Titel: Bowditch, über Steinkohlengas.
Autor: Bowditch, W. R.
Fundstelle: 1861, Band 160, Nr. LXXXII. (S. 276–283)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj160/ar160082

LXXXII. Ueber Steinkohlengas; von W. R. Bowditch.67)

Aus den Proceedings of the Royal Society, vol. XI p. 25, durch die Chemical News, 1861, Nr. 60–63.

Vor sechs Jahren wurde auf meine Veranlassung der Thon als Reinigungsmittel in Gasanstalten eingeführt; ich will jetzt, nachdem in |277| dieser Zeit bedeutende Mengen Gas damit behandelt worden, versuchen, die Gründe darzulegen, worauf mein Verfahren beruht.

Das Steinkohlengas kann betrachtet werden, als bestehend aus Kohlenstoffverbindungen, welche unter Bildung von Wasser und Kohlensäure Wärme und Licht entwickeln, und aus Verbindungen von Schwefel und von Stickstoff, welche dieß nicht thun und wegen der schädlichen Wirkungen ihrer Verbrennungsproducte aus dem Gas entfernt werden müssen.

Die letzteren Substanzen sind es, mit denen ich mich vorzugsweise zu beschäftigen habe. Unter Gas verstehe ich stets dasjenige Gemenge, welches die gewöhnliche Condensation der Gasanstalten bereits erlitten hat, weßhalb ich von den dabei ausgeschiedenen complicirten Verbindungen nicht reden werde.

Werden Steinkohlen destillirt, so geht der Stickstoff theils in den gewöhnlichen Verbindungen weg, theils bildet er solche, deren Existenz noch wenig bekannt ist. Unter bestimmten Bedingungen wird viel Ammoniak als solches oder in Form von Ammoniaksalzen entwickelt, welche sämmtlich durch Thon aus dem Gase entfernt werden können, so daß keine Spur Ammoniak mehr im Gas zu finden ist, wenn dasselbe durch einen Reiniger mit einer hinreichenden Menge Thon und einer zur Aufnahme von Schwefelwasserstoff geeigneten Substanz gegangen ist. Der Thon kann also, ebenso wie Säuren und gewisse Metallsalze, als ein Absorptionsmittel für Ammoniak und dessen Salze gelten; aber es besteht ein sehr großer Unterschied zwischen Säure und Thon, bezüglich deren Einwirkung auf die wichtigsten Licht producirenden Gemengtheile des Gases. Säuren absorbiren von diesen eine bedeutende Menge, Thon aber nicht. Ein sicherer Beweis hiefür ist die Thatsache, daß starker Weingeist, mehrere Tage mit dem gebrauchten Thon digerirt, dadurch nicht viel leuchtender wird, als er vorher gewesen. Die geringe Lichtentwickelung, deren er dadurch fähig wird, ist dem aufgelösten Theer zuzuschreiben, denn wenn man den Alkohol verdampfen läßt und den zurückbleibenden Theer in frischem Weingeist löst, so erhält man dieselbe Flamme wie vorher, während ein geringer Zusatz eines geeigneten Kohlenwasserstoffes der Flamme eine sehr starke Leuchtkraft verleiht.

Ich kann noch hinzufügen, daß lange und ausgedehnte Erfahrung gelehrt hat, daß die Anwendung von Thon bei der Reinigung des Gases dessen Leuchtkraft erhöht, indem dadurch solche Substanzen entfernt werden, welche die Leuchtkraft beeinträchtigen und die auf andere Weise nicht zu entfernen sind. Diese Substanzen werden, wie Versuche gezeigt haben, hauptsächlich in der letzteren Periode des Destillationsprocesses erzeugt. Dieselbe Retorte wurde nämlich zweimal mit der gleichen Menge von derselben |278| Kohle geladen. Das Gas aus der einen Ladung wurde nur mit Kalk, das aus der anderen mit Kalk und Thon gereinigt. Die Leuchtkraft wurde in beiden Fällen jede halbe Stunde bestimmt. Hierbei zeigte sich in den ersten 3–4 Stunden kein Unterschied. Etwa um die Mitte des Processes erlangte das nach meiner Methode gereinigte Gas einen geringen Vorzug und am Ende der Operation war seine Leuchtkraft um 10 bis 12 Proc. höher. Hieraus ist klar, daß die durch Thon entfernten Substanzen in der ersten Zeit – abgesehen von ihren sonstigen schädlichen Wirkungen – das Leuchtvermögen des Gases nicht schwächen, während dieß wohl für die in der letzteren Periode der Destillation absorbirten der Fall ist.

