Titel: Lunge, über Young's Paraffinölfabrik.
Autor: Lunge, Georg
Fundstelle: 1866, Band 181, Nr. CXIV. (S. 456–462)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj181/ar181114

CXIV. Chemisch-technische Notizen; von Dr. Georg Lunge.

(Fortsetzung von S. 376 des vorhergehenden Heftes.)

II. Die Paraffinölfabrik von J. Young.

Ueber die eigentliche Natur des Boghead-Minerales, ob Kohle, ob bituminöser Schiefer, hat man sich bekanntlich bis jetzt noch nicht einigen können, obwohl es meist als Bogheadkohle bezeichnet wird. Um so mehr Uebereinstimmung herrscht über seine vorzügliche Geeignetheit zur Gasbereitung, und es wird zu diesem Zwecke in weiten Entfernungen von seinem Ursprungsorte, selbst im Inneren von Deutschland, vielfach angewendet. Noch wichtiger ist es aber durch seine Eigenschaft, reichliche Mengen von werthvollen Oelen abzugeben, wenn es bei möglichst niedriger Temperatur destillirt wird, im Gegensatze zu der Gasbereitung, bei welcher die Temperatur sehr hoch gehalten werden muß; im ersten Falle bezweckt man, möglichst viele flüssige und möglichst wenig gasförmige Producte zu erhalten, im zweiten gerade das Gegentheil. Bei der Verarbeitung der Bogheadkohle auf Oel, welche in Schottland in enormem Maaßstabe stattfindet, liegt es immer im Interesse des Fabrikanten, die Destillationstemperatur so niedrig zu halten, daß sie nur eben zur Zersetzung der bituminösen Substanz und zur Verflüchtigung der entstehenden Producte ausreicht, weil man in diesem Falle die geringst mögliche Quantität an permanenten Gasen erhält. Die genaueren Bedingungen, welche man einhalten muß, um eine möglichst große Ausbeute und möglichst gute Qualität von Oelen zu erlangen, sind zuerst von J. Young ermittelt worden, welcher im Jahre 1851 ein englisches Patent darauf nahm, das in diesem Journal Bd. CXXV S. 453 mitgetheilt wurde und im vorigen Jahre erloschen ist. Er schreibt vor, die Hitze allmählich bis zur schwachen Rothgluth, und nicht darüber, steigen zu lassen. In der That gibt Dr. Playfair (als Zeuge bei einer Gerichtsverhandlung über die Gültigkeit von Young's Patent im Mai 1864) an, daß nach seinen Versuchen die Zersetzung erst bei 770° F. (= 430° C.) anfängt und daß für praktische Zwecke 800–1000° F. (= 450 bis 550° C.), d.h. eben dunkle Rothgluth, die zweckmäßigste Temperatur zur Zersetzung der Bogheadkohle sey.

Young hatte dicht bei der Lagerstätte des Bogheadminerales (zu Bathgate bei Torbanehill in Schottland) eine Fabrik errichtet, welche bald die großartigsten Dimensionen annahm. Die Auffindung der nordamerikanischen |457| Petroleumquellen that der Industrie des Paraffinöles kaum einen Abbruch; wenigstens muß man dieß daraus schließen, daß nach Ablauf von Young's Patent, welches sich nicht nur auf Boghead-, sondern auf alle Arten von Kohle erstreckte, sofort in England und namentlich in Schottland eine Menge von ähnlichen Fabriken entstanden. Die Lage von Young's Fabrik zu Bathgate, ganz nahe dem Fundorte des Rohmateriales, gibt ihr aber einen großen Vortheil über alle Concurrenten, ebenso wie ihr enormer Umfang. Schon vor einigen Jahren bedeckte diese Fabrik 25 acres (à 1 1/2 preuß. Morgen) Land und beschäftigte über 600 Arbeiter; mit ihr verbunden war eine eigene Fabrik zur Darstellung der bei der Reinigung der Oele verwendeten Schwefelsäure, sowie auch eine Sodafabrik zur Darstellung der benöthigten caustischen Soda. Seitdem aber hat Young sein Geschäft an eine Actiengesellschaft, angeblich für 1 1/2 Millionen Pfund Sterling abgetreten, ohne die Leitung aufzugeben, und die Fabrik ist kürzlich noch auf das Doppelte erweitert worden.

