Titel: | Ueber die Fabrication von Pulverkohle in Cylindern und über die Darstellung derselben durch überhitzte Wasserdämpfe; von Kahl, Lieutenant der Artillerie und Lehrer der Physik und Chemie an der königl. Kriegsschule zu Dresden. |
Fundstelle: | Band 141, Jahrgang 1856, Nr. LXVIII., S. 293 |
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LXVIII.
Ueber die Fabrication von Pulverkohle in
Cylindern und über die Darstellung derselben durch überhitzte Wasserdämpfe; von
Kahl, Lieutenant der
Artillerie und Lehrer der Physik und Chemie an der königl. Kriegsschule zu
Dresden.
Aus dem Journal für praktische Chemie Bd. LXVII S. 385,
durch das polytechn. Centralblatt, 1856, S. 876.
Mit Abbildungen auf Tab.
IV.
Kahl, über die Fabrication von Pulverkohle in Cylindern und durch
überhitzte Wasserdämpfe.
Zur Fabrication von Kriegspulver verwendet man fast in allen Staaten schwarze Kohle,
da Schießpulver, welches rothe Kohle enthält, zerstörende Wirkungen auf die
Feuerwaffen ausübt. Um eine Kohle zu erhalten, welche leicht zerreiblich und leicht
entzündlich ist, bei der Aufbewahrung wenig Feuchtigkeit aus der Luft anzieht und
bei der Verbrennung wenig Asche hinterläßt, verwendet man überall große Sorgfalt auf
die Wahl des Kohlenholzes und auf die Fabrication der Kohle selbst. Für das beste
Verfahren, um aus geeigneten Hölzern Pulverkohle darzustellen, hat man bisher die
trockene Destillation derselben in eisernen Cylindern gehalten. Man erhält bei
Anwendung dieser Methode eine von mechanischen Verunreinigungen, wie z.B. Sand,
gänzlich freie Kohle, und hat dabei den besondern Vortheil, daß man Theer und
Holzessig als Nebenproducte gewinnt. Gleichzeitig sind jedoch mit der Anwendung der
Cylinderverkohlung folgende Mängel verbunden: das Holz wird ungleichmäßig in den
verschiedenen Theilen des Verkohlungscylinders erhitzt, weßwegen man aus einem und
demselben Verkohlungscylinder stärker und schwächer gebrannte Kohlen erhält; auch
bleibt ein kleiner Theil der entstehenden flüssigen Destillationproducte im Apparate
zurück, welcher durch die fortgesetzte Einwirkung der Wärme in eine glänzende schwer
verbrennliche Kohle verwandelt wird, die sich an den Holzkohlenstücken festsetzt
(Glanzruß). Mit Glanzruß behaftete Kohlen hält man aber meist für ungeeignet zur
Pulverfabrication und
scheidet sie deßhalb aus, wodurch ein Verlust am Ertrage entsteht.
Den genannten Nachtheilen scheint man entgehen zu können, wenn man, gestützt auf Violette's Angaben,Polytechn Journal Bd. CXXIII S. 117,
185 u. 291; Bd. CXXIX S. 42. das Holz durch überhitzten Wasserdampf in schwarze Kohle verwandelt. Daß der
Anwendung der Dampfverkohlungsmethode im Großen keine zu bedeutenden Schwierigkeiten
entgegenstehen, geht daraus hervor, daß sie bereits seit längerer Zeit bei der
Darstellung von Rothkohle zur Fabrication der feineren Pürschpulversorten auf der
Pulvermühle zu Esquerdes gute Dienste geleistet hat. Man verkohlt dort Faulbaumholz
(Rhamnus Frangula. L.), indem man Dämpfe von
300° C. durch das in einem Cylinder befindliche Holz hindurchleitet, und
erhält nach Violette's Angaben aus 100 Kilogr.
lufttrockenem Faulbaumholz (Wassergehalt 10–12 Proc.) im Durchschnitt 36,5
Kilogr. rothe Kohle, welche frei von Glanzruß und Theer und von durchaus
gleichmäßiger Zusammensetzung ist. Man stellte in Esquerdes die Rothkohle zu
genanntem Zwecke früher in Cylindern dar, erhielt aber nur 31,99 Proc. Kohle, von
welcher nur 14,18 Proc. rothe Kohle, die übrigen 17,81 Proc. schwarze Kohle waren,
welche letztere man als sehr geringwerthig betrachtete und nur zur Fabrication der
minder feinen Pürschpulversorten anwendete. Eine Kostenberechnung zeigte Violette, daß die Productionskosten für 100 Kilogr.
