Titel: Payen, über die Fabrication der geformten oder sogenannten Pariser Kohlen.
Autor: Payen,
Fundstelle: 1851, Band 121, Nr. CIV. (S. 422–430)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj121/ar121104

CIV. Die Fabrication der geformten oder sogenannten Pariser Kohlen, ein neuer Industriezweig; beschrieben von Prof. Payen.

Aus dessen Précis de Chimie industrielle, 2. édition. Paris 1851.

Mit Abbildungen auf Tab. VI.

Seit vorigem Jahr wurde durch Hrn. Popelin-Ducarre ein merkwürdiger Industriezweig gegründet, — die Fabrication einer geformten Kohle aus den kleinen Abfällen verschiedener verkohlter Substanzen, welche in Cylinderform verbunden werden und dann der gewöhnlichen Holzkohle ähnlich sind.

Was diesen neuen Industriezweig charakterisirt, das ist die Vereinigung und das Aneinanderhaften der Theilchen, was vermittelst einer Substanz bewirkt wird, welche nicht nur diese Trümmerchen unter sich zu verbinden, sondern nach ihrer eigenen Verkohlung sie noch zusammenzuhalten vermag, indem sie dabei eine von flüchtigen Stoffen und Asche freie Kohle zwischen denselben ablagert.

Der rohe Theer aus den Steinkohlengasanstalten ist eine derjenigen Substanzen, welche sich zu diesem Zweck am besten eignen; derselbe hinterläßt nämlich 20 bis 25 Procent seines Gewichts zwischengelagerter Kohle; außerdem liefert er durch seine flüchtigen Kohlenwasserstoffe noch brennbare Dämpfe, welche zur Verkohlung der geformten Cylinder beinahe schon ausreichen.

Man gießt den Theer, wovon man sich einen Vorrath anschafft, in gemauerte Cisternen, aus welchen er mittelst Pumpen nach Bedarf zur Fabrication der geformten Kohle geschöpft wird.

Das in verschiedenartigem Kohlenklein bestehende Rohmaterial liefert je nach seiner Natur Producte von mehr oder weniger Werth.

Folgendes sind die vorzüglichsten derartigen Stoffe:

1. Holzkohlenstaub
2. Torfkohlenstaub
Rückstände auf den Böden der Dampfschiffe und verschiedener Magazine.
3. Kohle des Reisigs aus Wäldern, des Heidekrauts etc.
4. Erschöpfte und verkohlte Gerberlohe (pulverige Rückstände aus Gasanstalten und Kohksmagazinen.)

Die für sich allein angewandten oder in gewissen Verhältnissen gemengten kohligen Substanzen liefern mehr oder weniger wohlfeile Sorten, welche sich zu speciellen Zwecken eignen.

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Das Material zur Erzeugung der zusammengeklebten Kohlen mittelst Formens und Verkohlens, besteht also aus Theer und pulveriger Kohle; die Verhältnisse derselben sind nach der Natur der angewandten Kohlen und der beabsichtigten Producte verschieden. Wir werden sie angeben, nachdem wir die für alle derartigen Kohlen erforderlichen Operationen beschrieben haben.

Zerreiben. — Die mit 8–12 Procent Wasser befeuchteten kohligen Substanzen werden zuerst in ein grobes Pulver verwandelt, indem man sie zwischen zwei gußeisernen Walzen hindurchläßt, welche cannelirt oder in facettirten Spitzen gerauht sind; diese Walzen drehen sich in entgegengesetzter Richtung und die eine hat die doppelte Geschwindigkeit der andern; das Zerreiben wird zwischen zwei andern Walzen mit glatter Oberfläche beendigt. Drei Pferdekräfte genügen zum Zerreiben von 300 Hektolitern in 34 Stunden.

Vermischen. — Die pulverige Substanz wird alsdann in den kreisrunden gußeisernen Trog einer Mühle H, H (Fig. 37 und 38) geschüttet, welche mit zwei kegelförmigen, cannelirten gußeisernen Läufern A, A′ versehen ist (AFig. 39 zeigt sie in der Vorderansicht); eine verticale Achse, welche die Bewegung von dem Zahnrad C erhält, dem sie das Getriebe D mittheilt, versetzt die zwei Läufer in Umdrehung; ein Pflug O verfolgt die Spur der Läufer, durchwühlt die Kohle und erneuert deren Oberflächen. Man setzt auf 100 Kilogr. Kohle 33 bis 40 Liter Theer zu; das von den Läufern bewirkte Zerreiben mengt und knetet zugleich, so daß ein sehr dicker und gleichförmiger Teig entsteht; wenn das Zerreiben beendigt ist, zieht man eine Thür F von Eisenblech auf und läßt einen Schaber M herab, welcher in Folge der Centrifugalkraft das Gemenge in einen Behälter E hinabwirft. Diese Mühle erfordert nur eine einzige Pferdekraft, um in 24 Stunden 300 Hektoliter zu vermengen.