Soweit man hier eine Vermuthung aussprechen kann, möchte ich die Cyanverbindungen und andere stickstoffhaltige Substanzen für diejenigen der vom Thon absorbirten halten, welche das Leuchtvermögen des Gases beeinträchtigen. Meine Versuche führen direct auf diese Ansicht und erklären, wie mit scheint, eine alte Tabelle von Dr. Henry in diesem Sinne. Derselbe gibt in den Philosophical Transactions für 1808 an, daß das aus 112 Pfd. Cannelkohle erzeugte Gas nach seiner Reinigung folgende Mengen Stickstoff enthalte:

Stunden nach dem Beginn
der Destillation.
Volumprocente Stickstoff.
1/2 Stunde 20 Hauptsächlich von atmosphär.
Luft herrührend.
1 „
3 „
4 3/4
5
Wahrscheinlich aus der Periode
der Ammoniakentwickelung.
5 „
7 „
9 „
10 1/2 „
12 „
15
15
15
20
20
Wahrscheinl. wurden in Folge
der Gegenwart von etwas
Wasserdampf Cyan u. ähnliche
Verbindungen erzeugt.

Ohne gerade die absolute Genauigkeit dieser Zahlen anzunehmen, können wir sie doch als werthvolle Andeutungen gelten lassen, welche für meine Hypothese sprechen dürften.

Ein schönes Experiment zeigt deutlich den nachtheiligen Einfluß, welchen Säuren auf das Leuchtgas ausüben. Man leitet Gas über reine Sägespäne, welche mit Schwefelsäure, mit ihrem vier- bis sechsfachen Volum Wasser verdünnt, befeuchtet sind. Bei reichem Gase, welches ein Licht von 20 bis 25 Wallrathkerzen bei einem Consum von 5 Kubikfuß in der Stunde liefert, nehmen die Sägespäne augenblicklich eine schöne rosenrothe |279| Farbe an, die allmählich dunkler wird, bis Alles dunkel mahagonyfarbig wird. Bei ärmeren Gasen, die nur ein Licht von 10 bis 12 Kerzen liefern, ist diese Farbe anfangs äußerst schwach und wird nur sehr langsam dunkler. Die Farbenunterschiede sind so bedeutend und so constant, daß ich nicht zweifle, daß man sie zur Bestimmung der Leuchtkraft des Gases wird anwenden können.

Um die Natur der Substanzen zu ermitteln, welche diese Färbung hervorrufen, wurden einige der werthvolleren Bestandtheile des Leuchtgases dargestellt und einzeln durch angesäuerte Sägespäne geleitet.

Oelbildendes Gas, wie gewöhnlich dargestellt und sorgfältig gereinigt, bewirkt Röthung. Aetherdampf hat keine Wirkung und braucht also bei diesem Versuche nicht abgeschieden zu werden.

Propylen wurde durch passiren von Fuselöl durch eine rothglühende, mit Gußeisen in Stückchen gefüllte Röhre dargestellt und dabei die Temperatur so niedrig gehalten, daß ein Theil des Oeles unzersetzt durchging; die Sägespäne wurden dadurch gleichfalls geröthet. Ebenso verhielt sich käufliches Benzol, mit Ausnahme einer gewissen Sorte.

Acetylen habe ich noch nicht versuchen können. Die Färbung des mit Salzsäure befeuchteten Tannenholzes durch Pyrrholdampf ist von Williams angegeben worden.

Um zu zeigen, daß die Farbe durch Aufnahme der lichtgebenden Substanzen hervorgerufen wird, wurden Sägespäne mit so starker Schwefelsäure behandelt, daß sie schwach verkohlt wurden (nämlich mit Säure von der Stärke, wie sie in Gasanstalten angewendet wird) und alsdann Gas, welches reine gesäuerte Sägespäne augenblicklich röthete, erst über die verkohlten und dann über reine gesäuerte Sägespäne geleitet. Es zeigten sich jetzt, trotzdem der Gasstrom eine Stunde lang anhielt, keine Farben.

