Leuchtgas-Fabrikation. a = Ofen, b = Kühler, c = Gaswäscher, d =
Reiniger, f = Gasometer, g = Ableitung mit Brenner.]
Im rohen, ungereinigten Leuchtgas sind noch einige Stoffe enthalten,
welche seine Anwendung zum Brennen ganz unmöglich machen würden,
nämlich +Schwefelwasserstoff+ und +Zyan+. Denn diese Stoffe sind
nicht bloß sehr übelriechend und ungewöhnlich giftig, sondern das
Schwefelwasserstoffgas wird auch beim Verbrennen nicht angenehmer, weil
es sich in ein stechend riechendes, saures, die Metalle angreifendes
Gas (schweflige Säure) verwandelt, welches noch obendrein die Farben
der Kleider, Teppiche und Vorhänge ausbleicht. Deshalb muß das rohe
Gas vor der Verwendung zum Brennen gereinigt werden. Dies geschieht,
indem man das Rohgas über natürlichen Raseneisenstein leitet, der im
wesentlichen aus der +Eisenbase+ besteht. Dieser geht zum Teil (durch
die Einwirkung des Schwefelwasserstoffes) in +Schwefeleisen+, zum
Teil (durch die Einwirkung der Zyanverbindungen) in +Berlinerblau+
über. Wenn die Gasreinigungsmasse nach einiger Zeit unwirksam geworden
ist, so breitet man sie an der Luft aus und schaufelt sie öfters
um. Dadurch nimmt das Schwefeleisen, in welches sich die Hauptmenge
der Reinigungsmasse verwandelt hatte, Sauerstoff auf und geht in
schwefelsaures Eisen über, welches wieder von neuem als Reinigungsmasse
verwendbar ist. Dies nennt man die +Regenerierung+ (Wiederherstellung)
der Reinigungsmasse. Schließlich, wenn die Masse nach mehrfacher
Regenerierung ziemlich erschöpft ist, ist sie erst recht wertvoll
geworden durch ihren Gehalt an Berlinerblau, der nicht selten bis 10 %
der Masse beträgt. Dieser wertvolle, aber noch unreine Bestandteil
wird nun durch Kochen mit Kalkmilch usw. in +gelbes Blutlaugensalz+
(Ferrozyankalium) umgewandelt, woraus man wieder einerseits
(durch Vermischen mit Eisenchloridlösung) das reine Berlinerblau,
andrerseits (durch Schmelzen) das wichtige +Zyankalium+ gewinnt.
Zyankalium und Zyannatrium werden in ungeheuren Mengen als goldlösende
Auslaugungsmittel für goldführende Gesteine in Südafrika verbraucht,
ferner in der Herstellung galvanischer Metallüberzüge (Vernickeln,
Versilbern, Vergolden) zum Zusammensetzen der Bäder. So liefert in der
chemischen Technologie ein Gebiet Hilfsstoffe für ein anderes.
Auf diese Weise erhält man schließlich das technisch „reine“ Leuchtgas.
Es wird bekanntlich in großen, schmiedeeisernen Gasometern aufgefangen
und durch deren Gewicht in das Rohrleitungsnetz gepreßt. Dabei ergeben
sich aus dem Gesetz der Druckverteilung höchst eigentümliche Folgen.
Man sollte nämlich erwarten, daß die ungeheuer schwere Gasometerglocke,
deren Gewicht bei großstädtischen Anlagen in die Hunderttausende
von Zentnern geht, das Gas mit viel zu hohem Druck in die
Verbraucherleitungen preßte. Das gerade Gegenteil ist der Fall. Gerade
die größten Leitungsnetze haben den geringsten Gasdruck aufzuweisen.
Dies erklärt sich daraus, daß der Leitungsdruck und der Druck der
Gasometerglocke zueinander im Verhältnis der Flächen stehen, auf welche
sie wirken. Hat die Leitung einen Querschnitt von 1 Quadratzentimeter,
die Gasometerglocke aber eine Innenfläche von 1 Quadratmeter = 10000
Quadratzentimeter, so entströmt das Gas aus der Leitung mit einem
Druck, welcher den zehntausendsten Teil vom Gewicht der Gasometerglocke
beträgt. Nun haben aber die Gasometerglocken eine ganz andere
Innenfläche als 1 Quadratmeter, nämlich den tausendfachen Betrag oder
noch mehr. Infolgedessen müssen diese Glocken ein gewaltiges Gewicht
haben, um das Gas in die Verbraucherleitung mit einem solchen Druck
pressen zu können, wie er für Brennzwecke erforderlich ist (6–12 ~cm~
Wasserhöhe).