Formen. — Folgende von Hrn. Popelin-Ducarre erfundene Maschine comprimirt und formt den auf beschriebene Art bereiteten Kohlenteig in Cylinder.

Ein starker hölzerner Querbalken A, B (Fig. 40) steigt abwechselnd auf und ab vermittelst der (gebrochenen) Stangen I, J und I′, J′, welchen die Hin- und Herbewegung von einem darunter befindlichen (in der Abbildung weggelassenen) Excentricum mitgetheilt wird. Der Balken A, B wird mittelst zweier Ringe geführt, welche an den verticalen, cylindrischen, eisernen Ständern H, G und H′, G auf und ab gleiten.

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Auf der Mittellinie des Balkens sind verticale eiserne Kolben befestigt, wovon die einen b, d, den Kohlenteig in die Formen pressen, die andern a, c, e, ihn dann aus denselben herausdrücken.

Zwei Frauen sind beständig damit beschäftigt, den Kohlenteig in Trichter zu werfen, deren Röhre durch eine unbewegliche gußeiserne Platform M, M geht.

Die Kolben b, d drücken den Teig in diese Trichter und pressen ihn in offene cylindrische Höhlungen herab, welche in einer zweiten, beweglichen gußeisernen Platte E, E angebracht sind; diese Platte wird horizontal hin und herbewegt (mittelst eines Excentricums, welches seine Bewegung durch das Zahnrad K und das Getriebe L erhält), und verschiebt sich, sobald die Kolben b, d wieder in die Höhe gehen, wodurch sich eine zweite, der ersten gleiche Höhlung unter den Trichtern darbietet, die man eben so füllt.

Eine unbewegliche gußeiserne Platte H hat den Kolben a, c, e entsprechende Löcher, so daß während neue Röhren sich füllen, diese Kolben auf die ersten Cylinder von comprimirtem Teige drücken und sie unten hinausstoßen.

Zwei Frauen fangen je zwei Cylinder (mit jeder Hand einen) auf und legen sie horizontal in einen rectangulären tragbaren Korb; jeder Schlag hin und her dauert 2 Secunden, comprimirt 4 Cylinder und treibt 4 andere aus den Formen (indem die Maschine doppelt ist, nämlich eine doppelte Reihe von Cylindern und Höhlungen in den Platten A B, C D, EE, MM darbietet).

Ein Mann und vier Frauen, welche diese Maschine bedienen, fertigen in einem Tage 150 Hektoliter solcher Cylinder aus Kohlenteig; die mechanische Totalkraft entspricht 6 Dampfpferden.

Trocknen. — Die mit Cylindern angefüllten Körbe werden 36 bis 48 Stunden lang an einen luftigen Ort gestellt, damit diese Cylinder durch eine erste Austrocknung mehr Consistenz gewinnen.

Verkohlung. — Sie geschieht in Oefen mit doppelten Muffeln Fig. 31, 32, und 33; die Muffeln A, A sind 11 Centimeter dick, von guten Backsteinen gemauert, und werden durch einen Feuerraum B geheizt; die Verbrennungsproducte umgeben die Muffeln, indem sie zwischen ihnen und hinter ihnen in den Feuercanälen C, D circuliren, kehren vorwärts in den Canälen E zurück und ziehen dann durch Seitenöffnungen f, f und untere Züge g, g, g in einen liegenden Kamin hinter dem Ofen ab, welcher sie zu einem Dampfkessel führt, um die von ihnen mitgerissene Wärme zu benutzen.

