XXXVI. Untersuchung einiger Braunkohlen des Westerwaldes in Hinsicht auf die Producte, welche sie bei der trockenen Destillation liefern; von Professor Dr. R. Fresenius. Aus den Mittheilungen des nassauischen Gewerbevereins, 1855, Nr. 13 u. 14. Fresenius, Untersuchung einiger Braunkohlen des Westerwaldes. Im Auftrage des herzoglich nassauischen Finanzcollegiums habe ich die Braunkohlen der Dominialgruben Nassau, und Oranien, welche mir in Stück-, Brocken- und Lesfohlen übergeben worden waren, in Betreff der technisch wichtigen Producte untersucht, welche sie bei der trockenen Destillation liefern. Die Kohlen gehörten ihrer Hauptmasse nach zu den Pseudoligniten, enthielten aber auch helle Lignite (vergleiche Casselmann, Annalen der Chemie und Pharmacie Bd. LXXXIX S. 45 und 184). Bei den meisten Versuchen wurden die Kohlen im Ganzen verwendet, nur wo es besonders angeführt ist, sonderte man die Lignite von den Pseudoligniten. Die ganze Arbeit zerfallt in folgende Abschnitte: I. Die trockene Destillation der Kohlen. II. Die Destillation des Theers, d.h. seine Verarbeitung zu Rohproducten. III. Die Reinigung der bei der Destillation des Theers erhaltenen Rohproducte. IV. Die Bestimmung der Heizkraft der Kohks. V. Die Bestimmung des Ammoniakgehaltes der bei der Destillation erhaltenen wässerigen Flüssigkeiten. VI. Schlußbemerkungen. I. Trockene Destillation der Braunkohlen. Zur Destillation der Braunkohlen diente ein eigens erbauter kleiner Retortenofen. Die angewandte eiserne Retorte war im Lichten 3 Fuß lang, 5,6 Zoll breit und 5 Zoll hoch. An ihrem Hinteren Ende befand sich ein eisernes Rohr, welches mittelst eines kupfernen Vorstoßes mit einem durch ein Kühlfaß geführten Bleirohre in Verbindung gesetzt wurde. Die Theerdämpfe wurden in diesem schon sehr vollständig verdichtet; die noch unverdichteten traten mit den Gasen und dem verdichteten Wasser und Theer in eine Wasser enthaltende Vorlage von Zinkblech nahe am Boden ein, woselbst vollständige Verdichtung aller verdichtbaren Producte stattfand, während die Gase durch ein im oberen Theil der Vorlage befindliches Rohr in die Feuerung geleitet wurden; sie verbrannten mit schwach leuchtender Flamme. Die untere Oeffnung des Zinkgefäßes war, wie bereits bemerkt, beständig durch eine 2 bis 3 Zoll hohe Wasserschicht gesperrt; das sich ansammelnde Theerwasser (dessen Stand an einem Wasserstandszeiger zu sehen war) wurde von Zeit zu Zeit mittelst eines kleinen Hahns abgelassen. – Die Destillationen wurden ganz langsam betrieben und so lange fortgesetzt, bis keine Gase mehr kamen und die ganze Retorte lebhaft roth glühte. Nach jeder Operation ließ man den Ofen, bei noch geschlossener Retorte, erkalten. Man erhielt bei der Destillation: a) Kohks in der Retorte, b) Theer, c) wässerige Flüssigkeit (Theerwasser), d) Gase Nach diesen allgemeinen Bemerkungen gehe ich über zur Darstellung der Resultate. A. Grube Oranien. I. Leskohlen.Die Leskohlen stellen ein Gemenge dar von kleinsten Stückchen und Splittern bis zur Größe von 2–3 Männerfäusten; die kleineren Stücke wogen etwa 25, die größten 300–400 Gramme. Es wurden mit denselben folgende 5 Destillationen vorgenommen: Textabbildung Bd. 138, S. 130 Die Mittelzahl ist die wirkliche, erhalten durch Vergleichung der Gesammtmenge der Kohlen mit der Gesammtmenge der Kohks. Nr.; Verwendete Kohlen in Gram; Erhaltene Kohks; 100 Theile Kohle