Titel: Wills, über einige neue Fabricationsprocesse von Gas für Beleuchtungszwecke.
Autor: Wills, T.
Fundstelle: 1874, Band 211, Nr. LXXIV. (S. 355–367)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj211/ar211074

LXXIV. Ueber einige neue Fabrications-Processe von Gas für Beleuchtungszwecke; von T. Wills.

Aus dem Journal of Science and Arts durch den American Chemist, December 1873, S. 215.

Während der letzten zwei Jahre haben sich mehrere Ursachen vereinigt, um zur Ermittelung neuer Gasfabrications-Methoden aufzufordern. Von diesen Ursachen will ich nur folgende namhaft machen: erstens, die (obwohl vielleicht größtentheils grundlose, aber demungeachtet häufig ausgesprochene) Furcht, daß unser Vorrath an Kohle allmählich abnimmt, und in nicht sehr langer Zeit so vermindert seyn wird, daß ihr Preis eine abschreckende Höhe erreicht. Zweitens hat das Bestreben des Kohlen-Marktes, den Preis der Kohle ohne Noth hinaufzutreiben, auch Unruhe hervorgerufen; und drittens befinden sich, theils in Folge dessen und theils, wie ebenfalls nicht verschwiegen werden soll, in Betracht eines weit verbreiteten Verdachtes wegen schlechter Verwaltung, Gascompagnien jüngster Zeit in einer äußerst schwierigen Lage (einer Lage, die rasch durchschaut und sehr bald von ihren Angestellten vortheilhaft ausgebeutet ist), und ohne viel Aussicht auf Besserung des Zustandes in der |356| Zukunft. Ferner haben der große Wohlstand des Landes und die freie Circulation des Geldes verbunden mit einer verhältnißmäßig kleinen Zahl von sicheren und gewinnbringenden Kapitalanlagen, eine Menge von Plänen in's Leben gerufen, welche ohne deren Hülfe schwerlich je aufgetaucht wären. Noch eine andere Ursache gehört hierher, welche, obwohl vielleicht nur von wenigen beachtet, dennoch allmählich an Wichtigkeit zunimmt, nämlich der Glaube daß das dermalige Verfahren der Gasbereitung verschwenderisch und unwissenschaftlich, und höchstens nur eine ärmliche Methode zur Erzielung des gewünschten Resultates sey. Ich brauche in dieser Beziehung nur zu erinnern an die sehr geringe Ausbeute an Kohlenstoff und Wasserstoff, welche von diesen beiden in der Kohle befindlichen Elementen in das daraus bereitete Gas übergehen; ferner an die große Anzahl der dabei erhaltenen Nebenproducte – Nebenproducte, welche, wie ich ausdrücklich hervorheben muß, obwohl selbst werthvoll und von Tag zu Tag werthvoller werdend, nur deßhalb erzeugt werden und zur Verfügung stehen, weil es bis jetzt unmöglich ist ihre Entstehung zu verhüten, und die daher eine ganz secundäre Stellung einnehmen würden; endlich an die factischen Unvollkommenheiten der zur Reinigung, Aufbewahrung und Vertheilung des Hauptproductes dienenden Apparate.

Die gegenwärtige Abhandlung zieht zwei oder drei der wichtigsten dieser neuen Processe in Betracht. Sie stellt sich zur Aufgabe, dieselben vermittelst der Leuchte wissenschaftlicher Thatsachen zu prüfen, und über die commerciellen Vorzüge oder Schattenseiten des einen oder anderen Projectes sehr wenig zu sagen, obgleich nicht übersehen werden kann, daß das eine das andere an Wichtigkeit weit übertrifft. Um jedoch selbst in dieser Beziehung nicht lückenhaft zu erscheinen, halte ich für nöthig, einen kurzen Ueberblick über die chemischen und physikalischen Gesetze zu geben, welche in die Fabrication des Leuchtgases eingreifen, und die bis jetzt dazu benutzten Apparate kurz zu beschreiben.

Der organische Ursprung der Kohle ist gegenwärtig eine unbestrittene Thatsache, und wir erkennen in dem schwarzen kohligen Minerale die abgestorbenen und theilweise zersetzten Reste einer üppigen tropischen Vegetation, welche an Ausdehnung und Schnelligkeit des Wachsthums die dermalige der Tropen so sehr überragte, als diese diejenige der gemäßigten Zonen. Dieß festgehalten, müssen wir, um zu einer richtigen Kenntniß der Natur und Konstitution der Kohle zu gelangen, auf die Stämme, Gewebe und Beblätterung der kraut- und baumartigen Pflanzen, deren Wachsthum und Mächtigkeit uns unsere Kohlen-Maaßstäbe geliefert hat, zurückgehen.

