Ernst Porak's Saug-, Wasch- und Druckapparat für Schwefeldioxyd. Verwendung desselben in Sulfitstoff- und Zuckerfabriken, sowie auf Hüttenwerken. Von Dr. August Harpf. (Schluss des Berichtes S. 165 d. Bd.) Ernst Porak's Saug-, Wasch- und Druckapparat für Schwefeldioxyd. 2) Anwendung des Apparates in der Sulfitstoffindustrie. Der Betrieb in der Cellulosefabrik Moldaumühl ist folgender: Das Gas wird so lange durch den Hauptbottich K gedrückt, bis die Lauge in demselben die gewünschte Stärke hat, was durch eine beim Wasserstandsglas entnommene Probe festgestellt wird. Man stellt nun die Pumpe E ab, wodurch der Gasstrom unterbrochen wird; dann lässt man die fertige Lauge durch P (Fig. 1) in die unterirdisch angebrachten Laugenbehälter ab. Ist der Bottich K leer, so wird durch ein auf der Zeichnung nicht ersichtliches Rohr die bereits schwefligsäurehaltige Kalkmilch aus dem Vorbottich L in den Hauptbottich K abgelassen, der Vorbottich mit neuer Kalkmilch beschickt, die Pumpe in Gang gesetzt. Man hat nun noch dafür zu sorgen, dass die Verbrennung des Schwefels im Ofen wieder beginnt, und die Laugenbereitung geht ihren geregelten Gang weiter. Die nicht absorbirbaren Antheile des Gasgemenges: vornehmlich Stickstoff und etwas Sauerstoff, entweichen durch Rohr M. Da die Flüssigkeit im Vorbottich stark alkalisch reagirt, so ist die Absorption im ganzen System eine so vollständige, dass man bei einem neu aufgestellten Apparat das Rohr M wegliess und die nicht absorbirbaren geruchlosen Gase nun durch ein Loch im Deckel dieses Bottichs einfach ins Laugenhaus ausströmen lässt. Bei der Bereitung der Kalkmilch hat man dafür zu sorgen, dass dieselbe in kaltem Zustande in die Laugenbottiche gelangt. Der gebrannte Kalk wird daher vorher in grossen Gruben gelöscht, abkühlen gelassen, mit Wasser verdünnt und über einen Sandfang, sowie durch eine Waschtrommel geleitet, um ihn gründlich zu reinigen, und dann in den Vorbottich eingelassen. Ich untersuchte eine allerdings bereits länger an der Luft gelegene Probe des gebrannten Kalkes und fand darin: 27,45 Proc. Glühverlust (CO2 und H2O), 0,09 Proc. Al2O3, 7,25 Proc. MgO, 65,51 Proc. CaO und minimale Spuren von Fe2O3 und SiO2. Für die Zwecke der Sulfitcellulosefabrikation ist besonders die grosse Reinheit dieses Kalkes in Bezug auf Eisen von hohem Werth. Ferner untersuchte ich eine Probe der fertigen, aus dem Hauptbottich abgelassenen Sulfitkochlauge und fand: 3,608 Proc. Gesamnit-SO2, 1,928 „ freie SO2, 1,680 „ gebundene SO2. Ausserdem 0,1048 Proc. SO3, entsprechend 0,225 Proc. (CaSO4 + 2 aqua). Als technischen Chemiker interessirte mich nun am meisten der Reichthum des Gases an Schwefeldioxyd, welcher ja für die Laugenbereitung bekanntlich von grosser Wichtigkeit ist. Ich machte diese Studien auf einer Ferienreise, ohne besonders dafür vorgesehen zu sein, aber seit Dr. Frank durch seine Veröffentlichungen das Titriren der Sulfitlaugen in den Fabriken eingeführt hat, findet man in jeder Cellulosefabrik eine mehr oder weniger genaue \frac{n}{10}-Jodlösung, Stärke, einige Flaschen, Glasröhren und Schläuche, sowie einige Messgefässe vor. Ein gasanalytischer Apparat nach Reich-Lunge wurde zusammengestellt und damit der Gehalt des Gases an SO2 bestimmt, und zwar wurden diese Bestimmungen sowohl in der sogen. Saugleitung (jenem Theil der Leitung, welcher, vom Ofen A bis zum Injector S reichend, unter der Saugwirkung des letzteren steht), als auch in der Druckleitung (der Leitung vom Druckbottich G bis zum Absorptionsgefäss K) so angestellt, dass die Proben in jeder der beiden Leitungen nach der zugehörigen Kühlung entnommen wurden. Die Gasproben wurden bei Punkt I (Rohr D unten) und bei Punkt II (Rohr N), vgl. Fig. 1, in gewöhnlicher Weise gewonnen, das Gas durch \frac{n}{10}-Jodlösung, die mit Stärke blau gefärbt worden war, durchgeleitet, bis Entfärbung eintrat. Da die Untersuchungen technischer Natur waren, unterliess ich vorläufig jede Correction in Bezug auf Temperatur, Druck und Spannkraft des Wasserdampfes. Bezüglich der Untersuchungen des Gases in der Druckleitung muss ferner noch bemerkt werden, dass sich hier die Schwierigkeit zeigte, dass der innere Druck das Gas durch die Jodflasche trieb, auch wenn kein Wasser