Titel: | Beschreibung der Schwefelsäure-Fabrication; von Hrn. Mallet. |
Autor: | Mallet |
Fundstelle: | Band 105, Jahrgang 1847, Nr. LXXXIX., S. 362 |
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LXXXIX.
Beschreibung der
Schwefelsäure-Fabrication; von Hrn. Mallet.
Mit Abbildungen auf Tab.
V.
Mallet's Beschreibung der
Schwefelsäure-Fabrication.
Englische Schwefelsäure. – Zur technischen
Gewinnung der Schwefelsäure benutzt man jetzt allgemein eine Reihe mit einander
verbundener rechtwinkeliger Bleikammern, wozu noch verschiedene Apparate, wie der
Ofen zur Verbrennung des Schwefels, Dampfkessel etc. kommen.
Fig. 22 zeigt
den vollständigen Apparat im Durchschnitt. Bei A
befinden sich die Oefen zum Verbrennen des Schwefels; letztere zeigt Fig. 24 im
Querdurchschnitt, wie man sie jetzt construirt, damit die beim Verbrennen des
Schwefels entstehende Wärme zur Erzeugung von Wasserdampf benutzt wird, wo man dann
zwei verbundene Oefen anwendet. In Fig. 22 ist einer dieser
Oefen von der Seite, der andere im Durchschnitt abgebildet. Ihr gemeinschaftlicher
Kamin a leitet die schweflige Säure in eine kleine
bleierne Kammer B, an deren oberem Theil Schwefelsäure
einfließt, welche in einem ununterbrochenen Strom aus dem Mariotte'schen Gefäß R ablauft. Dieses Gefäß R wird durch ein Gefäß l gespeist, welches an
Stickoxyd reiche Säure empfängt. Das Gefäß l hat die
Einrichtung eines Syrup-Aufsaugers (der Rübenzucker-Fabriken), d.h.
der Dampf treibt durch den Druck, welchen er an der Oberfläche des Gefäßes ausübt,
die Säure durch die Röhre z, z. Diese Säure gelangt in
das Gefäß l durch die Röhre m, m,
m von einem Apparat H her.
Die schweflige Säure, welche aus dem Ofen durch den Kamin a tritt, kommt also in dem Behälter B mit
Schwefelsäure in Berührung und entzieht dieser die salpetrigsauren Dämpfe, welche
man vorher von ihr absorbiren ließ. Der Kamin a muß
wenigstens 7 Meter hoch seyn, damit das schwefligsaure Gas in der Folge den
Widerstand eines langen Laufes überwinden kann. Nachdem die schweflige Säure den
Behälter B in seiner ganzen Länge durchzogen hat, tritt
sie durch das gußeiserne Rohr b aus, um sich mit der
Luft, welche nicht zur Verbrennung des Schwefels diente, in eine erste Bleikammer
C von 90 bis 100 Kubikmeter Inhalt zu begeben. In
mehreren Fabriken gelangt die schweflige Säure direct in diese erste Bleikammer C (den sogenannten Denitrificator), ohne vorher durch
den Apparat B zu ziehen. Eine von den Kesseln ausgehende
Röhre treibt Wasserdampf in den oberen Theil der gußeisernen Röhre, gerade an der
Stelle, wo sie in die Kammer C einmündet, damit die
schweflige Säure gleich bei ihrem Eintritt die zu ihrer Reaction erforderliche
Temperatur und Feuchtigkeit besitzt. Die Gase begeben sich dann mittelst der Röhre
c in die zweite Kammer, welche dieselben Dimensionen
wie die erste hat. In dieser zweiten Kammer befindet sich die zur Erzeugung der
Schwefelsäure erforderliche Salpetersäure. Letztere strömt in Schalen aus Steinzeug,
welche staffelförmig in der Kammer aufgestellt sind, so daß sie aus einer in die
andere ablauft; sie bietet also der schwefligen Säure und der Luft, welche
ununterbrochen in die zweite Kammer strömen, eine große Berührungsfläche dar. Die
erwähnten Schalen werden mit Salpetersäure durch eine Röhre oder einen Heber
gespeist, welcher in die Kammer hineinreicht und außerhalb derselben mit einem
Salpetersäure enthaltenden Gefäß communicirt, so daß man nach Bedarf mehr oder
weniger Salpetersäure in die Kammer gelangen lassen kann. Diese Reihe von Schalen
läßt sich auch durch ein einziges Gefäß aus Steinzeug ersetzen, welches ein kleines
Wasserschloß repräsentirt.
Die in dieser zweiten Kammer erzeugte Schwefelsäure begibt sich mittelst einer
kleinen (in Fig.
22 nicht angezeigten) Röhre wieder in die erste Kammer, damit die in ihr
aufgelösten Stickstoffoxyde unter dem Einfluß eines großen Ueberschusses von
schwefliger Säure sich verflüchtigen und ebenfalls zur Bildung von Schwefelsäure
dienen. Man nennt die
erste Kammer „Denitrificator“, weil sie sowie auch die anderen
kleinen Kammern G und F
(siehe Fig.
