Titel: Fyfe, über White's Kohlenwasserstoff- oder Harz-Wasser-Gas.
Autor: Fyfe, Andrew
Fundstelle: 1851, Band 122, Nr. XXV. (S. 114–121)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj122/ar122025

XXV. Ueber White's Kohlenwasserstoff- oder Harz-Wasser-Gas; von Dr. A. Fyfe, Professor der Chemie am Kings-College zu Aberdeen.

Aus dem Journal of Gas lighting, 1850, Nr. 18.

Es ist wohl bekannt, daß wenn man Wasser über rothglühendes Eisen (bei ausgeschlossener Luft) leitet, dasselbe zersetzt wird; es bildet sich Eisenoxyd, und es entwickelt sich Wasserstoffgas, dessen Reinheit von der Art des angewandten Eisens abhängt. Wäre das Eisen rein und blank, so erhielte man reinen Wasserstoff; dieß ist aber in der Wirklichkeit selten der Fall, weil das Eisen nicht nur fremde Bestandtheile enthält, sondern auch durch die Hände und Werkzeuge der Arbeiter in den Werkstätten, aus welchen man es in Form von Feil- oder Drehspänen bezieht, noch beschmutzt wird. Daher rührt es auch, daß das specifische Gewicht des Gases, welches es liefert, viel größer ist als dasjenige des reinen Wasserstoffgases, und die Flamme desselben ein anderes Ansehen hat. Das Licht, welches dieses Gas liefert, ist sehr schwach.

Wird Wasser bei der Rothglühhitze (bei ausgeschlossener Luft) über Kohle, gleichviel ob Kohks oder Holzkohle, geleitet, so erfolgt Zersetzung, |115| und es entweicht eine gasförmige Flüssigkeit, über deren Natur bisher verschiedene Ansichten bestanden. Sie wurde zu einer Zeit betrachtet und sogar in chemischen Werken beschrieben als ein Gemisch verschiedener Gasarten, deren hauptsächlichste das leichte Kohlenwasserstoffgas ist, besser bekannt unter den Namen Sumpfgas, Grubengas, Bergschwaden. Neuere Versuche haben aber dargethan, daß dieses Gas keinen Kohlenwasserstoff enthält, oder nur eine unbedeutende Menge. In einer von mir im Jahr 1837 veröffentlichten Abhandlung „über die Anwendung des Wasserdampfes zur Ersparung an Brennmaterial“ (polytechn. Journal Bd. LXVI S. 143) habe ich gezeigt, daß das auf diese Weise erzeugte Gas ein Gemisch von Wasserstoff, Kohlenoxyd und Kohlensäure ist, deren Verhältnisse je nach der angewandten Wärme und andern Umständen wandelbar sind. Ich fand bei jenen Versuchen, daß die Kohlensäure 18 Procent betrug; nach Abscheidung derselben hatte der Rückstand ein specifisches Gewicht von 470 und bestund aus einem Gemisch von Wasserstoff und Kohlenoxyd in ungefähr gleichen Verhältnissen. Beim Verbrennen lieferte das Gas Kohlensäure und Wasser und ein sehr schwaches Licht. Da das Gas nach Abscheidung der Kohlensäure 470 specif. Gewicht hatte, so mußte es vor deren Entfernung ein spec. Gewicht von nahezu 660 gehabt haben.

Die Richtigkeit dieser Resultate angenommen, so ist klar, daß wenn Wasser mit Eisen und Kohle in einem und demselben Gefäße bei Rothglühhitze zusammengebracht wird, das sich entwickelnde Gas entweder Wasserstoffgas allein ist, falls sich nämlich aller Sauerstoff mit dem Eisen verbindet, oder ein Gemisch von Wasserstoff mit Kohlenoxyd und Kohlensäure; die Verhältnisse sind verschieden, je nach der freien Oberfläche der Kohle und des Eisens, und je nach der Leichtigkeit womit der Wasserdampf mit dem einen oder andern in Berührung kommen kann. Natürlich ist auch das specifische Gewicht des Gases nach diesen Umständen verschieden.

