wird ein Ausgangsmaterial chemischen Reaktionen unterzogen, bei denen Gas entsteht. ⓘ

Das erste Verfahren, das angewandt wurde, war die Verkohlung und Teilpyrolyse von Kohle. Die Abgase, die bei der Hochtemperaturverkokung von Kohle in Koksöfen entstehen, wurden aufgefangen, gereinigt und als Brennstoff verwendet. Je nach Zielsetzung der Anlage war das gewünschte Produkt entweder ein hochwertiger Koks für die metallurgische Verwendung, wobei das Gas ein Nebenprodukt war, oder die Erzeugung eines hochwertigen Gases, wobei der Koks das Nebenprodukt war. Kokereien sind in der Regel mit metallurgischen Anlagen wie Schmelzhütten oder Hochöfen verbunden, während Gaswerke in der Regel städtische Gebiete versorgen. ⓘ

Eine Anlage zur Herstellung von Kohle-, Wasser- und Ölgas wird heute im Allgemeinen als Gaskraftwerk (MGP) bezeichnet. ⓘ

In den Anfangsjahren der Gaswerke bestand das Ziel der Gaswerke darin, eine möglichst große Menge an Leuchtgas zu erzeugen. Die Leuchtkraft eines Gases hing von der Menge der darin gelösten rußbildenden Kohlenwasserstoffe ("Leuchtmittel") ab. Diese Kohlenwasserstoffe gaben der Gasflamme ihre charakteristische hellgelbe Farbe. Gaswerke verwendeten in der Regel ölhaltige bituminöse Kohlen als Ausgangsmaterial. Diese Kohlen gaben große Mengen flüchtiger Kohlenwasserstoffe an das Kohlegas ab, hinterließen aber einen bröckeligen, minderwertigen Koks, der für metallurgische Prozesse nicht geeignet war. Kohle- oder Kokereigas hatte in der Regel einen Heizwert zwischen 10 und 20 Megajoule pro Kubikmeter (270 und 540 Btu/cu ft), wobei Werte um 20 MJ/m³ (540 Btu/cu ft) typisch waren. ⓘ

Mit dem Aufkommen der elektrischen Beleuchtung sahen sich die Versorgungsunternehmen gezwungen, nach anderen Märkten für das produzierte Gas zu suchen. Gasversorgungsunternehmen, die früher fast ausschließlich Gas für die Beleuchtung produzierten, verlagerten ihre Bemühungen auf die Lieferung von Gas in erster Linie für Heiz- und Kochzwecke und sogar für Kühlzwecke. ⓘ

Gas für industrielle Zwecke

Eine Illustration typischer polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe. Quelle: NASA ⓘ

Brenngas für die industrielle Nutzung wurde mit Hilfe der Erzeugergastechnologie hergestellt. Erzeugergas wird hergestellt, indem Luft durch ein glühendes Brennstoffbett (in der Regel Koks oder Kohle) in einem Gaserzeuger geblasen wird. Bei der Reaktion des Brennstoffs mit unzureichender Luft für eine vollständige Verbrennung entsteht Kohlenmonoxid (CO); diese Reaktion ist exotherm und selbsterhaltend. Es wurde entdeckt, dass die Zugabe von Dampf zur Eingangsluft eines Gaserzeugers den Heizwert des Brenngases erhöht, indem es mit CO und Wasserstoff (H₂) angereichert wird, der durch Wassergasreaktionen entsteht. Erzeugergas hat einen sehr niedrigen Heizwert von 3,7 bis 5,6 MJ/m³ (99 bis 150 Btu/cu ft); da die Brenngase CO/H₂ mit viel inertem Stickstoff (aus der Luft) und Kohlendioxid (CO₂) (aus der Verbrennung) verdünnt sind ⓘ

2C (s) + O₂ → 2 CO (exotherme Brenngasreaktion)

C (s) + H₂O (g) → CO + H₂ (endotherme Wassergasreaktion)

C + 2 H₂O → CO₂ + 2 H₂ (endotherm)