liefert. Kohks; Theerwasser; Theer; Gase; Gesammtmenge 16980 Gram; 100 Theile Kohle liefern 44,72; Gesammtmenge 2040; 100 Theile Kohle liefern 5,37; Gesammtmenge, berechnet aus dem Verlust, 6810 Gram; 100 Theile Kohle liefern 17,9 Thle. Gas; Sum.; im Mittel II. Stückkohlen.Große Stücke im Gewicht von 15–40 Pfd. Es wurden ausgeführt 5 Destillationen: Textabbildung Bd. 138, S. 131 Nr.; Verwendete Kohlen in Gram; Erhaltene Kohks; 100 Theile Kohlen lief. Kohks; Theerwasser; Theer; Gase; Gesammmtmenge 20945 Gram; 100 Theile Kohle liefern 40,77; Gesammmtmenge 1640 Gram; 100 Theile Kohle liefern 3,19; Gesammmtmenge 10880 Gram; 100 Theile Kohle liefern 21,17; Sum.; im Mittel NB. Der bedeutende Unterschied in der Ausbeute an Kohks bei 4 und 5 rührt daher, daß die bei diesen Destillationen verwendeten Kohlen sehr aschenreich waren. B. Grube Nassau. I. Leskohlen. Es wurden ausgeführt 5 Destillationen: Textabbildung Bd. 138, S. 131 Nr.; Verwendete Kohlen in Gram; Erhaltene Kohks; 100 Theile Kohlen lief. Kohks; Theerwasser; Theer; Gase; Gesammtmenge 17205 Gram; 100 Thle. Kohle liefern 43,69; Gesammtmenge 1470 Gram; 100 Thle. Kohle liefern 3,78; Gesammtmenge 8385 Gram; 100 Thle. Kohle liefern 21,29; Sum.; im Mittel II. Stückkohlen. Ausgeführt 5 Destillationen. – Um den Einfluß eines langsamen Austrocknens auf die Beschaffenheit der Kohks zu ermitteln, wurden zwei Destillationen mit lufttrocknen, zwei mit 1 Tag lang bei 120–150° C. getrockneten und eine mit 2 Tage lang bei 120–150° C. getrockneten Kohlen vorgenommen. – Da der Theer jeder einzelnen Destillation nicht besonders gewogen werden konnte, so mußte auf die Bestimmung der Gase aus dem Verluste bei dieser Versuchsreihe verzichtet werden. Textabbildung Bd. 138, S. 132 Berechnet man aus dem Theer der 5 Destillationen die Portion, welche von den beiden ersten stammt, so ergibt sich für diese eine Gasmenge von 4125 Gram. im Ganzen = 22,8 Proc. Nr.; Verwendete Kohlen in Grammen; Erhaltene Kohks; 100 Theile Kohlen liefern Kohks; Theerwasser; Theer; Gesammtmenge 7774; 100 Thle. Kohlen liefern 43,07 Proc.; Sum.; im Mittel; 2) Destillationen mit 1 Tag lang getrockneten Kohlen, wobei 27,5 Procent Wasser entwichen; Gram. trocken; Gr. lufttrocken; 3) Destillation mit 2 Tage lang getrockneten Kohlen, wobei 37 Procent Wasser entwichen; Gesammtmenge 1285 Gramme; 100 Theile lufttrockene Kohlen liefern 2,86 Procent C. Lignite aus beiden Gruben. Die Lignite wurden durch Auslesen der Les- und Brockenkohlen erhalten und nur solche zur Destillation verwendet, die ihre Holzstructur vollkommen bis in die kleinsten Theilchen beibehalten hatten und nicht durch Infiltration schwerer geworden waren. Ein Theil davon wurde durch Zerschlagen der Brockenkohlen und Stückkohlen erhalten, in welchen sie ganze Adern bilden. Es wurden ausgeführt sechs Destillationen, und zwar drei mit ungetrockneten, drei mit bei 120–150° C. getrockneten Ligniten. 1) Destillationen mit ungetrockneten Ligniten. Textabbildung Bd. 138, S. 133 Nr.; Verwendete Kohlen in Grammen; Erhaltene Kohks; 100 Theile Kohlen lief. Kohks; Theerwasser; Theer; Gase; Gesammtmenge 8050 Gr.; 100 Thle. lieferten 42,83; Gesammtmenge 1065 Gr.; 100 Thle. lieferten 5,613; Gesammtmenge 3250 Gr.; 100 Thle. lieferten 17,3; Sum.; im Mittel 2) Destillationen mit völlig (3 Tage lang) bei 120 bis 150° C. getrockneten Ligniten, wobei dieselben 22,5 Proc. Wasser verloren. Textabbildung Bd. 138, S. 133 Nr.; Verwendete Kohlen in Grammen; Erhaltene Kohks; 100 Th. lufttrock. Kohlen lief. Kohks; Theerwasser; Theer; Gase; trocken; lufttr.; Gesammtmenge 4070 Gram.; 100 Theile trockene Kohlen liefern 22,36; Gesammtmenge 1070 Gram.; 100 Th. lufttr. Kohlenliefern (trocken verwendete) 5,878; Gesammtmenge 2290 Gram.; 100 Th. lufttr. Kohlen liefern (trocken verwendet) 12,6 Zusammenstellung. 