Faulbaumkohle nach dem früheren Verfahren (in Cylindern) 15 Fr., nach dem neueren
Verfahren (durch Dampf) nur 8 Fr. 90 Cent, betrugen. Dieß von Violette mitgetheilte Resultat ließ hoffen, daß man auch schwarze Kohle durch überhitzten Dampf in besserer
Qualität und mit geringeren Kosten, als in Cylindern, werde darstellen können. Um
hierüber Gewißheit zu erhalten, untersuchte der Verfasser im chemischen Laboratorium
der Artillerieschule zu Dresden Cylinderkohlen, welche aus Faulbaumholz auf der
Dresdner Pulvermühle dargestellt worden waren; ebenso unterwarf er schwarze Kohlen
aus gleichem Holze der chemischen Untersuchung, welche er selbst in einem kleinen
Apparate mit Hülfe überhitzter Dämpfe gewonnen hatte. Die Ergebnisse dieser
Untersuchungen werden im Folgenden auszugsweise mitgetheilt.
Material und Producte der Dresdner Pulvermühle. Die Kohle
wird in derselben theils aus Faulbaum-, theils aus Erlenholz dargestellt. Die
Faulbaumkohle dient zur Darstellung von Kriegspulver, die Erlenkohle zur Fabrication
von Exercirpulver (ausschließlich zu blinden Schüssen). Von Faulbaumholz wendet man
Stämmchen von 1–2 Zoll Durchmesser an, welche von Rinde und Bast befreit und
hierauf 1–2 Jahre in Schuppen aufbewahrt werden, ehe man sie verkohlt. Bei
Analysen des bei 150° C. getrockneten Faulbaumholzes erhielt der Verfasser
für das von vier Stellen eines Stämmchens entnommene Holz (Sägespane von
Querschnitten, ohne Bast und Rinde) folgende Zahlen:
Kohlenstoff.
Wasserstoff.
Sauerstoff.
Asche.
50,27
5,60
43,58
0,55
50,98
6,29
42,23
0,50
48,40
5,36
45,64
0,60
48,88
6,08
44,41
0,63
––––––––––––––––––––––––––––––––––
Mittel:
49,63
5,83
43,97
0,57
Der Wassergehalt des lufttrocknen Faulbaumholzes wurde (durch
Trocknen in einem Luftstrome bei 150°) = 11,75, der des lufttrocknen
Erlenholzes = 11,7 Proc. gefunden. Das spec. Gewicht des ersteren ergab sich im
Mittel = 0,489, das des letzteren = 0,542.Zur Bestimmung des spec. Gewichts der Hölzer wendete der Verfasser folgendes
Verfahren an, welches er für ganz geeignet fand: Aus dem von Bast und Rinde
befreiten lufttrocknen Holzflämmchen wurden durch zwei Querschnitte mit der
Säge Stücke von 20–43 Grm. Gewicht herausgetrennt, an einem Ende
keilförmig zugespitzt und an dasselbe mittelst eines Pferdehaares ein
kleines vergoldetes Messinggewicht von bekanntem Rauminhalt befestigt.
Hierauf senkte man dieselben vorsichtig in einen in halbe Kubikcentimeter
eingetheilten Glascylinder (das keilförmige Ende mit Gewicht nach unten
gekehrt) ein, welcher so weit mit (durch Alkanna) roth gefärbtem Spiritus
gefüllt war, daß das Holz gänzlich untertauchte. Durch Ablesung vor und nach
dem Einsenken fand man dann das Volum des vorher gewogenen lufttrocknen
Holzstückes. Die Oberfläche des Holzes zeigte nach dem Einsenken in den
Spiritus keine anhaftenden Luftblasen; die Ablesung geschah mit Hülfe eines
kleinen verschiebbaren Maaßstabes bis auf Zehntelkubikcentimeter. Diese
Methode wurde auch zur Bestimmung des spec. Gewichts der Kohlen
angewendet
Die Verkohlung des Holzes erfolgte in der Dresdner Pulvermühle im Allgemeinen nach
dem bekannten Verfahren in Cylindern von Schwarzblech. Man steigert die Temperatur
sehr allmählich und heizt so lange, bis Theer und Holzessig ziemlich aufhören zu
fließen, die abziehenden Gase von weißer Farbe sind und mit weißer Farbe brennen.