aus dem Aspirator abgelassen wurde. Ich verhinderte ein solches Eindringen des Gases durch Einschalten eines Quetschhahnes zwischen Gasrohr und Jodflasche und öffnete den Hahn, während der Aspirator saugte, nur so wenig, dass gerade langsam Gasblasen herübertraten. Hierdurch wurde es möglich, die Proben auch bei der Druckleitung zu nehmen, aber es muss bemerkt werden, dass dieselben (im Vergleich zu den Proben in der Saugleitung) an Genauigkeit in Folge dieser Verhältnisse allerdings zu wünschen übrig liessen. Das Ergebniss der Untersuchungen war das folgende: Tabelle I. Zeit der Bestimmung 16. Juli 1896Vorm.Die Untersuchung fand statt, während dem Schwefelofen reichlich Luft zugeführt wurde. 17. Juli 1896Vorm. 17. Juli 1896Nachm.Die Proben vom 17. Juli Nachmittags wurden gleich hinter einander in der (in der Tabelle) angegebenen Reihenfolge gemacht. Bezüglich der Luftzufuhr gilt das Gleiche wie vom 16. Juli Vormittags. 18. Juli 1896Vorm.Die Luftzufuhr war auf das thunlichst geringste Maass beschränkt. Die Bestimmungen vom 18. Juli 1896 wurden in folgender Reihenfolge: aa1 bb1 cc1 ausgeführt und dabei getrachtet, dass die Untersuchung in der Druckleitung immer möglichst rasch auf jene in der Saugleitung folgte. Die Temperatur des Gasstromes an diesem Tage war:inderSaugleitungbeiPunktI :23,5° C.„„Druckleitung„„II:21,0° C. Vol.-Proc. SO2 Saugleitung(Gasprobevon I) 3,583,00– ––– 3,623,833,85   6,55      (a  8,77      (b  9,60      (c Druckleitung(Gasprobevon II) –––   8,8411,3712,33 9,688,505,84 12,24      (a115,80      (b121,84      (c1 Bekannt ist, dass bei derartigen Untersuchungen, auch wenn dieselben rasch hinter einander folgen, oft sehr verschiedene Procentzahlen erhalten werden, weil der Gasstrom eben ein schwankender ist; aber so grosse Unterschiede, wie sie insbesondere in dem Gehalte der Gase in der Saug- und Druckleitung zu bemerken sind, wären dadurch dennoch nicht erklärbar. Da nun das Gas auf seinem Wege von Punkt I nach Punkt II naturgemäss keine Anreicherung an Schwefeldioxyd erfährt, so war dieser Unterschied in den Analysen nur durch einen Unterschied in den Druckverhältnissen erklärbar. Ich versuchte nun, diese Verhältnisse zu bestimmen. Die Depression in der Saugleitung war mittels eines ∪-förmigen, mit Wasser gefüllten Glasrohres leicht bestimmt und schwankte zwischen 10 und 17 cm, betrug also im Mittel 13,5 cm Wassersäule und, da das specifische Gewicht des Quecksilbers = 13,59 ist, 0,993 cm oder näherungsweise 10 mm Quecksilbersäule. Der Ueberdruck bei Punkt H konnte mittels Wasser nicht bestimmt werden, da er hierfür zu gross war, und Quecksilber war nicht zur Hand; ich versuchte zwar, den Ueberdruck im Druckbottich G durch Aufsetzen eines vorhandenen Federmanometers zu bestimmen, dasselbe zeigte sich jedoch als zu unempfindlich, in Folge dessen unrichtig. Der Gasstrom hat nun den Druck der beiden Wassersäulen in den Laugenbottichen K und L (jede bis zu 2 m hoch) zu überwinden, muss also jedenfalls mindestens 0,4 at Ueberdruck haben. Nehmen wir für die folgende beiläufige Berechnung an, er habe etwa 0,4 at (= 304 mm Quecksilbersäule) gehabt. Derartige technische Gasanalysen berechnet man bekanntlich in der Weise, dass man, wenn 10 cc \frac{n}{10}-Jodlösung zur Bestimmung der schwefligen Säure benutzt wurden, die Zahl der aus dem Reich'schen Apparat abgelassenen Cubikcentimeter Wasser = v abliest und hieraus nach der Formel \frac{11,14\,\times\,100}{v+11} die Vol.-Proc. SO2 im Gasgemenge ableitet. Will man hierbei, was im Betriebe jedoch selten geschieht, die etwa nöthigen Correcturen anbringen, so thut man dies bekanntlich nach der Formel: v_0=\frac{v\,.\,273\,.\,(B-f)}{(273+t)\,.\,760}, wobei v0 die auf den Normalzustand corrigirte Grösse v, B der herrschende Druck, t die Temperatur und f die Spannkraft des Wasserdampfes ist. Nehmen wir nun beispielsweise die zwei in der Tabelle I durch fetteren Druck hervorgehobenen, mit b und b1 bezeichneten Bestimmungen vom 18. Juli 1896, welche rasch hinter einander angestellt wurden. Der äussere Luftdruck, mit einem Aneroidbarometer gemessen, war 766 mm. Wir haben dann: Tabelle II. v cc Wasser-abgelassen Hieraus:Vol.-Proc.SO2 uncor-rigirt B mmQueck-silbersäule Temperaturt° C. Tension:f mmQuecksilber v0 = cor-rigirteVolum Vol.