Titel: | Ueber Fabrication des Holzgeistes (Methylalkohols) in England; von E. T. Chapman. |
Fundstelle: | Band 200, Jahrgang 1871, Nr. XLII., S. 147 |
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XLII.
Ueber Fabrication des
Holzgeistes (Methylalkohols) in England; von E. T.
Chapman.
Aus Chemical News, vol.
XXIII p. 91; Februar 1871.
Chapman, über Fabrication des
Holzgeistes.
Ueber diesen Gegenstand hielt der Verf. in der Versammlung der
Chemical Society zu London vom
16. Februar d. J. einen Vortrag, worin er zunächst auf die
großen Schwierigkeiten aufmerksam machte, welche sich einer
genauen Kenntnißnahme hinsichtlich dieses Fabricationszweiges
entgegenstellen, in Folge der eifersüchtigen Geheimhaltung des
Verfahrens seitens der Producenten.
Die Punkte welche bei der Anlage einer
Methylalkohol-Destillation zuerst in's Auge zu fassen
sind, bestehen in einer reichlichen Bezugsquelle von Holz und,
was noch wichtiger ist, in einem in geeigneter Nähe gesicherten
Absatze der als Nebenproduct oder Rückstand gewonnenen
Holzkohle. Ebenso nothwendig ist es für eine derartige Anlage,
daß eine reichliche Menge von Wasser zu Gebote steht. Der
Verfasser fuhr dann fort:
Zunächst werde ich die verschiedenen Holzarten zur Erzeugung des
Holzgeistes und die aus denselben erhaltenen Kohlen besprechen,
dann zur näheren Betrachtung der zur Verkohlung des Holzes
dienenden Oefen oder Retorten, sowie der Condensatoren oder
Kühlapparate übergehen, und endlich die verschiedenen Methoden
erörtern, welche zur Trennung des Holzdestillates in seine
nächsten Bestandtheile angewendet werden.
In unserem Lande benutzt man zur Destillation vorzugsweise das
Holz der Eiche, Buche, Birke, des Wild- und
Süßapfelbaumes, des Schwarz- und Weißdornes; doch werden
zu diesem Zwecke auch noch viele andere Holzarten verwendet,
z.B. Hasel, Erle, Esche und Ahorn. Mit Ausnahme ganz besonderer
Fälle wird bei uns das Holz von Pappeln, Ulmen (Rüstern), und
von beinahe sämmtlichen Nadelhölzern zur Destillation nicht
benutzt. Die Stechpalme und der Eibenbaum sind leider nicht
verbreitet genug, um für die Holzgeistproduction ein Rohmaterial
von Bedeutung bilden zu können.
Eichenholz. – Das zur
Destillation verwendete Eichenholz besteht stets in den
ausgehaltenen schwächeren Aesten und stärkeren Zweigen größerer
Bäume, oder in dem zum Schälen der Spiegellohe speciell
gezogenen Jungholze. Dieses Holz wird durch Schälen vom größten
Theile seiner Borke oder Rinde befreit, bevor es in die Hände
des Destillateurs kommt. Derartiges geschältes Prügel-
oder Knüppelholz würde wahrscheinlich mit Ausschließung aller
übrigen Holzarten zur Holzgeistgewinnung benutzt werden, wenn es
in genügender Menge und zu denselben Preisen wie die anderen
Holzarten zu erhalten wäre; die Destillateure tadeln an diesem
Holze nur, daß die aus demselben erhaltene Kohle spröde ist
(ihrerseits ein Nachtheil für das Messen derselben); die
Holzkohlen-Ankäufer dagegen haben an dieser Kohle nichts
auszusetzen.
