Titel: Smith, über die Destillation des Holzes.
Autor: Smith, Watson
Fundstelle: 1873, Band 207, Nr. LXIX. (S. 231–240)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj207/ar207069

LXIX. Ueber die Destillation des Holzes; von Watson Smith.

Aus dem Journal of the Chemical Society of London durch den American Chemist, September 1872, S. 95.

Das Holz welches für die Destillation vorgezogen wird, ist Eichenholz, namentlich altes eichenes Bauholz und Eichenreisig, wo solche in genügender Menge und zu vortheilhaften Preisen zu haben sind.

Die zu meinen Versuchen benutzten Retorten waren 6 Fuß lang und hatten 3 Fuß Durchmesser; andere hatten 7 Fuß Länge und 3 1/2 Fuß Durchmesser. Die ersteren wurden früh Morgens beschickt und spät |232| Abends entleert. Die Dauer der ganzen Operation betrug nach dem Verschließen der Thüren ungefähr 11 Stunden. Bei dem jeden Morgen erfolgenden Einsetzen des Holzes in die Retorten waren dieselben stets noch sehr heiß. Die condensirten flüssigen Destillationsproducte begannen anderthalb Stunden nach dem Lutiren der Retortenthüren überzugehen.

Von der Beendigung des Processes überzeugte ich mich durch Befühlen des aus einer der Retorten in die Hauptleitung führenden Abzugsrohres; war dasselbe abgekühlt, so war die Destillation vollendet. Die Retorten blieben, bevor sie behufs des Ziehens der Kohle geöffnet wurden, bis zum anderen Morgen sich selbst überlassen. Dann wurden ihre Thüren eine nach der anderen geöffnet und die zurückgebliebene Holzkohle wurde aus den Retorten so rasch als möglich mit Hülfe von Rechen in einen geräumigen eisernen Schiebkarren gezogen, welcher, nachdem er gefüllt war, an die Fallthür eines unter der Sohle des Raumes befindlichen Gewölbes gefahren wurde. Der theilweise noch glühende Inhalt des Karrens wurde über dieser Thüre, nachdem dieselbe geöffnet worden, ausgestürzt und rasch in das Gewölbe hinabgeschaufelt. Hierauf wurde die nächste Retorte geöffnet, in derselben Weise ihres Inhaltes entleert, und so wurde mit den übrigen Retorten fortgefahren. Dann wurden die Kohlen mit einigen Eimern Wasser übergossen wornach die Fallthür geschlossen und an den Fugen sorgfältig verstrichen wurde.

Das überdestillirte Gemisch von Theer und rohem Holzessig wurde aus den Condensatoren in eine geräumige, in genügender Höhe über der Sohle liegende Cisterne gepumpt, wo man die Flüssigkeit sich absetzen ließ; der Theer bildete die untere und der Holzessig die obere Schicht der Flüssigkeit. Beide Substanzen wurden, wenn man ihrer bedurfte, mittelst passend angebrachter Hähne, der Essig auch wohl durch eine Hebervorrichtung abgezogen.

Die während der Destillation sich entwickelnden gasförmigen Producte wurden mittelst eines passend gebogenen Rohres in den Herd abgeleitet, nachdem sie kurz vor dem Eintritt in denselben ein geschlossenes Gefäß durchströmt hatten, in welchem die in ihnen etwa noch enthaltenen condensirbaren Substanzen sich absetzen konnten.

Die größte Lichtstärke zeigt die Flamme der im Herde verbrennenden Gase stets gerade vor Beendigung des Destillationsprocesses, obgleich diese Lichtstärke bei guter Condensation immerhin nur schwach ist. Die Condensation muß eine solche seyn, daß sich auf der vor den entweichenden Gasstrom gehaltenen Hand keine Flüssigkeit verdichtet; man wird dann diesen Gasstrom vollkommen kalt finden.

|233|

Was nun das Ausbringen an Theer, rohem Holzessig und Holzkohle betrifft, so stellt sich dasselbe nach meiner Erfahrung beim Beschicken der Retorten mit altem eichenem Zimmerholz, welches in Stücke von 2 bis 2 1/2 Fuß Länge und 3 bis 4 Zoll Stärke zerschnitten und zerspalten wurde, folgendermaßen heraus:

1000 Theile Holz gaben 327 Theile Holzkohle,
509 Holzessig,
55 Theer.

Der Holzessig zeigte ein specif. Gewicht von 1,025 bis 1,027.