Ich habe schon gesagt, daß sowohl das Kohlenoxyd als der Wasserstoff mit sehr schwacher Flamme brennen und sehr wenig Licht geben; die Flamme des Gasgemisches muß natürlich je nach den Verhältnissen beider ein verschiedenes Aussehen haben.

Folgender Versuch wurde in der Absicht angestellt, die Leuchtkraft des nach White's Verfahren (jedoch nicht genau mit dem von ihm benutzten Apparat) aus Wasser bereiteten Gases kennen zu lernen. Die Retorte wurde mit Holzkohle und Brucheisen gefüllt, welche, nachdem die Thür der Retorte gut verschlossen worden war, gehörig erhitzt wurden.

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Man ließ nun Wasser einfließen, dessen Zutritt durch einen Sperrhahn regulirt wurde. Das erzeugte Gas wurde auf gewöhnliche Art gemessen. Von 7 1/2 Pfund Wasser wurden 59 1/2 Kubikfuß Gas entbunden, dessen spec. Gewicht 574 betrug. Kalkwasser absorbirte 16,5 Procent, wornach die Kohlensäure 1/6 des Volums beträgt. Wäre das spec. Gewicht nach Absonderung der Kohlensäure bestimmt worden, so hätte man dasselbe sehr nahezu wie oben zwischen 470 und 500 gefunden. Das Gas verbrannte mit sehr schwacher, bläulicher Flamme und lieferte dabei Kohlensäure und Wasser. Bei einer 5 Zoll langen Flamme aus einem Strahlbrenner mit 1/33 Zoll weiter Oeffnung betrug die Consumtion in 32 Minuten und 30 Secunden 1 Kubikfuß, was für die Stunde 1,84 Kubikfuß ausmacht.

Die nächste Reihe von Versuchen wurde mit Harz in der Absicht angestellt, die Quantität und Qualität des durch Zersetzung desselben in verschiedenen Hitzegraden entstehenden Gases zu ermitteln. Das Harz wurde vorsichtig geschmolzen und in das Reservoir gegossen, welches mit der Retorte in Verbindung stand, die vorher auf denselben Hitzegrad gebracht wurde, wie er für die Steinkohlengas-Erzeugung erforderlich ist.

Mittelst einer geeigneten Vorrichtung wurde das Harz warm und hinreichend flüssig erhalten, um leicht auslaufen zu können. 6 Pfd. 4 Loth gaben 61 Fuß Gas, also nahezu 10 Fuß das Pfund. Das Gas hatte ein spec. Gewicht von 640. Kalkwasser zeigte 10 Procent Kohlensäure an. Mit einem Strahlbrenner von 1/33 Zoll Durchmesser und bei einer 5 Zoll langen Flamme brannte es 50 Minuten lang, was 1,2 Fuß per Stunde beträgt. Nach der Photometerprobe gab der Strahl das Licht von 2,2 Kerzen per Fuß. Der Argand'sche Brenner mit 56 Löchern welcher 5 Fuß in der Stunde verzehrte, gab das Licht von 2,45 Kerzen per Fuß.

Da dieses Gas ein spec. Gewicht von 640 hat, so würde ein Kubikfuß desselben 343 Gran wiegen. Das Gas wog daher zusammen nahezu 3 Pfund; folglich ging die Hälfte des angewandten Harzes durch die Ablagerung von Kohle in der Retorte und durch das Ueberdestilliren flüchtigen Oels verloren.

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Ich komme nun zur Betrachtung der Qualität des Harz-Wasser-Gases, oder, wie es sehr uneigentlich genannt wird, des Kohlenwasserstoffgases (hydro-carbon gas) und seines Werthes als Beleuchtungsmittel. Dieses Gas wird durch die Zersetzung von Wasser und Harz |117| in getrennten Retorten erzeugt; das Harz wird durch Wärme, das Wasser durch Wärme mit Beihülfe von Kohle und Eisen zersetzt. Das so gewonnene Gas ist lediglich ein Gemisch von Harzgas – d. i. einem in seiner Zusammensetzung dem Steinkohlengas ähnlichen Gas – und von Wasserstoff, mit wandelbaren Mengen von Kohlenoxyd und Kohlensäure, je nachdem das Wasser zersetzt wird.

