Titel: Hasenclever, über Fabrikation der Schwefelsäure.
Autor: Hasenclever, Robert
Fundstelle: 1875, Band 217 (S. 139–146)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj217/ar217046

Fabrikation der Schwefelsäure; von Robert Hasenclever, Fabrikdirector in Stolberg.

(Schluß von S. 44 dieses Bandes.*)

Concentration der Schwefelsäure. Die in den Schwefelsäurefabriken gebräuchlichsten Apparate zur Concentration der Kammersäure sind:

1. Eindampfpfannen aus Blei, welche auf gußeisernen Platten stehen mit directer Feuerung unter den Platten.

2. Mit oberschlägigem Feuer betriebene Bleipfannen, deren Ränder doppelte Wandungen haben und mit Wasser gekühlt werden können, um das Abschmelzen des Bleies zu verhüten. Oder die Concentration wird bewerkstelligt:

3. durch gespannten Wasserdampf oder

4. durch heiße schweflige Säure.

Bei Anwendung des zuerst angeführten Concentrationsapparates, nämlich der offenen Pfannen mit directem Feuer, hält es der Verfasser für zweckmäßig, das Verdampfen durch Thermometer zu controliren, da bei zu hohen Temperaturen das Blei leicht zerstört wird (1872 205 125; vergl. 1863 167 358).

Bestehen die zur Verdampfung verwendeten offenen Pfannen aus nicht gar zu weichem Blei, so können dieselben lange aushalten, wenn der Arbeiter die Concentration mit der nöthigen Sorgfalt überwacht.

Chandelon hat den zweckmäßigen Vorschlag gemacht, die Feuergase jeder Schwefelsäureconcentration in einen besonderen kleinen Schornstein zu führen, da man nicht beurtheilen kann, ob ein Schwefelsäureverlust stattfindet, wenn Wasserdampf, Salzsäure und die Feuergase einer chemischen Fabrik zusammen durch einen großen Schornstein abgeführt werden.

Die gewöhnliche Concentration in offenen Pfannen ist einfach und deshalb noch heute vorwaltend in Anwendung, obwohl sie, was Reparaturen, Kohleverbrauch und Säureverlust anlangt, gerade nicht sehr empfehlenswerth ist. (Vergl. 1871 201 45 und 538.)

Der Abdampfofen, in welchem die Flamme die Oberfläche der Säure direct bestreicht, war früher vielfach in England im Gebrauch und wurde in Deutschland wohl zuerst in der chemischen Fabrik zu |140| Lüneburg eingeführt. Die Oefen halten jahrelang ohne Reparatur, brauchen wenig Brennmaterial zur Concentration, haben aber den Uebelstand, daß sehr leicht eine Ueberhitzung stattfindet und alsdann beträchtliche Quantitäten Schwefelsäure mit den Feuergasen entweichen. Aus diesem Grunde sind diese Abdampföfen an vielen Orten, wo sie eingeführt waren, wieder außer Betrieb gesetzt worden.

Die erste Idee, Schwefelsäure mit indirectem Wasserdampf zu concentriren, datirt aus dem Jahr 1865 und rührt von Carlier, dem Dirigenten der chemischen Fabrik in Duisburg, her. Nach verschiedenen dort angestellten Versuchen wird jetzt laut Mittheilungen von F. Curtius das Eindampfen in mit Blei ausgekleideten Holzkästen vorgenommen, welche eine Länge und Breite von 4m haben. Auf dem Boden jedes Kastens liegen zwei Bleischlangen von je 45m Länge, 3cm lichter Weite und 7mm Wandstärke, durch welche der Dampf strömt, während der Kasten mit Säure gefüllt ist. Damit das Condensationswasser aus den Röhren gut abläuft, hat der Boden die Form einer abgestumpften Pyramide und ist der Behälter in der Mitte 0m,60 und an den Seiten 0m,30 hoch. Die beiden Enden jeder Rohrleitung stehen mit dem Dampfkessel in Verbindung und können durch Hähne abgesperrt werden. Der Dampfkessel liegt etwas tiefer als die Concentrationskästen, welche ihren Dampf aus einer von dem Dome des Kessels abführenden Leitung erhalten. Die Röhren, welche den Dampf aus den Concentrationskästen entlassen, neigen sich nach dem Dampfraume des Kessels hin, so daß sie ein Zurückfließen des Condensationswassers in den Kessel gestatten. Der Betrieb ist ein intermittirender. Der Concentrationskästen wird mit Kammersäure von 1,5 Vol.-Gew. gefüllt und so lange mit Dampf erwärmt, bis das Vol.-Gew. auf 1,7 gestiegen ist. Alsdann wird der ganze Inhalt des Kastens in einen mit Blei ausgekleideten Holzbehälter entleert. In diesem Säurereservoir befindet sich ein Schlangenrohr, welches die Kammersäure auf ihrem Wege nach den Concentrationskästen passiren muß; diese letzteren werden also stets mit einer durch die heiße concentrirte Flüssigkeit bereits vorgewärmten Säure gespeist. Die Dampfspannung im Kessel beträgt 3at Ueberdruck, und werden in einem Apparate von der angegebenen Größe in 24 Stunden 5000k Säure von 1,7 Vol.-Gew. erhalten. Der Kohleverbrauch stellt sich auf 9k Steinkohle für je 100k concentrirter Schwefelsäure. Der Bleiconsum beträgt für je 1t Schwefelsäure 0k,2 Blei. Dem Kessel braucht nur in dem Maße Wasser zugepumpt zu werden, als durch undichte Flanschen Dampf verloren geht. Es ist rathsam, über dem Concentrationskästen einen Breterverschlag anzubringen, um bei einem etwaigen Platzen der |141| Dampfröhren eine Verletzung der Arbeiter durch die umhergeschleuderte heiße Schwefelsäure zu verhüten.