CO + H₂O → CO₂ + H₂ (exotherme Wassergasverschiebungsreaktion) ⓘ

Das Problem der Stickstoffverdünnung wurde durch das in den 1850er Jahren von Sir William Siemens entwickelte BWG-Verfahren (Blue Water Gas) gelöst. Das glühende Brennstoffbett wurde abwechselnd mit Luft und anschließend mit Wasserdampf angeblasen. Die Luftreaktionen während des Blaszyklus sind exotherm und heizen das Bett auf, während die Dampfreaktionen während des Herstellungszyklus endotherm sind und das Bett abkühlen. Die Produkte des Luftzyklus enthalten nicht-kalorischen Stickstoff und werden über den Schornstein abgeleitet, während die Produkte des Dampfzyklus als blaues Wassergas zurückbleiben. Dieses Gas besteht fast ausschließlich aus CO und H₂ und verbrennt mit einer hellblauen Flamme ähnlich wie Erdgas. BWG hat einen Heizwert von 11 MJ/m³ (300 BTU/cu ft). ⓘ

Dem Blauwassergas fehlten Leuchtmittel; es würde in einer einfachen Fischschwanz-Gasdüse, wie sie vor der Erfindung des Welsbach-Mantels in den 1890er Jahren existierte, nicht mit einer leuchtenden Flamme verbrennen. In den 1860er Jahren wurden verschiedene Versuche unternommen, BWG mit Leuchtmitteln aus Gasöl anzureichern. Gasöl (eine frühe Form von Benzin) war das brennbare Abfallprodukt der Kerosinraffination, das aus den leichtesten und flüchtigsten Fraktionen (Tops) des Rohöls hergestellt wurde. Im Jahr 1875 erfand Thaddeus S. C. Lowe das Wassergasverfahren mit Vergasern. Dieses Verfahren revolutionierte die Industrie für synthetisches Gas und war bis zum Ende der Ära des synthetischen Gases die Standardtechnologie. Ein CWG-Erzeugungsaggregat bestand aus drei Elementen: einem Erzeuger (Generator), einem Vergaser und einem Überhitzer, die mit Gasleitungen und Ventilen in Reihe geschaltet waren. ⓘ

Bei einem Produktionslauf wurde Dampf durch den Generator geleitet, um blaues Wassergas zu erzeugen. Vom Generator aus würde das heiße Wassergas in den Vergaser geleitet, wo leichte Erdöle in den Gasstrom eingespritzt würden. Die Leichtöle werden thermisch gecrackt, wenn sie mit den weißen, heißen Feuersteinen im Vergaser in Berührung kommen. Das heiße, angereicherte Gas strömte dann in den Überhitzer, wo das Gas durch weitere heiße Schamottsteine weiter gecrackt wurde. ⓘ

Gas im Großbritannien der Nachkriegszeit

Mäntel in ihrer unbenutzten, flach verpackten Form ⓘ

Neue Herstellungsverfahren

Nach dem Zweiten Weltkrieg führte die langsame Erholung des britischen Kohlebergbaus zu einer Verknappung der Kohle und hohen Preisen. ⓘ

UK Steinkohleförderung

Jahr	Produktion, Millionen Tonnen	Produktionskosten, £/Tonne ⓘ
1947	197	2.00
1950	216	2.40
1953	223	3.05
1956	222	3.85
1959	206	4.15
1961	191	4.55
1965	187	4.60
1967	172	4.95

Der Rückgang der Kohle als Rohstoff für die Stadtgaserzeugung durch Karbonisierung wird in diesem Schaubild deutlich. ⓘ

Stadtgaserzeugung auf Kohlebasis, Millionen Therms

Es wurden neue Technologien zur Herstellung von Kohlegas unter Verwendung von Öl, Raffinerieabgasen und leichten Destillaten entwickelt. Zu den Verfahren gehörten das Lurgi-Verfahren, das katalytische Reformieren, das katalytische Reichgasverfahren, das Dampfreformieren von Reichgas und das Gasrecycling-Hydrierverfahren. Beim katalytischen Reichgasverfahren wurde Erdgas als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Stadtgas verwendet. Diese Anlagen nutzten die oben beschriebenen chemischen Reaktionsprozesse. ⓘ

Der Anstieg des Erdöls als Rohstoff für die Herstellung von Stadtgas ist in der nachstehenden Grafik dargestellt. Der Höhepunkt der Nutzung 1968/9 und der anschließende Rückgang fallen mit der Verfügbarkeit von Nordseegas zusammen, das in den folgenden Jahren Stadtgas als Primärbrennstoff verdrängte und zum Rückgang von Öl als Rohstoff für die Gaserzeugung führte (siehe Abbildung). ⓘ