Ich bedaure, die Resultate der Gasfabrication mittelst des unter der Oberleitung des Hrn. White errichteten Apparats nicht geben zu können, wozu ich alle Hoffnung hatte. Bei den verschiedenen Versuchen, welche ich machte, um die Güte des mit diesem Apparate bereiteten Gases zu ermitteln, traten mehrere Umstände ein, welche mich nicht zur Wahrheit gelangen ließen. Bei dem ersten Versuch fand ich das Gas von hoher Leuchtkraft, später aber wurde mir versichert, daß dem Harz Talg zugesetzt worden war; in welchem Verhältniß habe ich nicht erfahren. Bei meinem nächsten Besuch der Anstalt wurde das Gas mit Anwendung beider Retorten, einer für das Harz, der andern für das Wasser bereitet; später wurde aber entdeckt, daß die Wasserretorte nicht in Thätigkeit war, das gesammelte Gas folglich nur durch Zersetzung des Harzes, oder eines Gemenges von Harz und Talg, entstanden war.

Ich halte dieß jedoch nicht für sehr wichtig; ich habe die Qualität des Harzgases, des Gases aus dem Harz- und Talg-Gemenge, und des Wassergases, eines jeden besonders, ermittelt, und da diese nach White's Verfahren in besondern Retorten erzeugt werden, so müssen wir das in den Gasometer übergegangene Gas als ein bloßes Gemisch derselben betrachten, dessen Zusammensetzung je nach den Mengen der angewandten Materialien und je nach der Geschwindigkeit womit sich die eine oder andere Substanz zersetzte, verschieden ist.

Auf diese Weise können wir zur Kenntniß der Güte des sogenannten Kohlenwasserstoffgases und der Kosten desselben zum Beleuchtungszweck im Vergleich mit andern Lichtquellen, z.B. mit dem Steinkohlengas, gelangen.

Da das Harz zusammengesetzt ist aus 10 C, 7 H und 1 O, so ist das Höchste, was es an ölbildendem Gase liefern kann, 49, und an leichtem Kohlenwasserstoff ungefähr 28 von 75 Harz; also beiläufig 64 Procent des erstem und 37 Procent des letztern. Aber das Harz liefert nie bloß ölbildendes Gas; das Gas ist, abgesehen vom Kohlenoxyd und der Kohlensäure, ein Gemisch von ölbildendem Gas und leichtem Kohlenwasserstoff, mit vielleicht einer kleinen Beimischung ungebundenen |118| Wasserstoffgases. Das Gas wechselt, wenn es ungefähr 6 Proc. Kohlensäure enthält, im specifischen Gewicht von 570 bis 660. Seine Verdichtung durch Chlor fand ich nie über 8 Proc. betragend, wonach also die Zusammensetzung dem spec. Gewicht entspricht; denn ein Gas, welches aus 8 ölbildendem und 92 leichtem Kohlenwasserstoff besteht, würde ein specifisches Gewicht von etwas über 600 haben.

Ohne Zweifel wird ein von Kohlensäure freies Harzgas beiläufig dieses spec. Gewicht zeigen. Das spec. Gewicht des nach White's Verfahren erzeugten Wassergases fand ich zu 574. Denken wir uns dasselbe mit seinem gleichen Volum Harzgas vermischt, so muß sein spec. Gewicht 580, oder zwischen dieser Zahl und 600 seyn, die Kohlensäure als nicht vorhanden vorausgesetzt. Nimmt man aber den Kohlensäuregehalt zu 6 Proc. an, so wäre sein spec. Gew. 630.

Ich muß gestehen, daß ich dieß nicht in Einklang zu bringen vermag mit der Behauptung des Hrn. White, daß das aus Harz und Wasser bereitete Gas ein specifisches Gewicht von 924 habe und 12 1/2 Proc. ölbildendes Gas enthalte. Ein Gas, welches 12 1/2 Proc. ölbildenden Kohlenwasserstoff enthält und im übrigen aus Wassergas oder leichtem Kohlenwasserstoff besteht, würde nicht über 650 spec. Gewicht haben. Sein Gas muß folglich entweder viel mehr ölbildendes Gas enthalten haben – in der That fast ganz aus solchem bestanden seyn – oder es wußte eine sehr große Beimischung von Kohlensäure und Kohlenoxyd haben.