100 Theile lufttrockene Kohlen liefern:   Grube.                Sorte.    Zahl derDestillation.   Kohks.   Theerwasser.   Theer.    Specifis.Gew. des    Theers. Gase. Oranien          Leskohlen         5 31,97     44,72  5,37    1,043 17,94 Oranien        Stückkohlen         5 34,86     40,77  3,19    0,952 21,17 Nassau          Leskohlen         5 31,28     43,69  3,78    1,064 21,29 Nassau        Stückkohlen         5 31,22     43,07  2,86    1,041 22,80 Oranien            Lignite       ungetrocknet         3 34,21     42,83  5,61    1,079 17,35   und Nassau    Lignite (getrocknet      verwendet, auflufttrockene berechnet)         3 36,42  5,88    1,072 12,60 II. Die Destillation des Theers, d.h. Verarbeitung desselben zu Rohproducten. 1) Verfahren. Der vom Wasser mittelst eines Scheidetrichters möglichst befreite Theer wurde in einer kleinen kupfernen Destillirblase bei anfangs gelindem, allmählich gesteigertem Feuer erhitzt; die übergehenden Dämpfe leitete man durch einen Kühlapparat. Die bei ganz gelinder Hitze zuerst übergehenden Tropfen hatten einen holzgeistartigen Geruch; bald mehrte sich die Menge des Destillats bedeutend bei einer Temperatur, bei welcher der Inhalt der Retorte nicht hörbar kochte – der Geruch des Destillats wurde jetzt unangenehm empyreumatisch. Die nicht verdichtbaren Gase und Dämpfe reagirten alkalisch und enthielten viel Schwefelammoniumdampf. Es ging nunmehr längere Zeit Wasser über mit etwas Oel, dann bei wenig verstärktem Feuer reichlich und rasch dünnes Oel; die entweichenden Dämpfe reagirten fortwährend alkalisch, schwärzten Bleipapier und rochen höchst unangenehm. Sobald das Oel dick wurde, wechselte man die Vorlage und fing das nun übergehende, mit dem immer noch Wasser überdestillirte, gesondert auf. Die Destillation wurde fortgesetzt, bis bei starkem Feuer nichts mehr überging. Die zuletzt übergehenden Tropfen erstarrten butterartig; das dicke Oel zeigte viel Paraffinkryställchen. – Man trennte jetzt das leichte, wie das schwere Oel von dem mit übergegangenen Wasser und wog jene wie dieses besonders; ebenso wog man den in der Retorte gebliebenen harten, pulverisirbaren, asphaltartigen Rückstand, den ich der Kürze halber Asphalt nennen will. 2) Resultate. A. Theer von der Grube Oranien. a. Von den Leskohlen. Der Theer war ziemlich dickflüssig, von 1,043 spec. Gewicht. 1900 Gram. Theer lieferten: 100 Thle. liefern:    dünnes Oel     580                 30,53    dickes Oel     145          7,63    Asphalt     256        13,47    Wasser und Gase     919        48,37 ––––––     –––––––   1900      100,00 b. Von den Stückkohlen. Der Theer war dickflüssig, von 0,952 spec. Gewicht. 1540 Gram. Theer lieferten: 100 Thle. liefern:    dünnes Oel     410                   26,62    dickes Oel     290          18,83    Asphalt     210          13,64    Wasser und Gase     630          40,91 ––––––       –––––––   1540        100,00 B. Theer von den Kohlen der Grube Nassau. a. Von den Leskohlen. Der Theer war ziemlich dickflüssig, von 1,064 spec. Gewicht. 