Stadtgasproduktion auf Erdölbasis, Millionen von Therms

Häusliche Heizung

In den 1960er Jahren galt Industriegas im Vergleich zu seinem Hauptkonkurrenten auf dem Energiemarkt, der Elektrizität, als "eklig, stinkend, schmutzig und gefährlich" (um eine damalige Marktstudie zu zitieren) und schien dazu verdammt zu sein, weiter Marktanteile zu verlieren, außer beim Kochen, wo es aufgrund seiner Regelbarkeit deutliche Vorteile gegenüber der Elektrizität und festen Brennstoffen hatte. Die Entwicklung effizienterer Gaskamine trug dazu bei, dass Gas dem Wettbewerb auf dem Markt für Raumheizung standhalten konnte. Gleichzeitig entwickelte sich in der Ölindustrie ein neuer Markt für die Warmwasser-Zentralheizung von ganzen Häusern, und die Gasindustrie folgte diesem Beispiel. Die Gas-Warmluftheizung fand eine Marktnische in neuen kommunalen Wohngebäuden, wo die niedrigen Installationskosten ihr einen Vorteil verschafften. Diese Entwicklungen, die Neuausrichtung des Managementdenkens weg vom kommerziellen Management (Verkauf dessen, was die Industrie produzierte) hin zum Marketingmanagement (Erfüllung der Bedürfnisse und Wünsche der Kunden) und die Aufhebung eines frühen Moratoriums, das verstaatlichten Industrien den Einsatz von Fernsehwerbung untersagte, retteten die Gasindustrie lange genug, um einen lebensfähigen Markt für das zu schaffen, was noch kommen sollte. ⓘ

Erdgas als Rohstoff

1959 wies der Gas Council in Großbritannien nach, dass Flüssigerdgas (LNG) sicher, effizient und wirtschaftlich über große Entfernungen auf dem Seeweg transportiert werden kann. Die Methane Pioneer transportierte eine Ladung LNG von Lake Charles, Louisiana, USA, zu einem neuen LNG-Terminal auf Canvey Island in der Themse-Mündung in Essex, England. Eine 212 Meilen (341 km) lange Hochdruck-Hauptleitung wurde von Canvey Island nach Bradford gebaut. Die Pipeline und ihre Abzweigungen versorgten die Area Gas Boards mit Erdgas zur Verwendung in Reformierungsprozessen zur Herstellung von Stadtgas. 1964 wurde auf Canvey eine große LNG-Empfangsanlage in Betrieb genommen, die LNG aus Algerien in zwei speziellen Tankern mit jeweils 12.000 Tonnen Fassungsvermögen erhielt. ⓘ

Umstellung auf Erdgas

Der langsame Niedergang der städtischen Gasindustrie im Vereinigten Königreich wurde durch die Entdeckung von Erdgas durch die Bohrinsel Sea Gem am 17. September 1965 etwa vierzig Meilen vor Grimsby in einer Tiefe von über 2.400 m eingeleitet. In der Folgezeit wurde festgestellt, dass die Nordsee auf beiden Seiten der Mittellinie, die festlegt, welche Nationen Rechte an den Reserven haben sollten, über zahlreiche große Gasfelder verfügt. ⓘ

In einem Pilotprojekt wurden die Kunden auf Canvey Island von Stadtgas auf Erdgas umgestellt, das von der LNG-Anlage auf Canvey geliefert wurde. ⓘ

Das Weißbuch zur Brennstoffpolitik von 1967 (Cmd. 3438) wies die Industrie an, die Nutzung von Erdgas zügig auszubauen, damit "das Land so schnell wie möglich von den Vorteilen dieser neuen einheimischen Energiequelle profitieren kann". Infolgedessen kam es zu einem "Ansturm auf Gas", das für die Spitzenlaststromerzeugung und für geringwertige Anwendungen in der Industrie verwendet wurde. Die Auswirkungen auf den Steinkohlenbergbau waren beträchtlich: Die Kohle verlor nicht nur ihren Markt für die städtische Gaserzeugung, sondern wurde auch von einem Großteil des Massenenergiemarktes verdrängt. ⓘ

Der Anstieg der Verfügbarkeit von Erdgas ist in der nachstehenden Grafik dargestellt. Bis 1968 stammte es aus Lieferungen von verflüssigtem Erdgas aus Algerien, bis ab 1968 Nordseegas verfügbar war. ⓘ