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Die 12 Centimeter langen und 4 Centimeter dicken (getrockneten) Kohlencylinder (D, E, Fig. 36) werden vertical, je zwei übereinander, in schwarzblechene Büchsen H, H (Fig. 31, 32, 33 und 34) oder in gußeiserne cylindrische Gefäße I, I (Fig. 31 und 33 und A, C Fig. 36) eingesetzt. Diese Büchsen oder Gefäße, 24 an Zahl, werden auf Karren j, j angebracht; man stellt drei Reihen solcher Büchsen übereinander und schafft sie zusammen in den Oefen mittelst einer kleinen Eisenbahn, deren letzte bewegliche Schienen an die fixirten Schienen auf der Sohle jeder Muffel anstoßen.55

Eine mit Backsteinen bekleidete, gußeiserne Thür K verschließt die ganze Vorderseite jeder Muffel; man verstreicht die Fugen mit Thon und zündet das Feuer an (man kann zwischen der Thür und den Gefäßen noch eine Mauer I von breiten trocknen Backsteinen aufführen, welche die Wärme zusammenhält und die man, wenn die Muffeln entleert werden sollen, in einigen Minuten wieder abtragen kann).

Das Wasser, welches in den geformten Cylindern zurückgeblieben ist, entweicht bald durch die kleinen Seitenlöcher n, n; ein Theil der Kohlenwasserstoffe des Theers setzt dann einen Antheil ihres Kohlenstoffs in den Zwischenräumen der Kohlencylinder ab; der von diesen Kohlenwasserstoffen erzeugte Dampf entweicht ebenfalls durch die Seitenlöcher n; da die Außenwände der Muffeln bis zum Rothglühen erhitzt sind, so müssen diese Producte, sobald sie aus den Muffeln durch die kleinen Feuercanäle abziehen, sich entzünden; Zuglöcher, sür die äußere Luft, m, m (Fig. 32), welche man durch ein Ziegelstück verengen kann, führen die erforderliche Luft herbei, welche sich auf ihrem Weg im Mauerwerk erwärmt und diese Verbrennung bewerkstelligt. Die so erzeugte Flamme umhüllt die Muffeln, und zieht dann durch die Feuercanäle C, D, E in die Rauchzüge g, g ab.

Die Verbrennung der flüchtigen Producte genügt um die Verkohlung fortzusetzen.

Um die Temperatur so hoch und regelmäßig zu erhalten, daß sich die Dämpfe und Gase entzünden, beschickt man die Muffeln jedes Ofens in Zeitabständen von sechs Stunden; auf diese Weise hat man alle |426| sechs Stunden eine Muffel zu entleeren, weil die Verkohlung zwölf Stunden dauert.

Dämpfen (Ersticken). — Man erkennt, daß die Verkohlung beendigt ist beim zeitweisen Oeffnen eines Gucklochs m′, wenn sich durch die kleinen in den Wänden jeder Muffel angebrachten Feuercanäle n, n keine Flamme mehr entbindet.

Man nimmt alsdann den Lehm ab, und öffnet eine der Thüren K; man legt bewegliche Schienen vor, und zieht mit einem Haken (Fig. 35) den Karren auf der Eisenbahn in eines der nahen Magazine heraus; hierauf verkittet man die Fugen zwischen den Gefäßen, um eine theilweise Einäscherung zu verhüten, deßgleichen die Fugen der Deckel B (Fig. 36).

Man schafft einen oder zwei bereits hergerichtete Karren mit ihrer Ladung (Fig. 34) in den Ofen. Ebenso wird nach 6 Stunden mit der zweiten Muffel, die folgenden Tage mit allen andern Muffeln verfahren.

6–8 Stunden nach dem Herausnehmen aus den Muffeln werden die Gefäße geöffnet, im Magazin ausgeleert und die Karren auf einer Eisenbahn in die Werkstätten zurückgebracht, um sie frisch zu füllen.

Man kann auf diese Weise in jeder Muffel in 24 Stunden leicht zwei Verkohlungen durchführen.

Das beschriebene Fabricationsverfahren beschränkt sich aber nicht auf das erwähnte Rohmaterial, jene Rückstände; sondern dieser neue Industriezweig veranlaßte die besondere Verkohlung der Holzabfälle oder der kleinen krumm gewachsenen Reiser, welche oft nur störend und nutzlos in den Holzungen herumliegen, ferner des Heidekrauts, des Ginsters etc. Hr. Popelin-Ducarre verkohlt dieselben seit einiger Zeit, um damit geformte Kohle zu fabriciren.