26) zu diesem Zweck ihre Säure in die Hauptkammer E abliefert, worin der Proceß der Schwefelsäure-Bildung
großentheils stattfindet. Die Hauptkammer E empfängt die
Gase von der zweiten Kammer D durch die Röhre d (Fig. 26) und communicirt
mittelst der Röhre c mit der vorletzten Kammer F; die Gase circuliren in einem bleiernen Kasten (in der
Figur nicht abgebildet), welcher mit verticalen Abtheilungen versehen ist und den
Dienst eines Condensators versieht; von ihm begeben sie sich in die letzte Kammer
G. Diese beiden letzten kleinen Kammern, wo sich die
Reactionen beendigen, dienen um die nicht verbundenen Gase zu benutzen und den Rest
der Schwefelsäure zu verdichten. Mehrere Fabrikanten wenden jetzt statt der zwei
Hinterkammern sogar drei an.
Die Gase, welche aus der letzten Kammer G austreten,
circuliren noch in einem Kühlapparat I, welcher die
letzten Spuren von Schwefelsäure verdichtet und begeben sich endlich in einen
Apparat, welcher dazu bestimmt ist, die salpetrigsauren Dämpfe so viel als möglich
zurückzuhalten und zu absorbiren.
Dieser von Hrn. Gay-Lussac erfundene Apparat besteht aus einem bleiernen Cylinder, welcher
Kohksstücke enthält, die durch ein Diaphragma s (Fig. 22)
zurückgehalten werden; auf diese Kohks fließt in ununterbrochenem Strahl
Schwefelsäure, welche bis auf 60° Baumé concentrirt ist, indem solche
die salpetrigsauren Dämpfe am besten absorbirt; diese Säure liefert ein
Mariotte'scher Behälter R', welcher sie in ein
oscillirendes Gefäß mit zwei Abtheilungen schafft, wovon die eine kippt, während die
andere sich füllt. Auf diese Weise vertheilt sich die Säure gleichförmiger auf den
Kohks und ist im günstigsten Zustande zum Verdichten der salpetrigsauren Gase.
Dieser Schwefelsäure werden dann im Apparat B die
salpetrigsauren Gase durch die hinzukommende schweflige Säure entzogen.
Fig. 22 zeigt
deutlich, daß man in alle Kammern mittelst Röhren Wasserdampf treiben und ihnen so
das zur Schwefelsäure-Bildung nothwendige Wasser liefern kann. Diese
Dampfstrahlen gewähren noch den Vortheil, daß sie den Gasen eine wirbelnde Bewegung
ertheilen, die Oberflächen erneuern und die Reactionen erleichtern.
Die Schwefelsäure begibt sich zuletzt, wie gesagt, in die Hauptkammer, aus welcher
man sie abläßt, um sie zu concentriren. Man muß daher von Zeit zu Zeit das Niveau
der Säure in der großen Kammer messen. Dazu benutzt man gegenwärtig die in Fig. 23
abgebildete Einrichtung. Im untersten Theil der Bleikammer mit abhängigem Boden ist das Bleiblech
a, a, welches die Verlängerung der Seitenwand
bildet, abgelenkt und klappenförmig angeordnet, so daß es einen hydraulischen
Verschluß bildet. Durch die Oeffnung b führt man ein in
Centimeter und Millimeter eingetheiltes Bleiblech ein, um die Höhe der Flüssigkeit
zu messen. c ist eine Art Büchse, in welcher man das als
Maaß dienende Bleiblech aufbewahrt. Eine Heberröhre, welche durch die untere Wand
der Kammer geht, leitet die Säure entweder in einen Behälter oder direct in die
Pfannen.
Fig. 24 ist
der Durchschnitt eines Schwefelofens mit dem Dampfkessel, welchen er heizt, in
größerem Maaßstabe.
In Fig. 25 ist
das Mariotte'sche Gefäß, womit man das ununterbrochene Ausströmen von Schwefelsäure
bewerkstelligt, besonders abgebildet; es ist ähnlich eingerichtet wie der
Oelbehälter der Lampen mit constantem Niveau. In der Hauptsache besteht es aus einem
Behälter Z aus Blei (auch Eisen- oder
Kupferblech, welche mit Blei überzogen sind), der auf zwei mit Blei überzogenen
Stützen a, a steht. Am Boden ist es mit einer Oeffnung
versehen, die ein kleines kegelförmiges Ventil d
verschließt, dessen Stange c, c mit schwacher Reibung
durch eine Stopfbüchse geht, so daß sich dieses Ventil sehr leicht heben kann; es
ist klar, daß das Ventil, während es Säure entweichen läßt, gleichzeitig Luftblasen
eindringen lassen muß, welche den Druck der flüssigen Säule neutralisiren werden und
das constante Niveau wird also dasjenige des Gefäßes E
seyn, so daß durch die Rühre b ein ununterbrochenes
Ausfließen stattfindet. Man speist das Gefäß Z direct
durch eine Röhre X, oder man leitet die Flüssigkeit in
einen obern Behälter, aus welchem man sie durch eine mit einem Hahn versehene Röhre
in Z gelangen läßt.