Verfügbares Erdgas, Millionen von Therms

Die Ausbeutung der Gasvorkommen in der Nordsee, die die Anlandung von Gas in Easington, Bacton und St. Fergus mit sich brachte, machte den Bau eines nationalen Verteilungsnetzes mit einer Länge von mehr als 4 800 km (3 000 Meilen) möglich, das aus zwei parallelen und miteinander verbundenen Pipelines bestand, die sich über die gesamte Länge des Landes erstreckten und zum National Transmission System wurden. Alle Gasgeräte in Großbritannien (nicht aber in Nordirland) wurden im Zeitraum von 1967 bis 1977 mit einem Kostenaufwand von etwa 100 Millionen Pfund (einschließlich der Abschreibung der überflüssigen Gasproduktionsanlagen) von Stadtgas auf Erdgas (hauptsächlich Methan) umgestellt (durch den Einbau von Brennerdüsen unterschiedlicher Größe, um das richtige Gas-Luft-Gemisch zu erhalten). Alle gasbetriebenen Geräte von fast dreizehn Millionen Haushalten, vierhunderttausend gewerblichen Kunden und sechzigtausend Industriekunden wurden umgestellt. Dabei wurden viele gefährliche Geräte entdeckt und aus dem Verkehr gezogen. Die britische Stadtgasindustrie starb 1987, als der Betrieb in den letzten städtischen Gaswerken in Nordirland (Belfast, Portadown und Carrickfergus; das Gaswerk in Carrickfergus ist heute ein restauriertes Gaswerkmuseum) eingestellt wurde. Das Gelände in Portadown wurde geräumt und ist nun Gegenstand eines Langzeitexperiments zum Einsatz von Bakterien bei der Sanierung kontaminierter Industrieflächen. Erdgas muss vor der Verwendung nur wenig aufbereitet werden und ist ungiftig; das Kohlenmonoxid (CO) im Stadtgas machte es extrem giftig, so dass versehentliche Vergiftungen und Selbstmord durch Gas an der Tagesordnung waren. Vergiftungen durch Erdgasgeräte sind nur auf eine unvollständige Verbrennung, bei der CO entsteht, und auf Abgasleckagen in Wohnräumen zurückzuführen. Wie bei Stadtgas wird dem Gas eine geringe Menge eines übel riechenden Stoffes (Mercaptan) zugesetzt, um dem Benutzer anzuzeigen, dass ein Leck oder ein nicht gezündeter Brenner vorhanden ist, da das Gas selbst keinen Geruch hat. ⓘ

Die Organisation der britischen Gasindustrie wurde an diese Veränderungen angepasst, zunächst durch den Gas Act 1965, der den Gas Council ermächtigte, Gas zu erwerben und an die zwölf regionalen Gasversorgungsunternehmen zu liefern. Dann wurde mit dem Gas Act 1972 die British Gas Corporation als eine einzige kommerzielle Einheit gegründet, die alle zwölf Area Gas Boards umfasste und es ihnen ermöglichte, Gas und Gasgeräte an industrielle, gewerbliche und private Kunden im gesamten Vereinigten Königreich zu erwerben, zu verteilen und zu vermarkten. 1986 wurde British Gas privatisiert und zerlegt, und die Regierung hat keine direkte Kontrolle mehr über das Unternehmen. ⓘ

In der Ära des Nordseegases wurden viele der ursprünglich in den Städten verlegten gusseisernen Gasrohre für Stadtgas durch Kunststoffrohre ersetzt. ⓘ

Wie im DTI-Energiebericht "Our Energy Challenge" vom Januar 2006 berichtet, sind die Gasvorkommen in der Nordsee schneller erschöpft als erwartet, und es wird versucht, das Vereinigte Königreich mit Gas aus weit entfernten Quellen zu versorgen - eine Strategie, die durch die Entwicklung von Pipeline-Technologien ermöglicht wird, die den Transport von Gas über Land und unter Wasser über und zwischen den Kontinenten ermöglichen. Erdgas ist heute ein weltweites Handelsgut. Solche Versorgungsquellen sind mit allen Risiken verbunden, die auch für Importe gelten. ⓘ