Dieß tritt nach 6–7 Stunden, vom Beginn der Verkohlung an gerechnet, ein; man
entfernt dann das Feuer vom Roste, schließt die Zugöffnungen und läßt die Kohle je
nach Maaßgabe der Witterung noch 16–24 Stunden im Cylinder, worauf sie
gänzlich abgekühlt ist. Die den Cylindern entnommene Kohle bildet lange
stumpfeckige, feste, glatte Stücke von dunkler Schieferfarbe, ist mit vielen
Querrissen versehen, aber ohne Längsrisse, bricht ohne zu splittern und zeigt auf
dem Bruche noch deutlich das Fasergewebe des Holzes, ist leicht zerreiblich und gibt
auf blauem Papier einen dunkelschwarzbraunen Strich, sie brennt ruhig und ohne Rauch
mit einem sehr kleinen
blauen oder gelblichen Flämmchen. Der Ertrag des lufttrocknen Faulbaumholzes an
Kohle schwankt zwischen 26,4 und 28,5 Proc. und beträgt im Mittel 27,4 Proc.
100 Theile der frischen Faulbaumkohle nehmen an der Luft (in 2–4 Tagen, wo die
Absorption beendet ist) bei sehr trockner Witterung 7 1/2, bei sehr feuchter 10
Theile Gase auf. Eine Kohle, die in 100 Theilen 6,98 Theile aus der Luft
aufgenommene Gase enthielt, verlor, im trocknen Luftstrome bis 150° C.
erhitzt, 4,85 Procent Wasser, hielt also dabei noch 2,11 Proc. andere Gase (wohl
hauptsächlich Sauerstoff) zurück, nahm aber aus dem trocknenden Luftstrome überdieß
noch 0,69 Proc. auf, so daß nachher auf die vorhandenen 93,02 Theile Kohle noch 2,82
Theile Gase vorhanden waren, die selbst bei 270° nicht ausgetrieben werden
konnten. Der Verfasser hat die (an der Luft mit Gasen gesättigte, vor der Analyse
bei 150° getrocknete) Faulbaumkohle analysirt und dabei folgende Resultate
erhalten:
Textabbildung Bd. 141, S. 295
Ort, woher die Kohlen entnommen;
Zusammensetzung; Kohlen von vorn und oben im Verkohlungscylinder,
Verkohlungstemperatur gering; Kohle aus der Mitte des Cylinders; Kohle von
hinten und unten im Cylinder, Verkohlungstemperatur am stärksten; Mitlere
Zusammensetzung; Kohlenstoff; Wasserstoff; Sauerstoff; Asche; Gesammtmittel
Die hieraus ersichtliche ungleiche Zusammensetzung der von einem Brande herrührenden
Kohlen übt auf die Beschaffenheit des Schießpulvers, zu welchem man sie verwendet,
keinen nachtheiligen Einfluß aus. Man mengt nämlich die Kohlen von verschiedenen
Stellen des Cylinders gut unter einander und führt dadurch in das Schießpulver eine
Kohle von immer gleicher mittlerer Zusammensetzung ein.
Die Bestimmung des spec. Gewichts der an der Luft mit Gasen gesättigten Faulbaumkohle
ergab Zahlen, welche zwischen 0,206 und 0,260 variiren, und als Mittel die Zahl
0,230, welche aber für die von absorbirtem Wasser befreit gedachte Kohle (unter der
Annahme, daß die Kohle bei der Absorption von Feuchtigkeit keine Volumänderung
erleidet) auf 0,219 zu reduciren ist. Aus diesem spec. Gewicht, dem spec. Gewicht
des Holzes und dem Ertrage an Kohle von 27,4 Proc. berechnet sich der Volumertrag an
Kohle zu 60,9 Procent. Die Entzündungstemperatur wurde in einem Probirgläschen (Figur 39)
bestimmt. Dasselbe wurde zu 1/3 mit Kohlen gefüllt, dann der Kork mit den beiden
Röhren luftdicht eingesetzt und das Probirglas bis zur Hälfte in ein Metallbad
eingetaucht. Die Temperatur des Metallbades, durch ein neben dem Probirglase
eingesenktes Thermometer bestimmt, wurde in der Nähe der Entzündungstemperatur der
Kohlen sehr allmählich, jedoch immer erst nachdem die Temperatur längere Zeit
constant geblieben war, durch Zulegen glühender Kohlen unter dasselbe gesteigert und
häufig am Ende a mittelst eines Aspirators ein sehr
langsamer Luftstrom hindurchgesaugt. Hierbei wurde nachgesehen, ob die am Ende b einströmende, sich unten auf die Kohlen ergießende
Luft die Kohlen entzündete. Dieß Ansaugen wurde ungefähr von 5° zu 5°
C. wiederholt und die niedrigste Temperatur, bei welcher die Entzündung erfolgte,
als Entzündungstemperatur angemerkt. Die gefundene Entzündungstemperatur schwankte
bei Kohlen verschiedener Beschaffenheit (theils hart und klingend, theils weich)
zwischen 320 und 360° und betrug im Mittel 340° C.