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Die Anzahl von Elementen, welche eine solche Vegetation constituiren, ist äußerst beschränkt – sie beläuft sich wesentlich nur auf vier – aber ihre Anordnung ist so complexer Art, daß man dermalen unmöglich erkennen kann, in welcher Weise sie mit einander verbunden sind. Diese verwickelte Anordnung ist den organischen Verbindungen eigenthümlich, und man nimmt an, sie sey das Product der sogenannten Lebenskraft.

Die Holzfaser z.B., d.h. derjenige Theil der Gewächse, welcher ihnen Form und Halt verleiht, enthält bekanntlich die Elemente Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff, und wir wissen auch, wie viel von jedem darin ist, aber nicht, wie sie in der Faser miteinander verbunden sind. Wenn nun ein complexer organischer Körper der Selbstzersetzung verfällt, mit anderen Worten oxydirt wird, so zeigt er das Bestreben sich in einfachere Verbindungen aufzulösen; und wenn die Zersetzung vollständig wird, so vereinigt sich sowohl der Kohlenstoff als auch der Wasserstoff mit Sauerstoff zu den möglichst stabilen Verbindungen Kohlensäure und Wasser. Wenn die Gährung oder Zersetzung bei einer gewissen Zwischen-Station unterbrochen wird, so sind bis dahin allerdings weniger zusammengesetzte Verbindungen als die ursprüngliche Holzfaser entstanden, aber dieselben unterscheiden sich noch mehr oder weniger von den Endproducten. Die Zersetzung dieser Holzfaser ist bis zu einem beträchtlichen Grade in Kohle vorgeschritten, indem ein Theil des Kohlenstoffes und eine große Portion des Wasserstoffes in der Form von Sumpfgas entwichen sind, und eine weitere Quantität Kohlenstoff mit Sauerstoff Kohlensäure erzeugt hat, während eine dritte Menge Kohlenstoff zur Ausscheidung im elementaren Zustande gediehen ist. Wir sind im Stande, diesen Vorgang durch mehrere Stufen zu verfolgen, welche noch deutlicher aus der folgenden Tabelle erkannt werden können, worin der Gehalt an Kohlenstoff in den verschiedenen Verbindungen auf 100 festgesetzt wurde.

Kohlenstoff Wasserstoff Sauerstoff
Holz 100 12,18 83,07
Torf 100 9,85 55,67
Lignit 100 8,37 42,42
Bituminöse Kohle 100 6,12 21,23
Anthracit 100 2,84 1,74

Hier vermögen wir nicht nur durch die chemische Analyse die Veränderungen zu constatiren, welche diese Substanzen erlitten haben, sondern es bestätigen auch die physikalische Beschaffenheit und die Structur jene Unterschiede. So erkennt man am Torfe das Gefüge der Holzfaser schon auf den ersten Blick; am Lignit und der bituminösen Kohle ist diese |358| Wahrnehmung nicht so offenbar, aber doch immer noch unverkennbar, während an dem Anthracit oder der Schwarzkohle kaum eine Spur davon sich zeigt. Diese langsame Zersetzung oder Gährung kann als eine langsame Verbrennung, d. i. als eine Vereinigung der Holzfaser oder der Kohle mit Sauerstoff angesehen werden.

Wenn, anstatt langsamer Gährung oder Umwandlung des Holzes in Kohle, dieses rasch verbrannt wird, so erhält man praktisch dasselbe Resultat, denn auch in solchem Falle suchen die Elemente des Holzes sich in ein einfacheres Verhältniß zu einander zu setzen, die Veränderungen gehen nur weit rascher von Statten, aber das Endresultat ist dasselbe, nämlich die Erzeugung von Wasser und Kohlensäure. Intermediäre Stufen treten übrigens auch hier ein; verbrennliche Gase entstehen in Menge, dazu gesellen sich Theer und ölige Materien, bestehend aus Kohlenstoff und Wasserstoff, und nur in Folge der weiteren Verbrennung dieser letzteren wird die vollständige Zersetzung erzielt. Was hier vom Holze gilt, das gilt auch von der Kohle selbst, wenn wir dieselbe als Ausgangspunkt betrachten, indessen nur von solcher Kohle, welche noch eine bedeutende Menge Wasserstoff und Sauerstoff enthält.