Mittelst des Verfahrens – die salpetrigsauren Gase von Schwefelsäure
absorbiren zu lassen und sie letzterer wieder durch schwefligsaures Gas zu entziehen
– soll sich nach Gay-Lussac's Angabe viel Salpetersäure ersparen lassen, so daß man mit 3
Kilogr. Salpeter oder beiläufig 4 Kilogr. Salpetersäure auf 100 Schwefel ausreicht,
während gewöhnlich 8 bis 10 Proc. Salpetersäure verbraucht werden.
Die Schwefelsäure, welche man aus der großen Kammer abzieht, worin sie 50 bis
53° Baumé zeigt, muß man ebenfalls denitrificiren (von salpetriger
Säure und Stickoxyd befreien); die HHrn. Poisat und Comp. in Folie-Nanterre (welche die um die
Verbesserung der Schwefelsäure-Fabrication verdienten HHrn. Holker und d'Arcet lange Zeit
zu Associé's hatten) denitrificiren ihre Kammersäure mittelst eines Stroms
schwefliger Säure, welcher direct aus dem Schwefelofen gezogen wird, so daß ihre
Schwefelsäure immer schweflige Säure enthält, die man beim Oeffnen eines Ballons
sogleich stark riecht. Auf diese Weise erzielen sie mit Ersparniß ein besseres
Product.
Jeder Schwefelsäure-Fabrikant ist also gegenwärtig in Stand gesetzt eine Säure
zu erzielen, worin keine salpetrigsauren Gase verdichtet sind, auch ohne sie
mittelst des von Pelouze im J. 1841 angegebenenPolytechn. Journal Bd. LXXX S.
382., übrigens sehr einfachen Verfahrens zu reinigen. Dasselbe besteht darin, die
Schwefelsäure mit ein wenig schwefelsaurem Ammoniak zu versetzen und dann zu
erhitzen, wobei sich das Ammoniak mit der salpetrigen Säure in Stickstoff und Wasser
zersetzt. Bei der Anwendung der Schwefelsäure zu gewissen Zwecken, z.B. zum Auflösen
des Indigos und zum Reinigen der Oele, ist es übrigens rathsam, sie zur Vorsicht
nach dieser Methode zu reinigen.
Eine Methode um die geringsten Spuren von Stickstoff-Verbindungen in der
Schwefelsäure zu entdecken, hat Hr. Desbassyns von
Richemont angegeben: man braucht nämlich in die Säure nur einige Tropfen
schwefelsauren Eisenoxyduls zu gießen; letzteres bemächtigt sich des Sauerstoffs der
Stickstoff-Verbindung, verwandelt sich in Oxyd und die Flüssigkeit färbt sich
dadurch sehr auffallend roth.
Wir gehen nun auf einige Details hinsichtlich der Bleikammern über, welche zum
Verständniß der Abbildung (Fig. 22) nöthig sind.
Fig. 26 zeigt
im Grundriß die Anordnung der Bleikammern, welche in der Hauptfigur, um Raum zu
gewinnen, als in einer Linie neben einander stehend abgebildet wurden. A sind die Schwefelöfen und Dampfkessel; a, a die Kamine dieser zwei Oefen, welche in einen
einzigen zusammenlaufen, der in den Apparat B ausmündet,
welcher durch den Canal b mit der ersten Kammer C verbunden ist. D ist die
zweite Kammer; E, E ist die Hauptkammer, welche durch
den Canal e die nicht verdichteten Gase in die beiden
letzten kleinen Kammern F und G abziehen läßt. f bezeichnet das Rohr,
welches in den Condensator einmündet und g das
Austrittsrohr desselben. h ist das Eintritts- und
i das Austrittsrohr des zweiten Condensators. H ist der Gay-Lussac'sche Apparat zur Absorption der salpetrigsauren
Gase.
Fig. 27 ist
ein Querdurchschnitt der Condensatoren und Fig. 28 ihr Grundriß,
welche keiner näheren Beschreibung bedürfen.
Die Sohle des aus Backsteinen construirten Ofens, worin die schweflige Säure erzeugt
wird, muß eine so große Fläche haben, daß man wenigstens 66 Kilogr. Schwefel in 24 Stunden und per Quadratmeter abbrennen kann. Die Luftmenge, welche
man in den Ofen einziehen läßt, ist sehr wichtig, weil sie nicht bloß zum Verbrennen
des Schwefels dient, sondern auch den zur Verwandlung der schwefligen Säure in
Schwefelsäure nöthigen Sauerstoff größtentheils liefern muß; auf das Kilogramm
Schwefel sind 6 bis 7 Kubikmeter einströmender Luft erforderlich; mittelst eines auf
dem Kamin angebrachten Regulators läßt sich ihre Menge reguliren.
Damit sich der Apparat in guten Umständen befindet, sollten die Gase in der ersten
Kammer 12 Proc. freien Sauerstoff enthalten und in der letzten 4 Proc.