Salzsäure wirkt ebenso wie Schwefelsäure, nur steht ihrer Anwendung die Entstehung von salzsaurem Ammoniak an der dem Gasstrom zugekehrten Fläche entgegen, wodurch die Beobachtung sehr ungenau wird. Auch röthet ölbildendes Gas diese Sägespäne nicht und kann daher dadurch nicht erkannt werden.

Stickstoffverbindungen bieten die größten Schwierigkeiten für die Reinigung dar, und da sie fast unmöglich in einem zur Prüfung passenden Zustande darzustellen sind, so sind die Versuche damit schwierig und wenig befriedigend. Viel Stickstoff ist als Cyan im Gas enthalten, welches man aus dem angewandten Reinigungsthon wieder abscheiden kann. Wahrscheinlich kommt nicht weniger davon als Schwefelcyan darin vor, welches ebenfalls leicht wieder erhalten wird. Auch die Gegenwart weiterer Stickstoffmengen in Verbindung mit geschwefelten Kohlenwasserstoffen und Theer |280| kann man darthun, obwohl, so viel ich weiß, die Natur dieser Verbindungen bis jetzt noch unbekannt ist.

Wenn man den gebrauchten Thon mit Spiritus behandelt, so erhält man eine braune Lösung, welche Lackmus, Curcuma und Bleipapier nicht afficirt, Jodlösung entfärbt und in welcher salpetersaures Silberoxyd einen weißen oder bräunlich-weißen, und essigsaures Bleioxyd einen weißen Niederschlag hervorbringt. Die wässerige Lösung zeigte dieselben Eigenschaften und ist ebenfalls neutral. Lackmuspapier, in eine der beiden Lösungen getaucht, und der Luft ausgesetzt, wird dagegen rasch stark und bleibend roth. Lösliche Schwefelverbindungen sind wiederholt mit Nitroprussidnatrium und mit essigsaurem Bleioxyd gesucht, aber nie gefunden worden; dennoch befindet sich eine Schwefelverbindung in Lösung, welche mit metallischem Quecksilber eine Verbindung eingeht. Schüttelt man nämlich die weingeistige Lösung mit Quecksilber, so bildet sich schwarzes, in der wässerigen Lösung dagegen rothes Schwefelquecksilber. Indessen befinden sich in dem gebrauchten Thon auch unlösliche Schwefelverbindungen, indem Säuren daraus Schwefelwasserstoff entwickeln; diese oxydiren sich rasch, wenn der Thon der Einwirkung der atmosphärischen Luft ausgesetzt wird.

Ich behandelte eine weingeistige Lösung aus dem Thon mit einem Ueberschuß von gepulvertem Bleizucker, filtrirte ab und übersättigte die braune Lösung mit Ammoniak. Die von dem Niederschlag abfiltrirte klare braune Lösung wurde beim Vermischen mit ihrem 12fachen Volum Wasser milchig und konnte nur schwierig durch Filtriren klar erhalten werden. Ein Theil des Weingeistes wurde nun abdestillirt, im Destillat indessen kein Schwefel gefunden. Zusatz von Salpetersäure zum flüssigen Rückstande brachte ein starkes Aufbrausen und starken Geruch nach Cyanwasserstoff hervor. Ich setzte nun so lange salpetersaures Silber zu, als noch ein Niederschlag entstand; nach dem Abfiltriren und Trocknen entwickelte dieser Cyan, welches mit seiner charakteristischen Flamme brannte. Das klare Filtrat, langsam zur Trockniß abgedampft, hinterließ eine hellgelbe krystallinische Masse, welche am Licht ihre Farbe nicht änderte. Ein Theil derselben brannte in einer Porzellanschale unter Entwickelung von Salpetergas und hinterließ einen starken durch Silberoxyd geschwärzten Rückstand. Ein wässeriger Auszug desselben ließ die Gegenwart von Schwefelsäure erkennen. Der Rest des gelben Salzes sollte weiterhin untersucht werden, da man darin dickliche krystallinische von mehr körnigen Theilen unterscheiden konnte, doch konnten die Versuche in Folge eines unglücklichen Zufalls nicht weiter verfolgt werden.

|281|

Schwefelcyanammonium kann man in beträchtlicher Menge aus der mehrerwähnten alkoholischen Lösung darstellen, ich erhielt bei einer Gelegenheit fast eine Unze davon aus einer Thonmenge, die weniger als ein Quart betrug; der Thon hält dasselbe so stark zurück, daß er sich noch mit Eisenchlorid stark roth färbt, nachdem er zwei Jahre lang auf dem Felde allen Witterungseinflüssen ausgesetzt gewesen war. Gas, welches durch Eisenoxyd gereinigt ist, gibt beim Durchleiten durch Alkohol ebenfalls Schwefelcyanammonium ab, welches man dann durch Abdampfen erhalten kann.