Buchenholz. – Bezüglich der
Verwendung des Buchenholzes habe ich selbst keine Erfahrung;
nach den mir gemachten Mittheilungen soll es aber als
Rohmaterial für die Gewinnung von Holzgeist besonders geeignet
seyn. Es ist wohl das einzige Holz, welches in England in Form
großer Bäume zu diesem Zwecke verwendet wird. Häufig muß man
behufs der Zerkleinerung desselben zum Sprengen mit Pulver
schreiten; zu diesem Zwecke wird es zunächst in Stücke (Bloche)
von einer den Dimensionen des Ofens entsprechenden Länge
zerschnitten; dann werden in die Bloche, entweder an den
Stirnenden, oder seitlich, Löcher eingebohrt, diese mit einem
Schusse Sprengpulver besetzt und nun wird letzterer weggethan,
wodurch das Holz zu stärkeren oder schwächeren Scheiten
zerkleinert wird. Das Buchenholz liefert viel Theer; auch soll
es eine besonders reiche Ausbeute an Naphta geben und das beste
Material zur Gewinnung von Kreosot bilden; die aus ihm erhaltene
Kohle ist gleichfalls gut.
Birkenholz. – Dieses Holz
gehört ohne allen Zweifel zu den für die Destillation am besten
geeigneten Holzarten, wenn deren Zweck in der Darstellung von
reiner Essigsäure oder reinen Essigsäuresalzen besteht; dasselbe
gilt für das Holz vom Schwarz- und Weißdorn und vom
Apfelbaum.
Gemischtes Reisigholz, welches (in England) gewöhnlich aus einem
Gemenge von Hasel-, Erlen-, Eschen- und
Ahornholz, mit geringen Mengen von Birken-,
Buchen- und Eichenreisig besteht, wird von den
Holzdestillateurs in großen Quantitäten verwendet. Der Werth
solcher Hölzer ist je nach ihrer Stärke sehr verschieden; am
größten dürfte derselbe wohl seyn, wenn sie vierzehn bis
achtzehn Jahre alt sind. In England werden sie im Allgemeinen
viel zu früh gehauen.
Meiner Ansicht nach kann als allgemeine Regel angenommen werden,
daß es im Vortheile des Destillateurs liegt, möglichst starke
Hölzer zu verarbeiten; doch dürfen sie nicht so stark seyn, daß
sie während ihres etwa zweiundzwanzigstündigen Verweilens im
Ofen nicht vollständig verkohlen können.
Hin und wieder werden auch Baumwurzeln (Stocken) zur Destillation
benutzt; doch dürfen dieselben nicht anbrüchig oder angefault
(verstockt) seyn; zu diesem Zwecke werden sie zu Stücken von
mittleren Dimensionen zerkleinert. Im Allgemeinen geben sie ein
sehr werthvolles Destillationsproduct und die aus ihnen
dargestellte Kohle ist keineswegs von schlechter Qualität. Der
hauptsächlichste Einwurf gegen ihre Verwendung betrifft die mit
ihrer Zerkleinerung verbundenen Schwierigkeiten; zuweilen werden
sie in unzerkleinertem Zustande in die Retorten gebracht, welche
dann achtundvierzig Stunden lang geheizt werden. Angefaulte oder
anbrüchige Hölzer jeder Art müssen mit Sorgfalt ausgehalten und
beseitigt werden, namentlich starke Scheite welche theilweise
anbrüchig sind; oder man muß wenigstens bei der Benutzung
derartiger Hölzer mit großer Vorsicht zu Werke gehen, da die aus
ihnen erhaltene Kohle gewöhnlich selbstentzündlich ist. Auch das
Holz der Stechpalme (Ilex) gibt eine
Kohle welche sehr zu freiwilliger Verbrennung neigt. Eine solche
freiwillige Entzündung der Holzkohle tritt in der Regel nur dann
ein, wenn dieselbe in vollkommen trockenem Zustande, unmittelbar
wie sie aus dem Ofen kommt (wenn sie auch vollständig erkaltet
und in ihr kein Funke vorhanden ist) in solcher Weise angehäuft
wird, daß die Luft nicht frei durch sie streichen kann, z.B.
wenn sie in Säcke verpackt wird. Sie erhitzt sich alsdann, wird
immer heißer und fängt zuletzt Feuer. Nachdem sie jedoch
mindestens vierundzwanzig Stunden lang an freier Luft gelegen
hat, ist diese Gefahr nicht mehr zu befürchten. Wenn freilich
die Entzündung der Kohle von einem in derselben zurückgebliebenen
Funken herrührt, so wird natürlich die Einwirkung der freien
Luft eine rasche Verbrennung veranlassen.