Aus lufttrocknem Erlenholz gewinnt man durchschnittlich 26,2 Proc. Kohle. Das spec.
Gewicht der an trockner Luft aufbewahrten Erlenkohle variirte von 0,244 bis 0,396
und betrug im Mittel 0,315, welche Zahl, den Wassergehalt der Kohle zu 4 Proc.
angenommen, für dieselbe im wasserfreien Zustande auf 0,302 zu reduciren ist.
Hiernach würde der Volumertrag des Erlenholzes an Kohle 47 Proc. betragen. Der
Aschengehalt der bei 150° getrockneten Erlenkohle wurde im Mittel = 1,145
Proc., die Entzündungstemperatur von 333 bis 360° schwankend und im Mittel zu
352° C. gefunden.
Darstellung schwarzer Kohlen durch überhitzten Wasserdampf und
Eigenschaften derselben. Der von dem Verfasser angewendete Apparat ist
durch Figur
40 dargestellt. Zu demselben gehört ein (nicht mit nachgebildeter)
cylindrischer, 40 Dresdner Kannen Wasser fassender, mit Sicherheitsrohr, Fülloch und
Dampfrohr von 7/8 Zoll im Lichten versehener Dampfkessel. In demselben werden Dämpfe
gewöhnlicher Spannung entwickelt, welche durch das Dampfabzugsrohr in ein mit
glühenden Kohlen umgebenes Schlangenrohr geführt werden. B ist das kupferne Schlangenrohr mit Ofen, dessen vordere Hälfte in der
Figur weggelassen ist. Der Ofen ist aus starkem Eisenblech, der Raum zwischen
Ofenwand und Schlangenrohr und der innere Raum des spiralförmig gewundenen
Schlangenrohres dienen zur Aufnahme von Holzkohlen, die von oben hereingeworfen
werden, der Zug wird durch die Stellung von Schiebern regulirt, welche in die
Oeffnungen o am Rande des Aschenraumes beliebig weit
eingeschoben werden können. Der Dampf aus dem Dampfzuleitungsrohre tritt bei a unten in das glühende Schlangenrohr ein, durchläuft
dessen Windungen, nimmt dabei von den glühenden Wänden des Schlangenrohres Wärme
auf, verläßt das Schlangenrohr oben bei b und tritt
hierauf in das Rohr z ein, welches ihn in den
Verkohlungscylinder führt. Auf das horizontale Rohr z
ist eine verticale Kupferröhre t aufgelöthet, in welche
vermittelst durchbohrten Korkes ein Quecksilberthermometer eingesetzt oder ein
Metallthermometer eingeschraubt werden kann; man beobachtet an diesen die Temperatur
der aus dem Schlangenrohre austretenden Dämpfe. C ist
der Verkohlungscylinder. Er besteht aus einem äußersten Hüllcylinder von Eisenblech
e, so wie dergleichen Deckel d, dessen innerer in der Figur grobpunktirter Theil mit schlechtleitendem
Material (Bimssteinstücken) ausgefüllt ist. Im Innern des Cylinders e befindet sich ein System concentrischer Cylinder f, g, h, i, in deren innerstem i sich das zu verkohlende Holz befindet. Der in der Figur grobpunktirte
Zwischenraum zwischen e und dem Cylindersystem f, g, h, i ist ebenfalls zum Schutz gegen Abkühlung mit
Bimssteinstückchen gefüllt. Der aus x ausströmende Dampf
gelangt in ein angeschobenes, mit Sieblöchern versehenes Rohr z'. Zwischen z' und dem Mantel von i liegt das Holz; der aus den Sieblöchern von z' ausströmende Dampf durchdringt das Holz und geht
hierauf in Richtung der in der Figur befindlichen Pfeile, den Cylinder i vor Abkühlung schützend, durch die Zwischenschräume
der Cylinder i, h, g, f und strömt dann in das
Abzugsrohr z''. Aus dem Rohre z'' strömt der Dampf in einen Liebig'schen
Kühlapparat mit innerem Rohr von Kupfer, der in der Figur nicht angegeben ist. Um
den Apparat zu entleeren, zieht man den Deckel d ab, schraubt hierauf den
Deckel d' ab, zieht den Deckel d'' vom Cylinder h weg und zieht den inneren
Cylinder i mit dem an denselben angelötheten Rohre z' heraus. Die Entleerung des herausgenommenen Cylinders
i findet statt, nachdem der Deckel d''' von demselben entfernt worden ist. Beim Füllen
verfährt man in umgekehrter Ordnung.