Delplace machte in der Fabrik zu Stolberg die Beobachtung, daß die bleiernen Dampfröhren besonders an derjenigen Stelle angegriffen werden, an welcher sie in die Schwefelsäure eintauchen. Der Staub, welcher sich, wenn auch in geringem Maße, im Laufe der Zeit auf den Röhren ansetzt, saugt durch Capillarattraction die Schwefelsäure einige Centimeter über das Niveau der Flüssigkeit in der Pfanne; diese Säure wird durch den Dampf sehr bald concentrirt und gibt auf diese Weise zu einer starken Corrosion des Bleies Veranlassung. Seitdem man an der Stelle, wo das Dampfrohr in die Säure taucht, eine nach oben sich öffnende Bleiglocke von etwas größerem Durchmesser als der des Dampfrohres an letzteres angelöthet hat, ist dem erwähnten Uebelstande vollkommen abgeholfen. Die äußere Bleiwand der Glocke ist auch jetzt noch mit einer dünnen feuchten Staubschicht bekleidet, die aber nicht mehr durch Dampf erwärmt wird.

Die Dampfconcentration hat sich in den letzten Jahren vielfach Eingang verschafft. Es verflüchtet sich wegen der niedrigen Temperatur bei der Dampfconcentration keine Schwefelsäure; auch hat das Verfahren noch den großen Vortheil der Reinlichkeit, des sehr geringen Kohleverbrauches und einer wesentlichen Verminderung des Arbeitslohnes.

Auch die heißen Gase der Kiesöfen werden vielfach zum Eindampfen der Schwefelsäure benützt. In diesem Falle stellt man Bleipfannen auf oder hinter die Kiesbrenner, oder man leitet die schweflige Säure aus den Oefen in einen mit hart gebrannten Ziegelsteinen ausgefüllten Bleithurm. Die Anlage von Pfannen auf den Oefen hat den Uebelstand, daß, wenn die Pfannen undicht werden, die auslaufende Säure den Ofen ruinirt. Es ist in der That mehrfach vorgekommen, daß bei derartiger Construction die Schwefelsäurefabrikation bereits nach Jahresfrist eingestellt und der Kiesofen ganz neu aufgebaut werden mußte. Vortheilhafter ist es, die Pfannen hinter dem Ofen aufzustellen und gleich einen zweiten Canal zu construiren, welcher den Ofen mit der Kammer in Verbindung setzt, so daß auch für den Fall, als Reparaturen an den Pfannen nothwendig werden, die Schwefelsäurefabrikation unbehindert fortbetrieben werden kann.