1320 Gram. Theer lieferten: 100 Thle. Theer liefern:    dünnes Oel   644                      48,79    dickes Oel   164             12,42    Asphalt   320             24,24    Wasser   157             11,89    Gase (aus dem Verlust)     35               2,66 –––––           ––––––– 1320            100,00 b. Von den Stückkohlen. Der Theer war ziemlich dickflüssig, von 1,041 spec. Gewicht. 1153 Gram. Theer lieferten: 100 Thle. Theer liefern:    dünnes Oel   429                      37,21    dickes Oel   105               9,10    Asphalt   205             17,78    Wasser   367             31,83    Gase (aus dem Verlust)     47               4,08 –––––          ––––––– 1153           100,00 C. Theer von den Ligniten beider Gruben. Der Theer war dünnflüssig, von 1,072 spec. Gewicht. 1010 Gram. Theer lieferten: 100 Thle. Theer liefern:    dünnes Oel   518                     51,29    dickes Oel   200            19,80    Asphalt   200            19,80    Wasser und Gase     92              9,11 –––––         ––––––– 1010          100,00 Man ersieht auf den ersten Blick, daß die auffallende Ungleichheit in der Ausbeute an Theer darin begründet ist, daß die verschiedenen Theere ganz ungleichen Wassergehalt haben; ich stelle daher im Folgenden nochmals die Kohlen zusammen mit den Mengen an Oelen und Asphalt, welche ihr Theer lieferte. 100 Theile lufttrockene Kohlen lieferten:      Grube.          Sorte. rohenTheer.   dünnes    Oel. dickes    Oel Asphalt.   Summader drei letzten.    Oranien      Leskohlen  5,37   1,64  0,41   0,72   2,77    Oranien    Stückkohlen  3,19   0,85  0,60   0,44   1,89     Nassau     Leskohlen  3,78   1,84  0,47   0,92   3,23     Nassau    Stückkohlen  2,86   1,06  0,26   0,51   1,83 Beide Gruben        Lignite(getrocknet verw.)  5,88   3,01  1,16   1,16   5,33 III. Verarbeitung der in II. erhaltenen Rohproducte zu verkäuflicher Waare. Von den in II genannten Producten dient das dünne Oel in gereinigtem Zustande als Leuchtöl und kommt unter dem Namen Mineralöl im Handel vor; das dicke Oel wird im gereinigten Zustande als Maschinenschmieröl oder auch in Gasfabriken zur Verbesserung schwach leuchtenden Gases benutzt; auch läßt sich daraus Paraffin, aber nur in verhältnißmäßig geringer Menge abscheiden. Die Reinigung der Oele etc. ist kein Geheimniß mehr. Es liegen viele Abhandlungen vor über diesen Gegenstand, welche fast alle darauf hinauslaufen, daß die Oele zuerst mit Schwefelsäure und chromsaurem Kali, dann mit Natronlauge behandelt und zuletzt durch nochmalige Destillation gereinigt werden. Man kann rechnen, daß man von 100 Theilen rohen Oels 70 Theile reines erhält. Ich wandte bei der Reinigung der Oele im Wesentlichen die Vorschriften von Brown an (polytechn. Journal, 1854, Bd. CXXXII S. 430), wonach man die Oele mit 5–10 Procent Schwefelsäure und 2 1/2–5 Proc. saurem chromsaurem Kali behandelt, und stellte so die drei Oele dar, welche Wagenmann (polytechn. Journal Bd. CXXXV S. 138) als Handelsartikel bezeichnet, nämlich: 1) Mineralöl (Photogène); 2) Solaröl (zum Brennen in Argand'schen und Carcel-Lampen geeignet); 3) Maschinenschmieröl (lubricating oil). Das Mineralöl ist klar, anfangs fast farblos, allmählich gelb werdend, dünnflüssig von 0,9397 spec. Gewicht, von mäßig starkem, nicht besonders unangenehmem Geruch, brennt leicht mit stark rußender Flamme, gibt in geeigneten Lampen verbrannt eine nicht