Die Temperatur der in den Verkohlungscylinder einströmenden Dämpfe wurde durch
Zulegen und Wegnehmen in den und aus dem Ofen B
regulirt. Zur Messung der Temperatur der Dämpfe wendete der Verfasser bis
350° C. ein Quecksilberthermometer, für höhere Temperatur ein aus zwei
vereinigten Lamellen, die eine von Stahl, die andere von Messing, bestehendes
Metallthermometer an. Der aus diesen Lamellen bestehende Streifen wurde
schraubenförmig gewunden, das eine Ende an dem Boden eines kleinen cylindrischen
Gehäuses angelöthet, das andere Ende an ein Hebel- und Räderwerk befestigt,
welches die Ausdehnung des Streifens bei der Erwärmung vergrößert durch Umdrehung
eines Zeigers auf einem Zifferblatte darstellte. Durch Vergleichung dieses Apparates
mit einem Quecksilberthermometer fand der Verfasser, daß die Ausdehnung des
Streifens zwischen 0° und 350° C. vollkommen gleichmäßig ausfalle. Der
Verfasser benutzte dieses Thermometer bis 440° C., indem er voraussetzte, daß
auch bis dahin die Ausdehnung regelmäßig sey.
Was das Material zum Apparate anbetrifft, so ist der in Esquerdes aufgestellte von
Eisen. Der Verfasser fand, daß man auch dann das Schlangenrohr und den
Verkohlungscylinder von Eisen machen lassen darf, wenn man im Apparate schwarze
Kohle darzustellen beabsichtigt. Bei zwölf Versuchen, wobei schwarze Kohle durch
Dämpfe von 410° dargestellt wurde, wurde der Verkohlungscylinder von
Schwarzblech nicht im Geringsten angegriffen. Man kann eiserne Schlangenröhren
anwenden, wenn man dieselben nicht so weit erhitzt, daß die Innenfläche eine
Temperatur annimmt, bei welcher dieselbe durch die hindurchgehenden Dämpfe oxydirt
wird. Diese Temperatur liegt aber nach den Versuchen des Verfassers über 440°
C., jedoch noch unter der starken Rothglühhitze. Jedenfalls müssen eiserne Röhren
länger seyn als kupferne, welche starke Rothglühhitze recht gut aushalten, obgleich
das Schlagloth, womit sie gelöthet sind, allerdings von den Dämpfen angegriffen
wird.
Das Verfahren bei der Erzeugung von Kohle im Dampfapparat war folgendes: Nachdem de
innerste Cylinder i mit Holz gefüllt und in den
Verkohlungsapparat eingesetzt war, schloß man die Ausgänge des Apparats durch die
Deckel d'', d', d. Hierauf ließ man Dampf von
100° C. in den Apparat ein, worauf man die Schlange sofort mit so viel
glühenden und frischen
Holzkohlen umgab, daß die Temperatur der aus derselben heraustretenden Dämpfe in
einer halben Stunde von 100° bis 280° C. stieg. Sobald Dämpfe von
280° C. durch das Holz hindurchgehen, beginnen Theer und Holzessig mit dem
aus dem Liebig'schen Kühlapparate ausfließenden
Verdichtungsapparate zu erscheinen. Die Temperatur der Dämpfe wurde nun von
280° C. bis zur eigentlichen Verkohlungstemperatur (350° C. und höher)
in 3/4 – 1 Stunde gesteigert; man sorgte hierauf dafür, daß die Dämpfe von
der eigentlichen Verkohlungstemperatur 2 1/2 Stunde lang durch das Holz
hindurchgingen, worauf der Dampf abgesperrt werden konnte, da Theer und Holzessig
dem Verdichtungswasser nicht mehr beigemengt waren. Nach erfolgter Absperrung des
Dampfes wurde der Kohleninhalt des Cylinders i in einen
Erstickungscylinder entleert, dessen Außenfläche durch Umgebung mit oft gewechseltem
kalten Sande abgekühlt wurde. Die erkalteten Kohlen wurden hierauf gewogen. –
Erhöht man die Temperatur der Dämpfe langsamer, als vorstehend angegeben ist, bis
zur Verkohlungstemperatur, so muß der Dampf nachher viel länger als 2 1/2 Stunden
auf das Holz einwirken, um die Verkohlung vollständig zu beendigen, was
wahrscheinlich in der Erzeugung von Rothkohle, die durch den Dampf schwerer in
schwarze Kohle übergeführt wird, seinen Grund hat.