Die Wassermenge ist ebenfalls sehr wichtig, denn von ihr hängt das Gelingen der
Operation fast gänzlich ab. Wenn man zu viel Wasser in die Kammern gelangen ließe,
würde sich die Schwefelsäure wohl bilden, sie wäre aber zu schwach, und würde
folglich zu viel Brennmaterial zu ihrer Concentration erfordern; wenn man hingegen
nicht genug Wasser einführte, würde das Ergebniß an Schwefelsäure sich beträchtlich
vermindern und könnte sogar plötzlich aufhören.
Man hat gefunden, daß man die besten Resultate erhält, wenn man so viel Wasser (als
Dampf) in die Kammern treibt, daß die Säure, welche man aus der Hauptkammer abzieht,
50 bis 53° Baumé zeigt. Diese Quantität ist sehr leicht zu berechnen.
Die Säure von 66° B. enthält in 613 Gewichtstheilen 112 Wasser, d.h. etwas
mehr als den fünften Theil ihres Gewichts; nun geben 100 Schwefel jetzt im Minimum
300 Schwefelsäure von 66° B., welche beiläufig 60 Kil. Wasser enthalten. Die
Säure von 50° enthält nur 2/3 ihres Gewichts Säure von 66°; man muß
also diesen 300 Kilogr. Säure von 66° 150 Kil. Wasser beifügen, um sie auf
50° zu bringen. 150 Kil. Wasser plus 60 Kil., die
in der Säure von 66° gebunden sind, geben 210 Kilogr. Wasser, welche in den
450 Kil. Säure von 50° enthalten sind. Auf 100 Kil. Schwefel muß man also
wenigstens 210 Kil. Wasser in die Kammern treiben, und um die Verluste
auszugleichen, muß der Dampfkessel folglich 300 Kil. zu liefern im Stande seyn.
Auch hat man gefunden, daß man, um unter den günstigsten Umständen zu fabriciren, auf
100 Kubikmeter des Gesammt-Inhalts der Kammern höchstens 100 Kilogr. Schwefel
und mindestens 66 Kilogr. verbrennen soll.
Krankheiten der Kammern. Bei der Fabrication der
Schwefelsäure in den Kammern können Unregelmäßigkeiten eintreten, die sich jedoch
vermeiden lassen.
1) Wenn die Temperatur im Schwefelofen zu hoch ist oder man nicht genug Luft einläßt,
so verflüchtigen sich Schwefelblumen, welche sich in den Kammern verdichten; man
erzeugt also weniger Säure und überdieß ist der Schwefel, welchen man später auf dem
Boden der Kammern sammelt, mit Säuren getränkt und muß ausgewaschen werden, um ihn
wieder benutzen zu können.
Sollte die Säure, welche man aus der Hauptkammer abzieht, Schwefel suspendirt
enthalten, so muß man diesen sich absetzen lassen, besonders wenn man die Säure
concentriren will; denn beim Erhitzen würde sich dieser Schwefel in schweflige Säure
verwandeln, und zwar auf Kosten des Sauerstoffs der Schwefelsäure, welche also
selbst zum Theil in schweflige Säure überginge.
2) Wenn die Luft in den Kammern zu trocken ist, finden die gewöhnlichen Reactionen
nicht mehr statt, man mag noch so viel Schwefel verbrennen und Salpetersäure
anwenden; der Ertrag kann dann ungeheuer abnehmen.
3) Ein Mangel an Salpetersäure kann große Störungen im Apparat veranlassen; in diesem
Fall verliert man einen Theil der schwefligen Säure, welche in die Luft
entweicht.
Um eine zu hohe Temperatur des Ofens zu vermeiden, benutzte Hr. Grouvelle eine Idee von Clement-Desormes und führte vor mehreren Jahren in der Fabrik des
Trois-Fontaines bei Brüssel eine Art Quinquet mit doppeltem Luftzug zur
Verbrennung des Schwefels ein. Die Sohle des Ofens ist durch parallele Eisenstangen
(eine Art Rost) erseht, auf welche man gußeiserne Kästen stellt, die miteinander
verbunden, aber doch durch einen Zwischenraum getrennt sind, welcher der Luft
gestattet in den Ofen einzuziehen; in diese Kästen bringt man den Schwefel. Nachdem
sie beschickt sind, zündet man den Schwefel an und schiebt sie in den Ofen; die Luft
zieht durch die Zwischenräume der Kästen ein und die Verbrennung dauert fort, bis in
den Kästen nichts mehr als der erdige Rückstand des angewandten Rohschwefels
enthalten ist. In diesem Augenblick ersetzt man die Kästen durch andere mit Schwefel
beschickte. Die Ofenthür wird dann natürlich mit fettem Thon lutirt.
Hr. Desbassyns von Richemont leistete durch sein Verfahren
Bleiplatten ohne Loth (nämlich mit bloßem Blei) durch die Knallgasflamme zu löthen,
den Schwefelsäure-Fabriken einen großen Dienst; die Wände der Kammern
bestehen jetzt gewissermaßen nur aus einer einzigen Bleiplatte.