In jedem Falle schreitet, je größer die Hitze, um so rascher die Zersetzung vorwärts oder, mit anderen Worten, um so lebhafter erfolgt die Verbrennung. Ferner, je complicirter die Structur einer Substanz, um so rascher zerfällt sie durch den Einfluß der Hitze, vorausgesetzt daß ihre Bestandtheile in einer Anzahl einfacherer Zustände bestehen können, was bei Kohlenstoffverbindungen und organischen Materien unveränderlich der Fall ist. In den obigen Beispielen ist angenommen, daß das Holz oder die Kohle an der Luft erhitzt wird, aber wenn man von der erhitzten Substanz den Zutritt der Luft abhält, so kann man ihre Zersetzung vor dem letzten Stadium zum Stillstande bringen, da nur soviel Sauerstoff zugegen ist, als sie selbst enthält, und dieser in keinem Falle ausreicht, den Kohlenstoff und Wasserstoff vollständig zu verbrennen. Werden die Substanzen unter solchen Umständen erhitzt, so tritt eine Anzahl Verbindungen von Kohlenstoff und Wasserstoff auf, welche einfacher als das ursprüngliche Holz oder die Kohle, aber immer noch von sehr complexer Constitution sind.

Dieser Uebergang complexer Verbindungen zu einfacheren unter dem Einfluß der Hitze und bei Abschluß der Luft heißt trockene Destillation, und wird dieser Proceß stets bei der directen Darstellung von Leuchtgas aus Kohlen in Anwendung gebracht. Man sieht also, daß die Möglichkeit, solches Gas zu erhalten, in erster Reihe von zwei Bedingungen abhängt:

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1) von der großen complexen Beschaffenheit organischer, insbesondere vegetabilischer Körper, und mithin auch der Kohle;

2) von der Fähigkeit, welche die Elemente dieser Körper besitzen, beim Erhitzen unter Luftabschluß eine Anzahl einfachere Verbindungen (unter denen auch gasige) zu bilden.

Obgleich es keinem Zweifel unterliegt, daß sich bei der trockenen Destillation, wegen Mangels des nöthigen Sauerstoffes, nicht aller Kohlenstoff und Wasserstoff zu Kohlensäure und Wasser verbrennen läßt, so kann man in dieser Hemmung der Oxydation selbst noch weiter zu gehen, und den Kohlenstoff nebst dem Wasserstoff in ihren elementaren Zustand zurückführen, wenn man die Hitze möglichst erhöht; und es verdient hier hervorgehoben zu werden, daß der Grund, warum nach der Erfahrung der Gas-Ingenieure höhere Temperatur mehr Ausbeute an Gas, aber dieses von geringerer Leuchtkraft liefert, in dem Bestreben des Kohlenstoffes und Wasserstoffes liegt, unter dem Einflusse der Hitze stufenweise immer einfachere Verbindungen zu bilden, und zuletzt elementar, jener im festen, dieser im gasigen Zustande, aufzutreten.

Nachstehende Tabelle, in welcher die Quantität des Wasserstoffes auf 100 festgesetzt ist, erläutert das soeben Gesagte.

Temperatur Wasserstoff Kohlenstoff Namen der Gase
Dunkle Rothgluth 100 614 Hauptsächlich ölbildendes Gas
(C²H⁴)
Rothgluth 100 580
Helle Rothgluth 100 472 Oelbildendes Gas (C²H⁴ vermischt
mit Sumpfgas (CH⁴).
Weißgluth 100 325 Sumpfgas (CH⁴)
Anhaltende Weißgluth 100 7 Fast reines Wasserstoffgas,
ausgeschiedener Kohlenstoff

Die Zahl der während der trockenen Destillation der Kohle auftretenden bekannten Producte ist sehr groß, und es ist sehr wahrscheinlich daß mehrere bis jetzt der Wahrnehmung entgangen sind. Die weiter unten folgende Tabelle enthält die hauptsächlichsten, nach der äußeren Beschaffenheit, wie sie sich bei gewöhnlicher Temperatur zeigen, gruppirt. Es scheint kaum nöthig hervorzuheben, daß sie sämmtlich wirkliche Producte sind, keine Educte, daß sie mithin in der Kohle nicht präexistiren.

Gasige.
Wasserstoff Butylen
Sumpfgas Kohlenoxyd
Acetylen Kohlensäure
Oelbildendes Gas Stickstoff
Propylen Ammoniak.
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Flüssige.
Wasser Cymol
Benzol Anilin
Toluol Picolin
Cumol Schwefelkohlenstoff.
Feste.
Paraffin Pyren
Naphthalin Chrysen.
Paranaphthalin.