Die aus Faulbaumholz durch Dampf von 350° C. dargestellte schwarze Kohle zeichnet sich durch ihre
Weichheit, Zerreiblichkeit und dadurch vor der Cylinderkohle von der Dresdner
Pulvermühle aus, daß keine Spur von Glanzruß an derselben sich vorfindet. Das
Gewicht derselben betrug 30,2 bis 30,4 Proc. vom Gewicht des lufttrocknen Holzes. An
der Luft aufbewahrt und dann in einem trocknen Luftstrome bis 150° erhitzt,
verlor sie 6,89 Procent Wasser, absorbirte aber zugleich aus der zum Trocknen
dienenden Luft 0,98 Proc. (wahrscheinlich Sauerstoff). Das spec. Gewicht variirte
von 0,249 bis 0,287 und betrug im Mittel 0,269, was für trockne Kohlen berechnet auf
0,250 zu reduciren ist. Der Volumertrag an Kohle berechnet sich hiernach zu 59,27
Proc. Die Analyse der an der Luft aufbewahrten und dann bei 150° getrockneten
Kohlen gab folgende Resultate, von denen die unter I verzeichneten auf die Kohle von
einem, die unter II auf die Kohle von einem andern Versuche sich beziehen:
I
II
Kohlenstoff
76,00
75,06
Wasserstoff
3,91
4,09
Sauerstoff
18,58
19,51
Asche
1,51
1,34.
Die Entzündungstemperatur schwankte zwischen 300 und
340° und betrug im Mittel 325° C.
Die durch Dampf von 350° C. aus Erlenholz erzeugte Kohle betrug 29,7 bis 10,3 Proc. vom Gewichte des
lufttrocknen Erlenholzes, variirte im spec. Gewichte von 0,356 bis 0,427, ergab im
Mittel 1,01 Asche, und ihre Entzündungstemperatur schwankte zwischen 337 und
357° C.
Faulbaumkohle, bei höherer Temperatur als 350° durch Dampf dargestellt. Durch Dampf von 410°
erhielt der Verfasser aus Faulbaumholz von 9 Proc. Wassergehalt 28,8 Proc. schwarze
Kohle. Diese bestand aus 79,60 Proc. Kohlenstoff, 3,82 Wasserstoff, 15,06 Sauerstoff
und 1,52 Asche. Diese Kohle beendete ihre Gewichtszunahme an der Luft (bei feuchtem
Wetter im April) in 18 Tagen. 100 Theile der Kohle enthielten dann 91,51 Theile
wirkliche Kohle und 8,49 Theile Luftbestandtheile, wovon 7,77 Theile Wasser waren.
– Bei Anwendung von Dampf möglichst hoher Temperatur (die der Verfasser wegen
eines Defects nicht bestimmen konnte, aber auf 440° C. schätzt) erhielt man
aus dem 9 Proc. Wasser enthaltenden Faulbaumholze 26,6 Proc. schwarze Kohle, die aus
84,99 Kohlenstoff, 3,30 Wasserstoff, 10,12 Sauerstoff und 1,59 Asche bestand. Diese
Kohle erreichte das Maximum der Gewichtszunahme an der Luft in 20 Tagen. Sie
enthielt dann 9,35 Procent Luftbestandtheile, von denen 6,29 Proc. Wasser waren.
