Kohle – Oel – Gas. Eine Betrachtung zum Berginverfahren von Dr. Henricius. (Nachdruck verboten.) HENRICIUS, Kohle – Oel – Gas. mf. Chemische Industrie ist die gewerbsmäßige Umwandlung der Stoffe für den menschlichen Güterbedarf. Sie erfolgt mit fortschreitender Entwicklung unter Auswahl der Möglichkeiten und unter der Ueberlegung, wie lange bei steigendem Verbrauch der natürliche Vorrat reicht. So muß die Rohöl-Weltverbrauchssteigerung von 20 Millionen Tonnen im Jahre 1900 auf 100 Millionen Tonnen im Jahre 1920 und 135 Millionen Tonnen im Jahre 1924 auch dem Laien diese Fragen nahe legen. Kohle ist nicht nur Brennstoff, sondern auch Rohstoff für chemische Umwandlungen. Die Erfahrungen, die man beim Aufarbeiten der Kohle nach chemischen Gesichtspunkten gemacht hatte, legten es nahe, auch eine Aufarbeitung für die Energieversorgung durchzuführen, um so mehr als man bei der Entwicklungsreihe Kohle – Oel – Gas in der Natur Vorgänge hatte, wo Oele und Gas selbst als Rohstoffe vorkommen, nämlich in den Erdölvorkommen Amerikas, Asiens und Europas. Wir beobachten dabei das in aller technischen Entwicklung erheiternde Zwischenspiel von menschlicher Faulheit und menschlichem Fleiß oder wie man auch sagen könnte: der Mensch arbeitet nur, um die Möglichkeit zu haben, faul zu sein. Nämlich die bessere Handlichkeit, die leichte Beförderbarkeit und die allgemeine Anwendbarkeit des Energierohstoffes in flüssiger oder Gasform veranlaßt den Menschen zunächst, die technische Ausarbeitung der Kohleverwertung zu vernachlässigen und die ihm bequemeren Oel- oder Gasvorkommen auszunutzen. Er gewöhnt sich damit daran, sich Energierohstoffe und -Verwendung besonders in diesen Formen vorzustellen, und so ist es naheliegend, daß er im Augenblick, wo sich die Frage nach der Reichweite der Erdölvorräte erhebt, beim Rückgreifen auf den festen Energierohstoff nun auch versucht, diesen vorzugsweise in flüssiger oder gasförmiger Form anzuwenden. So entstand im Anfang dieses Jahrhunderts die Aufgabenstellung, die man als die „Verflüssigung und Vergasung der Kohle“ bezeichnet. In ihrer einfachsten Form liegt sie allerdings schon lange vor, nämlich in dem, was in der Steinkohlenteerindustrie, der Kokerei und in der Gasanstalt gemacht wird, indem man den festen Rohstoff durch Erhitzung in Koks, Gas und Teer (Oel) trennt. Die Ausbeute an Teer beträgt bei dem frühen Verfahren der Hochtemperaturverkokung nur 5 vom Hundert und kann in seiner chemischen und physikalischen Beschaffenheit in keiner Weise den Wettbewerb mit dem natürlichen Erdöl aufnehmen. Man suchte daher das Verfahren zu verbessern und kam auf die Tieftemperaturteererzeugung, die die Ausbeute an flüssigen Energierstoffen zwar verdoppelt, aber zunächst einen Koks ergibt, der nicht an die Stelle des Hochtemperaturkokses treten kann, weil er nicht widerstandsfähig und hart ist. Auch das Oel zeigt keine Güteverbesserung gegenüber dem Hochtemperaturteer. Es enthält im Gegenteil einen sauerstoffhaltigen Rohstoff, den der Chemiker als Kreosot bezeichnet, das einer chemischen Veredelung, sei es für rein chemische, sei es für Energiezwecke, bis heute Widerstand leistet. Mit beiden Verfahren war es nur möglich, den an sich in der Kohle enthaltenen ölartigen Stoff, den man zusammenfassend mit dem Worte Bitumen bezeichnet, herauszuholen und zwar je nach der Einwirkungstemperatur in einem mehr oder minder zerstörten oder noch erhaltenen Zustand. Eine Gewinnung der Kohle selbst in flüssiger oder Gasform war damit noch nicht erreicht. Der fortschreitende Oelverbrauch richtet sich in erster Linie auf die niedrig siedenden, gemeinhin als Benzin bezeichneten Kohlenwasserstoffe, die in den Verbrennungsmotoren vor allem verbraucht werden. Den Ansprüchen des Menschen auf dieses Erzeugnis hatte auch die Erdölindustrie nur dadurch nachkommen können, daß sie die in größerer Menge anfallenden höher siedenden Erzeugnisse durch Spaltungsverfahren, das sogenannte Krackverfahren, in die niedrig siedenden verwandelt, wobei allerdings bestimmte Schönheitsfehler mit in Kauf genommen werden mußten. An dieser Stelle der geschichtlichen Entwicklung setzt das Berginverfahren ein, das von Dr. Friedrich Bergius in den Jahren 1910 bis 1913 in seinen Grundgedanken ausgebaut wurde, und das grundsätzlich auf folgender Ueberlegung beruht: In erster Linie geschätzt und erwünscht sind Kohlenwasserstoffe – Benzine und Oele –, die auf ihren Kohlenstoffgehalt einen verhältnismäßig hohen Wasserstoffgehalt haben. Infolgedessen sind hochsiedende Erzeugnisse, bei denen dieses Verhältnis zuungunsten des Wasserstoffs liegt, sauerstoffhaltige, wie etwa die Kreosotöle oder stickstoffhaltige Erzeugnisse, nicht der geeignete Ersatz für die hochwertigen