Der Niedergang der Stadtgaserzeugung ist eine Folge der Entdeckung der Erdgasvorkommen in Europa, vor allem in der Nordsee, und für Mitteleuropa auch die Errichtung von Gaspipelines aus fernab liegenden Lagerstätten, etwa aus Russland. 1960 stellte Oldenburg als erste deutsche Großstadt von Stadtgas auf Erdgas um. Weitere Städte folgten Schritt für Schritt. In Wien und Augsburg (siehe dazu besonders Gaswerk Augsburg) beispielsweise erfolgte die Umstellung in einem lang anhaltenden Prozess von 1969 bis 1978. Bei einer Umrüstung mussten wegen des unterschiedlichen Heizwertes und des unterschiedlichen Betriebsdruckes die Düsen und die Dichtungen an der jeweiligen Feuerungstechnik ausgetauscht werden, oder die Geräte wurden durch neue ersetzt, die für Erdgas ausgelegt waren. Auch bestand das Problem, dass durch das im Vergleich zum Stadtgas eher trockene Erdgas klassische Dichtungen aus Hanf austrockneten und damit undicht wurden. ⓘ

In Großbritannien wurde 1967 die Umstellung auf Erdgas beschlossen und mit staatlicher Förderung bis 1977 abgeschlossen – dabei wurden 13 Millionen Haushalte, 400.000 Geschäfte und 60.000 Industriebetriebe umgestellt (wobei auch einige gefährliche Konstruktionen entdeckt und außer Betrieb gesetzt wurden) – und endete schließlich am 1. September 1977 bei der Umstellung einer Gasbefeuerungsanlage in Edinburgh. ⓘ

In West-Berlin wurde aus Gründen der Unabhängigkeit bis zur Wiedervereinigung Stadtgas genutzt, das ab den 1950er Jahren zunehmend aus Leichtbenzin und Schweröl erzeugt wurde. Während Ost-Berlin schon seit 1985 mit sowjetischem Erdgas versorgt wurde, war dies im Westen der Stadt erst ab 1991 der Fall. Bis 1996 wurden dort die Verbrauchsgeräte schrittweise auf Erdgas umgestellt. ⓘ

In der Populärkultur

Monty Python parodierte die Umstellung von Kohle auf Nordseegas und die damit verbundenen Hürden in seinem "New Cooker Sketch", einem Teil der Folge, mit der 1970 die zweite Staffel begann. ⓘ

Das Gas wurde im 19. Jahrhundert für mehrere historische Ballonaufstiege verwendet (siehe Die Aeronauten). ⓘ

Gasproduktion in Deutschland

Deutschland war in vielerlei Hinsicht führend in der Kohlegasforschung und Kohlenstoffchemie. Durch die Arbeit von August Wilhelm von Hofmann entstand die gesamte deutsche chemische Industrie. Mit den Abfällen aus der Kohlevergasung als Ausgangsmaterial entwickelten die Forscher neue Verfahren und synthetisierten natürliche organische Verbindungen wie Vitamin C und Aspirin. ⓘ

Während des Zweiten Weltkriegs war die deutsche Wirtschaft auf Kohlegas angewiesen, denn die Erdölknappheit zwang Das nationalsozialistische Deutschland war gezwungen, die Fischer-Tropsch-Synthese zu entwickeln, um synthetischen Treibstoff für Flugzeuge und Panzer herzustellen. ⓘ

Koksofen in einer Fabrik für rauchlose Brennstoffe, Südwales ⓘ

Probleme bei der Gasverarbeitung

• Teeraerosole (Teerabscheider, Kondensatoren/Wäscher, elektrostatische Abscheider im Jahr 1912)
• Leichtöldämpfe (Ölwäsche)
• Naphthalin (Öl-/Teerwäsche)
• Ammoniakgas (Wäscher)
• Schwefelwasserstoffgas (Reinigungsboxen)
• Cyanwasserstoffgas (Reinigungsanlage) ⓘ

Entwicklungen während des Ersten Weltkriegs und der Zwischenkriegszeit

• Der Verlust von hochwertigem Gasöl (als Kraftstoff verwendet) und Futterkoks (für die Stahlerzeugung abgezweigt) führt zu massiven Teerproblemen. CWG-Teer (Carburetted Water Gas) ist als Ausgangsmaterial weniger wertvoll als Kohlevergasungsteer. Teer-Wasser-Emulsionen sind aufgrund des unverkäuflichen Wassers und der minderwertigen Nebenprodukte unwirtschaftlich zu verarbeiten.