Wenn man, wie in England, die schweflige Säure durch Rösten von Schwefel- oder
Kupferkiesen gewinnen will, so muß bei dem beschriebenen Verfahren der Schwefelofen
abgeändert werden.
Die Säure aus den Kammern kann in manchen Industriezweigen, z.B. zur Fabrication von
Eisenvitriol, schwefelsaurem Ammoniak, Salpetersäure, Stearinsäure etc. angewandt
werden, ohne daß man sie vorher concentrirt; zu anderen Zwecken, z.B. zum Auflösen
des Indigos, zum Affiniren der edlen Metalle etc., muß man sie hingegen auf
66° B. abdampfen, wo sie dann nur noch das Hydratwasser enthält.
Dieß geschieht in bleiernen Pfannen, welche bei geringer Tiefe eine große Oberfläche
darbieten, worin man die Concentration der Säure aber nur bis auf 60° B.
treiben kann, weil darüber hinaus ihr Siedepunkt das Schmelzen des Bleies
veranlassen könnte; man muß daher ihre Concentration vollends in Glasretorten oder
Platingefäßen bewerkstelligen. Gegenwärtig benutzen alle großen Fabriken
Platingefäße, obgleich dieselben sehr kostspielig sind, weil ungeachtet des größeren
Anlagecapitals die Concentration der Säure doch wohlfeiler zu stehen kommt als in
Glasretorten (letztere wendet man noch zu Montpellier an, wo das Glas sehr wohlfeil
ist). Während der Concentration entbindet sich die schweflige Säure nebst der
Salpetersäure und Untersalpetersäure, welche in der Schwefelsäure enthalten seyn
können.
Fig. 29 ist
der Durchschnitt des ganzen Concentrations-Apparats. A, A¹ sind die Bleipfannen, in welchen man die Säure bis auf
60° B. abdampft, um sie dann in die Platinblase B
zu schaffen. Ein Heber s, s stellt die Verbindung
zwischen den zwei Pfannen durch ein aufgehängtes Gefäß her, welches man mittelst
eines Flaschenzugs hinaufzieht oder herabsenkt. Wenn man es aufzieht, steigt der
Säurespiegel in ihm im Verhältniß zu demjenigen in der Pfanne A, und das Auslaufen vermindert sich also; senkt man jenes Gefäß herab, so
nimmt das Auslaufen zu und es fällt mehr Flüssigkeit in die Pfanoe A¹ durch den Schnabel des Gefäßes v. Dasselbe gilt für den Heber s¹, s¹ und das Gefäß v¹, welches die Säure der Platinblase B oder vielmehr dem Heber s² liefert. Mittelst dieser Vorrichtung kann man also die Speisung nach
Erforderniß oder auf eine continuirliche Weise reguliren; in letzterm Falle muß auch
das Abzapfen oder Ablassen der concentrirten Säure aus dem Platinkessel
ununterbrochen stattfinden. Dieses geschieht mittelst des Hebers I, I, dessen Einrichtung aus Fig. 30 und 31 ersichtlich
ist. Dieser Heber aus Platin dient um die concentrirte Säure aus der Blase
abzuziehen und sie abzukühlen, ehe man sie in die Ballons füllt.
Der kurze Schenkel des Hebers taucht in die Platinblase durch eine Tubulatur; der
lange Schenkel vertheilt sich bald in zwei andere, welche sich gegen das Ende des
Hebers vereinigen, wo derselbe mit einem Hahn aus Platin versehen ist. Die beiden
Verzweigungen gehen unter einer gewissen Neigung durch ein Kühlgefäß, dessen Wasser
unaufhörlich erneuert wird. Das kalte Wasser liefert die Röhre m, welche am unteren Ende der Kufe einmündet, und das
heiße Wasser entweicht bei o am entgegengesetzten oberen
Ende. Der kleine gekrümmte Schenkel ist mit zwei Trichtern p,
p¹ versehen, die man mittelst zwei Stangenventilen nach Belieben
verschließen kann; mittelst dieser Ventile läßt sich der Heber leicht in Thätigkeit
setzen. Die Heberröhre hat denselben Durchmesser vor der Verzweigung und nach der
Vereinigung. E ist eine Stopfbüchse, durch welche die
Heberröhre in das Kühlgefäß D tritt; durch eine ähnliche
tritt sie auch aus.
Den beschriebenen Heber verdankt man Hrn. Bréant.
Derselbe schlug auch vor, die Hauptröhre in vier Zweigröhre sich vertheilen zu
lassen; diese Einrichtung wird aber bei einem ununterbrochenen Gang des Apparats nur
selten mehr angewandt; dagegen gewährt sie einen Vortheil, wenn die Operation keine
continuirliche ist, denn dann ist es nöthig die Platinblase so schnell als möglich
zu entleeren, um zu einer neuen Concentration überzugehen.
Der Hahn r des Hebers wird so weit geöffnet, daß das
Auslaufen mit dem Einfließen in die Blase im Verhältniß steht.