rußende, sehr helle Flamme. Das Solaröl, ähnlich, aber doch etwas anders riechend als das Mineralöl, ist anfangs fast wasserhell, wird allmählich bräunlich; es fließt wie dünnflüssiges Oel, sein spec. Gewicht ist 0,9692; es brennt erhitzt, mit rußender Flamme, läßt sich in gut ziehenden Lampen sicher mit Erfolg brennen. Das Maschinenschmieröl geht schon bei der Destillation nicht farblos über; es nimmt allmählich eine braungrüne schillernde Farbe an, fließt wie dickeres Oel, setzt in der Kälte viele feine Paraffinkryställchen ab; es riecht schwach, nicht eben unangenehm, sein spec. Gewicht ist 0,9775. Aus einem Theile des dicken Oels schied ich das Paraffin mittelst Weingeist ab; dasselbe war, nach dem Reinigen, blendend weiß, die Ausbeute sehr gering. Der bei der Theerdestillation im Rückstande bleibende Asphalt scheint ähnliche Verwendung finden zu können, wie der aus Steinkohlentheer gewonnene. Die Flüssigkeit, welche man beim Schütteln der rohen Oele mit verdünnter Schwefelsäure erhält, entwickelt mit Kalkhydrat gemischt einen ammoniakalischen, sehr stechenden Geruch; sie enthält eine Reihe flüchtiger Basen, welche ich noch nicht näher untersucht habe. IV. Beschaffenheit der Kohks und Bestimmung ihrer Heizkraft. Die Beschaffenheit der Kohks von den Kohlen beider Gruben stimmt so sehr überein, daß ich im Folgenden die sämmtlichen Kohks zugleich besprechen kann. Wie die Kohlen selbst, so sind auch ihre Kohks sehr verschieden. Die vollkommenen Lignite liefern Kohks, welche bald mattglänzend schwarz, bald glänzend dunkelgrau sind und, abgesehen davon daß sie sich nach der Richtung der Fasern leicht spalten lassen, guten Zusammenhang zeigen. Sie sind etwas leichter als Wasser, enthalten nur ungefähr 1 Procent Asche und reduciren, mit überschüssiger Bleiglätte geschmolzen, fast soviel Blei als Holzkohle, so daß sie in ihrem Brennwerthe nur wenig von dieser abweichen. – Bei vorgenommener Prüfung reducirten 3 Gram. 93,3 Blei. Somit entwickelt 1 Pfund beim Verbrennen soviel Hitze, daß man damit 70,4 Pfund Wasser von 0° auf 100° C. erhitzen kann, oder ihr Brennwerth ist, wenn man den reinen Kohlenstoff gleich 100 setzt, 90,2. Die in der Zersetzung vorgerückteren Kohlen dagegen liefern Kohks, welche wenig Zusammenhang haben und nicht wohl transportabel sind; sie sind zum Theile leichter als Wasser, zum Theile viel schwerer bis 1,8 spec. Gewicht. Ebenso sehr schwankt ihr Aschengehalt, etwa von 10–30 Procent, und ihr Brennwerth, der sich – den des reinen Kohlenstoffs gleich 100 und somit den der Holzkohlen etwa gleich 94 gesetzt – auf 60 bis 78 berechnet. Bei der Prüfung reducirten 3 Gramme eines leichten Kohksstückes 80,5; 3 Gramme eines schweren Stückes dagegen 60,9 Grm. Blei; ersteres Stück enthielt 10,3, letzteres 32,6 Procent Asche. – Es gelang nicht, durch Trocknen der Kohlen vor der Destillation zusammenhängendere Kohks zu erhalten, wodurch der Einwand beseitigt wird, daß vielleicht durch zu rasches Erhitzen die Kohlen von den Wasserdämpfen auseinandergesprengt würden. Schon beim vorsichtigen Trocknen verlieren die Kohlen viel von ihrem Zusammenhang; bei den Kohks zeigt sich diese unangenehme Eigenschaft dann in erhöhtem Grade. Sämmtliche Kohks brennen gut, die der Lignite ausgezeichnet, sie lassen sich ganz wie Holzkohlen verwenden. Bei dem Brennen der Kohks der gewöhnlichen Kohlen ist ihr großer Reichthum an Asche sehr hinderlich und