– Bei einem ferneren Versuche, bei welchem das Metallthermometer ebenfalls
nicht angewendet werden konnte, beabsichtigte der Verfasser die gleichmäßige
Zusammensetzung der Kohlen zu prüfen, welche von der Eintrittsstelle des Dampfes in
den Cylinder i und derjenigen, die von der
Austrittsstelle des Dampfes aus dem Cylinder i entnommen
waren. Er erhielt folgende Resultate:
Zusammensetzung der Kohlen:
a)
von der
Eintrittsstelle
b)
von der
Austrittsstelle
82,95
Kohlenstoff
82,91
Kohlenstoff
3,10
Wasserstoff
3,26
Wasserstoff
12,28
Sauerstoff
11,98
Sauerstoff
1,67
Asche
1,85
Asche
––––––
––––––
100,00
100,00
Die im Vorstehenden angegebenen Eigenschaften von Dampf- und Cylinderkohlen
ergeben zu Gunsten der ersteren: 1) daß die Dampfverkohlungsmethode eine vollkommen
gleichmäßig zusammengesetzte schwarze Kohle liefert, während die auf der Dresdner
Pulvermühle dargestellten schwarzen Cylinderfaulbaumkohlen im Kohlenstoffgehalt
schwanken; 2) daß bei Anwendung von überhitztem Wasserdampf zur Darstellung
schwarzer Kohle die flüchtigen Destillationsproducte vollständig aus dem Apparate
entfernt werden, so daß keine Spur von Theer und Glanzruß in denselben mehr zu finden ist, während bei
der Cylinderverkohlung selbst die ausgesuchten Stücke in den Rißflächen noch mit
Glanzruß bedeckt sind.
Die ungleichmäßige Zusammensetzung der Kohlen hat in Sachsen bis jetzt nicht
Veranlassung gegeben, mit dem Cylinderverkohlungsverfahren unzufrieden zu werden.
Die stärker gebrannten Kohlen aus den Verkohlungscylindern besitzen noch genug
Entzündlichkeit und Verbrennlichkeit, um mit Vortheil zur Pulverfabrication
verwendet werden zu können; die am schwächsten gebrannten Kohlen sind immer noch
schwarze Kohlen und liefern deßhalb ein Pulver, welches nicht ungewöhnlich
zerstörend auf die Geschützrohre einwirkt. Es geht demnach von dem für schwarze
Kohle in Sachsen erhaltenen hohen Mittelertrag von 27,4 Procent nichts ab, mit
welcher Ertragshöhe man nur zufrieden seyn kann, und fordert dieselbe eher zur
Beibehaltung, als zur Abschaffung der Cylinderverkohlung auf.
In Frankreich ergab nach Violette's Angaben die
Rothkohlenfabrication in Cylindern einen Ertrag von 31,99 Proc. Kohle, der sich aber
auf einen Reinertrag von 14,18 Proc. reducirte, da 17,81 Proc. der erhaltenen Kohlen
als geringwerthig und unbrauchbar zur Pürschpulverfabrication ausgeschieden werden
mußten. Für die Rothkohleerzeugung mußte demnach die Erfindung des
Dampfverkohlungsverfahrens ein willkommenes Ereigniß seyn, da es einen Reinertrag
von 36,5 Proc. Kohle liefert. Die Fabrication von schwarzer Kohle würde durch
Einführung des Dampfverkohlungsverfahrens nicht an Ertragshöhe gewinnen, da man in
Cylindern 27,4 Proc. schwarze Kohle (Dresdner Pulvermühle), durch Dampf aber 26,6
bis 30,3 Proc., im Mittel also ungefähr eben so viel als in Cylindern erhält. Die
ungleichmäßige Zusammensetzung der Cylinderkohlen ist kein Grund, die
Dampfverkohlung der Cylinderverkohlung vorzuziehen, man konnte stets durch Mengung
stark und schwach gebrannter Cylinderkohlen eine Kohle von immer gleicher mittlerer
Zusammensetzung hervorbringen, und man hat sich in Sachsen bis jetzt noch nicht über
die ungleichmäßige Wirkung des Schießpulvers verschiedener Fabricationszeit zu
beklagen Ursache gehabt.