Zur Verkohlung einer Tonne Holz wurden durchschnittlich 10 1/2 Centner Steinkohle verbraucht.

In Muspratt's technischer Chemie (Artikel „Essigsäure“) sind Daten gegeben, aus denen die folgenden Resultate berechnet wurden.

Auf drei Werken in der Nähe von Paris ergaben sich nachstehende Resultate:

1000 Theile Holz lieferten 253 1/2 Theile Holzkohle,
568 Holzessig,
82 1/2 Theer.
Das specifische Gewicht des Holzessigs war = 1,025.
1000 Theile Sägespäne lieferten in besonders
construirten Oefen

528

Theile

Holzessig,
50 Theer.
1000 Theile Holz lieferten 268 Holzkohle,
577 Holzessig und Theer.
Das specifische Gewicht des Holzessigs war = 1,030.
1000 Theile Eichenholz gaben in gewöhnlichen
Cylindern

268

Theile

Kohle.

Randall in Stroud erhielt aus:

1000 Theilen Holz 200 Theile Kohle,
476 Holzessig und Theer.
Durchschnittliches Ausbringen nach
den von Muspratt angeführten Zahlen

268

Theile

Kohle,
577 Holzessig und Theer.
Specifisches Gewicht des Holzessigs = 1,030.
Durchschnittliches Ausbringen nach
den Beobachtungen des Verfassers

327

Theile

Kohle,
509 Holzessig und Theer.
Specifisches Gewicht des Holzessigs = 1,0275.

Das zu diesen Versuchen benutzte Holz war hauptsächlich altes eichenes Zimmerholz, nebst Knüppelholz und Reisig etc.

Ich habe das mit verschiedenen Holzsorten erzielte Ausbringen nach den Zahlenangaben in Muspratt's erwähntem Werke berechnet.

|234|

1000 Theile jeder Holzart gaben:

Buchenholz 536 Th. Holzessig von 1,029 spec. Gew. und 250 Th. Kohle
Birkenholz (vor drei Jahren geschlagen) 357 1,031 208
Eichenholz 566 1,022 271
Ahornholz 431 1,018 229

Das Eichenholz ist von den Holzdestillateuren am meisten gesucht; die zu diesem Zweck nächst vorzüglichen Holzarten sind Birke und Buche. Man wird bemerken, daß bei dem durchschnittlichen Ausbringen nach den Beobachtungen des Verfassers die Ausbeute an Holzkohle vergleichsweise groß, die an Holzessig dagegen verhältnißmäßig gering ist. In drei Fällen war die Holzkohle wie ich glaube nicht vollständig durchgebrannt, wozu die Retorten drei bis vier Stunden länger hätten gefeuert werden müssen. Ich bin überzeugt, daß die zum Verkohlen verbrauchte Zeit zu kurz war, mit anderen Worten daß die Destillation zu rasch ausgeführt wurde, zur Vervollständigung der Zersetzung der Holzfaser nicht genügend Zeit gegeben war. Sehr richtig bemerkt Chapman, „daß das Holz bei rascher Verkohlung eine geringere Menge Destillat gibt, als wenn es langsam verkohlt wird.“ Die Erhöhung des Ausbringens durch eine längere Dauer des Processes würde dann davon herrühren, daß

1) die Destillation langsamer, d. i. bei einer niedrigeren Temperatur ausgeführt wird;

2) die Verkohlung eine vollständigere ist.

Nach Muspratt sind zur Verkohlung einer Tonne Holz 7 Centner Steinkohlen (also auf 1000 Theile Holz 350 Theile) erforderlich.

Nach den Beobachtungen des Verfassers hingegen waren dazu 10 1/4 Centner Steinkohlen (oder 512 1/2 Theile auf 1000 Theile Holz) erforderlich. In letzterem Falle wurde das aus den Abzugsröhren entweichende Gas nicht in den Herden verbrannt; ob dieß bei den in Muspratt's Werk beschriebenen Versuchen geschah, ist nicht gesagt, aber der dadurch bedingte Unterschied würde nur sehr unbedeutend seyn und den viel geringeren Brennmaterialverbrauch keineswegs erklären. Meiner Ansicht nach ist die Angabe Muspratt's zu niedrig, oder ein so geringer Kohlenconsum nur bei vorzüglichen Feuerungsanlagen möglich, welche die Wärme ganz auszunutzen gestatten.