Die Figuren 41 und 42 zeigen die Einrichtung des zu dieser Verkohlung dienenden Ofens; dieser von Backsteinen aufgeführte Ofen ist mit einer dicken Mauer E aus Bruchsteinen umgeben, und hat im Innern eine Länge von 2,50 Meter; 1,50 Meter Breite und 2,50 Meter Höhe unter dem Gewölbe; oben wird eine Oeffnung C von 1 Meter Länge und 50 Centimeter Breite durch einen gußeisernen Rahmen hergestellt, welche mit einem Deckel D von Eisenblech oder Gußeisen nach Belieben verschlossen werden kann; unten befindet sich in diesem Ofen eine etwa 1 Meter breite und 40 Centimeter hohe Oeffnung |427| a, ebenfalls durch einen gußeisernen Rahmen gebildet, auf welche eine Thür aus gleichem Material paßt.

Dieser Ofen ist einfach oder an andere angebaut, wie der Grundriß (Fig. 43) zeigt.

Die Verkohlung geht auf folgende Weise vor sich. Man läßt das Mauerwerk vorerst austrocknen, erwärmt es dann allmählich durch Verbrennen der schlechtesten Holzabfälle im Innern, und reinigt hierauf die Sohle.

Man bringt nun in den Ofen A durch die obere Oeffnung C (Fig. 41) 25 Reisigbüschel oder Bündel dünner Reiser, von denen jeder 10 Kilogr. wiegt; nur beim erstenmal wirft man auf diese Reiserbündel eine Schaufel voll glühender Kohlen; es steigt ein dicker Rauch auf, man lutirt die untere Thür genau und nach drei Stunden, wo der Rauch schwächer geworden ist, fügt man von Stunde zu Stunde fünf Bündel hinzu, bis die Zahl von 50 erreicht ist, was einem Gewichte von 500 Kilogr. entspricht. Sobald der Rauch aufhört oder durch einen schwachen bläulichen Flammenstrahl ersetzt ist, verschließt man die obere Oeffnung und lutirt sie mit Erde; man öffnet dann die untere Thür und zieht mittelst einer Scharre die Kohle heraus, welche man in einen Kohlendämpfer fallen läßt, oder ausbreitet und mit Wasser begießt.

Man beginnt nun eine ähnliche Operation, ohne jedoch glühende Kohle anzuwenden, indem man je fünf Reiserbündel auf einmal in den Ofen gibt, so daß in 7½ Stunden deren 50 hineingeworfen werden, um einen Brand vollzumachen, welchen man wie den ersten herausschafft.

Auf diese Weise macht man in 24 Stunden drei Brände, zu welchen 1500 Kilogr. trockener Reiser erforderlich sind, die 450 Kilogr. oder 30 Procent Kohlenklein liefern; vier aneinander stoßende Oefen, wie sie im Grundriß (Fig. 43) zu sehen sind, würden also täglich 1800 Kilogr. Kohle erzeugen.

Unter gewissen Umständen könnten das Material zu dieser Art von Verkohlung auch junge Schläge vom Lichten neuer Pflanzungen liefern, vielleicht sogar jährige Pflanzen mit halbholzigen Stengeln, z. B. die Erdbirnen (knolligen Sonnenblumen). Jedenfalls verdient diese neue Verwendung derselben als Brennmaterial die Beachtung der Oekonomen.

Diese Kohle unterscheidet sich von der gewöhnlichen Holzkohle durch ihr Gefüge, weil sie aus sehr kleinen Stücken und einer dazwischen gelagerten Kohle besteht, welche letztere ihr eine gewisse Cohäsion ertheilt.

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Der hauptsächlichste Unterschied besteht in einer um etwa 33 Proc. größern und überdieß regelmäßigeren Dichtigkeit.

Die beste Sorte von dieser Art Kohlen bekommt man durch Anwendung 1) des Pulvers von Kohle aus harten Hölzern, welche das Minimum von Asche enthalten, und 2) einer starken Portion Theer (bis zu 60 Kilogr. auf 100 Kilogr.); denn der Theer welcher keine unverbrennliche Materie zurückläßt, liefert ungefähr ¼ seines Gewichts reinen Kohlenstoff. Die zweite Sorte erhält man durch Anwendung des Kohlenstaubs aus verschiedenen Magazinen, welcher mit 36–40 Proc. Steinkohlentheer zusammengeklebt wird; diese Kohle enthält oft größere Mengen von Asche, woran der Umstand Schuld ist, daß die auf dem Boden der Magazine gesammelten pulverigen Abfälle großentheils von verkohlten Rinden herrühren, welche der Holzkohle anhingen und leichter als diese zerfallen; bekanntlich sind in den Rinden die mineralischen Substanzen in größerer Menge enthalten, als im cylindrischen Holzkörper der Bäume. Sehr kleines Gezweige (Astwerk) liefert ebenfalls eine Kohle welche mehr Asche enthält, als diejenige von großen Aesten.