Eine weit bessere Verwerthung der heißen schwefligen Säure für die Zwecke der Concentration findet im Glover'schen Thurm statt, welcher in England zuerst eingeführt und von Lunge ausführlich beschrieben worden ist (1871 201 341). Dieser ausgezeichnete Concentrationsapparat hat sich auch in Frankreich und Deutschland rasch |142| Eingang verschafft und gibt überall sehr gute Betriebsresultate. Durch die directe Einwirkung der heißen Ofengase auf die Schwefelsäure, wie sie im Gloverthurm stattfindet, ist eine starke Verdampfung möglich, die schwefligsauren Dämpfe gelangen abgekühlt in die Kammer, die im Thurm verdampfte Schwefelsäure wird in der Kammer aufgefangen und, da der gleichzeitig entweichende Wasserdampf gleichfalls in die Bleikammer gelangt, so wird auch an Wasserdampf gespart. Es ist mitunter vorgekommen, daß man den Gloverthurm mit einem Material angefüllt hat, welches von der heißen Schwefelsäure so stark angegriffen wurde, daß der Apparat vollständig sich verstopfte und aufhörte zu functioniren. Ein anderer Uebelstand, den die Anwendung des Glover'schen Systems mit sich führt, besteht darin, daß keine genügenden Vorkehrungen zum Auffangen des Flugstaubes angebracht werden können, weil die Gase auf ihrem Wege durch dieselben zu sehr abgekühlt werden. So gelangt denn der Flugstaub bis in die Säure, welche auf diese Weise eisenhaltig wird. Zur Fabrikation von gewöhnlichem Sulfat, das auf Soda weiter verarbeitet werden soll, zur Darstellung von Superphosphaten und vielen anderen Producten ist die im Gloverthurm concentrirte Säure vollkommen tauglich, weniger aber zur Gewinnung einer Säure für den Verkauf oder zur Bereitung von Sulfat, welches für die Fabrikation von weißem Glase verwendet werden soll. (Vergl. 1874 213 411. 1875 215 55.)

Was die Concentration der Schwefelsäure von 60° auf 66° B. betrifft, so wird dieselbe an manchen Orten in Glasgefäßen, in den meisten Fabriken aber in Platinapparaten ausgeführt. Dem Verfasser sind keine genaueren Angaben über die Kosten an Glas, Kohle und Arbeitslohn bekannt geworden, welche die Concentration in Glasgefäßen, für die Gewichtseinheit Schwefelsäure von 1,840 Vol.-Gew. berechnet, verursacht; nach Mittheilungen englischer Fabrikanten, welche ihm zu Gebote stehen, sind aber diese Kosten erheblich höher als bei der Concentration in Platingefäßen. Man hat zwar auch Versuche gemacht, in Glasretorten continuirlich einzudampfen, indessen dürften die Platinapparate gleichwohl günstigere Betriebsresultate liefern. Scheurer-Kestner * gibt den Verlust an Platin für 1t Schwefelsäure auf 2g an. In einem Schreiben an A. W. Hofmann bezeichnet Scheurer-Kestner die Verluste genauer und theilt mit, daß in Thann während dreier Perioden genaue Erfahrungen gesammelt wurden. Man fand, daß sich von 1854 bis 1856, in welchem Zeitraum die Schwefelsäure |143| einen geringen Gehalt von schwefliger Säure enthielt, auf je 1t Schwefelsäure von 1,84 Vol.-Gew. 1g,92 Platin auflöste. Von 1856 bis 1862 enthielt die Kammersäure salpetrige Säure, während dieser Periode wurde auf 1t Schwefelsäure von 1,8 Vol.-Gew. 2g,52 Platin gelöst. Von 1862 bis 1866 löste sich auf das gleiche Gewicht berechnet bei einem Gehalte an schwefliger Säure in der Kammersäure 1g,05 Platin.

Die chemische Fabrik in Hautmont (im Nord-Departement von Frankreich) kaufte im J. 1865 einen Platinapparat von 150l Inhalt im Gewichte von 28548g. Im J. 1870 wurde der Apparat in Paris reparirt, wobei 7891g Platin verbraucht, aber 6275g altes Platin in Abzug gebracht wurden, das Gewicht des Apparates also durch Hinzufügung von 1616g auf 30164g gestiegen war. Ende 1873 wog der Apparat 28452g. Der Verlust hatte also 1712g betragen. Während des neun Jahre dauernden Betriebes wurden 6796t Schwefelsäure von 1,8 Vol.-Gew. in dem Apparat dargestellt; für die Tonne Schwefelsäure stellte sich also der Platinverlust auf 0g,252. Der Apparat kostete, 1k zu 1050 Franken, 30588,40 Franken. Die Reparatur im J. 1870 kostete 3439,95 Franken, in Summa 34028,35 Franken. Der gebrauchte Apparat wurde mit 810 Franken pr. 1k verkauft = 23046,12 Franken. Die Ausgabe betrug also in Summa 34028,35 – 23046,12 = 10982,23 Franken, oder pr. 1000k Schwefelsäure von 1,8 Vol.-Gew. 1,616 Franken oder 1,29 M.