-Proc.SO2.corrigirt Für b 116   8,77 766 – 10   = 756 23,5 21,5 103,2   9,75 Für b1 59,5 15,80 766 + 304   = 1070 21,0 18,5   76,44 12,74 Die erhaltenen Zahlen differiren noch um rund 3 Proc.; wir sehen aber, dass sie sich bedeutend genähert haben, und der noch bestehende Unterschied dürfte theils auf die Ungenauigkeit der Untersuchung selbst, sowie der angewendeten Correctionen zurückzuführen sein, theils liegt er ja, wie man sieht, noch innerhalb der Schwankungen des Gasstromes überhaupt. Auf meine Veranlassung wurden später (21. bis 27. Juli 1896) von einem Beamten der Fabrik diese Gasbestimmungen fortgesetzt und dabei folgende nicht corrigirte Zahlen erhalten: In der SaugleitungDie niedrigeren Zahlen wurden bei reichlicherer Luftzufuhr, als dieselbe nöthig ist, erhalten.: 7,95 8,50 7,37 8,61 5,58 5,66 8,13 4,95 7,68 7,38 Vol.-Proc. SO2 In der Druckleitung: 23,70 18,26 12,80 21,84 18,88 23,70 Vol.-Proc. SO2. Berechnen wir den theoretischen Maximalgehalt an schwefliger Säure beim Verbrennen von Schwefel an der Luft: S + O2 = SO2. 32 g Schwefel brauchen 32 g Sauerstoff oder, da 1 l Sauerstoff 1,430 g wiegt, 22,3 l Sauerstoff zur vollständigen Verbrennung. 22,3 l Sauerstoff geben nun bei vollständiger Umwandlung in Schwefeldioxyd 22,3 l letzteren Gases. Mit dieser Menge Sauerstoff aber werden nach dem Verhältnisse 21 : 79 gleichzeitig 83,9 l Stickstoff mit in den Ofen geführt und dies gibt uns 106,2 l des Gasgemenges, welches somit 22,3 l SO2 enthält. Der theoretische Maximalgeholt beträgt daher (bei 0° und 760 mm Luftdruck) beim Verbrennen von Schwefel an der Luft: 20,99 Vol.-Proc. Schwefeldioxyd. Sowohl bei meinen Bestimmungen oben als auch bei denjenigen des Fabriksbeamten wurde, wie man sich leicht überzeugt, dieser Maximalgehalt gelegentlich überschritten, was eben nur darauf zurückzuführen ist, dass das Gasgemenge unter Ueberdruck sich befindet. Später (März 1897) wurden von dem Beamten bei einem zweiten derartigen Laugenapparat auf meine Bitte Druckmessungen mit einem Quecksilbermanometer vorgenommen. Jeder der beiden Bottiche war dabei etwa 1,5 m hoch mit Wasser gefüllt und das Manometer zeigte zwischen Kühlung J und Bottich K : 230 mm Quecksilbersäule = 0,3 at. Dadurch erscheint nachgewiesen, dass obige Berechnung der Wahrheit sehr nahe kommt. Für genaue Bestimmungen würde es sich selbstverständlich empfehlen, Gase von der Saug- und Druckleitung in geeigneten gläsernen SammelgefässenSiehe z.B. Bunsen, Gasometrische Methoden, S. 5; Winkler, 'Technische Gasanalyse, II. Aufl. S. 22. zu entnehmen und dieselben dann unter Einhaltung aller Vorsichtsmaassregeln zu analysiren. Ich beabsichtige jedoch nicht, solche theoretische Erörterungen hier weiter zu spinnen, sondern den Apparat vom praktischen Standpunkt aus zu beurtheilen. In der Saugleitung herrscht Depression; der Zug ist ein kräftiger, ein Ausschlagen des Gases zur Ofenthür wird vermieden, die Verbrennung ist vollständig und Sublimation bei regelmässigem Betriebe fast ausgeschlossen. Insbesondere technisch wichtig aber ist es, dass das Gas unter Ueberdruck in die Kalkmilch eingepresst wird, dass wir folglich in der Druckleitung, wie die Analysen zeigen, in einem kleinen Volumen Gasgemenge einen sehr grossen Gehalt an Schwefeldioxyd bekommen, was als eine Folge der sinnreichen Einschaltung von Druckbottich G, Pumpe E und Injector S zwischen Schwefelofen und Absorptionsgefäss zu betrachten ist. In Folge der doppelten Kühlung und Comprimirung nehmen die Gase ein kleines Volumen ein, sind sehr concentrirt und werden daher, wie bekannt, bedeutend besser absorbirt als dünnes Gas, was sowohl für die Darstellung der Sulfitlaugen als auch für alle anderen Zwecke, wo SO2 in Flüssigkeiten gelöst werden soll, von grossem Werthe ist. Damit ist mein Urtheil über den neuen Apparat im Wesentlichen bereits gegeben. Weitere Merkmale desselben sind: Die Flüssigkeit, welche mit SO2 behandelt werden soll, wird nur sehr wenig bewegt, kann aber, wenn gewünscht, vollkommen ruhig stehen; ein Auspeitschen bereits gelöster schwefliger Säure findet somit nicht statt. Compressoren, sowie Ventilatoren, welche ersteren theuer sind, während die letzteren, da sie ihrer