Diese Substanzen sind natürlich in den rohen Destillationsproducten untereinander gemischt. Vom praktischen Standpunkte aus betrachtet liefert die trockene Destillation nur vier Producte: 1) Kohks, der in der Retorte verbliebene Rückstand. 2) eine helle wässerige Flüssigkeit, welche einen Theil der löslicheren gasigen Materien enthält 3) Eine pech- oder theerartige Materie, bestehend aus flüssigen und festen Producten, von denen jene die Oele und Naphta enthalten. 4) Gasige Materien, welche mehr oder weniger von den Dämpfen der flüchtigeren Körper aufgelöst enthalten.

Je reicher die Kohlenwasserstoffe an Kohlenstoff und demgemäß ärmer an Wasserstoff werden, um so mehr haben sie das Bestreben, einen dichteren Aggregatzustand anzunehmen, sie werden flüssig und endlich fest. So z.B. ist das ölbildende Gas = C²H⁴, das (flüssige) Benzol = C⁶H⁶, das (feste) Naphtalin = C¹⁰H⁸.

Es wird passend seyn, daß wir die physikalische Beschaffenheit einiger dieser Materien etwas genauer in's Auge fassen, weil davon der Erfolg oder Mißerfolg mehrerer neuer Projecte abhängt.

Die festen, flüssigen und gasigen Zustände der Materie sind von einander nicht durch eine scharfe Eintheilungslinie unterschieden, sondern sie gehen allmählich ineinander über; dieß offenbart sich sofort bei den festen und flüssigen Materien, denn unter ihnen gibt es einige, welche streng genommen weder das Eine noch das Andere sind, und passender die Bezeichnung klebrig verdienen. Nicht so augenfällig, aber doch immer noch wahrnehmbar ist ein Zustand, welcher den Uebergang von dem flüssigen zum gasigen bildet, nämlich der dampfförmige gewisser Flüssigkeiten, welcher je nach dem Siedepunkte der letzteren wechselt.

Als Merkmal eines vollkommenen Gases bezeichnet man das Verharren im elastisch-flüssigen Zustande und die Fähigkeit, unter einem constanten Drucke sich mit der Zunahme der Wärme gleichförmig auszudehnen; aber es ist wahrscheinlich, daß diese theoretische Definition sich niemals ganz genau praktisch bewährt, denn, obgleich man noch immer von einigen vollkommenen, jenem Gesetze ganz entsprechenden Gasen |361| spricht, so geht doch aus Analogien und Beobachtungen hervor, daß dasselbe einer Modification bedarf. Der Ausdruck „Dampf“ war lange Zeit hindurch die Bezeichnung für eine gewisse Classe gasiger Materien, nämlich solcher, welche fähig sind, auch die liquide Form anzunehmen; aber in Folge der Beobachtungen mehrerer Gelehrten, z.B. Faraday's, ist diese Unterscheidung jetzt nur noch eine Frage der Anwendung der rechten Mittel, und muß daher jener Ausdruck in einem viel weiteren Sinne genommen werden, d.h. alle Gase einschließen, denn daß dieselben nichts weiter als die Dämpfe von sehr niedrige Kochpunkte besitzenden Flüssigkeiten sind, scheint so viel als erwiesen. Alle Flüssigkeiten entbinden bei jeder Temperatur an ihrer Oberfläche eine gewisse Menge Dampf, das Quantum desselben wechselt aber je nach der Verschiedenheit der Materie und der Temperatur. Befindet sich die Flüssigkeit in einem verschlossenen Gefäße so erleidet der Dampf einen gewissen Druck von den Wänden und dieser variirt ebenfalls mit der Temperatur, indem er bei höherer stärker und bei niedriger schwächer ist. Diesen Druck nennt man die Tension des Dampfes der betreffenden Substanz, und er läßt sich auf folgende Art anschaulich machen. Wenn in das Vacuum des oberen Theiles der Röhre eines Barometers ein wenig Wasser gelangt, so wird die Quecksilbersäule sofort bis zu einem gewissen Grade herabgedrückt, welcher Druck von dem aus dem Wasser bei der beobachteten Temperatur entwickelten Dampfe herrührt, und die Größe dieses Druckes repräsentirt die Tension des Wasserdampfes. Bedient man sich zu demselben Versuche, statt des Wassers, des Weingeistes, so bemerkt man einen weit stärkeren Druck, daher ist die Tension des Weingeistdampfes größer als die des Wasserdampfes, und so liefert jede andere Flüssigkeit ein anderes Resultat.