[Illustration: Abb. 25. Gasometer im Durchschnitt.]
[Illustration: Abb. 26. Eine Kerzenflamme.]
[Illustration: Abb. 27. Alter Schwalbenschwanzbrenner für Leuchtgas.]
Die Anwendung des Leuchtgases hat eine außerordentlich interessante
Geschichte. Zunächst brannte man es unmittelbar und offen als
Lichtquelle und trieb so eine ungeheure Verschwendung, denn die
Leuchtkraft einer einfachen Gasflamme ist recht gering, weil der
Hauptbestandteil des Leuchtgases, der Wasserstoff, fast nichtleuchtend
verbrennt. Denn das +Leuchten+ der Flamme kommt fast stets dadurch
zustande, daß darin irgendwelche feine Staubteilchen -- meistens
sind es Kohlenteilchen -- zur Glut erhitzt werden. Daher können nur
solche Gase mit helleuchtender Flamme verbrennen, welche sich in der
Hitze unter Rußbildung, also unter Abscheidung von Kohlenstäubchen,
zersetzen. Solche Gase sind die sogenannten Kohlenwasserstoffe,
also Verbindungen von Kohlenstoff und Wasserstoff. Sie zerfallen
in der Glühhitze ihrer eigenen Flamme in ihre beiden Elemente, von
welchen der Wasserstoff mit sehr heißer, aber nichtleuchtender Flamme
verbrennt, während die abgeschiedenen Rußteilchen zunächst durch das
Wasserstoffgas vor dem Verbrennen geschützt werden; dies hindert
aber nicht, daß sie durch die Hitze der Wasserstofflamme in hohe
Glut versetzt werden und dadurch diese Flamme leuchtend machen. Dann
aber kommen auch diese Teilchen am Rand der Flamme mit der Außenluft
in Berührung und verbrennen dadurch zu Kohlensäuregas, werden also
nichtleuchtend. Diese Vorgänge kann man in jeder leuchtenden Flamme,
z. B. in der Kerzenflamme (Abb. 26) und der Leuchtgasflamme alten
Stils (Abb. 27) gut erkennen. Man sieht zunächst dem Docht bzw. der
Gasausströmungsöffnung einen nichtleuchtenden Kern unverbrannten
„+kalten+“ (d. h. noch nicht glühenden) Gases. Dieser Kern ist umgeben
von der leuchtenden Zone der abgeschiedenen, glühenden Kohleteilchen,
und diese wieder ist von einer nichtleuchtenden, sehr heißen Zone
der verbrennenden Rußteilchen umgeben. Es ist demnach klar, daß die
Leuchtkraft einer Flamme davon abhängt, wieviel Kohlenstoffteilchen
in ihr abgeschieden und zum Glühen gebracht werden. Diese Frage ist
aber innig verknüpft mit dem Gehalt des Gases an „schweren“, d. i.
kohlenstoffreichen Kohlenwasserstoffverbindungen. Sobald man sich
darüber im klaren war, nämlich um die Mitte des 19. Jahrhunderts,
begann man die Leuchtkraft des Gases planmäßig zu erhöhen, indem
man ihm „schwere“ Kohlenwasserstoffe beimengte. Solche sind z. B.