Young hat durchweg das Princip der senkrechtstehenden Retorten zur Destillation des Rohmateriales eingeführt, welches vor dem der horizontalen Retorten folgende Vorzüge hat. Die Arbeit geht in den stehenden Retorten ganz continuirlich, nicht stoßweise, wie bei den liegenden; es entsteht kein Verlust durch Verbrennen der Dämpfe während des Chargirens; vor Allem aber ist es möglich, die Retorten immer auf ganz gleicher Temperatur zu halten, und dabei das Material während seines Herabsenkens einer sich ganz allmählich steigernden Hitze auszusetzen, welches gerade die günstigste Bedingung für die Erzeugung von reichlicher Menge und guter Qualität von Oel ist. Seine Retorten sind stehende gußeiserne Cylinder von 11 Fuß Höhe, welche zu je vier in einem Ofen so eingemauert sind, daß sie oben etwas aus demselben herausragen; auch tritt eine Verlängerung derselben unten aus dem Ofen hervor und taucht dort in ein flaches Gefäß mit Wasserabsperrung ein, wie es unten näher beschrieben werden wird. Die Feuerung befindet sich am tiefsten Punkte des Ofens, und die Feuerzüge steigen nach oben hin, so daß ganz von selbst die Temperatur der Retorte von unten nach oben hin abnimmt. Das untere Drittel der Retorten ist mit einem Mantel von feuerfesten Steinen zum Schutze vor dem Verbrennen versehen, weil dieser Theil sich in schwacher Rothgluth befindet; die oberen zwei Drittel der Retorte sind unbekleidet. Der Verschluß des oberen Endes ist folgender. Fest mit ihm verbunden ist ein Fülltrichter, welcher mit dem Inneren der Retorte durch eine kreisförmige Oeffnung communicirt. Eine etwas größere eiserne Kugel ist innerhalb der Retorte an einer |458| Kette aufgehängt, welche durch die Oeffnung hindurch und dann über eine feste Rolle nach abwärts geht; an diesem Ende der Kette ist ein Gegengewicht angebracht, welches durch seinen Zug die Kugel fest an die Oeffnung der Retorte andrückt. Dieses Kugelventil hält schon an sich fast ganz dicht, und es genügt zum vollkommenen Verschlusse, etwas Sand in die Fuge zu streuen. Wenn die Retorten eine neue Charge erhalten sollen, so wird der Fülltrichter mit Bogheadkohle gefüllt, welche vorher durch eine Zahnwalze klein gebrochen worden ist; das Ventil wird durch Lüftung des Gegengewichtes auf einen Augenblick geöffnet, so daß die Kohle in das Innere der Retorte stürzt, dann sofort wieder geschlossen und durch eine Hand voll Sand von Neuem lutirt. Vorher aber wird schon Raum in der Retorte gemacht, indem man unten eine hinreichende Menge verbrauchten Materiales auszieht. Wie oben erwähnt, ist die Retorte mit einem Ansatze versehen, welcher unterhalb des Ofens in ein flaches Gefäß tritt, das mithin den Boden der Retorte bildet, ohne aber in Verbindung mit deren Seitenwänden zu stehen; ein luft- und gasdichter Schluß wird durch das in dem Gefäße enthaltene Sperrwasser bedingt. Mit Hülfe dieser Einrichtung kann man den Destillationsrückstand ohne jede Unterbrechung des Betriebes in beliebigen Zwischenräumen und Quantitäten ausziehen; dabei wird jedesmal die Kohle innerhalb der Retorte nach dem heißeren Unterende hin nachsinken, und schließlich ganz erschöpft in dem mit Wasser lutirten Ansatze ankommen. Der Destillationsrückstand enthält noch sehr viel Kohlenstoff, kann aber doch nicht als Kohle angesehen und benutzt werden, weil die Menge der erdigen Bestandtheile in ihm zu groß ist, um seine Verwendung als Brennmaterial zu ermöglichen; der Rückstand ist ebenso werthlos wie der von der Destillation bituminöser Schiefer im Allgemeinen, und man sieht sich genöthigt, ihn auf Halden zu stürzen. Für die Verwendung der Bogheadkohle in weiteren Entfernungen, z.B. zur Gasbereitung, ist der Umstand sehr wichtig, daß man die Fracht für das todte Gewicht des Rückstandes mittragen muß, während bei gewöhnlichen Kohlen der Retortenrückstand als Kohks so werthvoll ist. Es dauert im Ganzen drei Stunden, ehe die Kohle, welche oben chargirt wird, als Rückstand unten ausgescharrt wird. Je vier Retorten sind in einem gemeinschaftlichen Ofen eingemauert und werden von einem Arbeiter bedient; im Ganzen befanden sich schon in der alten Anlage 150 Retorten.