Nehmen wir nun den Fall, wo das Quantum von Flüssigkeit, welches in die Barometerleere gelangt ist, nicht ausreicht, um durch seinen Dampf den vorhandenen Raum ganz auszufüllen, so verschwindet sämmtliche Flüssigkeit, und der Druck rührt her von der Gegenwart einer gewissen Quantität wahren Gases, welches dadurch entstanden ist, daß ein Dampf in diesem – sogenannten ungesättigten – Zustande allen denjenigen Gesetzen folgt, welchen die mehr permanenten Gase unterworfen sind. Man findet z.B., daß sein Volum je nach dem Drucke wechselt, und daß dieser Wechsel – Vermehrung und Abnahme des Volums – regelmäßig mit dem Steigen und Fallen der Temperatur Schritt hält. Läßt man aber von der Flüssigkeit mehr in den leeren Raum hinaufsteigen, als erforderlich ist, um ihn mit Dampf zu erfüllen, so bleibt von derselben eine gewisse Menge auf dem Quecksilber stehen, und der darüber |362| befindliche Dampf heißt alsdann ein gesättigter, was so viel sagen will, als, in dem vorhandenen Raum ist so viel Dampf, wie derselbe bei einer gewissen Temperatur fassen kann, enthalten. Wenn daher hierauf die Temperatur steigt, so geht ein neues Quantum der Flüssigkeit in den gasigen Zustand über; wenn sie fällt, so kehrt ein Theil des erzeugten Gases wieder zur Flüssigkeit zurück, und beide Phänomene greifen auch Platz, wenn der Druck schwächer oder stärker wird. Man erkennt hieraus, daß der von jeglicher Flüssigkeit ausgehende Dampf für jede besondere Temperatur und jeden besonderen Druck eine feste, unveränderliche Maximum-Tension besitzt.

Eine andere hieraus zu ziehende Folgerung ist die, daß man, angenommen der Dampf sey nicht gesättigt, entweder durch Erhöhung des Druckes oder durch Erniedrigung der Temperatur jenen Punkt der Maximum-Tension oder Sättigung eventuell erreichen, und daß dann durch weiteren Druck und weitere Temperatur-Erniedrigung eine Verdichtung des Dampfes zur Flüssigkeit eintreten wird. In der That ist es auch durch eines dieser Mittel oder durch vereinigte Anwendung beider gelungen, die meisten Gase in die liquide Form zu bringen.

Bisher habe ich in obigen Auseinandersetzungen angenommen, daß die verschiedenen Flüssigkeiten in ein Vacuum, die sogenannte Barometer-Leere gelangt seyen; die gleichen Resultate erhält man aber auch, wenn dieses Vacuum schon mit irgend einem Gase angefüllt war, denn die Quantität Dampf, welche von einer Flüssigkeit entbunden wird, ist ganz unabhängig von dem Medium in welches derselbe ausströmt.

Die Wichtigkeit einiger dieser Thatsachen für die Fabrication von Leuchtgas erkennt man, wenn man erwägt, daß das Kohlengas nicht nur gewisse permanente Gase, sondern auch eine große Menge Dämpfe flüchtiger Kohlenwasserstoffe enthält, welche in nicht geringem Grade die Leuchtkraft befördern; und hierauf werde ich wieder zurückkommen, wenn ich specieller von carburirter Luft oder von carburirtem Gase handle.

Einige Worte bezüglich der wenigen über die Leuchtkraft der Flamme gasiger Kohlenwasserstoffe gemachten Beobachtungen dürften hier am Platze seyn.

Man nimmt noch allgemein an, daß die Leuchtkraft einer Flamme abhängt von der Gegenwart stark erhitzter fester Theilchen (obgleich mehrere gewichtige Einwürfe dagegen geltend gemacht werden können). Bei der Verbrennung sämmtlicher Kohlenwasserstoffe bestehen diese festen Theilchen aus Kohle.