Bei meinen Versuchen zeigte das Harzgas nicht über 8 Proc. ölbildendes Gas. Das hohe specifische Gewicht seines Gases mußte daher von Kohlensäure oder Kohlenoxyd, vielleicht von beiden herrühren; von diesen aber ist das letztere für den Leuchtzweck werthlos, das erste schädlich.

Hinsichtlich der Leuchtkraft muß ich bemerken, daß ich aus Harz allein niemals ein Gas mit mehr als 8 Proc. ölbildendem Gase erhielt. Hr. White behauptet durch sein verbessertes Verfahren aus Harz und Wasser ein Gas mit 12 1/2 Proc. ölbildenden Gase zu erhalten. Wie ist es aber möglich, daß er durch Zusatz von Harzgas zu einem andern Gas von geringerem spec. Gewicht und geringerer Leuchtkraft, ein Gas von höherer Leuchtkraft und höherem spec. Gewicht erhält? Für mich ist dieß ein Räthsel.

Daß White's Gas, wenn man dessen spec. Gewicht berücksichtigt, eine große Beimischung von Kohlensäure haben muß, ist gewiß. Er |119| sagt, daß jetzt nur wenig kohlige Ablagerung in der Retorte sey, in Folge seiner eigenthümlichen Vorrichtung und dem Zulassen des Wasserstoffs und Kohlenoxyds.

Da nun bei dem Verfahren der Wasserzersetzung in der Retorte sich Eisenoxyd bildet, so wird offenbar nicht aller Sauerstoff des Wassers durch seine Verbindung mit Kohlenstoff in Kohlenoxyd verwandelt; demnach sollte das spec. Gewicht des aus dem Wasser entwickelten Gases unter 522 seyn, welches dasjenige einer Mischung gleicher Volume Kohlenoxyd und Wasserstoff ist; wir wollen aber annehmen, daß dasselbe nicht viel geringer sey und daß keine Kohlensäure gebildet werde, dann müßte man mit Harz und Wasser ein Gas von 924 spec. Gewicht erhalten, welches beiläufig 87 Proc. ölbildendes Gas nebst gleichen Volumen Wasserstoff und Kohlenoxyd enthielte.

Nimmt man an, daß White's Gas eine Mischung von ölbildendem Gase, Kohlensäure und Wassergas sey, welches letztere gleiche Volume Kohlenoxyd und Wasserstoff enthält, daß ferner das Wassergas ein spec. Gewicht von 522 habe und daß das ölbildende Gas 12 1/2 Proc. betrage, so müßte es, um ein spec. Gewicht von 924 zu haben, aus nahezu 12,5 ölbildendem Gas, 52 Wassergas und 35 Kohlensäure bestehen. Wenn man die Kohlensäure aus diesem Gase absorbirt, so würde sein spec. Gewicht etwas über 600 betragen, welches höchst wahrscheinlich das wirkliche spec. Gewicht des aus Harz und Wasser bereiteten brennbaren Gases ist.

Die Leuchtkraft des Harz-Wasser-Gases soll nach White um 26,5 Proc. größer als diejenige des Gases aus Manchester-Cannelkohle und um 20,5 Procent größer als diejenige des Gases aus Salford-Cannelkohle seyn.

Nach der Probe mit Chlor sollte, abgesehen von der Brenndauer, die Leuchtkraft des White'schen Gases, welches 12,5 ölbildendes Gas enthält, 64 Proc. (anstatt 26,5 und 20,5 Proc.) mehr als bei den von ihm erwähnten Steinkohlengasen betragen. Berücksichtigen wir auch die Brenndauer, so müßte der Werth desselben noch viel größer seyn.

Das spec. Gewicht des Manchester Gases war zur Zeit, wo ich es prüfte, 451. Die respective Brenndauer verhält sich bei gleichen Brennern, wie die Quadratwurzeln der specif. Gewichte. Würde also auch die Brenndauer berücksichtigt, so müßte die Leuchtkraft des White'schen Gases wenigstens 90 Mal größer seyn als diejenige des Manchester Gases.