Wendet man zum Gasreinigen den gemeinen gelben Ziegelthon an, so enthalten die Lösungen aus demselben stets Eisensalze; sie werden aber nie blutroth, bevor eine Mineralsäure hinzugefügt wird. Wird aber die Lösung abgedampft und der zerfließliche Rückstand der Luft ausgesetzt, so wird das Eisen ganz oder zum Theil oxydirt und zeigt dann die bekannte Reaction.

Auch den Stickstoff des Theers kann man in der alkoholischen Lösung aus dem gebrauchten Thon nachweisen. Zur Trockne abgedampft, setzt dieselbe Theer und eine Mischung zerfließlicher Salze ab. Nach dem Zerfließen wurden diese abgegossen und der zurückbleibende Theer mit Wasser gut gewaschen, dann in heißem Alkohol gelöst, mit Wasser gefällt und gut gewaschen. Wenn Wasser nichts mehr wegnahm, wurde der Theer erhitzt, wobei sich Schwefelwasserstoff und Ammoniak entwickelte, und zwar, abweichend von jeder anderen im Gas vorkommenden Verbindung, erst Schwefelwasserstoff und dann Ammoniak.

Mineralstoffe aus dem Thon finden sich in allen Lösungen; doch wollen wir einstweilen von denselben hier nicht sprechen. Ebensowenig will ich den Werth untersuchen, den der gebrauchte Thon als Dünger hat.

Schwefelverbindungen im Leuchtgas, welches so gereinigt ist, daß dasselbe Bleizucker nicht afficirt, und Entfernung derselben. – Die Gegenwart von Schwefelverbindungen in Gas, welches in gewöhnlicher Weise mit Sorgfalt gereinigt ist, hat man schon längst vermuthet, aber ihre Entfernung bisher für unmöglich gehalten. Meine Versuche haben nicht allein den Beweis für das Vorhandenseyn solcher Verbindungen geliefert, sondern auch den Weg gezeigt, wie sie abzuscheiden sind. Manche Beobachtungen haben schon früher die Thatsache festgestellt, daß Gas, welches ohne Reaction auf Bleipapier und ohne Ammoniakgehalt in die Gasometer tritt, nicht selten nach einiger Zeit die Gegenwart sowohl von Schwefelwasserstoff, als von Ammoniak erkennen läßt, eine Erscheinung, die nur in der Zersetzung eines Schwefel und Stickstoff enthaltenden Gemengtheils ihren Grund haben kann. Andere |282| Beobachtungen führten mich darauf, das sogen. Naphtalin als die sich hier zersetzende Substanz zu betrachten. Versuche zeigten, daß das unreine, sich in Gasröhren etc. absetzende Naphtalin wirklich unter gewissen Bedingungen Schwefelwasserstoff und Ammoniak entwickelt, woraus die Gegenwart von Schwefel und Stickstoff in dieser Substanz folgt, ohne daß es mit jedoch gelungen wäre, eine Verbindung von constanter Zusammensetzung daraus zu erhalten, um ihre Natur näher feststellen zu können.

Eine bessere Reinigung des Gases mußte also auf Entfernung dieses Schwefel enthaltenden Kohlenwasserstoffs gerichtet seyn. Ich machte weiter die Beobachtung, daß Gas, welches vollkommen frei von Schwefelwasserstoff und Ammoniak war, Bleipapier bräunte, wenn es durch Thon gegangen war, und daß es, hierauf durch Kalk passirt, auch Lackmuspapier bläute. Da dasselbe stattfindet, wenn man das Gas durch zehn bis zwölf aufeinanderfolgende, abwechselnd mit Thon und Kalk gefüllte Reiniger gehen läßt, wobei nur die Reaction immer schwächer wird, und das Gas aus den verschiedensten Kohlen sich überall gleich verhält, so ist der Schluß gewiß gerechtfertigt, daß jedes verkäufliche Steinkohlengas eine Verbindung enthält, aus welcher Thon Schwefelwasserstoff frei macht. Diese Verbindung selbst habe ich noch nicht zu isoliren vermocht, doch enthält der gebrauchte Thon stets Theer. Directe Versuche haben ergeben, daß keines der bis jetzt gebräuchlichen Reinigungsmittel für Leuchtgas, diese Verbindung absorbirt oder zersetzt.