Essigsäuregehalt des im Condensationsapparate gesammelten Holzessigs. – Die nachstehenden Versuche zur Bestimmung des Essigsäuregehaltes des in den verschiedenen Stadien des Processes überdestillirenden Holzessigs ergaben die merkwürdige Thatsache, daß die Menge der Essigsäure allmählich, aber doch (im Verhältniß) |235| rascher zunimmt, als das specifische Gewicht des Holzessigs steigt, bis zu 1,017; hierauf steigt das specif. Gewicht bis zu 1,030, wobei es bleibt, indem die Säuremenge bis zur Beendigung der Operation abzunehmen beginnt.

Die folgenden Zahlen sind das Mittel von drei Versuchen. Die Retorten wurden um 8 Uhr Vormittags beschickt; um 9 Uhr 15 Minuten Vormittags begannen die ersten Theile des Destillates überzugehen.


Bemerkungen

Beobachtungszeit
Essigsäure
C²H⁴O² per
Gallon Destillat
in Grains
Specifisches
Gewicht des
Holzessigs
Vormittags
10 Uhr 15 Min. 966
11 „ 30 „ 1575 1,010
Nachmittags
1 Uhr 15 Min. 3003 1,015
Diese Probe besaß einen stärkeren
Holzgeistgeruch, als alle übrigen
4 „ 15 „ 4200 1,017
In dieser Periode ging die größte
Menge Theer über, welche
überhaupt erzielt wurde
5 „ 15 „ 3780 1,030
Die Menge des nach 5 Uhr 15 Min.
übergehenden Theers nimmt
ununterbrochen zu
7 „ – „ 3150 1,030
8 „ – „ 3066 1,030
10 „ – „ 2940
10 „ 50 „ 2520

Meiner Erfahrung zufolge wurden von 1000 Gewichtstheilen Holz 20 Gewichtstheile Essigsäure (C²H⁴O²) in Form von rohem Holzessig erhalten.

Aus von Muspratt gegebenen Daten sind die folgenden Zahlen berechnet:

Birkenholz 1000 Theile geben 22 Theile C²H⁴O²
Jungeichenholz 1000 „ „ 36 „ „
Weißdornholz 1000 „ „ 44 „ „
Weidenholz 1000 „ „ 9 „ „

Der nächste in Betracht kommende Punkt ist die Menge des von einem gegebenen Gewicht Holz gelieferten Holzgeistes (Holzspiritus).

Bei zwei verschiedenen Gelegenheiten erhielt ich die nachstehenden Resultate:

1) 20 Centner Holz gaben 1,7 Gallons Holzgeist vom spec. Gew. = 862, folglich würden 1000 Theile 85 Gallons von demselben specifischen Gewichte geben.

|236|

2) 318 Centner Holz gaben 18 Gallons Holzgeist von 885 spec. Gewichte; somit würden 1000 Theile 56 1/2 Gallons von demselben Holzgeiste liefern.

Muspratt gibt an, daß 20 Centner Holz 1 1/4 bis 2 1/2 Gallons Holzgeist, 1000 Gewichtstheile also 62 1/2 bis 125 Gallons, im Mittel 93,7 Gallons liefern sollten.

Nun ist aber nicht allein in dem wässerigen sauren Destillate aus den Retorten, sondern auch in dem Theer, welcher sich am Boden des Behälters absetzt, in denen die Condensationsproducte sich sammeln, eine beträchtliche Menge von Holzgeist enthalten. Diese Thatsache ist, wie ich glaube, vielen Fabrikanten unbekannt. Bei den oben angeführten zwei Versuchen wurde der Theer nicht zur Gewinnung des in ihm enthaltenen Holzgeistes umdestillirt, sonst würde die Ausbeute an letzterem ohne Zweifel höher ausgefallen seyn.

Durchschnittlich kann man aus 100 Gallons Holztheer 3 Gallons rectificirten Holzgeist gewinnen.

Ich habe die nachstehenden fractionirten Destillationen ausgeführt, um das beste Verfahren zur Scheidung des Holzgeistes (Holzspiritus) von den anderen im Holztheer enthaltenen Körpern, durch wiederholte Rectification, zu ermitteln.

Theerprobe Nr. 1.