Grösse wegen aus Eisen gemacht werden müssen, sehr bald zerfressen sind, werden hier gänzlich vermieden; ebenso Dampfinjectoren, welche das Gas zu sehr erwärmen. Man arbeitet mit gewaschenen, aschenfreien, reinen Gasen, der Kraftbedarf ist gering, die Bedienung einfach. Der Apparat ist daher auch billiger als viele andere Constructionen, da er ja ausser der Pumpe und dem Schwefelofen nur aus Bleiröhren und Holzbottichen besteht. Drei solche Apparate arbeiten gegenwärtig in Moldaumühl und es erzeugt jeder in 24 Stunden 40 bis 50 cbm doppeltschwefligsaure Kalklauge von 5 bis 6° Bé., d. i. mit 3,5 bis 4 Proc. Gesammt-SO2; die Kosten eines solchen Apparates stellen sich sammt Licenz und Montirung auf 5000 fl. ö. W. Es ist selbstverständlich, dass der Apparat auch je nach der Art des Betriebes grössere Mengen verdünnter Laugen liefert, andererseits aber auch stärkere Laugen erzeugen kann, falls solche gewünscht werden. Wohl ist es mir bekannt, dass ältere Patentschriften bestehen, nach welchen es in einer bei oberflächlicher Betrachtung ähnlich erscheinenden Weise versucht wurde, Sulfitlauge zu erzeugen. So z.B. kenne ich eine Patentschrift, nach welcher das aus dem Ofen strömende Gas durch einen Injector angesaugt, direct in denjenigen Bottich getrieben wird, in welchem sich die zu erzeugende Sulfitlauge befindet, und eben diese Sulfitlauge selbst wird unmittelbar mittels einer Centrifugalpumpe fortwährend zu dem über dem Laugenbottich befindlichen Injector hinaufgetrieben und dient daher, nach Meinung des Inhabers jener Patentschrift, gleichzeitig zum Lösen des Gases und zum Betrieb des Injectors. Schon eine einfache Ueberlegung sagt uns, dass der Erfinder kein Chemiker war und dass ein solcher Apparat niemals seinen Zweck erfüllen wird; die Flüssigkeit, welche das Gas lösen soll, wird mittels der Pumpe fortwährend in raschem Strom herumgepumpt, und es ist klar, dass dieselbe auf diese Art nur wenig Gas aufzunehmen vermag, – ja dass vielmehr umgekehrt in der Flüssigkeit bereits gelöstes Gas zum grössten Theil und mit grosser Kraft wieder herausgepeitscht wird. Moldaumühl stellte einen solchen Apparat, obwohl dessen Misserfolg aus dieser Ueberlegung schon hervorgehen musste, versuchsweise auf, um zu sehen, wie starke Laugen damit erzielt werden können. Es zeigte sich, dass der Gehalt an Gesammt-Schwefligsäure nicht weiter als bis 2,5 Proc. zu bringen war, und da diese Laugen für die Cellulosekochung selbstverständlich zu schwach sind, so war der Apparat natürlich nicht zu brauchen. Ferner wurde die Flüssigkeit im Laugenbottich, wie zu erwarten, warm; sie erreichte trotz vorheriger Kühlung des Gases 35 bis 40° C. und gab natürlich in Folge dessen um so mehr von ihrem Gas ab. Andere Erfinder haben ähnliche Apparate wie den zuletzt beschriebenen sich patentiren lassen, aber nützten nicht einmal den Vortheil aus, welchen ein hohes Fallrohr (vgl. F2 in Fig. 1) für den Transport des Gases gewährt. Porak hingegen benutzt die Flüssigkeit in seinem Druckbottich G erstens zum Transport der Gase, also zum Betrieb des Injectors S mittels der Pumpe E, zum Ansaugen und Weiterdrücken, und zweitens gleichzeitig zum Waschen der Gase, – und leitet dieselben dann erst in einem hochconcentrirten ruhigen Strom in die zur eigentlichen Absorption bestimmten Gefässe; darin liegt vor allem, meiner Ansicht nach, sowohl die Neuheit als auch der technische Werth der Erfindung. Die Fabrik theilte mir ferner die mit ihren drei Laugenapparaten erzielten Betriebsergebnisse mit. (Dazu erwähne ich vorher, dass dieselbe fünf Kocher von verschiedener Grösse besitzt, in welchen der Stoff mittels directer Dampfzufuhr nach Ritter-Kellner bei 5 at Ueberdruck und 135 bis 145° C. Endtemperatur in 16 bis 24 Stunden [je nach der Grösse des Kochers] gar gekocht Tabelle III Textabbildung Bd. 304, S. 189 Jahr und Monat; Erzeugung an lufttrockener Cellulose in k; Verbrauch an Schwefel, Lauge; Zu 100 k lufttrockener Cellulose wurden verbraucht Schwefel, Lauge; Durch-schnittlicher Proc.