Erdöl und Kohle — Energieträger und Rohstoffquellen

92. Kohle als Energie- und Rohstoffquelle

Inkohlung und Kohlearten.

Wie sind Kohlelager entstanden? Worin unterscheiden sich Braunkohle und Steinkohle?

Warum hat die Kohle in den letzten Jahrzehnten an Bedeutung verloren?

Inkohlung ist die bildung von Kohle aus Pflanzenmassen früherer Erdzeitalter unter Sauerstoffabschluß durch hohe Temperature und Drücke.

20.1 Thermische Zersetzung von Steinkohle

Dieser Versuch sollte nur im Labor der Schule unter Beisein des Chemielehrers durchgeführt werden!

In einem schwerschmelzbaren Rg mit aufgesetzter Glasdüse wird zerkleinerte Steinkohle erhitzt und die entweichenden Gase und Dämpfe angezündet.

In einem schwerschmelzbaren Rg wird zerkleinerte Steinkohle erhitzt. Die Entweichenden Gase werden in ein mit Wasser gekühltes Rg geleitet. Dieses Rg ist mit einem Stopfen verschlossen, durch den ein zur Spitze ausgezogenes Glasröhrchen nach oben Führt (Abb. 20.2). Wenn aus dem Röhrchen Gas entweicht, wird es angezündet.

Kohle ist ein Vielstoffgemisch aus vielen aromatischen Kohlenwasserstoffverbindungen.

Kohleentgasung: Koks, Teer, Leucht- und Heizgas.

Grundlagen für die Bildung der Kohlelager waren die Urwälder früherer Erdperioden. Durch Erdkrustenbewegungen versanken diese in die Tiefe und wurden im Laufe der weiteren Erdgeschichte von mächtigen Ablagerungen überdeckt. Unter dem dadurch wirkenden hohen Druck und durch Luftabschluß entstand aus den versunkenen Pflanzenmassen neben flüchtigen Zerfallsprodukten ein Gemisch kohlenstoffreicher Verbindungen, die Kohle. Dieser Umwandlungsprozeß der Pflanzenmasse in Kohle wird Inkohlung genannt. Im Laufe dieses Inkohlungsprozesses wurden die ursprünglich mit dem Kohlenstoff verbundenen Elemente immer stärker beseitigt, wie die Tabelle 9 zeigt.

Nach UNO-Angaben von 1977 werden die Kohlereserven der Welt auf 8,5 Billionen t geschätzt; davon sind 1,2 Billionen t wirtschaftlich nutzbar. Die Hauptvorkommen liegen in den USA, der Volksrepublik China und auf dem Gebiet der ehemaligen UdSSR.

Tabelle 9: Zusammensetzung und Heizwert von Kohlearten.

Kohlearten	Elemente (Gew.-%)				Heizwert kJ (pro kg)
	C	H	O	N
Braunkohle Steinkohle Anthrazit	65 - 75 75 - 90 90 - 94	5 - 6 4 - 6 3 - 4,5	20 - 30 5 - 18 3 - 5,5	1 - 2 0,5 - 1,5 Spuren	25000-30000 30000-34000 34000-38000

Destillation von Steinkohle unter LuftabschluÃŸ

20.2 Destillation von Steinkohle unter Luftabschluß.

Die Zerlegung der Kohle.

Unsere Versuche und zeigen, dass beim Erhitzen unter Luftabschluß Steinkohle zersetzt wird. Dabei entweichen brennbare Gase (Entgasung) und dampfförmige Produkte, die sich in der Vorlage als Teer abscheiden. Der feste Rückstand ist Koks. Die technische Gewinnung von Steinkohlenkoks wurde schon im 18. Jahrhundert durchgeführt, um einen Ersatz für die immer kostspieliger werdende Holzkohle zu finden. Koks ist bekanntlich unentbehrlich für die Gewinnung von Roheisen im Hochofen. Das dabei anfallende Gas fand bald als Leuchtgas und Heizgas allgemeine Verwendung. Während die Gasbeleuchtung nach 1900 allmählich vom elektrischen Licht verdrängt wurde, hat das Heizgas aus Steinkohle in Haushalt, Gewerbe und Industrie auch heute noch Bedeutung.

Der Steinkohlenteer - eine ergiebige Rohstoffquelle.

Der bei der Koks- und Gaserzeugung entstehende Steinkohlenteer galt lange als lästiges Nebenprodukt, das nur als Brennstoff, bei der Fabrikation von Dachpappe und als Imprägniermittel für Holz verwertet wurde.

Was aus Steinkohlenteer alles gewonnen werden kann


Benzol	Toluol	Xylol	Phenol	Kresol


Naphthalin	Anthracen	Pyridin	Chinolin

20.2 Oben: Schema der Teerdestillation. Unten: Beispiele für aromatische Verbindungen des Steinkohlenteers.

Steinkohlenteer ist ein Stoffgemisch mit überwiegend aromatischen Verbindungen.

Nachdem es aber gelang, aus dem Teer durch Destillation wichtige organische Verbindungen zu gewinnen, wuchs schlagartig das Interesse an diesem Rohstoff. Entscheidend war dabei die Entdeckung von Verbindungen, aus denen begehrte Farbstoffe gewonnen werden konnten (z.B. Alizarin). Zur Zeit kennt man etwa 480 verschiedene Verbindungen des Steinkohlenteers. Ihre tatsächliche Zahl dürfte aber viel höher sein; man schätzt sie auf ca. 10000. Die meisten von ihnen kommen aber nur in geringer Konzentration vor, denn die wenigen bekannten Verbindungen machen bereits über 50% des Teers aus.

Bei der Aufarbeitung des Steinkohlenteers durch Destillation erhält man verschiedene Hauptfraktionen, die wiederum Vielstoffgemische darstellen. Daraus können über weitere Trennverfahren die technisch interessanten Verbindungen isoliert werden. Abb. 20.2 gibt einen Überblick über den Verlauf der Destillation des Teers und über die Verwertung seiner wichtigsten Inhaltsstoffe. Bemerkenswert ist das Vorherrschen aromatischer Verbindungen.

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