Bei der Temperatur von 90° C. destillirten Volumprocente über 13
unter 95° 10
120° 2 3/4
180° 14 1/4
195° 10
210° 7
–––––––––––––
im Ganzen 57

Theerprobe Nr. 2.

Bei 85° C. gingen Volumprocente über 14
unter 100° „ „ „ 16 1/2
unter 110° „ „ „ 5
bei der Temperatur zwischen 110° und 150° destillirten nur
einige Tropfen über
unter 160° gingen Volumprocente über 5
unter 180° „ „ „ 5
unter 200° „ „ „ 6
im Ganzen destilliren also unter 200° C. 51 1/2 Procent über.

Theerprobe Nr. 3.

Bei der Temperatur von 85 bis 95° C. gingen über 10 1/2 Vol.-Proc.
95 bis 100° 32
–––––––––––––
im Ganzen also 42 1/2
|237|

Theerprobe Nr. 4.

Unter 100° C. gingen über 22 Vol.-Proc.
200° 9 1/2
230° 8 1/2
–––––––––––––
im Ganzen 40 Vol.-Proc.

35000 Gran-Maaße Holztheer wurden in einer kleinen eisernen Retorte über einer Bunsen'schen Lampe destillirt. Ich erhielt dabei folgende Resultate:

Textabbildung Bd. 207, S. 237

Die in den mit (a), (b) und (c) bezeichneten Fractionen abgeschiedenen wässerigen Flüssigkeiten waren von einer schmutzig orangerothen Färbung und besaßen einen sehr stechenden, die Augen und die Nasenschleimhaut stark angreifenden Geruch.

Die ölartigen Antheile wurden von den wässerigen mittelst eines Scheidetrichters getrennt.

Das von der wässerigen Flüssigkeit (a) abgeschiedene Oel verhielt sich beim Destilliren in folgender Weise:

|238|
Zwischen 60 und 76° C. gingen über 17,9 Vol.-Proc.
unter 86° 9,7
96° 5,9
110° 6,0
120° 5,9
130° 6,0
140° 5,9
155° 7,6
–––––––––––––
64,9

Der im Kolben zurückgebliebene Antheil roch stark nach Kreosot.

Der von der Fraction (a) herrührende wässerige Antheil gab beim Destilliren:

unterhalb 70° C. 3 Vol.-Proc.
80° 2 „
85° 2 1/2 „
90° 7 1/2 „
99° 17 „
––––––––––
32

Der im Kolben gebliebene Rückstand ließ sich bei Anwendung einer Flamme nicht entzünden.

Der von der Fraction (b) herrührende wässerige Antheil gab:

unterhalb 70° C. 0 Vol.-Proc.
80° 0
85° 0
90° 0
99° 12

Der wässerige Antheil von der Fraction (c) gab:

zwischen 90 und 100° C. 28 Vol.-Proc. eines schwachen, fast ganz klaren und farblosen Holzgeistes, und 5,8 Vol.-Proc. eines orangefarbigen Oeles, im Ganzen also 33,8 Vol.-Proc. Destillat.

Aus diesen Destillationsversuchen schließe ich, daß das beim Destilliren von Holztheer Uebergehende ein mit Wasser stark verdünntes Gemisch von Holztheer mit Kreosot und anderen Körper von hohem Siedepunkte ist. Diese erst bei hoher Temperatur siedenden ölartigen Substanzen scheiden sich von dem wässerigen Antheile des Destillates ab, wobei sie eine größere oder geringere Menge Holzgeist in Lösung zurückhalten. Eine Quantität Holzgeist bleibt auch in den wässerigen Antheilen zurück, von denen jene Oele sich beim Stehen trennen. Diese Holzgeistantheile lassen sich durch Rectification sowohl aus den Oelen, als auch aus der schwachen wässerigen Lösung gewinnen, wie aus den obigen Versuchen hervorgeht.