Es scheint, daß die Substanz, woraus der Thon Schwefelwasserstoff frei macht, nicht allein das unreine Naphtalin ist. Dieß, sowie den Umstand, daß das aus dem Gase sich absetzende Naphtalin die Leuchtkraft des Leuchtgases oder auch des Wasserstoffs – entgegen der bisherigen Annahme – nicht erhöht, habe ich durch directe Versuche gefunden.

Die Untersuchungen, welche ich über die Eigenschaften der hier in Betracht zu ziehenden Schwefelverbindungen, einschließlich des Schwefelkohlenstoffs, und deren Entfernung aus dem Leuchtgase angestellt habe68), führten mich zu den folgenden Schlüssen:

1) Schwefelwasserstoff wird von kaltem Thon in beträchtlicher Menge aufgenommen und derselbe dadurch, in Folge der Entstehung von Schwefeleisen, schwarz gefärbt.

|283|

2) Schwefelwasserstoff in Gegenwart von Wasserdampf über Thon geleitet, der auf 260–315° C. erhitzt ist, wird ebenso aufgenommen.

3) Schwefelwasserstofffreies Kohlengas, über heißes Kalkhydrat (von 215° C.) geleitet, schwärzt Bleipapier, ein Beweis, daß Verbindungen (z.B. Schwefelkohlenstoff), die bisher nicht zu entfernen waren, so verändert worden sind, daß sie jetzt entfernt werden können.

4) Hiezu sind keineswegs so hohe Temperaturen erforderlich, daß die anderen Bestandtheile des Gases eine schädliche Zersetzung erleiden. Es ist leicht, durch Anwendung von erstens heißem und zweitens kaltem gelöschtem Kalk, das Gas auch bis auf die letzte Spur von allem Schwefel zu befreien.

5) Schwefelkohlenstoff zersetzt sich in Gegenwart von Wasserstoff beim Hinüberleiten über heißen Kalk so, daß der Schwefel sich mit dem Wasserstoff verbindet. Da nun das Leuchtgas stets freien Wasserstoff enthält, so kann auf diese Weise der Schwefelkohlenstoff in eine absorbirbare Substanz verwandelt werden.

6) Um also sämmtliche Schwefelverbindungen aus dem Leuchtgas zu entfernen, hat man zunächst die gewöhnlichen Reiniger mit Thon zu beschicken, um den Schwefel als Schwefelwasserstoff aus dem „Naphtalin“ frei zu machen, dann das Gas behufs der Zersetzung des Schwefelkohlenstoffs und der unreinen Naphtalinverbindung über heißen Kalk zu leiten, und endlich den Schwefelwasserstoff zu entfernen. Dabei wird das Schwefelcyanammonium durch den heißen Kalk ebenfalls unter Entwickelung von Schwefelwasserstoff zersetzt.

Die einzige Bedingung dabei ist, den Kalk und Thon nicht so weit zu erhitzen, daß dadurch die Leuchtkraft des Gases leidet; die Temperatur, welche zur Reinigung ausreicht, afficirt aber, wie photometrische Versuche lehren, das Gas selbst nicht.

Diese Reinigung von allen schwefelhaltigen Substanzen ist um so wichtiger, als jedes Gas eine gewisse Menge Theer enthält, der mit den verschiedensten Gemengtheilen des Gases verflüchtigt wird und in diesem Theer stets Schwefel und Stickstoff vorkommen, derselbe mithin eine Quelle von lästigen, bisher übersehenen Beimischungen bildet.

Der Verfasser, ein tüchtiger Chemiker, ist Pfarrer von Saint Andrew's in Wakefield, in der Grafschaft York.

|282|

Wegen dieser und mehrerer anderer experimentellen Belege müssen wir auf das Original verweisen.

A. d. Red.

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