Was kann aus Erdgas erzeugt werden

Erdgas tritt leicht in die chemische Verbrennungsreaktion. Deswegen wird daraus meist Energie erzeugt – elektrische und thermische Energie. Allerdings können auf seiner Basis auch Dünger, Brennstoffe, Farben und noch viel anderes erzeugt werden.


Bedeutende Gasmengen werden auch in der Eisenhüttenindustrie eingesetzt. Aber auch hier wird Erdgas als Energiequelle verwendet – für das Beheizen der Hochöfen.

Grüner Brennstoff

In Russland entfällt ungefähr die Hälfte der Gaslieferungen auf Energie- und Versorgungsunternehmen. Auch wenn es im Haus keinen Gasherd und keinen gasbetriebenen Warmwasserboiler gibt, werden Strom und Warmwasser überwiegend unter Einsatz von Erdgas produziert.
Erdgas ist der sauberste Brennstoff unter den konventionellen Kohlenwasserstoff-Brennstoffen. Bei der Erdgasverbrennung bilden sich nur Wasser und Kohlendioxid, während sich bei der Verbrennung von Erdölprodukten noch Ruß und Asche bilden. Außerdem weist Erdgas bei der Verbrennung den niedrigsten Treibhaus-Kohlendioxid-Emissionsgrad auf, daher wurde es als grüner Brennstoff bezeichnet. Dank seiner ausgezeichneten ökologischen Eigenschaften ist Erdgas in der Energiewirtschaft der Großstädte vorherrschend.

Mit Gas kann man fahren

Erdgas kann als Motorentreibstoff eingesetzt werden. Das verdichtete (bzw. komprimierte) Methan kostet im Vergleich zu Benzin 76 nur die Hälfte, verlängert die Lebensdauer des Motors und verbessert die Ökologie der Städte. Die Erdgasmotoren entsprechen dem Umweltstandard Euro-4. Gas kann für konventionelle Fahrzeuge, landwirtschaftliche Transportmittel sowie Wasser- und Eisenbahntransportmittel eingesetzt werden.

Das komprimierte Gas wird an automatischen Gasbetankungsanlagen (CNG-Tankstationen) derart hergestellt, dass Erdgas, das aus einer Gaspipeline kommt, auf 20–25 MPa (200–250 bar) verdichtet wird.

Aus Erdgas können auch flüssige Motortreibstoffe nach dem Verfahren „Gas-in-Flüssigkeit“ (gas-to-liquid, GTL) erzeugt werden. Da Erdgas ein ziemlich inertes Produkt ist, wird es in der ersten Phase fast immer in ein reaktionsfähigeres Dampfgasgemisch umgewandelt – das s.g. Synthesegas (СО-Н2-Gemisch).
Anschließend wird es zur Synthese für die Erzeugung flüssiger Brennstoffe weitergeleitet. Das können auch das s.g. Syntheseöl, Dieselbrennstoff sowie Schmieröle und Paraffine sein.

Schon 1923 haben die deutschen Chemiker Franz Fischer und Hans Tropsch zum ersten Mal die flüssigen Kohlenwasserstoffe aus dem Synthesegas erzeugt. Allerdings haben sie damals als Kohlenwasserstoffquelle Kohle verwendet. Derzeit werden verschiedene Varianten des Fischer-Tropsch-Verfahrens bei vielen marktüblichen Prozessen der Umwandlung von Gas in flüssige Kohlenwasserstoffe angewandt.

Entbenzinierung

Die primäre Gasaufbereitung erfolgt in Gasverarbeitungswerken (GVW).
Normalerweise sind im Erdgas außer Methan verschiedene Beimischungen enthalten, die zu trennen sind. Dazu gehören Stickstoff, Schwefelwasserstoff, Helium, Wasserdämpfe.
Deswegen wird Gas in einem GVW vor allem speziell behandelt – gereinigt und getrocknet. Hier wird Gas auch bis zum für die Verarbeitung erforderlichen Druck komprimiert. An Entbenzinierungsanlagen wird Gas in instabiles Gasolin und Armgas (Endgas) – das Produkt selbst, das anschließend in Fernpipelines eingespeist wird – getrennt. Dieses schon gereinigte Gas wird in Chemiewerke geliefert, wo Methanol und Ammoniak daraus hergestellt werden.

Das instabile Gasolin wird nach dem Extrahieren aus Gas in Gasfraktionsanlagen geliefert, wo aus diesem Gemisch leichte Kohlenwasserstoffe extrahiert werden – Ethan, Propan, Butan, Pentan. Diese Produkte werden auch zu Rohstoffen für die Weiterverarbeitung. Daraus kann man später z.B. Kunststoffe und Kautschuk bekommen. Das Propan-Butan-Gemisch ist ein fertiges Produkt an sich – es wird in Gasflaschen gefüllt und als Haushaltsbrennstoff eingesetzt.

Farben, Klebestoffe und Essig

Nach einem Schema, das dem Fischer-Tropsch-Verfahren ähnelt, wird aus Erdgas Methanol (CH3OH) erzeugt. Es wird als Reaktionsmittel zur Bekämpfung der Hydratpfropfen eingesetzt, die sich in den Rohrleitungen bei niedrigen Temperaturen bilden. Methanol kann auch zu einem Rohstoff für die Herstellung komplizierterer chemischer Stoffe werden: Formaldehyde, Isolierungsstoffe, Lacke, Farben, Klebstoffe, Brennstoffzusätze, Essigsäure.

Durch einige chemische Umwandlungen erzeugt man aus Erdgas auch Mineraldünger. In der ersten Phase ist das Ammonium. Das Verfahren der Erzeugung von Ammonium aus Gas ähnelt dem Prozess „gas-to-liquid“, aber dafür sind andere Katalysatoren, Temperaturen und ein anderer Druck erforderlich.

Ammonium ist selbst ein Dünger und wird auch in Kühlanlagen als Kühlmittel und als Rohstoff für die Produktion der stickstoffhaltigen Verbindungen eingesetzt: Stickstoffsäure, Ammoniumsalpeter, Karbamid.

Wie entsteht Ammonium

Zuerst wird Erdgas von Schwefel gereinigt, dann wird es mit erwärmtem Wasserdampf vermischt und in den Reaktor eingespeist, wo es durch die Katalysatorschichten läuft. Diese Phase wird als primäres Reformen bzw. als Dampf-Gas-Konversion bezeichnet. Aus dem Reaktor kommt ein Gasgemisch bestehend aus Wasserstoff, Methan, Kohlendioxid (СО2) und Kohlenoxid (СО). Anschließend wird dieses Gemisch zum sekundären Reformen weitergeleitet (Dampf-Luft-Konversion), wo es mit Sauerstoff aus der Luft, Dampf und Stickstoff im erforderlichen Verhältnis vermischt wird. In der nächsten Phase werden aus dem Gemisch СО und СО2 entfernt. Danach kommt das Wasserstoff-Stickstoff-Gemisch zur eigentlichen Ammoniumsynthese.