das Azetylengas und der Benzoldampf. Diesen Vorgang nannte man das
+Karburieren+ des Leuchtgases (~carbo~ = die Kohle). Die Abbildungen
28 und 29 zeigen, wie man Wasserstoff darstellen und durch Überleiten
über benzolgetränkte Watte karburieren kann. -- Als nun seit dem
letzten Viertel des 19. Jahrhunderts die elektrische Bogenlampe und
die Kohlenfadenglühlampe dem Gaslicht energische Konkurrenz machten,
bekamen es die Gastechniker mit der Angst zu tun und erfanden in der
Not die +Regenerativlampen+. Bei diesen wird die Leuchtkraft dadurch
erheblich gesteigert, daß sowohl das Gas als die Verbrennungsluft
vor ihrem Zusammentreffen durch die eigene Flammenhitze kräftig
vorgewärmt werden. Aber gegenüber der bequemen, billigen und die
Luft nicht verderbenden Glühlampe konnten auch die Siemensschen
Regenerativbrenner nicht standhalten, und es schien fast, als ob der
Gasbeleuchtung das Todesurteil gesprochen wäre. Der Gasverbrauch ging
in allen Städten gewaltig zurück. Da machte ein genialer Chemiker, Auer
von Welsbach in Wien, gerade rechtzeitig eine gewaltige Erfindung:
das Gasglühlicht. Er holte sozusagen aus den leuchtenden Flammen das
leuchtende Prinzip heraus, das glühende Kohlenstoffteilchen, fand es
für seinen Zweck (Wärme in Licht umzuwandeln) ganz unzulänglich und
ersetzte es daher durch eine viel wirksamere Substanz in einer viel
wirksameren Anordnung: durch die seltenen Erdmetalloxyde in der Form
des Glühstrumpfes. Seitdem, besonders auch seit der Erfindung des
Hängeglühlichts, ist die Gasbeleuchtung unbestritten die billigste
Beleuchtungsart der Gegenwart, mit welcher das elektrische Licht trotz
Metallfadenlampen, trotz Halbwattlampen und Intensivflammenbogenlampen
nicht mehr voll konkurrieren kann. Dies ergibt sich aus der
folgenden Tabelle, welche wir dem Werkchen von H. +Lux+ „Das moderne
Beleuchtungswesen“ (Leipzig 1914) entnehmen:
[Illustration: Abb. 28. Aus Zinkblechschnitzeln und verdünnter
Salzsäure entwickelt sich Wasserstoff, der mit nichtleuchtender Flamme
brennt.]
[Illustration: Abb. 29. Das Wasserstoffgas wird mit Benzol karburiert
und leuchtet nun sehr hell beim Brennen.]
Kosten einer Zimmerbeleuchtung von 200-Kerzenstärken-Helligkeit.
---------------------+----------------+----------------
| Zahl der | Betriebskosten
Lampenart | erforderlichen | für
| Lampen | 10 Stunden
---------------------+----------------+----------------
Petroleum | 10 | 1,75 M.
Spiritusglühlicht | 6 | 3,00 „
Gasglühlicht: | |
1. stehend | 3 | 0,53 „
2. hängend | 3 | 0,46 „
Kohlenfadenglühlampe | 10 | 3,20 „
Osramlampe | 5 | 1,17 „
[Illustration: Abb. 30. Normaler Auerbrenner (nach Lux).]
Dieser Sieg des Gases auf dem Gebiet des Beleuchtungswesens wurde noch
verstärkt durch seine Verwendbarkeit für Kochzwecke. Fällt es doch in
der Großstadt heutzutage keiner Frau mehr ein, Feuer auf dem Herd zu
machen! Denn überall hat sich der außerordentlich bequeme, reinliche
und billige +Gasherd+ eingebürgert. --
[Illustration: Abb. 31. Prinzip des Gasherds]