Die Flamme also leuchtet mehr oder weniger je nach der größeren oder kleineren Anzahl Kohlentheilchen, und je nach der höheren oder niedrigeren Temperatur, welcher dieselben ausgesetzt sind. Je dichter |363| der Kohlenwasserstoff, eine um so größere Anzahl Kohlentheilchen befinden sich in einem gegebenen Raume; und wenn sein Dampf verbrannt wird, so setzt sich eine verhältnißmäßig größere Anzahl in dem Inneren der Flamme ab. Diese zwei Punkte festgehalten, ist es offenbar vortheilhaft, zum Zweck der Verbrennung solche Verbindungen von Kohlenstoff und Wasserstoff zu erzielen, welche am meisten Kohlenstoff und am wenigsten Wasserstoff enthalten, vorausgesetzt daß die Hitze der Flamme hinreichend groß ist, um die Kohlentheilchen zum Weißglühen zu bringen. Die letztere Bedingung ist ebenso wichtig als die erstere, denn möglicherweise kann ein Gas, welches eine beträchtliche Menge eines dichteren Kohlenwasserstoffes enthält, wegen verhältnißmäßig niedrigerer Temperatur seiner Flamme weniger Leuchtkraft besitzen, als ein solches mit geringerer Quantität des gleichen Kohlenwasserstoffes, aber höherer Temperatur seiner Flamme. Daraus würde folgen, daß der Gasproducent dahin streben sollte, ein Gas zu erzielen, welches so viel als möglich der leuchtenderen Verbindungen enthielte; allein ein Blick auf die unten folgende Tabelle, welche die Analysen des von verschiedenen Compagnien gelieferten Gases enthält, zeigt, daß ein derartiger Versuch keinen Erfolg verspricht, denn der größte Theil des Gases besteht aus Wasserstoff, dessen Flamme gar nicht leuchtet, und aus Sumpfgas, welches unter den Kohlenwasserstoffen am wenigsten leuchtet, da es die kleinste Menge Kohlenstoff und die größte Menge Wasserstoff enthält.

Zusammensetzung des Kohlengases mehrerer Compagnien.

Great Central Imperial Privilegirte
Oelbildendes Gas
Sumpfgas
Wasserstoff
Kohlenoxyd
Kohlensäure
Stickstoff
Sauerstoff
3,56
35,28
51,24
7,40
0,28
1,80
0,44
3,67
40,66
41,15
8,02
0,29
5,01
1,20
3,53
35,26
51,80
8,95

0,38
0,08
100,00 100,00 100,00

Dieses Ergebniß ist noch ungünstiger, als es anfangs scheint, denn obige Columne, welche die Quantität leuchtender Kohlenwasserstoffe enthält, schließt nicht allein diejenigen ein, welche wirkliche Gase, sondern auch die Dämpfe von Flüssigkeiten, die von jenen absorbirt worden sind. Es kann demnach keine Frage seyn, daß in der Fabrication des Kohlengasses ein großer Fortschritt gemacht würde, wenn man es dahin brächte, entweder gleich bei der (ersten) Destillation der Kohle oder nach derselben |364| den Gehalt des Gases an Acetylen (C²H²) oder ölbildendem Gas (C²H⁴) zu vermehren, denn letzteres enthält im gleichen Raume doppelt so viel, und ersteres noch mehr Kohlenstoff als das Sumpfgas. Der Werth dieser Vermehrung darf nicht allein nach der in einem gegebenen Raume enthaltenen größeren Menge Kohlenstoff geschätzt werden, denn die kleine Quantität einer jeden der genannten Verbindungen, welche sich in einem nicht leuchtenden Gase verbreitet, beträgt immer noch mehr als eine ähnliche Quantität von in der weniger condensirten Verbindung befindlichem Kohlenstoff. Eine Stütze dafür liefert das Sumpfgas. Wenn dieses, eine nur schwache Leuchtkraft besitzende Gas zersetzt wird, sey es durch Fortleiten in einer erhitzten Röhre, oder durch den elektrischen Funken, so scheidet sich sein Kohlenstoff aus, und der in Freiheit gesetzte Wasserstoff nimmt nun den doppelten Raum des ursprünglichen Gases ein. Die Flamme dieses nahezu reinen Wasserstoffes besitzt größere Leuchtkraft als die des Sumpfgases, obgleich es seinen Licht erzeugenden Bestandtheil fast völlig verloren hat, denn es enthält nunmehr eine äußerst geringe Menge von während der Zersetzung neu gebildetem Acetylen. Das Licht einer Kohlenflamme wird ohne Zweifel in ähnlicher Weise vermehrt, weil während der Präcipitation im Inneren der Flamme der festen Kohlenwasserstoffe – d.h. während der Zersetzung der Flamme der gasigen Materien unter dem Einflusse der hohen Temperatur – kleine Mengen von weit höher condensirten Substanzen erzeugt werden, Substanzen welche wahrscheinlich im festen Zustande existiren würden, wenn man sie bei gewöhnlicher Temperatur ausschiede. Dazu kommt noch, daß das Kohlengas, obgleich, praktisch betrachtet, ein bei allen Temperaturen gasiger Körper, als Vehikel eine gewisse Quantität Dämpfe von Benzol, Toluol, Naphtalin etc. suspendirt hält und mit sich führt, welche im Theer vorkommen; und darin liegt der praktische Erfolg dessen, was ich oben specielle Carburirung gasiger Materien als Mittel zur Erzielung leuchtenden Gases genannt habe. In der That sind es diese Wahrnehmungen, welche zur Verbesserung der Leuchtkraft der Flamme Anlaß gegeben haben.