Fig. 32 ist
ein Querdurchschnitt der Platinblase und des mit Wasser umgebenen bleiernen
Schlangenrohrs, worin sich die aus der Blase entweichenden Wasserdämpfe nebst der
von ihnen mitgerissenen Säure verdichten; diese sehr schwache Säure schafft man in
die Bleikammern.
Bei der ununterbrochenen Concentration braucht man die Platinblase nicht mit ihrer
Armatur zu versehen, sondern sie bloß auf gußeiserne Platten zu setzen; bei dem
ununterbrochenen Gang muß man aber den Apparat sorgfältig überwachen; die Pfanne muß
stets genug Säure zum Speisen der Blase enthalten; ein langsameres Sieden reicht
hin, um die Grädigkeit der concentrirten Säure zu vermindern. Die Schwefelsäure hat
jedenfalls 66° B., wenn die sich entwickelnden Dämpfe nach dem Verdichten
auch 66° zeigen; in der Praxis treibt man das Erhitzen der Platinblase jedoch
selten bis auf diesen Punkt.
Der Platinkessel wiegt durchschnittlich 52 Kilogr.; man kann darin 4000 Kilogr. in 24
Stunden concentriren. Wenn man mit Unterbrechung concentrirt, muß man sehr darauf
achten, daß die Säure nie gänzlich aus der Blase abgezogen wird; ein Drittel davon
sollte immer
zurückgelassen werden. Würde man diese Vorsichtsmaaßregel nicht beobachten, so
könnte die Platinblase durch die raschen Temperatur-Veränderungen beim
Einlassen der Säure von 60° B. bald Schaden leiden.
Der Platinkessel hält ohne viele Goldlöthungen lange aus, wenn die zu concentrirende
Säure weder ein Metall noch Chlor enthält. Ein Gran Blei reicht hin um ihn zu
durchlöchern; Chlor kann in die Schwefelsäure kommen, wenn die in den Kammern
angewandte Salpetersäure Kochsalz enthielt.
Wegen des hohen Preises der Platinkessel und ihrer leicht möglichen Beschädigung
machte Hr. Kuhlmann vor etwa zwei Jahren den Vorschlag,
die Schwefelsäure von 60° B. in Bleikesseln zu concentriren, worin man
beständig das Vacuum herstellt, um den Siedepunkt niedriger zu erhalten; in diesem
Falle liegt nämlich der Siedepunkt der Säure von 66° B. unter dem
Schmelzpunkt des Bleies. Uebrigens wissen wir nicht, ob der genannte Chemiker dieses
Verfahren in seiner Fabrik zu Loos wirklich anwendet und praktisch befunden hat.
Derselbe Hr. Kuhlmann hat vor etwa zehn Jahren Versuche
über die Fabrication von Schwefelsäure mittelst schwefliger Säure und des
Sauerstoffs der atmosphärischen Luft angestellt, indem er die katalytische Kraft des
zum Rothglühen erhitzten Platinschwamms benutzte, über welchen er ein Gemisch der
beiden Gase streichen ließ. Hiebei bildet sich allerdings Schwefelsäure, welche
natürlich sehr wenig Wasser enthält, so daß man auf diesem Wege fast wasserfreie
Säure erhalten könnte; leider wird aber die katalytische Kraft des Platinschwamms
bald abgestumpft, und um sie wieder herzustellen, muß man das Platin auf die
Rothglühhitze bringen. Dieses sinnreiche Verfahren gestattet daher keine Anwendung
in den Schwefelsäurefabriken, welchen die neuesten oben erwähnten Verbesserungen
größere Vortheile versprechen.
Die im Großen bereitete Schwefelsäure ist niemals rein; sie enthält immer
schwefelsaures Blei und bisweilen auch schwefelsaures Eisenoxyd (von dem im
Rohschwefel enthaltenen Schwefeleisen herrührend) aufgelöst. Da diese Salze aber nur
in geringer Menge darin vorkommen, so sind sie in der Regel bei technischen
Operationen unschädlich. Die Kammersäure enthält überdieß immer Arsenik als arsenige
Säure (nach Orfila auch Arseniksäure).
Um die Menge der fremden Salze zu bestimmen, raucht man 100 Gramme Schwefelsäure in
einer Platinschale ab; man betrachtet sie als gut, wenn der Rückstand nur 5
Tausendstel wiegt.
Fabricationskosten der Schwefelsäure; nach Payen.
Schwefel, 1600 Kilogr., à 16 Fr. die 100 Kilogr.
256 Fr. – Cent.
Salpetersäure, 134 Kilogr., à 45 Fr. die 100 Kil.
60 „
30 „
Steinkohlen, 20 Hektoliter, à 2 Fr. 50 Cent
50 „ –
„
Handarbeit, Direction, Zinsen
136 „ –
„
Reparaturen
35 „ –
„
Concentrations-Kosten
45 „ –
„
Transportkosten, Disconto
82 „ –
„
Verpackung
107 „ –
„
–––––––––––––
771 Fr. 30 Cent.
Production: 4800 Kil. à
66° B. 4800 : 771 = 100 : x = 16 Fr.