Bei der Herstellung des Gases entstehen auch +flüssige+ Nebenprodukte,
nämlich +Teer+ und +Gaswasser+ und +Koks+. Über die Mengenverhältnisse
gibt folgende Tabelle Aufschluß:
100 ~kg~ englische (Derbyshire-Silkstone-)Kohle liefern nach +Fischer+
(Chem. Technologie, Leipzig 1900) bei 800 ° Destillationstemperatur:
Koks 65 kg
Teer 7⅓ „
Gaswasser 10 „
Leuchtgas 21 cbm
Das wichtigste dieser Nebenprodukte ist der +Teer+, von dem auf diese
Weise in Europa jährlich etwa 40 Millionen Zentner gewonnen werden
(davon in Deutschland 10, in England 20 Millionen). Er bildet eine
tiefschwarze, glänzende Flüssigkeit von einer etwas dickflüssigen
Beschaffenheit, der man wirklich nicht ansieht, welche ungeheuren
Werte in ihr enthalten und aus ihr gewonnen werden. Um nur einige
seiner wichtigsten Bestandteile anzuführen, seien genannt: +Benzol+,
+Toluol+, +Naphthalin+, +Karbolsäure+ (Phenol), +Anthrazen+, +Kreosole+
(Karbolineum), +Pyridin+; aber was bedeuten diese fremdklingenden
Namen dem, der nicht Chemiker ist! Aber auch er wird aufhorchen, wenn
ich ihm erzähle, daß fast alle die prachtvollen Farbstoffe, womit
unsere Kleider und Stoffe und Papiere gefärbt sind, aus dem Teer
gewonnen werden. Aber auch +Schwerbenzin+, +Pech+, +Asphalt+ und
+schwarzer Eisenlack+ werden aus Bestandteilen des Teers gewonnen. Die
Scheidekunst, mittels deren der Teer in seine wichtigsten Bestandteile
zerlegt wird, ist im Grund ein sehr einfaches Verfahren, das uns
schon aus der Spiritusindustrie bekannt ist: die +Destillation+. Der
Teer wird in riesigen eisernen Kesseln zum Kochen erhitzt, die Dämpfe
werden in gekühlten Rohrschlangen verdichtet. So erhält man (nach
+Lunge+) hauptsächlich drei Destillate: den „+Vorlauf+“ (das, was
aus der Kühlschlange zuerst abläuft, also am leichtesten verdampfbar
ist), dann das „+Leichtöl+“, und schließlich das „+Schweröl+“. Was im
Teerkessel zurückbleibt, ist +Pech+ und wird zu Asphalt und Eisenlack
verarbeitet. Aus dem Vorlauf und Leichtöl gewinnt man durch wiederholte
Destillation die Flüssigkeiten +Benzol+ und +Toluol+, woraus viele der
obengenannten Teerfarbstoffe hergestellt werden. Das Schweröl enthält
dagegen mehr +Naphthalin+ und +Kreosole+. Diese vier Stoffe sind die
Muttersubstanzen nicht bloß für die Farbstoffindustrie, sondern auch
für die Gewinnung zahlloser Arzneimittel, mit welchen Deutschland die
ganze Welt versorgt hat. Außer den bekannten Desinfektionsmitteln
+Karbolsäure+, +Lysol+ und +Salizylsäure+ seien hier nur noch die
technisch wichtigen Teerabkömmlinge +Kumaronharz+ und +Solventnaphtha+
erwähnt. Das Kumaronharz, ein Bestandteil des Teerpechs, ist zwar kein
echtes Harz, hat aber so harzartige Eigenschaften, daß es jetzt während
des Weltkrieges die in Deutschland knapp gewordenen Harzvorräte für die
+Seifensiederei+ und +Papierleimung+ strecken hilft. Das Solventnaphtha
ist eine benzolartige Flüssigkeit von bedeutender Lösungsfähigkeit für
Harze, Fette und andere Stoffe (~solvere~ = auflösen).