|239|

Holzgeist und essigsaurer Kalk. – Zur Gewinnung des Holzgeistes aus dem rohen Holzessig kann der letztere mittelst Dampf oder durch directe Feuerung in einer kupfernen oder eisernen Blase der Destillation unterworfen werden. (Natürlich dürfen eiserne Destillirgefäße nur dann angewendet werden, wenn ein Eisengehalt der darzustellenden Holzessigsäure für die Zwecke zu denen dieselbe bestimmt ist, nicht nachtheilig ist, wie z.B. wenn der Fabrikant sein Product zur Darstellung von Eisenbeizen verwerthen will). Bei diesem Verfahren wird die Destillation fortgesetzt, bis ein Theil des Destillates sich nicht mehr entflammt, wenn es in's Feuer gegossen wird. Nach einer anderen Methode sättigt der Fabrikant zunächst seinen rohen Holzessig mit Kalkhydrat und destillirt dann die aus rohem holzessigsaurem Kalk bestehende Lösung in einer schmiedeeisernen Blase. – Nach der Ansicht Vieler wird bei diesem Verfahren der Holzgeist leichter in einer concentrirteren Form und mit geringerem Verluste gewonnen, als bei Befolgung der ersten Methode. Der in der Retorte bleibende Rückstand von rohem holzessigsaurem Kalk wird in Pfannen zur Trockne verdampft und gibt den schwarzen holzessigsauren Kalk. Dieses Product wird zur Darstellung von Essigsäure benutzt. Bei dem erstgedachten Verfahren, nach welchem der Holzessig für sich destillirt wird, läßt man die zurückbleibende Holzessigsäure, sofern sie auf Essigsäure verarbeitet werden soll, zunächst eine Zeit lang stehen, damit die Beimischungen von Theer etc. sich abscheiden und zu Boden sinken können; sie wird dann in einen Behälter abgezogen, in demselben mit Kalkmilch gesättigt und wiederum eine Zeit lang sich selbst überlassen. Nachdem die Flüssigkeit sich durch Absetzen hinlänglich geklärt hat, wird sie durch Heber oder Pumpen in eine Abdampfpfanne übergehoben und abgedampft. Dabei rührt man sie von Zeit zu Zeit um, und zieht den ausgeschiedenen Theer nebst dem entstandenen Schaum ab. Nach längerer Zeit bildet sich auf der Oberfläche der Flüssigkeit ein Häutchen von essigsaurem Kalk: dasselbe wird mittelst einer hierzu bestimmten Kelle oder einem Löffel abgenommen. Dieses Abziehen des Salzhäutchens wird ununterbrochen fortgesetzt, und das Salz auf eine Trockenbühne oder in Körbe geschafft, aus denen die anhaftende Mutterlauge in die Pfanne zurücklaufen kann. Das auf diese Weise gewonnene Essigsäuresalz wird grauer holzessigsaurer Kalk benannt und ist selbstverständlich viel reiner als das schwarze Salz.

Der bei der ersten Destillation erhaltene schwache Holzgeist wird durch Rectification mit Kalk in einer kupfernen Blase weiter gereinigt und concentrirt. Diese Blasen werden durch Schlangenrohre geheizt, in denen Wasserdämpfe circuliren. Gewöhnlich sind zwei Rectificationen |240| genügend. Das specifische Gewicht des so erhaltenen Spiritus schwankt zwischen 0,850 und 0,880.

1770 Gallons roher Holzessig gaben bei der ersten Destillation 247 Gallons schwachen Spiritus. Diese erste Destillation wurde in einer durch directes Feuer geheizten kupfernen Blase ausgeführt.

Diese 247 Gallons wurden mit Kalk mittelst Dampfheizung rectificirt; auf diese Weise erhielt man 30 Gallons stärkeren Spiritus; dieselben wurden nochmals mit Kalk rectificirt und gaben 18 Gallons rectificirten Holzgeist von 0,880 spezifischem Gewichte.

Dieß war ohne Zweifel eine ungenügende Ausbeute, und der Grund liegt, wie ich glaube, darin, daß bei der ersten Destillation eine zu geringe Menge von schwachem Holzgeist übergetrieben wurde. Es hätte ungefähr ein Fünftel des Holzessigs abdestillirt werden sollen, um sicher zu seyn, daß der ganze Holzgeistgehalt zur Extraction gelange.

Die aus der Rectificirblase übergehenden letzten Antheile haben eine citronengelbe Farbe und zeigen meistens das specif. Gewicht = 0,880.

Wird diese gelbe Flüssigkeit mit Aetznatronlösung geschüttelt, so erhält man ein schön orangefarbenes Magma.

Diese gelbgefärbten letzten Antheile des Destillates haben einen sehr stechenden Geruch und greifen die Augen und Nasenschleimhaut heftig an.

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