16 Fr. für 100 Kilogr. ist wohl gegenwärtig eine zu hohe Ziffer, welche für die guten
Fabriken um wenigstens 2 Fr. vermindert werden dürfte. Als Grund dafür beschränken
wir uns auf die Bemerkung, daß man durch das Gay-Lussac'sche Verfahren die 134 Kil.
Salpetersäure auf 64 Kil. vermindern kann.
Concentrationskosten der Schwefelsäure von 52° B.
auf 66° in einem
Platinkessel von 100 Liter Inhalt; nach
Payen.
Handarbeit
18 Fr.
Steinkohlen, höchstens
29 „
Platinblase, Zinsen, Reparaturen
etc.
25 „
Bleipfannen, Zinsen, Reparaturen
etc.
8 „
–––––
80 Fr.
Für 4000 Kil. concentrirte Säure: 4000 : 80 = 100 : x = 2 Fr.
Wasserfreie Schwefelsäure. Man bereitet sie gewöhnlich
durch Destillation des Nordhäuser Vitriolöls bei gelinder Hitze; die übergehenden
klaren Tropfen von wasserfreier Schwefelsäure erstarren zu farblosen Krystallen,
wenn man die Temperatur der Vorlage unter + 14° R. erhält. Um diese Säure in
großer Menge zu erhalten, kann man folgendes von Berzelius angegebene Verfahren befolgen:
Man vermengt 3 Theile frisch ausgeglühtes und folglich wasserfreies schwefelsaures
Natron mit 2 Theilen gewöhnlicher Schwefelsäure von 66° B. und erhitzt die
Masse nach und nach bis zum anfangenden Rothglühen; zuerst steigt sie sehr, was aber
dann nachläßt; man gießt sie in Platten, die man zerbröckelt und in einer guten
Retorte aus Steinzeug destillirt; den Dampf leitet man in einen mit Eis abgekühlten
Ballon. Man erhält beinahe 1 Kilogr. wasserfreie Säure auf 2 Kil. angewandter
gewöhnlicher Säure; der Rückstand kann neuerdings mit gewöhnlicher Säure behandelt und
so immer wieder zur Bereitung wasserfreier Säure verwendet werden.
Seit beiläufig einem Jahre fabricirt man zu Auteuil wasserfreie Schwefelsäure nach
einem Verfahren, welches von Hrn. Laroque, Präparator an
der École de pharmacie entdeckt wurde, aber
geheim gehalten wird.
Ohne Zweifel würde die Industrie eine sehr große Menge wasserfreie Schwefelsäure
verwenden, wenn sie im Handel zu einem annehmbaren Preise zu bekommen wäre.
Zusatz.
Die Schwefelsäure-Fabrication mittelst mehrerer verbundenen Bleikammern datirt
sich vom J. 1834 und ist eine französische Erfindung. Eine Beschreibung (mit
Detail-Zeichnungen) einer solchen Einrichtung, um täglich 100 metrische
Centner concentrirte Schwefelsäure zu fabriciren, wurde (nach einem in Rußland
genommenen Patent) im polytechn. Journal Bd.
LXXXVI S. 119 (Jahrgang 1842) mitgetheilt. Die Vortheile, welche das neue
Verfahren im Vergleich mit dem früheren gewährt, sind: 1) daß man aus 100 Pfd.
Schwefel durchschnittlich 310 Pfd. concentrirte Schwefelsäure erhält, früher nie
über 290 Pfd.; 2) daß man um ein Fünftel weniger Salpetersäure braucht als sonst und
3) daß man die Schwefelsäure in den Kammern von 52° Baumé erhält,
früher nur von 48° B. Von den Veränderungen oder Verbesserungen, welche seit
dem J. 1842 im System der Schwefelsäure-Fabrication mittelst verbundener
Kammern in Frankreich vorgenommen wurden, dürfte vorstehende Abhandlung Mallet's, welche dem Dictionnaire
des arts et manufactures par M. C.
LaboulayeDieses technische Wörterbuch erschien unlängst bei L. Mathias in Paris in zwei starken Octavbänden
(4000 Seiten) mit 2600 Holzschnitten und einigen Kupfertafeln. Die
Bearbeitung zahlreicher Artikel muß, wenigstens vom französischen
Standpunkte aus, als ausgezeichnet erklärt werden. Solche sind aus der
technischen Physik: über Brennmaterialien
und Verbrennung von Ebelmen, Professor an der
École des mines; über Beleuchtung
mit Oel und Gas von Gibon, Director der
Gasfabrik zu Arras; über Beleuchtung mittelst flüssiger
Kohlenwasserstoffe, vom Chemiker Mallet; über
Heizung, vom Civilingenieur Grouvelle; über
Galvanoplastik und elektrische Vergoldung, von Barral, Repetitor an der École
polytechnique; aus der technischen
Chemie: die Metallurgie, vom Bergwerks-Ingenieur Debette; über Metalllegirungen, vom
Herausgeber Laboulaye; über Mörtel, vom
Brücken- und Straßenbau-Ingenieur Mangon; über Soda- und
Schwefelsäure-Fabrication, von Mallet;
über Papierfabrication, von Hanriot, Director
einer Papierfabrik; über Tabak, von Barral;
aus der Mechanik: Dampfmaschinen, Locomotiven und
Wasserräder, von C. E. Julien; Dampfschiffe,
von Laboulaye;
Dampfkessel-Fabrication, vom Civilingenieur Barrault; Tunnel, von Leroy;
Brücken, von Bois und Leroy; der umfangreiche Artikel Spinnerei und Weberei, von Alcan, Ingenieur und Professor an der École centrale des arts et
manufactures.