Nicht so reich an verschiedenen Stoffen, wie der Teer, aber
dennoch sehr wichtig und wertvoll ist das +Gaswasser+ der
Steinkohlengasdestillation. Denn dieses Gaswasser enthält und liefert
fast alles +Ammoniak+, welches für die Industrie und Landwirtschaft von
größter Wichtigkeit ist. Man destilliert zu diesem Zweck das Gaswasser
mit Kalkbrei und erhält so das Ammoniak als Gas von dem bekannten
stechend scharfen Geruch, wie er in Pferde- und Kuhställen herrscht,
in welchen sich Ammoniak durch Zersetzung des Harns bildet. Das
Ammoniakgas wird entweder durch Druck zu einer Flüssigkeit verdichtet
oder in Wasser, welches es sehr begierig aufnimmt, gelöst. Es wird zur
Herstellung zahlloser chemischer Präparate und wichtiger Sprengstoffe
(Roburit usw.) benutzt. In der Landwirtschaft bildet das schwefelsaure
Ammoniak eines der wirkungsvollsten Kunstdüngemittel, dessen Bedeutung
von Jahr zu Jahr wächst. --
Alle bisher genannten Nebenprodukte der Leuchtgasgewinnung bezogen
sich auf beste +Steinkohle+ als Ausgangsstoff. Wendet man aber an
ihrer Statt +Braunkohle+, Torf oder Holz an, so erhält man wohl
ebenfalls die Nebenprodukte Teer und Gaswasser, aber doch von
wesentlich anderer Zusammensetzung. Namentlich in Sachsen wird eine
besondere Braunkohle, die sogenannte Schwelkohle, auf Teer und Koks
verarbeitet („geschwelt“). Das entwickelte Gas dient teils zum Heizen
der Schwelretorten, teils zum Betrieb großer Gaskraftmaschinen. Das
Gaswasser ist in der Regel wertlos. Aber um so wertvoller ist der
geschwelte Teer, denn er ist die Muttersubstanz des +Paraffins+ und
wertvoller „Mineral“öle, die als +Schmieröle+ für Maschinen, zum Teil
auch als +Leuchtöle+ für Lampen („Solaröl“) und als +Benzin+ Verwendung
finden. Man gewinnt sie aus dem Schwelteer durch Destillation unter
vermindertem Luftdruck und durch Reinigen mittels konzentrierter
Schwefelsäure. Diese zerstört nämlich alle Unreinigkeiten und
verwandelt sie durch Wasserentziehung in Kohle, während sie das
Paraffin, Schmieröl, Petroleum und Benzin ganz unverändert läßt.
Nebenbei gesagt, kommt von diesem Verhalten der Name Paraffin:
„~parum affinis~“ heißt im Lateinischen soviel wie „wenig geneigt
zu (chemischen) Verbindungen“. Aus dem Paraffin werden dann die
bekannten durchscheinenden Kerzen gegossen. Wer sieht ihnen an, daß
sie einst einen Bestandteil der ordinären Braunkohle bildeten? -- Die
Öle, Solaröl und Benzin, sind etwas anders zusammengesetzt als die
eigentlichen Petroleum- und Benzinarten, welche aus dem Rohpetroleum
gewonnen werden; wegen ihrer Neigung zur Rußbildung eignen sie sich
nicht so gut wie diese zum Brennen, wohl aber zu chemischen Zwecken als
Auflösungsmittel für Harze und Fette.
Was bei der Schwelerei der Braunkohle in den Retorten zurückbleibt,
wird mit Wasser abgelöscht und bildet nun eine eigentümliche Art von
Koks, den sogenannten „+Grudekoks+“. Er ist zwar im Vergleich mit
Steinkohlenkoks minderwertig, hat aber doch gegenüber der Braunkohle
alle Vorteile des Koks, von welchen wir bald noch sprechen werden.
[Illustration: Abb. 32. Kohlenmeiler.]
Wieder anders und eigenartig verläuft die Schwelerei, die trockene
Destillation, beim +Holz+. Sie wird hauptsächlich des Rückstandes, der
wertvollen +Holzkohle+ wegen, vorgenommen, und jahrhundertelang hat
man den Prozeß in der +Meiler+verkohlung so roh betrieben, daß die
flüssigen und gasförmigen Nebenprodukte überhaupt nicht aufgefangen
wurden, sondern in die Luft verdampften. Mit dem Teer, der in der
Braunkohlendestillation so wertvoll ist, weiß man in der Holzschwelerei
auch heute noch nicht viel anzufangen; man verbrennt ihn, um ihn los
zu werden. Anders ist es aber mit dem +Gaswasser+. Es ist eine der
wichtigsten Quellen für die +Essig+gewinnung, denn es enthält, neben