Da es drei Methoden der Gasfabrication gibt, welche unter Modification der bestehenden Apparate operiren, so will ich wenigstens von derjenigen, die gegenwärtig meist ausschließlich in Anwendung ist, eine allgemeine Skizze geben.

Die zu destillirende Kohle wird in Quantitäten von je 500 Pfund einer verhältnißmäßig hohen Hitze – helle Kirschrothgluth – in langen cylindrischen irdenen oder eisernen Gefäßen, sogenannten Retorten, ausgesetzt, deren Form etwas variirt, indem einige auf dem Querschnitt die |365| eines D, andere eine zirkelrunde und wieder andere eine elliptische Grundfläche haben; sie sind 10 Fuß lang, zwanzig und vierzehn Zoll weit. Gewöhnlich befinden sich mehrere solcher Retorten in einem Ofen und werden durch ein Feuer geheizt. In den größten Werken bedient man sich Doppelretorten, welche von beiden Enden aus beschickt werden, wie wenn es zwei einzelne wären. An der Mündung oder den Mündungen befindet sich eine Flantsche, auf welche eine Metallplatte – der Deckel – gut paßt, deren Schluß aber nöthigenfalls mittelst Lutum noch vervollständigt wird. Durch diese Mündungen wird die Kohle eingetragen und nach der Operation die Kohks herausgeschafft. Gleich nachdem die Kohle in die erhitzte Retorte gebracht ist, beginnt der Proceß und Gas entweicht. Die Zersetzung der Kohle erfolgt natürlich zuerst in derjenigen Schicht welche der Retortenwand am nächsten liegt, ist mithin hier vollständiger als in der inneren Schicht, welche indessen ebenfalls der Zersetzung unterliegt, und Gase und Dämpfe höherer Kohlenwasserstoffe ausgibt. Kommen diese in Berührung mit der heißen äußeren Schicht, so spalten sie sich in einfachere Materien. Aus den Retorten tritt das Gas in senkrechte, etwa 5 Zoll im Durchmesser haltende Röhren, welche nahe bei den Retorten-Mündungen stehen; diese Röhren, welche an ihrem oberen Ende spitz zulaufen, sind über dem Ofen zweimal rechtwinkelig gebogen und münden in eine weitere Röhre, welche horizontal über die Mitte der Retorten hinläuft. Diese letztere Röhre, welche den Namen der „hydraulische Canal“ (hydraulic main) führt, ist stets mit Theer und Oel halb gefüllt, und die Enden der gebogenen Röhren tauchen 2 bis 3 Zoll tief in diesem Theere unter, um alle Communication zwischen den Retorten und dem daraus entwichenen Gase abzuschneiden. Der hydraulische Canal liegt horizontal, damit der überschüssige Theer an seinen Enden ablaufen kann, und ist seiner ganzen Länge nach einer mäßigen Hitze ausgesetzt, damit der Theer in gehörig flüssigem Zustande verharren kann. Ein wesentlicher Punkt besteht darin, daß das Gas einem Abkühlungs-Processe unterworfen wird, um die condensirbareren Materien, welche mit ausgetrieben sind, absetzen zu lassen; wegen der großen Beweglichkeit der gasigen Materie und ihrer hohen latenten Wärme ist diese Operation mit einiger Schwierigkeit verbunden, und erfordert die Anwendung einer großen kühlenden Oberfläche. Man erreicht diesen Zweck entweder einfach durch Leiten des Gases durch lange eiserne Röhren oder durch hohle eiserne Säulen, in welchen ein Schlangenrohr circulirt. Für jeden Kubikfuß per Minute durchstreichenden Gases sind ungefähr 10 Quadratfuß kühlende Oberfläche erforderlich. Wenn man bei der Entwickelung des Gases in den Retorten, zum Treiben desselben |366| durch die verschiedenen Apparate, einen gewissen Druck anwendet, so erleidet man durch Leckwerden einen beträchtlichen Verlust. Ferner hat man die Erfahrung gemacht, daß das unter Druck erzeugte Gas schlechter leuchtet, da unter diesen Umständen eine beträchtlichere Menge Kohle ausgeschieden wird. Daher pflegt man sich eines sogenannten Exhaustors zu bedienen, der gewöhnlich in einem rotirenden Wedel besteht, und wie eine simple Luftpumpe wirkt. Dadurch hat man die Regulirung des Druckes ganz in seiner Gewalt, und dieser soll in der Retorte nicht mehr als 1/2 Zoll Wassersäule betragen.