Die bei der Destillation entwickelten Dämpfe und Gase werden durch ein seitlich angebrachtes Rohr abgeführt und passiren ein System von Luft- und Wassercondensatoren, ganz ähnlich dem bei der Gasfabrication; doch sind natürlich Scrubber weder erforderlich noch vorhanden. In der |459| That bildet auch ein Gasometer den Schluß. Nur ist eben das Verhältniß der Theile ein ganz verschiedenes von dem bei der eigentlichen Gasbereitung; während bei der letzteren nur wenig Theer und sehr viel Gas entsteht, ist in dem vorliegenden Fall der Theer die Hauptsache und es entsteht nur eine verhältnißmäßig unbedeutende Menge von Gas. Uebrigens ist dieser Theer völlig verschieden von dem Gastheer, und wird daher in der Regel und geeigneter als Rohöl bezeichnet. Der Haupttheil des Condensationsapparates ist, wie auch beim Leuchtgase, ein System von senkrechten, abwechselnd oben und unten in Communication stehenden eisernen Röhren, welche die Abkühlung der durchstreichenden Dämpfe durch ihre große Berührungsfläche mit der Luft bewirken. Das in allen diesen Apparaten condensirte Rohöl fließt in einen großen allgemeinen Behälter, welcher in die Erde versenkt ist und aus Mauerwerk in Cement besteht. Besondere Vorsicht ist getroffen, um eine Entzündung des Oeles zu verhüten, oder, wenn sie doch eintreten sollte, das Feuer sofort wieder löschen zu können. Zu diesem Zwecke ist der Behälter mit einem eisenblechenen Dache überdeckt, welches nur zwei mit Fallthüren versehene Oeffnungen hat; die Fallthüren kann man von einiger Entfernung aus durch Stangen schließen, und dadurch den Luftzutritt gänzlich abhalten, die Flamme des brennenden Oeles würde also sofort ersticken müssen. Zum Ueberflusse ist noch ein Dampfrohr mit freier Oeffnung unter das Dach geführt; man kann also schon durch einen Dampfstrahl die Luft austreiben und die Flamme löschen. Bekanntlich ist überhaupt Dampf in vielen Fällen ein besseres Löschmittel als Wasser. Ganz in ähnlicher Weise wurden in Young's Fabrik die übrigen Vorrathsgefäße gesichert.