CWG-Teer ist reich an leichteren polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen, die sich gut zur Herstellung von Pech eignen, aber wenig chemische Grundstoffe enthalten.

• Verschiedene "Back-run"-Verfahren für die CWG-Erzeugung senken den Brennstoffverbrauch und tragen dazu bei, Probleme mit dem Einsatz von Steinkohle in CWG-Anlagen zu lösen.
• Die Entwicklung des Hochdruckschweißens von Rohrleitungen fördert die Errichtung großer kommunaler Gasanlagen und die Konsolidierung der MG-Industrie. Schaffung der Voraussetzungen für den Aufstieg des Erdgases.
• Elektrische Beleuchtung ersetzt das Gaslicht. Der Höhepunkt der MG-Industrie wird irgendwann Mitte der 1920er Jahre erreicht.
• 1936 oder so. Entwicklung des Lurgi-Vergasers. Die Deutschen arbeiten aufgrund der Ölknappheit weiter an der Vergasung/Synthetikkraftstoffen. ⓘ

Ruinen des deutschen Werks für synthetisches Benzin (Hydrierwerke Pölitz - Aktiengeselschaft) in Police, Polen ⓘ

• Der Public Utility Holding Company Act von 1935 erzwingt in den USA die Zerschlagung der integrierten Koks- und Gasunternehmen.
• Fischer-Tropsch-Verfahren zur Synthese von flüssigen Brennstoffen aus CO/H
  ₂-Gas.
• Das Haber-Bosch-Ammoniak-Verfahren schafft eine große Nachfrage nach industriellem Wasserstoff. ⓘ

Nach dem Zweiten Weltkrieg: der Niedergang der Gasindustrie

• Entwicklung der Erdgasindustrie. Erdgas hat einen Energiegehalt von 37 MJ/m³, verglichen mit 10-20 MJ/m³ bei Stadtgas.
• Die Petrochemie macht einen Großteil des Wertes von Steinkohlenteer als Quelle für chemische Grundstoffe zunichte. (BTX, Phenole, Pech)
• Rückgang der Verwendung von Kreosot zur Holzkonservierung.
• Die direkte Einspeisung von Kohle/Erdgas verringert den Bedarf an Hüttenkoks. 25 bis 40 % weniger Koks wird in Hochöfen benötigt.
• BOF- und EAF-Verfahren machen Kupolöfen überflüssig. Geringerer Bedarf an Koks für das Recycling von Stahlschrott. Weniger Bedarf an frischem Stahl/Eisen.
• Gusseisen und Stahl werden durch Aluminium und Kunststoffe ersetzt.
• Die Produktion von Phthalsäureanhydrid wird von der katalytischen Oxidation von Naphthalin auf das o-Xylol-Verfahren umgestellt. ⓘ

Positive Entwicklungen nach dem Zweiten Weltkrieg

• Katalytische Veredelung von Gas durch den Einsatz von Wasserstoff zur Reaktion mit teerhaltigen Dämpfen im Gas
• Der Rückgang der Koksherstellung in den USA führt zu einer Steinkohlenteerkrise, da Steinkohlenteerpech für die Herstellung von Kohlenstoffelektroden für Elektrostahlwerke/Aluminium unerlässlich ist. Die USA müssen nun Steinkohlenteer aus China importieren.
• Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung von Methanol durch Hydrierung von CO/H₂-Gemischen.
• Mobil M-gas-Verfahren zur Herstellung von Benzin aus Methanol
• SASOL-Kohleverarbeitungsanlage in Südafrika.
• Direkte Hydrierung von Kohle zu flüssigen und gasförmigen Brennstoffen
• Dankuni Coal Complex ist die einzige Anlage in Indien, die in Kalkutta Kohlegas (Stadtgas) mit der kontinuierlichen vertikalen Retorten-Technologie von Babcock-Woodall Duckham (VK) produziert, die auf Empfehlung des Ausschusses für Brennstoffpolitik der indischen Regierung von 1974 nach der lähmenden Ölkrise von 1973 gebaut wurde. Die Anlage nutzt eine modifizierte Niedertemperaturverkokung zur Herstellung von Stadtgas und Weichkoks. In den 1990er Jahren stellte die Anlage verschiedene Chemikalien wie Xylenol, Kresol und Phenol her. ⓘ

