Titel: Ueber Fabrication des Holzgeistes (Methylalkohols) in England; von E. T. Chapman.
Fundstelle: Band 200, Jahrgang 1871, Nr. XLII., S. 147
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XLII. Ueber Fabrication des Holzgeistes (Methylalkohols) in England; von E. T. Chapman. Aus Chemical News, vol. XXIII p. 91; Februar 1871. Chapman, über Fabrication des Holzgeistes. Ueber diesen Gegenstand hielt der Verf. in der Versammlung der Chemical Society zu London vom 16. Februar d. J. einen Vortrag, worin er zunächst auf die großen Schwierigkeiten aufmerksam machte, welche sich einer genauen Kenntnißnahme hinsichtlich dieses Fabricationszweiges entgegenstellen, in Folge der eifersüchtigen Geheimhaltung des Verfahrens seitens der Producenten. Die Punkte welche bei der Anlage einer Methylalkohol-Destillation zuerst in's Auge zu fassen sind, bestehen in einer reichlichen Bezugsquelle von Holz und, was noch wichtiger ist, in einem in geeigneter Nähe gesicherten Absatze der als Nebenproduct oder Rückstand gewonnenen Holzkohle. Ebenso nothwendig ist es für eine derartige Anlage, daß eine reichliche Menge von Wasser zu Gebote steht. Der Verfasser fuhr dann fort: Zunächst werde ich die verschiedenen Holzarten zur Erzeugung des Holzgeistes und die aus denselben erhaltenen Kohlen besprechen, dann zur näheren Betrachtung der zur Verkohlung des Holzes dienenden Oefen oder Retorten, sowie der Condensatoren oder Kühlapparate übergehen, und endlich die verschiedenen Methoden erörtern, welche zur Trennung des Holzdestillates in seine nächsten Bestandtheile angewendet werden. In unserem Lande benutzt man zur Destillation vorzugsweise das Holz der Eiche, Buche, Birke, des Wild- und Süßapfelbaumes, des Schwarz- und Weißdornes; doch werden zu diesem Zwecke auch noch viele andere Holzarten verwendet, z.B. Hasel, Erle, Esche und Ahorn. Mit Ausnahme ganz besonderer Fälle wird bei uns das Holz von Pappeln, Ulmen (Rüstern), und von beinahe sämmtlichen Nadelhölzern zur Destillation nicht benutzt. Die Stechpalme und der Eibenbaum sind leider nicht verbreitet genug, um für die Holzgeistproduction ein Rohmaterial von Bedeutung bilden zu können. Eichenholz. – Das zur Destillation verwendete Eichenholz besteht stets in den ausgehaltenen schwächeren Aesten und stärkeren Zweigen größerer Bäume, oder in dem zum Schälen der Spiegellohe speciell gezogenen Jungholze. Dieses Holz wird durch Schälen vom größten Theile seiner Borke oder Rinde befreit, bevor es in die Hände des Destillateurs kommt. Derartiges geschältes Prügel- oder Knüppelholz würde wahrscheinlich mit Ausschließung aller übrigen Holzarten zur Holzgeistgewinnung benutzt werden, wenn es in genügender Menge und zu denselben Preisen wie die anderen Holzarten zu erhalten wäre; die Destillateure tadeln an diesem Holze nur, daß die aus demselben erhaltene Kohle spröde ist (ihrerseits ein Nachtheil für das Messen derselben); die Holzkohlen-Ankäufer dagegen haben an dieser Kohle nichts auszusetzen. Buchenholz. – Bezüglich der Verwendung des Buchenholzes habe ich selbst keine Erfahrung; nach den mir gemachten Mittheilungen soll es aber als Rohmaterial für die Gewinnung von Holzgeist besonders geeignet seyn. Es ist wohl das einzige Holz, welches in England in Form großer Bäume zu diesem Zwecke verwendet wird. Häufig muß man