Nach Angabe Young's selbst (in der obenerwähnten Gerichtsverhandlung) soll man aus einer Tonne Bogheadkohle über 100 Gallons Rohöl erhalten, was beinahe dem halben Gewichte entspricht; bei den verschiedenen Reinigungsprocessen gehen davon 33 Procent verloren, und nur zwei Drittel erscheinen als verkäufliche Endproducte. Das erste Stadium der Verarbeitung des Rohöles ist dessen Rectification in großen, horizontal liegenden Cylindern von Eisenblech, welche einigermaßen Dampfkesseln ähnlich sind; doch ragt das eine Ende bis an die Vorderseite des Mauerwerkes hervor, und ist mit einer Ausräumöffnung für die Kohks versehen, welche natürlich während der Destillation durch einen Deckel geschlossen ist. Die Destillation wird hier so weit getrieben, bis eben nur Kohks in der Retorte zurückbleiben, welche durch die erwähnte Oeffnung ausgeräumt werden und ein ausgezeichnetes Brennmaterial geben. Natürlich leiden die Rectifications-Retorten sehr bei dieser Art |460| Arbeit, weil man die Hitze bis zu voller Rothgluth steigern muß, und das Eisen verbrennt sehr schnell. Die Frage liegt nahe, warum man in den Retorten die Destillation so weit treibt, und nicht wie bei der Verarbeitung des Steinkohlentheeres verfährt, wo man in den eisernen Blasen nur bis zur Pechconsistenz abdampft und das Pech dann in besonderen gemauerten Muffelöfen bis zur Kohksbildung destillirt. Dabei kann man eine weit größere Schonung und Dauer der Apparate erreichen; aber es ist allerdings zu bedenken, daß bei dieser Art Verarbeitung immer ein bedeutender Verlust an Oel aus den Muffelöfen stattfindet; dieß hat beim Steinkohlentheer nicht so viel zu sagen, weil seine schwerflüchtigsten Oele gerade den geringsten Werth haben; aber bei dem Rohöl aus Bogheadkohle ist das Verhältniß das umgekehrte, und die schweren, an Paraffin reichsten Oele sind hier zu werthvoll, als daß man mehr als nöthig von ihnen verloren geben darf. Ich vermuthe, daß dieser Grund überwiegend ist und die Schonung des Eisens dagegen zurücktritt.

Als Condensationsvorrichtung für die betreffenden Retorten dient ein eisernes, in einem langen Wassertroge ruhendes Rohr, und, wie beim Gastheer, reicht ein ganz geringer Zufluß von kaltem Wasser hin, um die Temperatur des Kühlwassers auf der richtigen Höhe zu erhalten; dasselbe muß gegen das Ende der Arbeit hin ganz warm werden, damit sich nicht das Condensationsrohr durch ausgeschiedenes Paraffin verstopft. Eine Fractionirung der Producte scheint hier noch nicht stattzufinden, sondern sie scheinen ungetrennt aufgefangen zu werden.

Das Product dieser ersten Rectification, deren Zweck hauptsächlich die Trennung von dem mechanisch übergerissenen Kohlenstoff (Kohks) ist, wird nun der chemischen Reinigung unterworfen. Zuerst wird es in kreisförmigen Mischgefäßen mit Rührwelle der Einwirkung von concentrirter Schwefelsäure unterworfen; die Agitation wird etwa eine Stunde fortgesetzt und die Masse dann der Ruhe überlassen, bis sich das klare Oel von dem theerigen Sedimente vollständig abgeschieden hat. Die Menge der Schwefelsäure wird bis zu 10 Procent vom Oele genommen; ihre Concentration ist die größte mögliche (1,840 spec. Gew.), und sie wird bis zu dieser Stärke an Ort und Stelle durch Eindampfung in Glasretorten gebracht, wie es in den meisten englischen Fabriken üblich ist. Der Reinigungsrückstand wird zur Trockniß abgedampft und verbrannt, um ihn wegzuschaffen; eine irgend vortheilhafte Verwendung der gebrauchten Reinigungssäure, wenn größere Quantitäten davon continuirlich abfallen, ist kaum möglich, wie ich mich durch eigene Erfahrung überzeugt habe; wenigstens gilt dieß für englische Verhältnisse. Der Behandlung mit Schwefelsäure folgt wie gewöhnlich diejenige mit starker |461| Natronlauge; die letztere wird aber nach dem Gebrauche immer wieder verwerthet, indem man sie zur Trockniß abdampft, in einem Flammofen calcinirt, das Product mit Wasser behandelt und die Lösung wieder durch Kalk caustisch macht.