Wollte die chemische Fabrik Rhenania ihre beiden Platinapparate, wovon der eine erst vor einigen Jahren angeschafft wurde, der andere mehrfach reparirt jetzt 21 Jahr im Gebrauch ist, zum Preise von 810 Franken pr. 1k verkaufen, so würde sich die Rechnung so stellen, daß für 1000k Schwefelsäure von 1,8 Vol.-Gew. 0,972 Platin consumirt wurden, und die Ausgaben an Platinverschleiß für 1000k Säure 1,96 M. betragen.* In der Regel war die in Hautmont und Stolberg verwendete Schwefelsäure frei von Stickstoffverbindungen; zeigte sich bei der Prüfung mit Indigo ein Gehalt von nitroser Säure, so wurde |144| nach dem Vorschlag von Pelouze der Säure in den Bleipfannen etwas Ammoniumsulfat zugesetzt.

Die beiden Finnen, welche in Wien Platinkessel ausgestellt hatten, waren Desmoutis, Quenessen und Comp. in Paris und Johnson und Matthey in London. Die Apparate unterscheiden sich in einigen Details. Das englische Haus wendet Doppelheber und Kühlschlangen an, während die französische Firma einen einfachen langen Heber anbringt. Der Helm, welcher die schwache Säure abführt, ist bei den englischen Apparaten dem Kessel zugeneigt, während derselbe bei den Pariser Apparaten etwas abwärts gebogen ist. Bei der englischen Einrichtung wird durch das Zurückfließen weniger schwache Säure, dagegen eine geringere Menge von stark concentrirter Schwefelsäure im Vergleich mit den Leistungen der französischen Apparate gewonnen werden.

Die Urtheile verschiedener Fabrikanten über die Apparate beider Firmen lauten im Ganzen gleich günstig. Die englischen Schwefelsäurefabriken beziehen der Bequemlichkeit wegen die Platinkessel meist aus London, während viele Fabrikanten des Continentes mit Desmoutis, Quenessen und Comp. in Verbindung bleiben, schon um im Falle von Reparaturen möglichst rasch den Transport der Apparate besorgen zu können.

Die beiden Platinkessel, welche in Wien ausgestellt waren, hatten einen Heber neuer Construction, dessen im Kessel befindlicher Schenkel an einer mit den Feuerzügen in gleicher Höhe liegenden Stelle eine seitliche Oeffnung hat. Mit dieser Vorrichtung kann die Säure im Apparate nicht unter das Niveau herabsinken, welches mit der Oberkante der Feuerzüge in gleicher Höhe liegt. Es bleibt also das Platinblech stets von Flüssigkeit bedeckt, während bei der älteren Anordnung dadurch, daß der Arbeiter den Stand der Säure nicht beobachtet, der Heber den Inhalt des Kessels soweit entleeren konnte, daß die Feuergase das trockne Blech erhitzen und schadhaft machen konnten.

Die Vorrichtung am Platinapparate von Desmoutis, Quenessen und Comp. ist von dem Verfasser angegeben worden (1872 205 129).

Bei der zu demselben Zwecke von Johnson Matthey und Comp. getroffenen Anordnung ist in dem Luftrohr oben ein Wechselhahn eingeschaltet, um den Apparat leer hebern zu können. Es ist wahrscheinlich, daß der Arbeiter den Hahn meist schließen wird; denn wenn der Heber abgelaufen ist, hat er die Mühe, ihn wieder füllen zu müssen, um weiter zu arbeiten. Er arbeitet alsdann mit einer Vorrichtung, die gerade so functionirt wie ein gewöhnlicher Heber, indem die seitliche |145| Oeffnung in demselben bei geschlossenem Hahn nicht mit der Atmosphäre communicirt.

A. de Hemptinne (1872 205 419) hat einen Apparat construirt, um im luftverdünnten Raume Schwefelsäure ohne Anwendung von Glas und Platin auf 1,84 Vol.-Gew. einzudampfen. Der Apparat soll bei Brüssel functioniren, wird aber sonst wenig angewendet. (Vergl. 1872 206 155; ferner 1875 216 326.)