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Daraus geht hervor, daß White's Gas entweder ein ganz eigenthümliches Leuchtgas seyn muß, oder daß bei der Ermittelung seiner Quantität und Güte große Fehler begangen worden seyn müssen.

Sey dem wie ihm wolle, so muß ich, bis Hr. White sein Verfahren, die Quantität und Qualität seines Gases zu ermitteln, genauer beschreibt, bei den Schlüssen beharren, welche durch meine Versuche gerechtfertigt sind, daß nämlich die Quantität und Qualität des Gases nach dessen gehöriger Reinigung viel geringer seyn müssen, als Hr. White angibt, daß höchst wahrscheinlich die Menge des aus Harz gewonnenen Gases in der Praxis nicht über 8–9 Kubikfuß vom Pfund, oder beiläufig 1000 Kubikfuß vom Centner beträgt; daß das spec. Gewicht dieses Gases nach seiner Reinigung nicht viel über 600 betrage; die Verdichtung durch Chlor nicht über 8 bis 9 Proc.; und ein Kubikfuß des Gases nicht mehr Licht gebe als 2 1/2–3 Kerzen. Ist dem so, so wird, wenn dieses Gas mit ungefähr dem gleichen Volum Wassergases vermischt wird, allerdings die Quantität desselben vermehrt, jedoch zum großen Rachtheil seiner Leuchtkraft. Diejenige des Wassergases kann für nichts oder beinahe nichts angesehen werden; folglich steht die Verminderung der Leuchtkraft des Harzgases in geradem Verhältniß mit der Beimischung von Wassergas.

Zusatz.

Ueber White's Verfahren bei seiner Gasbereitung enthält das Journal of Gas lighting, 1851 No. 26, folgende Beschreibung, welche ihm vom Patentträger selbst mitgetheilt wurde:

„Der Apparat besteht aus zwei horizontalen D Retorten, von denen jede beiläufig 6 Fuß lang ist und 14 Zoll im Durchmesser hat; ferner aus zwei verticalen L Retorten, von denen jede 7 Fuß lang ist und 9 Zoll im Durchmesser hat. Dieselben sind in einem Ofen angebracht, welcher innerlich 4 Fuß 3 Zoll Breite und 6 Fuß 6 Zoll Höhe hat; er ist so construirt, daß er mit verhältnißmäßig wenig Brennmaterial auf die erforderliche Hitze gebracht werden kann. Das Gas wird aus Harz und Wasser erzeugt; das Harz wird mit dem bei einer früheren Operation zurückgebliebenen Oel gemischt und geschmolzen, und zwar in einem außerhalb des Gashauses angebrachten Kessel, und gelangt dann in flüssigem Zustand durch einen Heber in die D Retorte, worin es zersetzt wird. Das Wasser gelangt durch einen Heber aus einem kleinen Reservoir in die L Retorte, an deren oberem Theil es |121| eintritt und wird darin zersetzt, indem es bei hoher Temperatur über Holzkohle und Brucheisen zieht. Das so erzeugte Gas tritt durch ein Verbindungsrohr in die D Retorte, und indem es durch deren Kammer zieht, verbindet es sich mit dem aus dem Harz erzeugten Gase zu permanentem Kohlenwasserstoffgas. Im Uebrigen ist der Apparat mit dem für Steinkohlengas gebräuchlichen übereinstimmend, nur genügen kleinere Reinigungs- und Waschapparate. Diejenigen Antheile von Harz und Oel, welche auf ihrem Wege durch die Retorten nicht zersetzt werden, verwandeln sich in Dampf, welcher auf seinem Zuge durch eine cylindrische Vorlage und einen Condensator verdichtet wird und das erwähnte rückständige Oel liefert.“

Dieselben Gründe, mit welchen Dr. Fyfe die Angaben über die Leuchtkraft des Harz-Wasser-Gases von White bekämpft, wurden früher gegen das Schieferöl-Wasser-Gas von Selligue geltend gemacht und seitdem nicht genügend widerlegt. Durch die nachfolgende meisterhafte Untersuchung des neuen Leuchtgases von Dr. Frankland werden wir jedoch über den Vorgang bei dessen Erzeugung und über seine Natur genügend aufgeklärt.

Die Redaction.

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