1 % Methylalkohol („Holzgeist“), etwa 10 % Essigsäure. Der Speiseessig
besteht aus einer dreiprozentigen Lösung der Essigsäure. Man darf aber
nun beileibe nicht glauben, daß man das Gaswasser der Holzschwelerei
nur dreifach zu verdünnen brauchte, um es als Essig dem Salat zusetzen
zu können. Das gäbe einen üblen Salat, denn dieses Gaswasser ist durch
dunkelbraune, abscheulich stinkende Holzteerbestandteile verunreinigt
und mit einem Geruch behaftet, den man so leicht nicht wieder vergessen
wird, wenn man einmal nähere Bekanntschaft mit ihm gemacht hat. Aber
der Chemiker weiß sich zu helfen. Umdestillieren würde nichts nützen,
denn da würden neben Essigsäure und Wasser auch diese stinkenden
Stoffe mit überdestillieren. Also muß man versuchen, sie auf eine
andere Weise zu trennen. Man setzt Kalkbrei (die billigste Base)
hinzu und verwandelt dadurch die Essigsäure in ihr festes Kalksalz,
welches mäßiges Erhitzen verträgt und in ziemlich reinem Zustand
zurückbleibt, wenn man die anderen Bestandteile abdestilliert. Diese
Salzform der Essigsäure bietet auch den Vorteil, daß man sie durch
Umkristallisieren (vgl. das 6. Kapitel!) reinigen kann. Um daraus
wieder Essigsäure, und zwar in ganz reiner Beschaffenheit, zu erhalten,
braucht man den essigsauren Kalk nur mit verdünnter Schwefelsäure zu
destillieren. Die „Essigessenz“ des Handels wird häufig so dargestellt,
ist also ein Produkt der Holzschwelerei. Ihr fehlen natürlich die
aromatischen Stoffe, welche der „natürliche“ Essig enthält, den man
durch saure Gärung alkoholischer Flüssigkeiten gewinnt. Solcher Essig
ist aber teurer, und zwar nicht bloß wegen der teureren Ausgangsstoffe,
sondern auch deshalb, weil Gärungsessig in der Regel nicht mehr als
4–5 % Essigsäure enthält (ein höherer Gehalt wirkt lähmend auf den
Erreger der Essiggärung). Wenn man also im Handel Essigessenz mit 30 %
Essigsäure gekauft hat, so kann man sicher sein, daß sie aus Holz
gemacht ist.
* * * * *
Wir müssen nun unsere Aufmerksamkeit auch den Rückständen der
Leuchtgasgewinnung schenken, dem +Koks+. Koks und Steinkohle zeigen
gegeneinander sehr wichtige Unterschiede. Beide sind ungemein wichtige
Brennstoffe, beide in ihrer Art unersetzlich, von beiden kann keiner
den anderen vertreten. +Die Steinkohle brennt mit Flamme, der Koks
glüht nur.+ Aus diesem Grunde kann der Koks seine wirksamste Hitze nur
unmittelbar da entwickeln, wo er liegt. Die Flammen der brennenden
Steinkohle dagegen tragen ihre Hitze so weit, als sie reichen. Sie
umspülen die Bratröhre und das Wasserschiff des Herdes, und sie tragen
ihre Wärme auch zu denjenigen Kochstellen der Herdplatte, welche vom
Rost weit entfernt sind. Ganz unentbehrlich sind die Steinkohlen
wegen ihrer Flammenbildung für die großen Muffel- und Tiegelöfen der
keramischen und der chemischen Industrie; denn diese Öfen heizen
sehr große Räume mit Feuerungen, welche verhältnismäßig sehr klein
sind. Dies ist also ein großer Vorteil der Steinkohlen vor dem Koks.
Aber diesem Vorteil stehen bedeutende Nachteile gegenüber: Die
Steinkohle +erweicht+ in der Wärme teigartig und bildet infolgedessen
auf dem Rost dicke und große Klumpen. Diese breiigen Klumpen können
natürlich nur an ihrer Außenseite brennen, weil das Innere für die
Verbrennungsluft unzugänglich ist. Deshalb ist das Schüren großer
Feuerungen mit Steinkohle nicht so ganz einfach und erfordert Übung
und Sachkenntnis vom Heizer. Im Gegensatz zum Koks erzeugt die
Steinkohle da, wo sie brennt, also auf dem Rost, zunächst am wenigsten
Hitze, weil die verdampfenden Teerbestandteile einen großen Teil der
Wärme zur Vergasung beanspruchen. Erst wenn die Kohle ihre flüchtigen
Bestandteile verloren hat und ganz verkokt ist, gibt sie auch auf dem
Rost eine große Hitze.
[Illustration: Abb. 33. Durchschnitt durch einen Koksvergaser.]