beschwerlich. V. Bestimmung des Ammoniakgehaltes der bei der Destillation der Kohlen erhaltenen wässerigen Flüssigkeiten. Die wässerigen Flüssigkeiten, welche bei der Destillation erhalten worden waren, hatten üblen empyreumatischen Geruch und gelbe Farbe. Die von den Kohlen der Grube Nassau reagirte schwach alkalisch, die von den Kohlen der Grube Oranien war neutral, die von den Ligniten reagirte schwach sauer. Zur Feststellung des Gehaltes an Ammoniak wurden abgemessene Mengen mit Natronlauge destillirt, das übergehende ammoniakalische Wasser in verdünnter Schwefelsäure von bekanntem Gehalte aufgefangen, und die noch freie Schwefelsäure mittelst Natronlauge von bekanntem Gehalte festgestellt. Es ergab sich auf diese Weise, daß 100 Theile Theerwasser enthalten: Ammoniak: entsprechend   Salmiak: von den Kohlen der Grube Oranien     0,214 –     0,663 von den Kohlen der Grube Nassau     0,264 –     0,818 von den ungetrockneten Ligniten beider Gruben     0,094 –     0,291 von den getrockneten Ligniten beider Gruben     0,145 –     0,449 Somit liefern 100 Theile lufttrockene Kohlen: Ammoniak:    Salmiak: von der Grube Oranien     0,092 –     0,285 von der Grube Nassau     0,113 –     0,352 Ich versäume nicht zu bemerken, daß das aus den obengenannten Wassern gewonnene Ammoniak kleine Mengen jener flüchtigen Vasen enthält, in denen Wasserstoff durch Alkoholradicale ersetzt ist. VI. Schlußbemerkungen. Nachdem nun die vorliegende Arbeit die wesentlichsten Grundlagen geliefert hat, welche erforderlich sind bei Beurtheilung der Frage, ob trockene Destillation der Braunkohlen, in größerem Maaßstabe betrieben, zu einem gewinnbringenden Industriezweige ausgebildet werden könne, ist es zur definitiven Entscheidung noch erforderlich, festzustellen, ob die Kohks gut verwendbar sind, und zu welchem Preise sie verwerthet werden könnten. Würde diese Frage in günstiger Art entschieden, so könnte davon die Rede seyn, die Braunkohlen in geschlossenen, von außen geheizten Räumen zu verkohlen und die Destillationsproducte als Nebengewinn zu betrachten; würde sie dagegen verneint, so muß man von der Gewinnung der Kohks gänzlich absehen und könnte alsdann Oefen in Aussicht nehmen, denen ähnlich, welche in Schottland und an anderen Orten bei der trockenen Destillation des Torfes etc. angewendet werden, d.h. schachtförmige Oefen, in denen die oben entstandenen Kohks unten verbrennen und die nöthige Hitze zum Abdestilliren der oben eingeschütteten Kohlen liefern. Diese Oefen arbeiten perpetuirlich und liefern nur Asche, Theer, ammoniakalisches Wasser und Gase. Man ersieht leicht, daß man in solchen enorme Massen solcher Kohlen destilliren könnte, die ihrer Kleinheit und Beschaffenheit wegen nicht mehr verkäuflich sind, und es ist als ein günstiger Umstand zu betrachten, daß gerade die kleineren Kohlen, die Leskohlen, die günstigsten Resultate in Betreff ihrer Destillationsproducte geliefert haben. Recht zweckmäßig ließe sich nach meiner Ansicht auch eine solche Destillation in Schachtöfen, in denen die schlechtesten Kohlen destillirt würden, verbinden mit einer Destillation von Ligniten in Retorten, und zwar in der Art, daß man die aus den Schachtöfen strömenden Gase benutzte zur Heizung der Retorten. – Daß die Lignit-Kohks im Hüttenbetrieb eine sehr gute Verwendung finden können, darüber bin ich gar nicht im Zweifel, sie werden im Werthe den Holzkohlen nur wenig nachstehen.