Die Oefen. – Die zur
Destillation des Holzes angewendeten Oefen oder Retorten haben
sehr verschiedene Form; die in England benutzten bestehen stets
aus Eisen, entweder aus Guß- oder aus Schmiedeeisen, und
es wird viel darüber gestritten, welches von diesen beiden
Materialien den Vorzug verdient. Nach der Erfahrung mancher
Holzdestillateure halten die schmiedeeisernen Oefen kaum dreißig
Destillationen ab; nach anderen haben derartige Apparate fünf
bis sechs Jahre ihre Dienste geleistet. Die Wahrheit ist, meiner
Meinung nach, daß schmiedeeiserne Oefen, wenn sie durch
Mauerwerk gehörig geschützt sind, bei Beobachtung der
erforderlichen Sorgfalt seitens des Heizers in Bezug auf Dauer
den gußeisernen ganz gleich kommen; dabei sind sie dem
Zerspringen weit weniger ausgesetzt und können in den Wandungen
viel dünner hergestellt werden als die letzteren. Dagegen haben
sie den Fehler, daß sie bei zu starkem Heizen leicht ihre Form
verlieren und in den Fugen undicht werden. Die schmiedeeisernen
Oefen sind stets mit gegossenen Thüren und Ableitungsröhren
versehen, weil diese Theile, wenn sie aus Schmiedeeisen
angefertigt wären, von den bei dem Destillationsprocesse sich
entwickelnden sauren Dämpfen zu rasch zerstört würden, falls sie
nicht so stark erhitzt werden, daß eine Condensation an und in
ihnen nicht stattfinden kann. Meines Wissens wird Schmiedeeisen
nur zu Oefen von cylindrischer Form verwendet.
Am gewöhnlichsten benutzt man Gußeisen zur Herstellung der Oefen,
und die Vorzüge dieses Materiales sind auch nicht zu verkennen.
So z.B. kann der ganze Ofen, wie es auch häufig geschieht, in
einem Stücke gegossen werden, so daß Undichtheiten nicht zu
befürchten sind. Ein Fehler derartiger Oefen ist, daß sie im
Feuer leicht reißen und dann nur schwierig zu repariren sind;
dieß ist namentlich der Fall bei den in einem Stücke gegossenen
cylindrischen Oefen.
Im Folgenden sind die Dimensionen verschiedener Destillationsöfen
angegeben, welche ich zum größeren Theile selbst gesehen und
gemessen habe; von den übrigen erhielt ich Zeichnungen oder
Maaßangaben:
Art des
Ofens
Länge
Durchmesser
Höhe
Breite
Inhalt
Fuß.
Fuß.
Kubikfuß.
1. aus Schmiedeeisen hergestellt2.
cylindrisch3. aus Gußeisen hergestellt4. cylindrisch
7,0
9,510,010,0
5,003,503,503,10
––––
––––
137,50 91,93 96,00115,40
5.
4,5
3,00
–
–
31,77
6.
7,0
2,50
–
–
34,30
7. rechteckig
7,0
–
4,50
3,66
115,29
8.
9,5
–
5,00
3,66
174,00
9.
10,0
–
4,33
4,33
187,76
Die Leistungen der Oefen Nr. 1, 3 und 4 wurden sehr gerühmt. Nr.
5 ist ein altes Modell, welches wohl schwerlich nochmals
construirt werden dürfte, aber noch jetzt im Gebrauch ist. Nr. 6
ist eine noch jetzt zu speciellen Zwecken, nämlich zur
Darstellung besonderer Arten von Holzkohle benutzte Form; in
einem mir bekannten Etablissement werden zwei Oefen dieser Art
zum Destilliren starker Nutzhölzer von Schiffswerften benutzt.