Das so gereinigte Oel wird nun nochmals destillirt, und diesesmal die Producte fractionirt. Als erstes, flüchtigstes Product erhält man eine Art Naphta, welche noch einmal in einer Dampfblase rectificirt wird und dann ein specifisches Gewicht von 0,750 zeigt. Sie hat ähnliche Eigenschaften wie die Naphta aus Steinkohlentheer und theilt viele von deren Verwendungen, z.B. zum Brennen in den eigenthümlichen Sternbrennern ohne Docht und Cylinder, zum Auflösen von Kautschuk etc. Es kommt darauf an, sie möglichst vollständig von dem nächsten, viel wichtigeren Producte, dem Brennöl (Paraffinöl) zu trennen. Das letztere muß so geringe Flüchtigkeit besitzen, daß es sich durch einen brennenden Körper nicht entzünden läßt, ehe nicht seine eigene Temperatur auf 60° C. gestiegen ist. Wenn seine Entzündlichkeit bedeutend unter dieser Grenze läge, so würde seine Verwendung und Lagerung gefährlich seyn, und die letztere würde sehr bedeutenden, durch ein Gesetz festgestellten Beschränkungen unterliegen; es liegt also im Interesse des Fabrikanten, die Qualität in dieser Hinsicht immer vorwurfsfrei zu erhalten. Young's Paraffinöl steht dem gereinigten Petroleum, wie überhaupt in den meisten Stücken, auch hierin voran; bei dem letzteren liegt die Entzündlichkeits-Temperatur zwischen 43° und 53° C. Auch ist der Brennwerth des Young'schen Oeles um ein Viertel größer als der des Petroleums. Gutes Paraffinöl muß ganz durchsichtig klar und von blaßgelber Farbe seyn, und etwa 0,825 specifisches Gewicht zeigen. Das letzte Product ist das Schmieröl, in welchem zugleich das Paraffin aufgelöst ist. Bekanntlich krystallisirt das Paraffin nur während der Winterkälte einigermaßen vollständig aus, und in deutschen derartigen Fabriken läßt man deßhalb das Oel bis zum Winter lagern. Dieß wäre bei dem ungeheuren Umfange von Young's Fabrikbetrieb ganz unausführbar, und die Erfindung der ersten Eismaschine (der Aethermaschine) wurde deßhalb an jenem Orte sofort benutzt, um mit ihrer Hülfe das Oel während des ganzen Jahres bis zu dem erforderlichen Grade abkühlen zu lassen. Seit einigen Jahren aber bedient man sich der höchst sinnreichen Eismaschine von Kirk, dem Oberingenieur der Fabrik, deren Princip die Abkühlung von Salzlauge durch die Ausdehnung von comprimirter und zugleich auf die gewöhnliche Temperatur abgekühlter Luft ist. Ihre volle Beschreibung findet sich in diesem Journale Bd. CLXX S. 241; es genügt also hier die Hinweisung |462| darauf, daß der Träger der Reaction, die Luft, in Kirk's Maschine nichts kostet, während Aether oder Ammoniak sehr kostspielige Körper sind, der erstere außerdem höchst feuergefährlich ist; bei den unvermeidlichen Arbeitsverlusten ist dieser Umstand sehr zu beachten. Die in Young's alter Fabrik thätige Maschine entsprach einer Production von 40 Centner Eis in 24 Stunden.

Das aus dem abgekühlten Oele auskrystallisirte Paraffin wird wie gewöhnlich durch hydraulische Pressen von dem Schmieröl getrennt und in der bekannten Weise weiter gereinigt. Es wird in Young's Fabrik nicht zu Kerzen verarbeitet, sondern kommt in Blöcken in den Handel. Die Ausbeute beträgt 24 Pfund aus einer Tonne Bogheadkohle von 2240 Pfund, also etwa ein Procent.

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