Forschungsbericht G 202524 03/2026

Inhalte DVGW-Forschungsbericht G 202524

Der DVGW-Forschungsbericht G 202524 befasst sich mit der Abscheidung von Elementarschwefel in der Erdgasinfrastruktur.

Die Ablagerung von Elementarschwefel auf Einrichtungen zur Druckreduktion ist eine Herausforderung für den Transportnetzbetrieb und aktuell ein offenbar zunehmendes Problem. Die im Erdgas natürlich vorkommenden Schwefelverbindungen wie z.B. H2S oder COS sind in der Prozesskette ebenfalls für unerwünschte Effekte verantwortlich. Ihr Auftreten ist durch im Netz installierte Messungen jedoch wesentlich besser rückverfolgbar. Beim Elementarschwefel hingegen, gibt es trotz jahrzehntelanger Erfahrung immer noch keine abschließende Klarheit, wo und in welchen Mengen mit dieser Verbindung gerechnet werden muss.

Basierend auf den Erkenntnissen der Literaturstudie ist es allgemeiner Konsens, dass der Elementarschwefel im Gas in gelöster Form transportiert wird. Bei der Druckreduktion und damit einhergehender Abkühlung findet ein Übergang von der Gasphase in die Festphase durch Desublimation statt. Der feste Elementarschwefel scheidet sich dann auf den Oberflächen der Druckregeleinrichtungen ab und führt dort zu Einschränkungen der Funktionsfähigkeit. Über weitere Einflussgrößen, wie H2S und Sauerstoffgehalt, auf die Elementarschwefelbildung gibt es keine gesicherten Erkenntnisse. Im Betrieb von Erdgas-Förder- oder Speicheranlagen, kann die Bildung von Elementarschwefel aus H2S und Sauerstoff ganz klar abgeleitet werden. Wie relevant dieser Mechanismus unter den Bedingungen des Transportnetzes ist, konnte in den betrachteten Literaturquellen hingegen nicht eindeutig geklärt werden. Die Minimierung von H2S und Sauerstoff im Erdgasnetz wird empfohlen, ein konkreter Schwellenwert wird aber nicht genannt, dessen Unterschreitung das Problem maßgeblich reduzieren könnte. Die theoretische Betrachtung der Löslichkeit von Elementarschwefel im Erdgas ist offenbar mit den gleichen Methoden, die für die Berechnung des Kondensationsverhaltens etabliert sind, gut handhabbar. Es wurde sogar eine spezielle Software entwickelt, um die Prozesse unter praxisrelevanten Bedingungen zu berechnen.

Um die auftretenden Störungen durch Elementarschwefel einzudämmen, haben sich in der Praxis verschiedene Ansätze etabliert. Neben der rein symptomatischen Vorgehensweise die Wartungsintervalle zu verkürzen und die Ablagerungen zu entfernen, bevor die Funktion nachhaltig beeinträchtigt wird, kann auch eine Erhöhung der Gastemperatur vor der Druckabsenkung zu einer Verbesserung führen. Ebenso wird beschrieben, dass eine mehrstufige Druckreduktion zum Ziel führen kann. Der grundsätzliche Ansatz Elementarschwefel aus dem Erdgas vollständig durch Adsorption zu entfernen, ist in der Literatur vielfach erwähnt. Empfohlen werden Adsorptionsmittel, die für die H2S-Entfernung geeignet sind. Nachweise für eine erfolgreiche großtechnische Umsetzung wurden bislang nicht publiziert.

Für die Verbesserung der Reinigungsverfahren für betroffene Anlagenteile sind verschiedene Lösungsmittel anwendbar. Von der Löslichkeit her, wäre Schwefelkohlenstoff CS2 das Mittel der Wahl. Sicherheitstechnisch sind aber eher weniger flüchtige Lösungsmittel wie z.B. Toluen oder Cyclohexan zu empfehlen. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass die wesentlichen Zusammenhänge um die sporadisch auftretenden Ablagerungen bekannt sind. Ein großes Defizit ergibt sich aus dem bislang fehlenden Analyseverfahren, das es erlaubt die Konzentration des Elementarschwefels direkt ohne aufwendige Anreicherung zu messen und so einen Überblick über die im Gas vorhandenen Mengen gewinnen zu können.

Inhaltsverzeichnis

• 1 Einleitung
• 2 Zusammenfassung der chemischen und thermodynamischen Grundlagen
• 3 Analyse der Praxisfälle – Umfrage
• 4 Möglichkeiten der Störungsvermeidung
• 5 Entfernung von Elementarschwefel aus dem Erdgas
• 6 Reinigungsverfahren für Bauteile
• 7 Literatur
• 8 Abbildungsverzeichnis
• 9 Tabellenverzeichnis