Baist und Rößler betrieben versuchsweise in der chemischen Fabrik zu Griesheim einen modificirten Platinapparat, wie er von Johnson, Matthey und Comp. patentirt worden ist. Bei dieser Disposition ist nur der untere Theil des Kessels, welcher die Säure enthält und von den Feuerungsgasen umspült ist, von Platin, während der Helm aus Blei construirt ist. Dieser Apparat kostet daher nicht halb so viel als ein gewöhnlicher Platinkessel; er gab indessen im Betrieb zu vielen Reparaturen Anlaß, weil die Bleifläche von unten zu sehr erhitzt und von oben durch die Kühlflüssigkeit zu stark belastet war.

Faure und Keßler, Schwefelsäurefabrikanten in Clermont-Ferrand (Puy de Dome), haben die Construction der Concentrationsapparate aus Platin und Blei zu verbessern gesucht und ihr Verfahren in einer besonderen Brochüre: Notice sur les appareils à cuvette pour la concentration à 66° B. de l'acide sulfurique beschrieben. (Vergl. 1874 211 26; 213 204.)

Als Hauptvortheile werden hervorgehoben:

  • 1. Verminderung des Ankaufspreises im Verhältniß von 300 bis 350 Proc.
  • 2. Keine Abnützung des Platins.
  • 3. Eine Verminderung von 90 Proc. des Verlustes bei etwaiger Beschädigung des Brennkolbens (alambic).
  • 4. Ersparniß von Brennmaterial.
  • 5. Eine Reduction von 30 bis 60 Proc. des Arbeitslohnes.
  • 6. Gänzliche Abschaffung der zum Füllen dienenden steinernen Krüge; folglich kein Verlust mehr durch Zerbrechen derselben.
  • 7. Gefahrlose Arbeit.
  • 8. Größere Regelmäßigkeit.
  • 9. Geringere Abnützung und Werthverminderung des Platins (1/20) gegen früher.
  • 10. Große Bequemlichkeit für Reparaturen in Löthung.

Ein Apparat von Faure und Keßler zum Preise von 15000 Franken soll ca. 2500k Schwefelsäure von 66° B. in 24 Stunden liefern.

Ein Apparat von derselben Leistungsfähigkeit, ganz aus Platin, kostet bei Desmoutis, Quenessen und Comp. 30000 Franken, selbst wenn das Platin mit 1000 Franken bezahlt wird, und nicht 45000 Franken, wie in der genannten Broschüre angegeben ist. Die Anlagekosten für einen Concentrationsapparat für Schwefelsäure von |146| 66° B. lassen sich also um 50 Proc. reduciren, wenn sich das System von Faure und Keßler in der Praxis bewähren sollte. Versucht wird es in verschiedenen Fabriken und bleiben die Betriebsresultate abzuwarten.

Die von 2 bis 10 angeführten Vortheile kommen bei Beurtheilung des neuen Systems nicht in Betracht. Ersparniß an Kohle und Arbeitslohn liegen nicht vor, steinerne Krüge können auch bei gewöhnlichen Platinapparaten, wo sie im Gebrauche sind, abgeschafft werden, und ist die Abnützung der Platinschale mit einer höheren Summe in Rechnung zu bringen, da bei der jetzt üblichen Construction gerade der untere Theil am meisten leidet, während das Gewicht von Helm und Heber annähernd constant bleibt.

Stolberg, 1. Februar 1874.

In der Anmerkung S. 42 Z. 3 v. o. lies „bis 0°“ statt „bei 0°“. S. 44 Z. 10 u. 9 v. u. lies: „In diesen Fällthurm tritt unten Schwefelwasserstoff ein, welcher aus Rohstein u.s.w.“

|142|

Scheurer-Kestner, Comptes rendus. t. LXXIV p. 1286.

|143|

Zu der Frage, welche Methode des Abdampfens die billigere sei, geht dem Herausgeber während des Druckes von Hrn. P. W. Hofmann in Wocklum folgende Notiz zu.

In Dieuze, wo täglich 2500k Schwefelsäure von 66° B. in Glasgefäßen concentrirt werden, stellen sich die Ausgaben für 1000k, wie folgt:

Steinkohlen 200k4M.
Arbeitslohn3
Bruch an Ballons1

Beobachtet man bei der Concentration die Vorsichtsmaßregel, daß man nach sechs Wochen sämmtliche Concentrationsballons, ob sie beschädigt sind oder nicht, durch neue ersetzt, so kann man den Bruch fast gänzlich vermeiden, und die Ausgaben für Concentrationsballons auf circa 75 Pf. reduciren.

A. W. Hofmann.

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