-Gehalt an Gesammt-SO2 in der Lange; Schwefeverbrauch auf 1 cbm Lauge in k theoretisch, wirklich; Folglich wieder gewonnener Schwefel auf 1 cbm Lauge in k, bei sämmtlicher Lauge in k, in Proc. vom theoretischen Verbrauch; 1894 October, November, December; 1895 Januar, Februar, März, April, Mai, Juni, Juli, August, September, October, November, December; 1896 Januar, Februar, März, April, Mai, Juni, Juli, August, September, October, November, December; 1897 Januar, Februar wird. Das Abgas aus den Kochern wird gekühlt, geht dann in einen grossen festen Holzbottich, in welchem sich etwas Wasser befindet und das Condensationsproduct, eine wässerige Lösung von schwefliger Säure, ansammelt. Diese Lösung wird von Zeit zu Zeit der fertigen Sulfitlauge zugetheilt; das übrige, nicht condensirte Gas wird in die Laugenbottiche langsam eingeleitet und vermehrt dadurch den Gehalt der Flüssigkeit an freier schwefliger Säure. Diese Wiedergewinnung der schwefligen Säure aus den Kochern ist eine derartig vollkommene, dass die Fabrik, mitten im Walde gelegen, keinerlei Rauchschaden verursacht und dass rechnungsmässig rund 37 Proc. des in der Kochlauge enthaltenen Schwefels aus den Abgasen wiedergewonnen sind.) Die zur Beurtheilung des Schwefel Verbrauches nöthigen Daten sind in der, 29 Betriebsmonate umfassenden Tabelle III zusammengestellt. Aus dieser Tabelle ergibt sich Folgendes: Die in den neuen Apparaten erzeugte Sulfitkochlauge enthält durchschnittlich 3,556 Proc. Gesammt-SO2 und dementsprechend etwas mehr als 1 Proc. Calciumoxyd. Der Verbrauch an Schwefel, welcher, wie dies allgemein üblich ist, im grossen Durchschnitt als 98- bis 99 procentig angenommen, gewöhnlich aber als 100 procentig in Rechnung gestellt wird, war: Der theoretische Verbrauch an Schwefel wird aus oben angegebenem Gehalt der Kochlauge an schwefliger Säure nach dem Verhältniss (SO2 : S = 64 : 32) mit 17,78 k für 1 cbm Lauge berechnet. Der wirklich verbrannte Schwefel betrug aber nur 11,12 k für 1 cbm fertige Lauge, folglich war der Unterschied zwischen diesen beiden Zahlen, 6,66 k, durch Wiedergewinnung der schwefligen Säure aus den Kocherabgasen erhalten worden, was, wie bereits oben bemerkt, das Resultat ergibt, dass rund 37 Proc. des theoretisch für die Lauge nöthigen Schwefels durch die Wiedergewinnung erhalten wurden. Man sieht, welch grossen Einfluss eine gut eingerichtete Abgaswiedergewinnung auf den Schwefelverbrauch und damit selbstverständlich auch auf den Nutzen der Fabriksanlage ausüben kann. Gewöhnlich berechnet man endlich auch den Verbrauch an Schwefel für 100 k fertigen lufttrockenen StoffesSiehe unter anderen meine Abhandlungen: „Schwefeldioxyd, Darstellung und Verbrauch desselben in Sulfitstofffabriken“, Centralblatt für die österreichisch-ungarische Papierindustrie, 1895 Nr. 10 bis 18, und D. p. J. 1896 301 21 u. 40.. Dieser beträgt aus obiger Tabelle berechnet 12,62 k. Den Verbrauch an Lauge (1150 l für 100 k lufttrockenen Stoffes) beabsichtigt man dadurch noch herunterzudrückenGelegentlich erreichte man, wie die Tabelle III zeigt, auch schon bedeutend weniger., dass man das Holz besser in den Kocher eintreten lässt, wodurch selbstverständlich der Schwefelverbrauch ebenfalls verringert werden würde. Aber auch das bereits jetzt erzielte Resultat gehört zu den sehr günstigen, insbesondere wenn man bedenkt, dass die directe Kochmethode an und für sich viel stärkerer Laugen bedarf, als die indirecte, und dass ferner die Fabriksleitung auch aus dem Grunde concentrirte Laugen verlangt, um den benöthigten weichen und besonders leicht bleichbaren Stoff zu erzeugen. Der Verbrauch an gebranntem Kalk für 100 k lufttrockenen Stoffes stellte sich folgendermaassen: In der Zeit vom Im Jahresdurch-schnitt 1. September 1898 bis 31. August 1894 11,8 k 1. „ 1894 „ 31. „ 1895 13,0 k 1. „ 1895 „ 31. „ 1896 12,4 k und in den Monaten: Sept. 1896 Oct. 1896 Nov. 1896 Dec. 1896 Januar 1897 12,2 k 11,5 k 11,8 k 13,7 k 13,4 k Auf 100 k lufttrockenen Stoffes kommen somit 12,85 k gebrannten Kalkes, oder auf 1 cbm Lauge 11,17 k Kalk. Der geringe Mehrverbrauch über den wirklichen Kalk-(und Magnesia-)gehalt der Lauge (etwa 1 Proc.) rührt von unvermeidlichen Verunreinigungen (Al2O3, Sand, auch CO2 und H2O) des gebrannten Kalkes her. Endlich bedarf die Fabrik noch 0,45 Festmeter Holz auf 100 k fertigen lufttrockenen Stoffes. 