Nr. 7 dürfte nicht als ein empfehlenswerthes Modell zu
betrachten seyn. Nr. 8 gilt als ein sehr guter Ofen; mehrere
nach diesem Muster construirte sind beinahe 20 Jahre lang im
Betriebe gewesen. Oefen von dieser Form (aus gußeisernen Platten
bestehend, welche durch Bolzen und Nägel fest mit einander
verbunden sind) werden in meinem eigenen Etablissement
angewendet; es sind die größten welche ich kenne.
Welche Art von Oefen man auch anwenden mag, so müssen sie stets
durch Mauerwerk vor der unmittelbaren Einwirkung des Feuers
gehörig geschützt werden. Nr. 1 ist zu zwei Dritttheilen seines
Umfanges eingemauert; je zwei dieser Oefen werden mittelst einer
einzigen Feuerung geheizt. Nr. 2 ist in gleicher Weise
geschützt, aber jeder Ofen hat seine besondere Feuerung. Nr. 3
und 4 sind nur am Boden durch Mauerwerk geschützt; auch jeder
von diesen Oefen hat seine besondere Feuerung. Ich habe auch
Oefen gesehen, welche denselben Durchmesser wie Nr. 4 und die
Einrichtung von Nr. 1 hatten, d.h. je zwei dieser Oefen wurden
mittelst einer Feuerung geheizt. Nr. 5 hatte eine besondere
Feuerung; Nr. 6 deßgleichen. Die Oefen von rechteckigem
Querschnitt haben sämmtlich ihre besondere Feuerung. In der
Regel werden die rechteckigen Oefen nur an ihren Bodenplatten
durch Mauerwerk geschützt. – Die Einrichtung der Züge
brauche ich nicht speciell zu beschreiben, sie ist stets der Art
daß die Oefen möglichst gleichmäßig erhitzt werden.
Je nach der Temperatur, welcher das Holz bei seiner Destillation
ausgesetzt wird, ist die Beschaffenheit der aus ihm erhaltenen
Producte sehr verschieden. So z.B. erhielt ich bei einer Reihe
von Versuchen, welche mit eichenen Sägespänen
abgeführt wurden, ein Ausbringen an Kohle welches zwischen 13
und 27 Proc. des angewendeten Rohmateriales schwankte, und zwar
bloß dadurch, daß ich den Verkohlungsproceß bei verschiedenen
Temperaturen ausführte. Je höher die angewendete Temperatur,
desto geringer ist der Ertrag an Kohle; wird aber die Hitze sehr
allmählich gesteigert, so daß die Verkohlung bei einer niederen
Temperatur erfolgt, und die erzeugte Kohle einer hohen
Temperatur unterworfen, so ist das Ausbringen stets nur sehr
wenig geringer, als wenn das Holz bei einer permanent niedrigen
Temperatur verkohlt wurde, so daß das bedeutende Ausbringen bei
Anwendung der niederen Temperatur keineswegs von einer
unvollkommenen Verkohlung herrührt. Bei sehr rascher Verkohlung
des Holzes ist die Menge der von demselben abdestillirenden
Flüssigkeit stets geringer, und die Quantität des entwickelten
Gemisches von nicht condensirbaren Gasen weit bedeutender, als
bei langsamer Verkohlung. Bei niedriger Temperatur erhält man
auch eine größere Ausbeute an Essigsäure, als bei hoher
Temperatur.
Das höchste Ausbringen an Naphta erhält man bei einer Temperatur
welche beträchtlich höher ist als die, bei welcher man den
größten Ertrag an Essigsäure erzielt – eine Condensation
der vollkommensten Art vorausgesetzt. Das bei hoher Temperatur
erzeugte bedeutende Volum von permanenten Gasen muß jedoch
ziemlich viel Naphta mit sich reihen, und doch wird allgemein
angenommen, daß bei der Destillation des Holzes mehr Naphta
gewonnen wird, wenn die Oefen klein sind und stark erhitzt
werden, als unter entgegengesetzten Verhältnissen. Andererseits
nimmt man meines Wissens an, daß bei Anwendung großer Oefen und
niedriger Temperatur mehr Essigsäure gewonnen wird.