Hr. Laboulaye scheint zur Herausgabe seines
Dictionnaire des arts et manufactures
durch Ure's Dictionary
of arts and manufactures veranlaßt worden zu seyn, welches
dabei auch vielfach benutzt wurde: von Ure's
technischem Wörterbuch erschien bereits 1843 von Karmarsch und Heeren eine
vortreffliche deutsche Bearbeitung (Prag, bei Gottlieb Haase Söhne). entnommen ist, eine ziemlich getreue Darstellung geben.
Es ist klar, daß im Fabricationsverfahren mit verbundenen Bleikammern wesentliche
Verbesserungen nur dahin zielen konnten, eine von Stickoxyden freie Schwefelsäure zu
erzeugen, um sowohl die Qualität des Products zu verbessern, als auch zugleich an
Fabricationskosten durch geringeren Verbrauch von Salpetersäure zu ersparen. Daß in
Frankreich günstige Resultate in diesem Sinne erzielt wurden, erfuhr man zuerst in
weiteren Kreisen durch die Anrede, welche der berühmte nunmehr verstorbene Chemiker
Thenard bei der Preisvertheilung im J. 1844 an den
König der Franzosen hielt, worin folgende Stelle vorkommt: „Von
unberechenbarer Wichtigkeit sind die Apparate von Desmontis, Morin und Chapius (rue Richelieu No. 31 und rue
Montmartre No. 64 in Paris) zur Schwefelsäure-Bereitung. In
ihnen werden alle nachtheiligen Dämpfe im Augenblick ihrer Erzeugung nicht nur
vollständig absorbirt, sondern sie vermindern sogar durch ihre Anwendung die
Kosten der Operation, welche diese Dämpfe hervorgerufen hat; und überdieß ist
die der Gesundheit und der Vegetation so nachtheilige Fabrication des in
unglaublicher Masse verbrauchten Vitriolöls – für Frankreich allein
jährlich 20 Millionen Kilogramme – nun so gänzlich unschädlich gemacht,
daß die frühere gesetzlich erforderliche Trennung derselben von bewohnten Orten
überflüssig, ja daß es möglich geworden ist, in jedem Privathause ohne alle
Belästigung das Geschäft vorzunehmen.“
Bulletin de la Société
d'Encouragement, August 1844.
Hiemit hat Thenard schwerlich etwas anderes bezeichnen
wollen, als den in der vorhergehenden Abhandlung beschriebenen Gay-Lussac'schen Absorptionsapparat.
Einen von demselben nicht wesentlich abweichenden Apparat, mittelst dessen die aus
den Bleikammern gewöhnlich in die Luft entweichenden salpetrigen Dämpfe gesammelt
und bei der Schwefelsäure-Fabrication immer wieder benutzt werden können, so
daß man verhältnißmäßig viel weniger Salpeter als bisher auszuwenden braucht, hat
übrigens schon im Jahr 1842 Ch. E. Sautter sich in England patentiren
lassen (polytechn. Journal Bd. LXXXIX S.
440); er bringt ebenfalls die aus den Bleikammern entweichende Luft in
Berührung mit einem Strom Schwefelsäure von 62–66° B. und leitet dann
diese Schwefelsäure, welche sich mit den Stickoxyden verbunden hat, um letztere
wieder zu benutzen, in den Cylinder oder die Kammer, in welche die Producte von der
Verbrennung des Schwefels zuerst gelangen.
Bekanntlich ließ sich im J. 1831 Peregrine Phillips zu
Bristol ein Verfahren patentiren, um Schwefelsäure mit gänzlicher Ersparung des
Salpeters zu bereiten; er leitet nämlich das durch Verbrennen von Schwefel erzeugte
schwefligsaure Gas in gehörigem Verhältniß mit atmosphärischer Luft gemengt,
mittelst einer Luftpumpe durch Röhren von Platin oder Porzellan, welche Platindraht
oder Platinschwamm enthalten und bis zum starken Glühen erhitzt werden. Daß fein
zertheiltes Platin in der Hitze die directe Verbindung des schwefligsauren Gases mit
dem Sauerstoff der Luft bewirkt, hat Magnus durch
Versuche bestätigt. Von einer Anwendung dieses Verfahrens im Großen hat man aber
seitdem nichts gehört; durch Mallet's Abhandlung erfahren
wir nun, daß Kuhlmann, ein gewandter Chemiker und selbst
Schwefelsäure-Fabrikant, sich erfolglos bemühte, diese Methode in die Praxis
einzuführen.
Emil Dingler.