3) Verwendung des Apparates in der Zuckerfabrikation. Die im Folgenden angedeutete Benutzung der beschriebenen Vorrichtung in der Zuckerindustrie ist nicht bloss ein in Erwägung gezogener Vorschlag, sondern bereits praktisch in Angriff genommen worden. Bekannt ist, dass Carl Steffen und Louis Drucker in Wien ein D. R. P. Nr. 78142 erhalten haben, nach welchem alle in der Zuckerfabrikation vorkommenden Säfte bei 30 bis 40° C. mit schwefliger Säure saturirt und mit Knochenkohle (nach einem neueren Patent auch ohne diese) behandelt werden. Der saure, kalt gehaltene Saft wird dann mit Kalkmilch gefällt und filtrirt. Dieses Patent wurde gleich nach seinem Erscheinen von verschiedenen Seiten angegriffen; da nach den neuesten NachrichtenCentralblatt f. d. Zuckerindustrie d. Welt (Magdeburg), 1896 Nr. 7 S. 148 b. gegen dasselbe bereits die Nichtigkeitsklage angestrengt ist, so erlaube ich mir selbstverständlich hier kein Urtheil über die Berechtigung des Patentes einerseits und seiner Anfechtungen andererseits. Aber die Bemerkung dürfte man sich doch gestatten, dass es mit diesem Verfahren nach dem Aufsehen, welches es erzielt hat, vielleicht ähnlich gehen dürfte, wie mit so mancher anderen Erfindung: Der Gedanke dazu liegt seit Langem in der Luft, Versuche wurden schon wiederholt, aber ohne in die Augen springenden Erfolg gemacht, auch geschrieben wurde hie und da darüber – bis endlich einer kommt und die reife Frucht pflückt, d.h. durch eifrige Studien und zahllose Versuche oder auch durch Zufall diejenigen Momente herausfindet, welche dem Verfahren erst Lebensfähigkeit verleihen und dasselbe so zu einer vorher oft ungeahnten praktischen Bedeutung erheben. Die Thatsache wenigstens, dass es Steffen gelungen istSiehe D. p. J. 1896 302 189., aus bekannten Fachleuten zur Finanzirung seines Patentes ein Consortium zu bilden, welches einen Theil der Antheilscheine zu hohem Betrage erworben hat, spricht sehr laut für den grossen praktischen Werth des Verfahrens. Auch scheint man in der Rübenzuckerindustrie, trotzdem die schweflige Säure nach allen bisher bekannt gewordenen Nachrichten schon vorher in derselbenZ.B. zur Nachsaturation, sowie auch in den Zuckerraffinerien, siehe darüber Ost, Lehrbuch der technischen Chemie, II. Aufl. 1893 S. 363 und 380., insbesondere aber auch in der Rohrzuckerindustrie Verwendung fand, darüber bis vor Kurzem noch nicht vollständig im Klaren gewesen zu sein, ob eine ausschliessliche Verwendung von Schwefeldioxyd in grösserer Menge zur Saturation der Säfte (worauf nach allem das Verfahren Steffen's hinausläuft) nicht durch Inversion schädlich einwirke. Die neuesten Versuche von BaumannDie deutsche Zuckerindustrie, 1896 XXI S. 1380., GrundmannCentralblatt für Zuckerindustrie. 1896 IV S. 864 und 999. und AulardBull. Ass. Chim., 1896 XIV S. 171. haben uns jedoch gelehrt, dass diese Befürchtungen unbegründet sind und dass die Säfte nicht invertiren, wenn man nur die Saturation bei niedriger Temperatur vornimmt und den sauren Saft nachher bald wieder alkalisch macht. Der oben beschriebene Apparat zur Erzeugung von Schwefeldioxyd nach dem Porak'schen Verfahren eignet sich nun meiner Ansicht nach in jeder Hinsicht ganz besonders zur Verwendung bei der Saturation von Zuckersäften mittels schwefliger Säure. Dass derselbe einfach gebaut und leicht zu bedienen ist, auch billig zu stehen kommt, habe ich bereits oben erwähnt. Für Zuckerfabriken, in welchen selbstverständlich die beiden Laugenbottiche (K und L in Fig. 1) wegfallen würden, berechnet der Erfinder die gesammten Kosten (Licenz und Montirung eingeschlossen) für einen Apparat zum Verbrennen von 1000 k Schwefel in 24 Stunden auf 3500 fl. ö. W. Da viele Zuckerfabriken einen bedeutend geringeren Bedarf an Schwefeldioxyd haben, so wird es für dieselben selbstverständlich nöthig sein, die Vorrichtung entsprechend kleiner (und billiger) zu bauen. Was den Apparat aber für die Zuckerindustrie am werthvollsten macht, ist Folgendes: Er liefert gereinigtes, von Asche und etwa sublimirtem Schwefel freies Schwefeldioxyd von niedriger Temperatur und hoher Concentration. Es ist daher möglich, die Zuckersäfte in der Kälte zu saturiren, und zwar kann man durch Vergrösserung oder Verkleinerung der beiden Kühlungen die Temperatur des Gases innerhalb gewisser Grenzen beliebig reguliren. Die