Es ergibt sich demnach, daß weder der Ertrag noch die Eigenschaften von Dampf-
und Cylinderkohlen auffordern, sich für die eine oder andere Art der
Fabricationsweise mit Bestimmtheit zu entscheiden, und kann demnach eine solche
Entscheidung nur von den Fabricationskosten noch erwartet werden. Die
Anschaffungskosten eines Cylinder- und Dampfverkohlungsapparats von gleicher
Productionshöhe konnte der Verfasser nicht vergleichen, da er unter Allem, was über
dergleichen Apparate bekannt geworden ist, keine vergleichsmäßigen Vorlagen fand.
Ueber die Productionskosten läßt sich aber a priori das
Urtheil fällen, daß dieselben für Herstellung derselben Menge schwarzer Kohlen bei
Anwendung der Dampfverkohlung eben so groß sind, als bei Anwendung der
Cylinderverkohlung, wenn man die freie und latente Wärme, welche die aus dem
Apparate ausströmenden Dämpfe noch besitzen, nachdem sie auf das Holz eingewirkt
haben, nutzbar machen kann. Es geht in diesem Falle also die große Menge latenter
Wärme, die das Wasser im Dampfkessel, und die große Menge freier Wärme, die der
Dampf im Schlangenrohre aufnimmt, nicht verloren, man verbraucht davon nur den zur
Verkohlung unbedingt nöthigen Antheil und erleidet einen kleinen Wärmeverlust durch
die Feuerungen und durch Ausstrahlung von den Dampfleitungsröhren. Verkohlt man in
Cylindern, so verbraucht man ebenfalls nur die zur Verkohlung unbedingt nöthige
Wärme und erleidet einen kleinen Verlust durch die Feuerung. Die beiden genannten
Fälle sind also so ziemlich identisch.
Wo man den Dämpfen, nachdem sie auf das Holz eingewirkt haben, den großen Ueberschuß
von Wärme, den dieselben noch besitzen, zu einer nützlichen Verwendung nicht wieder
entzieht, sondern dieselben unbenutzt ins Freie gehen läßt, werden die
Productionskosten für Dampfkohle viel beträchtlicher ausfallen, als für
Cylinderkohlen, und es ist in diesem Falle die Cylinderverkohlungsmethode der
Dampfverkohlungsmethode unbedingt vorzuziehen. Daß der
entstehende Wärmeverlust sehr unbedeutend ist, ergibt sich aus Violette's Angaben über die Productionskosten rother Kohle in Esquerdes.
Man brauchte dort für die Production von 100 Kilogr. Rothkohle zur
Dampfkesselheizung für 6 Fr. 40 Cent. Steinkohlen, während man für 2 Fr. 50 C. Kohks
zur Heizung des Schlangenrohres nöthig hatte. Bei Production von schwarzer Kohle
würde man wahrscheinlich nicht mehr latente Wärme gebrauchen, als bei
Rothkohleproduction; daher würden bei Erzeugung von 100 Kilogr. schwarzer Kohle,
wenn man die überschüssige Wärme fortgehen läßt, wenigstens für 6 Fr. 40 Cent. Wärme
verloren gehen. Da man in Esquerdes die Dämpfe bis 300° C. erhitzt, bei
Schwarzkohleerzeugung sie aber bis 400° C. erhitzen muß, so würde man zu
letzterem Zwecke zur Schlangenrohrheizung
(400 – 100)/(300 – 100) × 2 Fr. 50 Cent. = 3
Fr. 75 Cent.
Wärme brauchen. Nimmt man an, daß die letztere an das Holz
gerade wieder abgegeben wird, welches sich hierdurch in Kohle verwandelt, so kann
man wohl sagen, daß bei Herstellung von 100 Kilogr. schwarzer Kohle durch Dampf ein
Wärmeverlust entsteht, welcher doppelt so groß ist, als die zur Verkohlung selbst
gebrauchte Wärme, wenn man den Dampf nach der Einwirkung auf das Holz unbenutzt ins
Freie gehen läßt. Daß das eben Behauptete auf vollkommene Richtigkeit keinen
Anspruch machen kann, sondern nur im Range einer ungefähren Schätzung steht, ist
leicht zu ersehen, jedoch dürfte sich dieselbe nicht zu sehr von der Wahrheit entfernen. Hierbei ist
übrigens noch nicht berücksichtigt worden, daß man bei der Cylinderverkohlung einen
sehr concentrirten Holzessig erhält, welcher gut verwerthet werden kann, während die
Verdichtung des Dampfes bei der Dampfverkohlung einen sehr verdünnten,
wahrscheinlich nicht verwerthbaren Holzessig liefern würde.