Ich will nun das allgemeine Verfahren bei der Destillation des
Holzes beschreiben. Die durch Einwirkung der Hitze auf das in
den Retorten enthaltene Holz erzeugten Dämpfe werden gewöhnlich
mittelst eines Rohres entweder von den oberen Theilen des der
Heizthür entgegengesetzten Ofenendes oder vom Deckel desselben
abgeleitet und unmittelbar in die Condensatoren geleitet. In
denselben verdichten sich Wasser, Essigsäure, Naphta und Theer
mehr oder minder vollständig; gleichzeitig zieht aber auch eine
große Menge nicht condensirbarer Gase durch die Condensatoren.
In unseren Destilliranstalten läßt man dieselben entweichen; in
anderen Ländern werden sie unter die Retorten in die Feuerungen
geleitet und dort verbrannt. Die Zusammensetzung dieses
Gasgemisches ist je nach dem längeren oder kürzeren Verweilen
des Holzes in der Retorte und dem angewendeten Hitzegrade eine
sehr verschiedenartige. Eine bald nach dem Beginne der
Zersetzung des Holzes aufgefangene Probe
erscheint farblos, besitzt kaum einen wahrnehmbaren Geruch und
verbrennt mit blauer Flamme; sie besteht aus einem Gemisch von
Kohlensäure, Wasserstoff und einem Kohlenwasserstoffe, allem
Anscheine nach Sumpfgas. Mit zunehmender Temperatur wird das
entweichende Gas durch einen theerigen Dampf getrübt; es brennt
in diesem Zustande mit einer gelben, rauchenden Flamme; fängt
man eine Probe dieses Gases in einer Flasche etc. auf und läßt
sie zwei bis drei Tage ruhig stehen, so setzt sich aus derselben
Theer ab, das Gasgemisch selbst wird farblos und brennt, wenn
die Ofentemperatur sehr niedrig gehalten wurde, mit einer
gelben, schwach leuchtenden Flamme. Dieses Gasgemisch enthält
Kohlensäure, und Gase welche bei der Behandlung mit Brom von
diesem aufgenommen werden. Nachdem die Kohlensäure und die durch
Brom absorbirbaren Gase entfernt worden, brennt das Gas mit
einer blauen, der des Alkohols gleichenden Flamme, und besteht
nun aus einem Gemisch von Kohlenoxyd und gasförmigen
Kohlenwasserstoffen – aller Wahrscheinlichkeit nach
hauptsächlich Sumpfgas. Gegen Ende der Operation ist das sich
entwickelnde Gasgemisch leuchtkräftiger, wenn es von den durch
Brom absorbirbaren Gasen nicht befreit ist. Gerade am Schlusse
der Operation besitzt es jedoch, nachdem es durch längeres
Stehen, Behandlung mit Brom, Waschen mit Alkohol, und darauf mit
Kalilauge, gereinigt worden ist, nur sehr wenig Leuchtkraft.
Daraus ergibt sich, daß bei dem Destillationsprocesse keine
Kohlenwasserstoffe von complicirter Zusammensetzung entstehen,
welche der Methylreihe angehören.
Die Menge des Kohlenoxydgases nimmt mit dem Fortschreiten des
Processes zu, und gegen Ende desselben, namentlich wenn man die
Temperatur ziemlich hoch steigen läßt, ist seine Quantität sehr
beträchtlich. Natürlich ist das Gasgemisch mit flüchtigen,
während der Destillation entstandenen Flüssigkeiten beladen;
daher rührt die bedeutende Leuchtkraft, welche es in dem
Zeitpunkt besitzt, in welchem es die Condensationsapparate
verläßt.
Die erhaltenen flüssigen Destillationsproducte bilden zwei
Schichten; die obere derselben ist wässerig, die untere
theerartig. Dieselben werden, je nachdem der Fabrikant sie auf
dieses oder auf jenes Präparat verarbeiten will, in
verschiedener Weise behandelt.
Nachdem der Verfasser die bei der Destillation des Holzes
entstehenden Producte erschöpfend besprochen hatte, schloß er
mit der Bemerkung, daß ein leicht ausführbares und dabei
zuverlässiges Verfahren zur Ermittelung des Handelswerthes der
verschiedenartigen Producte sehr erwünscht wäre.