hohe Concentration der Gase aus dem Porak'schen Apparate gestattet endlich, mit einem möglichst geringen Gasvolum zu arbeiten und, was ja in jeder Industrie von Wichtigkeit ist, im Betrieb an Zeit zu sparen, indem die Saturation mit concentrirtem Gas naturgemäss viel rascher zu Ende geführt werden kann, als mit den in anderen Apparaten erzeugten verdünnten Gasen. Sollte durch eine zu hohe Concentration des Gases, was nur durch Versuche im Grossen ermittelt werden kann, die Gefahr der Inversion wieder auftauchen, so ist es ja leicht, das Gas einerseits durch Einlassen grösserer Luftmengen in den Ofen, andererseits durch langsameres Laufenlassen der Pumpe nach Belieben zu verdünnen. Es ist bekannt, dass die Zuckerfabrik in AbbevilleVgl. Lindet: Journal des fabricants de sucre, 1896 Bd. 37 Nr. 26; auch D. p. J. 1896 302 189. (Somme, Nordfrankreich) das Steffen'sche Verfahren bereits im Grossen benutzt und damit direct weissen Zucker erzielt hat. Dieselbe Fabrik ist es nun, welche in neuester Zeit zur Saturation der Säfte mit schwefliger Säure mehrere Porak'sche Apparate aufgestellt und damit nach den darüber zuletzt eingelangten Nachrichten erfolgreich gearbeitet hat. 4) Benutzung des Apparates im Hüttenwesen. Es ist, wie bereits erwähnt, eine allgemein bekannte Thatsache, dass concentrirte Gase viel leichter von Absorptionsflüssigkeiten gelöst werden als verdünnte Gase, welche eher unabsorbirt hindurchstreichen. Diese Thatsache begründet sich sehr einfach mit der theoretischen Ueberlegung, dass wir die Lösungen von Gasen in Flüssigkeiten als die Folge des Eindringens der sich geradlinig fortbewegenden Gasmoleküle in die Zwischenräume zwischen den Molekularaggregaten der Flüssigkeiten zu betrachten haben und dass der Gleichgewichtszustand, d. i. der Sättigungsgrad der Flüssigkeit für das betreffende Gas sich ändert, mit je mehr Gasmolekülen die Flüssigkeit in Berührung kommt, d.h. je dichter also die Gasatmosphäre ist, an welche die Flüssigkeit grenzt. Die Praxis erhärtet diese Eigenschaft der Gase. Wie unter anderen z.B. Hering in seinem Buche: Die Verdichtung des Hüttenrauches, beiläufig sagt, „hat es sich herausgestellt, dass das Wasser (bis zu einer gewissen Grenze) desto mehr schweflige Säure absorbirt, je concentrirter das Gas war, dass hingegen Wasser sehr wenig schweflige Säure aufnimmt, wenn die Gase daran nur geringe Gehalte haben. Die Hüttenwerke, welche zu einer Condensation der schwefligen Säure im Hüttenrauche gezwungen sind, werden also gut thun, wenn sie die Processe derartig führen, dass bei denselben starke Gase entweichen, weil deren Condensation leichter und auch billiger durchzuführen ist.“ In Bezug auf viele Erze muss dies sicher jedoch ein frommer Wunsch bleiben. Heute werden allgemein 4 Vol.-Proc. SO2 als jener Minimalgehalt der Röstgase betrachtet, unter welchen man nicht heruntergehen darf, ohne dass die bis jetzt gebräuchlichsten Methoden ihrer Verwerthung: sowohl Schwefelsäurefabrikation als auch Erzeugung von flüssigem Schwefeldioxyd, unökonomisch werden. Aermere Gase können nicht mehr ohne Schaden zu einer der beiden angegebenen Verwerthungsmethoden herangezogen werden, und doch gibt es viele Hüttenwerke, besonders Blei- und Kupferhütten, welche oft bedeutend ärmere Röstgase haben und dieselben wegen des Schadens, den diese Gase in der Umgebung anstiften, auf irgend eine Art unschädlich zu machen gezwungen sind. Solch arme Gase pflegt man bekanntlich durch sehr hohe Essen möglichst hoch in die atmosphärische Luft zu führen, oder in geeigneten Vorrichtungen: Regenkammern, Condensationsthürmen u.s.w., in Wasser mit oder ohne Zusatz basischer Substanzen, so gut es geht, zu lösen und die erhaltene Lösung als werthlos im Erdboden versickern zu lassen. Das grösste Hinderniss für eine erfolgreiche Verdichtung der schwefligen Säure aus den Hüttengasen ist also deren grosse Verdünnung. Diesem Uebelstande aber kann sofort abgeholfen werden, wenn es gelingt, die verdünnten Hüttengase in concentrirtere, SO2-reichere Gase zu verwandeln. Um diesen Zweck zu erreichen, hat man bekanntlich Körting'sche Injectoren und auch Ventilatoren in Anwendung gebracht, welche die Gase von der einen Seite ansaugen und dieselben dann an den