behufs der Zerkleinerung desselben zum Sprengen mit Pulver schreiten; zu diesem Zwecke wird es zunächst in Stücke (Bloche) von einer den Dimensionen des Ofens entsprechenden Länge zerschnitten; dann werden in die Bloche, entweder an den Stirnenden, oder seitlich, Löcher eingebohrt, diese mit einem Schusse Sprengpulver besetzt und nun wird letzterer weggethan, wodurch das Holz zu stärkeren oder schwächeren Scheiten zerkleinert wird. Das Buchenholz liefert viel Theer; auch soll es eine besonders reiche Ausbeute an Naphta geben und das beste Material zur Gewinnung von Kreosot bilden; die aus ihm erhaltene Kohle ist gleichfalls gut. Birkenholz. – Dieses Holz gehört ohne allen Zweifel zu den für die Destillation am besten geeigneten Holzarten, wenn deren Zweck in der Darstellung von reiner Essigsäure oder reinen Essigsäuresalzen besteht; dasselbe gilt für das Holz vom Schwarz- und Weißdorn und vom Apfelbaum. Gemischtes Reisigholz, welches (in England) gewöhnlich aus einem Gemenge von Hasel-, Erlen-, Eschen- und Ahornholz, mit geringen Mengen von Birken-, Buchen- und Eichenreisig besteht, wird von den Holzdestillateurs in großen Quantitäten verwendet. Der Werth solcher Hölzer ist je nach ihrer Stärke sehr verschieden; am größten dürfte derselbe wohl seyn, wenn sie vierzehn bis achtzehn Jahre alt sind. In England werden sie im Allgemeinen viel zu früh gehauen. Meiner Ansicht nach kann als allgemeine Regel angenommen werden, daß es im Vortheile des Destillateurs liegt, möglichst starke Hölzer zu verarbeiten; doch dürfen sie nicht so stark seyn, daß sie während ihres etwa zweiundzwanzigstündigen Verweilens im Ofen nicht vollständig verkohlen können. Hin und wieder werden auch Baumwurzeln (Stocken) zur Destillation benutzt; doch dürfen dieselben nicht anbrüchig oder angefault (verstockt) seyn; zu diesem Zwecke werden sie zu Stücken von mittleren Dimensionen zerkleinert. Im Allgemeinen geben sie ein sehr werthvolles Destillationsproduct und die aus ihnen dargestellte Kohle ist keineswegs von schlechter Qualität. Der hauptsächlichste Einwurf gegen ihre Verwendung betrifft die mit ihrer Zerkleinerung verbundenen Schwierigkeiten; zuweilen werden sie in unzerkleinertem Zustande in die Retorten gebracht, welche dann achtundvierzig Stunden lang geheizt werden. Angefaulte oder anbrüchige Hölzer jeder Art müssen mit Sorgfalt ausgehalten und beseitigt werden, namentlich starke Scheite welche theilweise anbrüchig sind; oder man muß wenigstens bei der Benutzung derartiger Hölzer mit großer Vorsicht zu Werke gehen, da die aus ihnen erhaltene Kohle gewöhnlich selbstentzündlich ist. Auch das Holz der Stechpalme (Ilex) gibt eine Kohle welche sehr zu freiwilliger Verbrennung neigt. Eine solche freiwillige Entzündung der Holzkohle tritt in der Regel nur dann ein, wenn dieselbe in vollkommen trockenem Zustande, unmittelbar wie sie aus dem Ofen kommt (wenn sie auch vollständig erkaltet und in ihr kein Funke vorhanden ist) in solcher Weise angehäuft wird, daß die Luft nicht frei durch sie streichen kann, z.B. wenn sie in Säcke verpackt wird. Sie erhitzt sich alsdann, wird immer heißer und fängt zuletzt Feuer. Nachdem sie jedoch mindestens vierundzwanzig Stunden lang an freier Luft gelegen hat, ist diese Gefahr nicht mehr zu befürchten. Wenn freilich die Entzündung der Kohle