Erdölbenzine, ebensowenig andere Oele, die im Steinkohlenteer enthalten sind, und auch die Krackbenzine, die ebenfalls ein ungünstiges Kohlenstoff-Wasserstoff-Verhältnis zeigen. Auf Grund von physikalisch-chemischen Ueberlegungen müßte es gelingen, wenn man die Aufspaltung von hoch- und höchstsiedenden Kohlenstoff-Wasserstoff-Gerüsten in einer Wasserstoffatmosphäre unter Druck vornimmt, diesen Wasserstoff in das Gerüst bei seiner Spaltung einzuführen und so zu wasserstoffgesättigten, niedrig siedenden Spaltstücken zu gelangen. Mit einem Schlagwort könnte man einen solchen Vorgang einen „hydrierenden“ (Hydrogen = Wasserstoff) Krackvorgang nennen. Bergius hat diese Ueberlegung in den Jahren 1913 bis 1918 an hoch- und höchstsiedenden, natürlichen Erdöl-, aber auch an aus der Kohle durch Destillation gewonnenen Oelerzeugnissen durchgeführt und damit das Berginbenzin dargestellt. Da wir nun wissen, daß in der Kohle gleiche oder ähnliche Kohlenstoff-Wasserstoff-Gerüste vorliegen, so war es nur die geistreiche Folgerung aus der allgemeineren Arbeitsannahme, auch diese Kohlenstoff-Wasserstoff-Gerüste unter Druck mit Wasserstoff zu behandeln. Es sei vorweggenommen, daß es auf diese Weise gelingt – und das ist der Kernpunkt des Verfahrens, von dem die wissenschaftliche, die Industrie- und die Laienwelt jetzt spricht – aus Kohle aller Art zwischen 40 und 70 vom Hundert Oel für die verschiedenen Verwendungszwecke als chemischen oder Energiestoff zu erzeugen. Während die Verarbeitung von flüssigen oder gasförmigen Stoffen bei hohen Temperaturen und hohen Drucken heute dem technischen Chemiker grundsätzlich keine Aufgaben mehr stellt, da genügend Erfahrungen auf entsprechenden Gebieten vorliegen, war für die Verarbeitung der sperrigen festen Kohle keine Erfahrung vorhanden, und während die Arbeitsannahme von Bergius – wenn man sie überhaupt annehmen wollte – für den Chemiker die Ergebnisse, die Bergius erhalten hatte, als naheliegend erscheinen ließ, sind die Bedenken des Technikers gegenüber der wirtschaftlichen und technischen Durchführung des Verfahrens jahrzehntelang nicht zu überwinden gewesen; so muß eigentlich auch die Durchbildung der Apparate beinahe als die größere Tat bezeichnet werden. Es ist einleuchtend, daß man Hunderte von Tonnen der festen Kohle nicht dadurch verarbeiten konnte, daß man sie in Hochdruckgefäße einfüllt, bei Hochdruck und hoher Wärme über Stunden erhitzt, Apparate und Füllung wieder abkühlen ließ, die umgewandelte Füllung ausbrachte und weiter verarbeitete, dann die Apparate erneut füllte und von vorn begann, kurz, daß man absatzweise arbeitete. Durch Mahlung der Kohle auf 2 Millimeter Korngröße und Anreibung dieser Kohle mit dickflüssigen Oelen im Verhältnis von etwa 10 : 4 in einer Hochdruckpresse erhielt Bergius eine in Röhren durch Pumpen beförderbare Paste, die mit einer solchen Geschwindigkeit durch die Apparate bewegt wurde, daß ihre Verweilzeit im eigentlichen Hochdruckgefäß zur Durchführung der erwünschten Umsetzung ausreichte. Die zweite Schwierigkeit bestand in der Uebertragung der nötigen Wärme. Abgesehen davon, daß durch die Umwandlung zur Paste bereits eine bessere Wärmeübertragung erreicht wurde als bei festem Stoff, gelang es durch die Führung eines gasförmigen Wärmeträgers durch und um die Apparate herum, auch diese Schwierigkeit zu überwinden, sodaß heute folgendes Ergebnis erreicht ist: Das Berginsverfahren verarbeitet Kohle aller Art – da die Zerkleinerung des Stoffs ohnedies notwendig ist, unter Bevorzugung von Fein- und Staubkohle – auf hochwertige ölige und gasförmige Erzeugnisse; und zwar erhält man aus 100 Kilogramm Rohkohle etwa 15 Kilogramm Motorbetriebsstoffe in den Siedegrenzen von 30 bis 230 Grad, 20 Kilogramm Diesel- und Tränköl, 6 Kilogramm Schmieröl, 8 Kilogramm Heizöl, 3,5 Kilogramm Destillations- und Raffinationsverlust, etwa 25 Kilogramm Gas und 0,5 Kilogramm Ammoniak. Die Erkenntnis der Tatsache, daß als Wasserstoffquelle das bei dem Vorgang selbst auftretende Gas weitgehend verwertbar ist, verbilligte diese Rohstoffseite des Verfahrens wesentlich und erlaubte auch die Verknüpfung des Verfahrens mit bereits bestehenden Kokereien und Gasanstalten. Völlig wesensverschieden vom Berginverfahren sind die Verfahren, die sich an die Untersuchungen der Badischen Anilin- und Sodafabrik und unabhängig davon an die von Franz Fischer anknüpfen; sie haben das Ziel, durch Vergasung des Kokses, also nach der vorgezeichneten Verarbeitung der Rohkohlen zu Wassergas und Umsetzung dieses Wassergases in sich selbst, zu Kohlenwasserstoffverbindungen zu gelangen. Die erste industrielle Durchführung dieses Verfahrens ist die Erzeugung des Methylalkohols durch die Badische Anilin- und Sodafabrik.