Nebenerzeugnisse

Zu den Nebenprodukten der Kohlegasherstellung gehören Koks, Steinkohlenteer, Schwefel und Ammoniak, allesamt nützliche Produkte. Aus Steinkohlenteer werden Farbstoffe, Arzneimittel wie Sulfonamide, Saccharin und Dutzende von organischen Verbindungen hergestellt. ⓘ

Die Tabelle gibt einen Überblick über die von den drei großen Londoner Gasunternehmen eingesetzte Kohle sowie das erzeugte Stadtgas und die Nebenprodukte. ⓘ

Unternehmen	Gas, Licht und Koks			South Metropolitan			Kommerziell ⓘ
Jahr	1913	1920	1934	1913	1920	1934	1913	1920	1934
Verkohlte Kohle, Tonnen	1,988,241	2,279,253	3,011,227	1,125,779	1,211,857	1,118,573	187,291	235,406	244,644
Produziertes Gas, Millionen Kubikfuß	29,634	35,149	51,533	14,097	15,182	15,034	3,702	4,340	3,487
Koksherstellung, Tonnen	1,246,624	1,469,220	1,867038	695,214	743,982	664,555	117,057	158,899	159,019
Koksherstellung, Zentner pro Tonne Kohle (20 Zentner = 1 Tonne)	12.54	12.89	12.40	12.35	12.28	11.88	12.50	13.50	13.00
Hergestellter Steinkohlenteer, Millionen Gallonen	19.88	20.5	31.32	10.81	11.27	12.97	1.97	0.94	2.39
Hergestellter Steinkohlenteer, Gallonen pro Tonne Kohle	10.0	9.0	10.4	9.6	9.3	10.7	10.5	9.4	9.8
Hergestellte Ammoniaklauge, Millionen Gallonen	59.25	61.77	71.06	36.93	37.93	36.69	5.94	6.54	7.41
Hergestellte Ammoniaklauge, Gallonen pro Tonne Kohle	29.8	27.1	23.6	32.8	31.3	32.8	31.7	27.8	30.3

Produktion

Stadtgas wird durch Entgasen von Steinkohle unter Luftabschluss in Retorten oder Kammeröfen hergestellt. Ähnlich sind die Verfahren zur Erzeugung von Wassergas und Generatorgas in Kokereien. Kokereigas besteht hauptsächlich aus Wasserstoff, Methan und Kohlenstoffmonoxid. ⓘ

Koks wird als rauchloser Brennstoff und zur Herstellung von Wassergas und Generatorgas verwendet. ⓘ

Steinkohlenteer

Steinkohlenteer wurde einer fraktionierten Destillation unterzogen, um verschiedene Produkte zu gewinnen, darunter ⓘ

• Teer, für Straßen
• Benzol, ein Motorkraftstoff
• Kreosot, ein Holzschutzmittel
• Phenol, das bei der Herstellung von Kunststoffen verwendet wird
• Kresole, Desinfektionsmittel ⓘ

Schwefel

Wird zur Herstellung von Schwefelsäure verwendet ⓘ

Ammoniak

Wird zur Herstellung von Düngemitteln verwendet ⓘ

Struktur der Kohlengasindustrie im Vereinigten Königreich

Kohlengas wurde zunächst von unabhängigen Unternehmen hergestellt, von denen viele im Vereinigten Königreich später zu kommunalen Diensten wurden. Im Jahr 1948 gab es insgesamt 1.062 Gasunternehmen. Sowohl die privaten Unternehmen, die etwa zwei Drittel der Gesamtzahl ausmachten, als auch die kommunalen Gasunternehmen, die etwa ein Drittel ausmachten, wurden durch den Gas Act 1948 verstaatlicht. Eine weitere Umstrukturierung erfolgte mit dem Gas Act 1972. Für weitere Einzelheiten siehe British Gas plc. ⓘ

Abgesehen von den Nebenprodukten der Koksöfen der Stahlindustrie wird im Vereinigten Königreich kein Kohlegas mehr hergestellt. Es wurde zunächst durch aus Öl gewonnenes Gas und später durch Erdgas aus der Nordsee ersetzt. ⓘ

Zusammensetzung

Stadtgas stellt ein Gasgemisch aus verschiedenen Gasen dar. Die genaue Zusammensetzung ist je nach Gaswerk und Herstellungsverfahren, der Art der Gaswäsche und auch der verwendeten Kohle verschieden. Für das ehemalige Wiener Gaswerk Simmering wird die Zusammensetzung von Stadtgas folgendermaßen angegeben:

• Wasserstoff H₂ (51 %)
• Methan CH₄ (21 %)
• Stickstoff N₂ (15 %)
• Kohlenstoffmonoxid CO (9 %) ⓘ

Daneben kommen verschiedene weitere Gase in Spuren vor, unter anderem geringe Mengen an Wasserdampf sowie Spuren von Kohlenstoffdioxid CO₂, Sauerstoff O₂ und andere flüchtige Kohlenwasserstoffe C_mH_n. ⓘ

Um den Brennwert des reinen Kohlegases zu erhöhen, wurde dem Stadtgas am Anfang des 20. Jahrhunderts auch Wassergas, bestehend primär aus Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff, beigemischt. Nach dem Zweiten Weltkrieg wurde begonnen, den giftigen Kohlenstoffmonoxidanteil zu senken und dem Stadtgas verstärkt Erdgas (Methan) beizumischen. Auch durch diese zusätzlichen Zumischungen veränderte sich je nach Gaswerk und Epoche der prozentuale Anteil der einzelnen Gase. ⓘ

Giftigkeit

Das Einatmen von Stadtgas führt zu einer Kohlenstoffmonoxid-Vergiftung und daher zu zahlreichen Todesfällen, unter anderem durch suizidalen Missbrauch („Aufdrehen des Gashahns“). Wegen der als „sanft“ empfundenen Giftwirkung des Kohlenmonoxids wurde die Methode bei ca. 20 % der Selbsttötungen angewandt. ⓘ

Charles Norris, von 1918 bis 1935 der oberste Gerichtsmediziner von New York City, zählte im Jahr 1925 allein 618 tödliche Unfälle durch unbeabsichtigte Kohlenmonoxid-Vergiftung, dazu 388 Suizide und drei Morde. ⓘ

Heute steht Erdgas als brennbares Gas technisch relativ unkompliziert zur Verfügung, was eine Kohlevergasung zur Stadtgasherstellung überflüssig macht. In Deutschland wird Stadtgas heute nicht mehr hergestellt. In Ländern mit großen Kohlevorkommen und ohne größere Erdgasvorkommen (z. B. China) wird es jedoch noch weiterhin in Haushalten genutzt. Mit Erdgas sind Suizide in Form der Vergiftung durch Einatmen fast unmöglich. ⓘ

Geschichte

Herstellung von Steinkohlengas ⓘ

Die Vorgeschichte beginnt bei der Entdeckung der Kohlegase in der Frühzeit der modernen Chemie. Der flämische Wissenschaftler Johan Baptista van Helmont (1577–1644) entdeckte einen „wilden Geist“, der von erhitztem Holz und Kohle ausströmte, und bezeichnete es in seinem Buch Ursprünge der Medizin (1609) als „Gas“ (abgeleitet von Chaos). Ähnliche Experimente wurden unabhängig in anderen Regionen durchgeführt, etwa Johann Becker in München (1681) und John Clayton in Wigan in England (1684). Letzterer nutzte den „Kohlegeist“ zur Salonunterhaltung. Die erste funktionelle Gasbeleuchtung erfand William Murdoch (später Murdock) (1754–1839), dem nachgesagt wird, zuerst Kohle im Teekessel der Mutter erwärmt zu haben, um Leuchtgas zu produzieren. Er erforschte die Prozesse zur Herstellung, Reinigung und Speicherung weiter – zuerst beleuchtete er sein Haus in Redruth (1792), dann den Eingang des Polizeipräsidiums in Manchester (1797), später das Werksgelände von Boulton and Watt in Birmingham und schließlich die große Spinnerei in Salford in Lancashire im Jahre 1805. ⓘ

Professor Johannes Petrus Minckeleers beleuchtete seinen Vorlesungsraum an der Universität Löwen seit 1783, und Lord Dundonald beleuchtete sein Haus in Culross in Schottland seit 1787, wobei das Gas in verschlossenen Kesselwagen von der lokalen Kokerei herantransportiert wurde. In Frankreich ließ sich Philippe Lebon die Gasbefeuerung 1799 patentieren und demonstrierte 1801 die Nutzung zur Straßenbeleuchtung. Weitere Beispiele finden sich zahlreich in Frankreich und den Vereinigten Staaten. ⓘ