von einem in derselben zurückgebliebenen Funken herrührt, so wird natürlich die Einwirkung der freien Luft eine rasche Verbrennung veranlassen. Die Oefen. – Die zur Destillation des Holzes angewendeten Oefen oder Retorten haben sehr verschiedene Form; die in England benutzten bestehen stets aus Eisen, entweder aus Guß- oder aus Schmiedeeisen, und es wird viel darüber gestritten, welches von diesen beiden Materialien den Vorzug verdient. Nach der Erfahrung mancher Holzdestillateure halten die schmiedeeisernen Oefen kaum dreißig Destillationen ab; nach anderen haben derartige Apparate fünf bis sechs Jahre ihre Dienste geleistet. Die Wahrheit ist, meiner Meinung nach, daß schmiedeeiserne Oefen, wenn sie durch Mauerwerk gehörig geschützt sind, bei Beobachtung der erforderlichen Sorgfalt seitens des Heizers in Bezug auf Dauer den gußeisernen ganz gleich kommen; dabei sind sie dem Zerspringen weit weniger ausgesetzt und können in den Wandungen viel dünner hergestellt werden als die letzteren. Dagegen haben sie den Fehler, daß sie bei zu starkem Heizen leicht ihre Form verlieren und in den Fugen undicht werden. Die schmiedeeisernen Oefen sind stets mit gegossenen Thüren und Ableitungsröhren versehen, weil diese Theile, wenn sie aus Schmiedeeisen angefertigt wären, von den bei dem Destillationsprocesse sich entwickelnden sauren Dämpfen zu rasch zerstört würden, falls sie nicht so stark erhitzt werden, daß eine Condensation an und in ihnen nicht stattfinden kann. Meines Wissens wird Schmiedeeisen nur zu Oefen von cylindrischer Form verwendet. Am gewöhnlichsten benutzt man Gußeisen zur Herstellung der Oefen, und die Vorzüge dieses Materiales sind auch nicht zu verkennen. So z.B. kann der ganze Ofen, wie es auch häufig geschieht, in einem Stücke gegossen werden, so daß Undichtheiten nicht zu befürchten sind. Ein Fehler derartiger Oefen ist, daß sie im Feuer leicht reißen und dann nur schwierig zu repariren sind; dieß ist namentlich der Fall bei den in einem Stücke gegossenen cylindrischen Oefen. Im Folgenden sind die Dimensionen verschiedener Destillationsöfen angegeben, welche ich zum größeren Theile selbst gesehen und gemessen habe; von den übrigen erhielt ich Zeichnungen oder Maaßangaben:
Art des Ofens Länge Durchmesser Höhe Breite Inhalt Fuß. Fuß. Kubikfuß. 1. aus Schmiedeeisen hergestellt2. cylindrisch3. aus Gußeisen hergestellt4. cylindrisch  7,0 9,510,010,0 5,003,503,503,10 137,50  91,93  96,00115,40 5.  4,5 3,00   31,77 6.  7,0 2,50   34,30 7. rechteckig  7,0 4,50 3,66 115,29 8.  9,5 5,00 3,66 174,00 9. 10,0 4,33 4,33 187,76
Die Leistungen der Oefen Nr. 1, 3 und 4 wurden sehr gerühmt. Nr. 5 ist ein altes Modell, welches wohl schwerlich nochmals construirt werden dürfte, aber noch jetzt im Gebrauch ist. Nr. 6 ist eine noch jetzt zu speciellen Zwecken, nämlich zur Darstellung besonderer Arten von Holzkohle benutzte Form; in einem mir bekannten Etablissement werden zwei Oefen dieser Art zum Destilliren starker Nutzhölzer von Schiffswerften benutzt. Nr. 7 dürfte nicht als ein empfehlenswerthes Modell zu betrachten seyn. Nr. 8 gilt als ein sehr guter Ofen; mehrere nach diesem Muster construirte sind beinahe 20 Jahre lang im Betriebe gewesen. Oefen von dieser Form (aus gußeisernen Platten bestehend, welche durch Bolzen und Nägel fest mit einander verbunden