Nachdem das Gas den Condensator verlassen hat, wird es verschiedenen Reinigungsprocessen unterworfen; aber da diese den in Rede stehenden Gegenstand nicht näher berühren, so will ich nur kurz bemerken, daß es zuerst gewaschen wird, indem man es durch einen mit Kohks gefüllten Thurm leitet, in welchem Wasser herabtröpfelt, um den Rest von Theer und Ammoniak zurückzuhalten. Alsdann passirt es einen Behälter voll Kalkmilch, welche in beständiger Bewegung erhalten wird, um die Kohlensäure und den Schwefelwasserstoff absorbiren zu lassen, und zuletzt eine Reihe von mit trockenem Kalk und Eisenoxyd angefüllten Trögen, um einen etwa noch vorhandenen Rückhalt von Schwefelwasserstoff oder Schwefelkohlenstoff zu beseitigen. Von da gelangt es in den Gasometer, aus welchem es in die zu den Verbrauchsstellen führenden Röhren strömt.

In einem früheren Theile dieser Abhandlung wurde bemerkt, daß, wenn Kohle bei hoher Temperatur destillirt wird, eine sehr reichliche Ausbeute an Gas erhalten werden kann, diese Vermehrung aber mir einer beträchtlichen Verminderung der Leuchtkraft desselben verbunden ist. Die Ursache davon habe ich dort auch angegeben. In der That läßt sich die Destillation der Kohle bei so niedriger Temperatur ausführen, daß die Quantität des dabei erhaltenen Gases praktisch gesprochen, gleich Null ist, indem ziemlich sämmtliche Producte im festen oder flüssigen Zustande auftreten (eine verlängerte Behandlung gasiger Kohlenwasserstoffe bei niedriger oder selbst mäßig hoher Hitze ist von ganz ähnlichen Resultaten begleitet, nämlich von der Bildung complexerer Verbindungen), oder umgekehrt können auch durch sehr hoch getriebene Hitze alle Kohlenwasserstoffe in ihre Elemente zerfallen. Es hat sich zweckmäßig gezeigt, in den Gaswerken eine Art Mittelweg einzuschlagen, wobei außer einer mäßigen Ausbeute an Gas noch eine nicht unbedeutende Quantität Theer und Oel erzielt wird. Die beiden letzteren Producte steigen in directem Grade mit der Abnahme der Temperatur, und |367| eine Folge davon ist eine Abnahme des Gases, wie aus der folgenden Tabelle hervorgeht.

Tabelle über die Ausbeute an Gas und Theer bei verschiedenen Temperaturen.

Destillations-Temperatur Ausbeute von Gas Ausbeute an Theer
Sehr dunkle Rothgluth 7500 150 Pfund
1300 bis 1400° F. (704 bis 760° C.) 8300 120 „
Helle Rothgluth 9500 70 „

Es sind drei Erwägungen, welche den Gasfabrikanten hinsichtlich der Temperatur, bei welcher er die Kohle destilliren soll, leiten, und welche ihn mitunter zwingen, die Hitze höher zu treiben, als es sonst räthlich seyn würde: erstens die Zeit, welche zur Erzeugung einer gewissen Menge Gas erforderlich ist – niedrigere Temperatur verlangt eine mehr oder weniger lange Zeit der Behandlung ein und derselben Quantität Kohle –, aber gewöhnlich pressirt es mit der Fabrication zu sehr, um von einer solchen Prolongation der Zeit Gebrauch machen zu können; zweitens die Menge des für die Oefen erforderlichen Brennstoffes (Kohks), welche natürlich für einen längeren Zeitraum mehr beträgt; und drittens die Qualität der erzeugten Kohks, da der Bedarf an diesen und ihr Werth so groß ist, daß sie das wichtigste Nebenproduct der Gasfabrication bilden, woraus weiter folgt, daß ein wichtiger ökonomischer Punkt dieser Industrie darin besteht, Kohks in reichlicher Menge und von guter Beschaffenheit zu erzeugen.

(Der Schluß folgt im nächsten Heft.)

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