Wir haben oben gesehen, daß man, freilich nur ausnahmsweise, eine geformte Kohle bereiten kann, welche reiner ist, oder einen geringeren Aschengehalt hat, als die gewöhnliche Holzkohle; man würde denselben Zweck auch durch Verkohlung des Schalholzes (des zur Gewinnung der Gerberlohe seiner Rinde beraubten Eichenholzes) erreichen.

Sind Torfkohlen-Abfälle das Rohmaterial, so wird der Aschengehalt größer und veränderlicher.

Die erschöpfte Gerberlohe kann auch als Rohmaterial dienen, wo dann der Aschengehalt der Producte ebenfalls größer wird als in der Holzkohle; überdieß ist eine wohlfeile Verkohlung der erschöpften Lohe eine zur Zeit noch nicht vollständig gelöste Aufgabe.

Die geformte Kohle, welche man mit kleinen Kohksabfällen erhält, verbrennt nicht so leicht wie die Holzkohlen, aber viel leichter als die Kohks selbst, und noch leichter als die pulverigen Rückstände der Kohks.

Jedenfalls kann die Entzündung dieser verschiedenen geformten Kohlen befördert werden, indem man ihnen einige Procente gewöhnlicher Holzohle beigibt oder solche unter sie hinunterbringt.

Man kann auch die Temperatur welche die geformten Kohlen beim Verbrennen entwickeln, durch Verstärkung des Zugs erhöhen; in diesem |429| Fall läßt man eine größere Luftmenge hindurchziehen, welche mehr Kohlenstoff verbrennt, also in derselben Zeit und demselben Raum mehr Wärme hervorbringt; folglich wird hierdurch die Temperatur erhöht, wenn anders der Verlust um den Feuerraum herum derselbe bleibt. Endlich wird es einleuchten, daß der Luftstrom, welcher die Asche mitreißt oder schmilzt, das Hinderniß verringert, welches diese mineralischen Substanzen der Verbrennung entgegensetzen.

Anwendungen. — Diese geformten Kohlen sind zum Heizen bei allen Verrichtungen in der Küche und dem Laboratorium anwendbar; in Folge ihrer in der Regel langsameren und regelmäßigeren Verbrennung ist der Verbrauch im Vergleich mit gewöhnlicher Holzkohle viel geringer.

Namentlich gewährt das Erhitzen mittelst geformter Kohle bei Elementar-Analysen den Vortheil einer leichter zu regulirenden Temperatur und einer viel geringeren (den Analytiker sonst so belästigenden) Wärmeausstrahlung.

Kurz, bei den Operationen im Laboratorium sowohl als in den Küchen der Haushaltungen, gewähren diese Kohlen im Allgemeinen nicht unbedeutende Vortheile; da ihre Fabrication die Verwendung der kleinen Ueberreste verschiedener Kohlenarten und der Kohks ermöglicht, so kann man mit dem neuen Brennmaterial je nach den Zwecken, sowie den Sorten und Preisen desselben, wechseln.

Die Producte dieses neuen Industriezweigs werden bereits in vielen öffentlichen Anstalten zu Paris, bei Privaten und in Laboratorien angewandt; wir erwähnen von letztern das Conservatorium für Künste und Gewerbe, die Münze, die pharmaceutische Schule, die Bergwerksschule etc.

Die Quantitäten, welche davon jährlich bereitet werden könnten, sind beträchtlich, denn ein Hauptmaterial, der Theer, wird in den Gasanstalten, welche sich in den meisten Städten Frankreichs verbreiten, in Menge gewonnen.

Die Pariser Gasanstalten, welche allein jeden Abend etwa 100,000 Brenner speisen, liefern beiläufig 5 Millionen Kilogr. Theer, welche zur Fabrication von wenigstens 12 Millionen Kilogr. Kohle hinreichen würden.

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Eine einzige in Paris von Hrn. Popelin-Ducarre errichtete Fabrik erzeugt täglich in vier Oefen mit Doppelmuffeln 150 Hektoliter Kohle, welche 4950 Kilogr. wiegen, so daß die jährliche Production 1,782,000 Kilogr. beträgt.

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Auch die Verkohlung in cylindrischen Oefen von 2,50 Meter Durchmesser und drei Meter Höhe, mit einer Oeffnung von 70 Centimeter im Gewölbe und unten mit einer Thür von 60 Centimeter im Gevierte versehen, lieferte gute Resultate.

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