sind) werden in meinem eigenen Etablissement angewendet; es sind die größten welche ich kenne. Welche Art von Oefen man auch anwenden mag, so müssen sie stets durch Mauerwerk vor der unmittelbaren Einwirkung des Feuers gehörig geschützt werden. Nr. 1 ist zu zwei Dritttheilen seines Umfanges eingemauert; je zwei dieser Oefen werden mittelst einer einzigen Feuerung geheizt. Nr. 2 ist in gleicher Weise geschützt, aber jeder Ofen hat seine besondere Feuerung. Nr. 3 und 4 sind nur am Boden durch Mauerwerk geschützt; auch jeder von diesen Oefen hat seine besondere Feuerung. Ich habe auch Oefen gesehen, welche denselben Durchmesser wie Nr. 4 und die Einrichtung von Nr. 1 hatten, d.h. je zwei dieser Oefen wurden mittelst einer Feuerung geheizt. Nr. 5 hatte eine besondere Feuerung; Nr. 6 deßgleichen. Die Oefen von rechteckigem Querschnitt haben sämmtlich ihre besondere Feuerung. In der Regel werden die rechteckigen Oefen nur an ihren Bodenplatten durch Mauerwerk geschützt. – Die Einrichtung der Züge brauche ich nicht speciell zu beschreiben, sie ist stets der Art daß die Oefen möglichst gleichmäßig erhitzt werden. Je nach der Temperatur, welcher das Holz bei seiner Destillation ausgesetzt wird, ist die Beschaffenheit der aus ihm erhaltenen Producte sehr verschieden. So z.B. erhielt ich bei einer Reihe von Versuchen, welche mit eichenen Sägespänen abgeführt wurden, ein Ausbringen an Kohle welches zwischen 13 und 27 Proc. des angewendeten Rohmateriales schwankte, und zwar bloß dadurch, daß ich den Verkohlungsproceß bei verschiedenen Temperaturen ausführte. Je höher die angewendete Temperatur, desto geringer ist der Ertrag an Kohle; wird aber die Hitze sehr allmählich gesteigert, so daß die Verkohlung bei einer niederen Temperatur erfolgt, und die erzeugte Kohle einer hohen Temperatur unterworfen, so ist das Ausbringen stets nur sehr wenig geringer, als wenn das Holz bei einer permanent niedrigen Temperatur verkohlt wurde, so daß das bedeutende Ausbringen bei Anwendung der niederen Temperatur keineswegs von einer unvollkommenen Verkohlung herrührt. Bei sehr rascher Verkohlung des Holzes ist die Menge der von demselben abdestillirenden Flüssigkeit stets geringer, und die Quantität des entwickelten Gemisches von nicht condensirbaren Gasen weit bedeutender, als bei langsamer Verkohlung. Bei niedriger Temperatur erhält man auch eine größere Ausbeute an Essigsäure, als bei hoher Temperatur. Das höchste Ausbringen an Naphta erhält man bei einer Temperatur welche beträchtlich höher ist als die, bei welcher man den größten Ertrag an Essigsäure erzielt – eine Condensation der vollkommensten Art vorausgesetzt. Das bei hoher Temperatur erzeugte bedeutende Volum von permanenten Gasen muß jedoch ziemlich viel Naphta mit sich reihen, und doch wird allgemein angenommen, daß bei der Destillation des Holzes mehr Naphta gewonnen wird, wenn die Oefen klein sind und stark erhitzt werden, als unter entgegengesetzten Verhältnissen. Andererseits nimmt man meines Wissens an, daß bei Anwendung großer Oefen und niedriger Temperatur mehr Essigsäure gewonnen wird. Ich will nun das allgemeine Verfahren bei der Destillation des Holzes beschreiben. Die durch Einwirkung der Hitze auf das in den Retorten enthaltene Holz erzeugten Dämpfe werden gewöhnlich mittelst eines Rohres entweder