Ort ihrer Entsäuerung weiterdrücken. Ein Dampfstrahlgebläse aber hat den Uebelstand, dass durch den eingeblasenen Dampf das Gas zu sehr erwärmt und mit Wasserdampf beladen wird, und Ventilatoren kann man, wie schon bemerkt, ihrer Grösse wegen, welche nöthig ist, um die verlangte Wirkung zu erzielen, nicht gut aus anderem Material als Eisen machen, welches von den sauren Gasen bald zerfressen ist. Beim Studium der Gasanalysen aus Saug- und Druckleitung des Porak'schen Apparates stiess mir nun der Gedanke auf, ob dieser Apparat nicht zur Erzeugung concentrirterer Gase aus den verdünnten Hüttengasen und damit zur Verwerthung derselben recht wohl geeignet wäre. Betrachten wir z.B. die Gasanalysen vom 17. Juli 1896 Nachmittags, an welchem Tage durch weiteres Oeffnen der Ofenklappe in der Saugleitung absichtlich dünnes Gas erzeugt wurde; die nicht corrigirten Zahlen sind folgende: Saugleitung 3,62 3,83 3,85 Vol.-Proc. SO2 Druckleitung 9,68 8,50 5,84 „ „ Hieraus geht hervor, dass es mittels des Porak'schen Apparates möglich ist, auch Gase, welche unter 4 Vol.-Proc. SO2 enthalten, so weit zu comprimiren, dass die technische Analyse, um welche es sich hier in technischen Fragen ja einzig und allein handelt, bedeutend mehr als diese Minimalzahl angibt, und hieraus ergibt sich eine neue Anwendbarkeit des beschriebenen Apparates, nämlich die: zur Verwerthung armer SO2-haltiger Hüttengase in Bezug auf diesen ihren nützlichen Bestandtheil. Ich stelle mir eine Anwendung des beschriebenen Verfahrens in folgender Weise vor: Der Apparat würde sich mit dem Kühler C (Fig. 1) an den Ofen oder besser an die Flugstaubkammer (wenn der Flugstaub gewonnen werden soll) des Ofens anschliessen, aus welchem sich das Gas entwickelt. Das abgekühlte, gewaschene und comprimirte Gas könnte dann sehr gut entweder zur Erzeugung flüssiger schwefliger Säure nach dem Verfahren von Hänisch und Schröder verwendet werden, oder man absorbirt dasselbe nach altbewährtem Verfahren mittels Aetzkalk. Das gewonnene Product enthält nach wiederholter Benutzung schliesslich nach JenschFischer's Jahresbericht, 1889 S. 321. 37,7 Proc. CaO, 38,4 Proc. SO2, 2,8 Proc. SO3, 4,2 Proc. CO2 u.s.w. und kann sehr gut als Zusatz zu Dünger verwendet werden. Wo aber eine Sulfitcellulosefabrik in der Nähe ist, dürfte es wohl der Mühe werth sein, folgenden Vorschlag in Erwägung zu ziehen: An Stelle der beiden über einander stehenden mit einander verbundenen Bottiche K und L sind zwei neben einander stehende getrennte ebensolche mit Rührwerk versehene Bottiche aufgestellt, welche abwechselnd in Betrieb genommen werden. Man füllt dieselben mit möglichst dicker Kalkmilch und leitet das Gas so lange in den einen Bottich, bis der grösste Theil des darin vorhandenen Calciumoxyds in Calciummonosulfit umgewandelt ist. Dann stellt man den Gasstrom in den anderen Bottich um und lässt den einfachschwefligsauren Kalk im ersteren sich setzen. Das überstehende klare Wasser lässt man sodann ab, oder benutzt es, weil kalkhaltig, zum Ablöschen neuer Mengen gebrannten Kalkes. Der erhaltene Kalkschlamm würde nach oben citirter Analyse von Jensch 72,0 Proc. CaSO3 enthalten; um aber eine Oxydation desselben zu verhüten, würde man ihn nicht erst trocknen, sondern feucht in grosse Fässer oder Bassinwagen füllen und zur Sulfitstoff-Fabrik führen. Diese leert den Schlamm in ihre Bottiche; setzt Wasser zu und leitet so lange Schwefeldioxyd ein, bis man eine Sulfitlauge von der gewünschten Concentration erhalten hat. Berechnung und Bezahlung erfolgt nach dem Gehalt an schwefliger Säure, welche sich ja leicht jodometrisch bestimmen lässt. Uebrigens wäre manches Hüttenwerk gewiss froh, sein Schwefeldioxyd aus den Gasen auf diese Art umsonst los zu werden, und würde sich damit begnügen, nur Ersatz der Kosten für den gebrannten Kalk, etwa noch für Arbeitslohn und Amortisation des Apparates von der Cellulosefabrik ganz oder theilweise zu beanspruchen. Eine Fracht auf längere Strecken würde das Product ja allerdings nicht vertragen, aber der Fall, dass eine Sulfitstoff-Fabrik in der Nähe eines Metallhüttenwerkes liegt, dürfte heute wohl kaum mehr zu den Seltenheiten gehören. Chemisches Laboratorium der k. k. Bergakademie in Przibram, März 1897.