von den oberen Theilen des der Heizthür entgegengesetzten Ofenendes oder vom Deckel desselben abgeleitet und unmittelbar in die Condensatoren geleitet. In denselben verdichten sich Wasser, Essigsäure, Naphta und Theer mehr oder minder vollständig; gleichzeitig zieht aber auch eine große Menge nicht condensirbarer Gase durch die Condensatoren. In unseren Destilliranstalten läßt man dieselben entweichen; in anderen Ländern werden sie unter die Retorten in die Feuerungen geleitet und dort verbrannt. Die Zusammensetzung dieses Gasgemisches ist je nach dem längeren oder kürzeren Verweilen des Holzes in der Retorte und dem angewendeten Hitzegrade eine sehr verschiedenartige. Eine bald nach dem Beginne der Zersetzung des Holzes aufgefangene Probe erscheint farblos, besitzt kaum einen wahrnehmbaren Geruch und verbrennt mit blauer Flamme; sie besteht aus einem Gemisch von Kohlensäure, Wasserstoff und einem Kohlenwasserstoffe, allem Anscheine nach Sumpfgas. Mit zunehmender Temperatur wird das entweichende Gas durch einen theerigen Dampf getrübt; es brennt in diesem Zustande mit einer gelben, rauchenden Flamme; fängt man eine Probe dieses Gases in einer Flasche etc. auf und läßt sie zwei bis drei Tage ruhig stehen, so setzt sich aus derselben Theer ab, das Gasgemisch selbst wird farblos und brennt, wenn die Ofentemperatur sehr niedrig gehalten wurde, mit einer gelben, schwach leuchtenden Flamme. Dieses Gasgemisch enthält Kohlensäure, und Gase welche bei der Behandlung mit Brom von diesem aufgenommen werden. Nachdem die Kohlensäure und die durch Brom absorbirbaren Gase entfernt worden, brennt das Gas mit einer blauen, der des Alkohols gleichenden Flamme, und besteht nun aus einem Gemisch von Kohlenoxyd und gasförmigen Kohlenwasserstoffen – aller Wahrscheinlichkeit nach hauptsächlich Sumpfgas. Gegen Ende der Operation ist das sich entwickelnde Gasgemisch leuchtkräftiger, wenn es von den durch Brom absorbirbaren Gasen nicht befreit ist. Gerade am Schlusse der Operation besitzt es jedoch, nachdem es durch längeres Stehen, Behandlung mit Brom, Waschen mit Alkohol, und darauf mit Kalilauge, gereinigt worden ist, nur sehr wenig Leuchtkraft. Daraus ergibt sich, daß bei dem Destillationsprocesse keine Kohlenwasserstoffe von complicirter Zusammensetzung entstehen, welche der Methylreihe angehören. Die Menge des Kohlenoxydgases nimmt mit dem Fortschreiten des Processes zu, und gegen Ende desselben, namentlich wenn man die Temperatur ziemlich hoch steigen läßt, ist seine Quantität sehr beträchtlich. Natürlich ist das Gasgemisch mit flüchtigen, während der Destillation entstandenen Flüssigkeiten beladen; daher rührt die bedeutende Leuchtkraft, welche es in dem Zeitpunkt besitzt, in welchem es die Condensationsapparate verläßt. Die erhaltenen flüssigen Destillationsproducte bilden zwei Schichten; die obere derselben ist wässerig, die untere theerartig. Dieselben werden, je nachdem der Fabrikant sie auf dieses oder auf jenes Präparat verarbeiten will, in verschiedener Weise behandelt. Nachdem der Verfasser die bei der Destillation des Holzes entstehenden Producte erschöpfend besprochen hatte, schloß er mit der Bemerkung, daß ein leicht ausführbares und dabei zuverlässiges Verfahren zur Ermittelung des Handelswerthes der verschiedenartigen Producte sehr erwünscht wäre.