Ueber Calciumcarbid und Acetylen. (Schluss des Berichtes Bd. 296 S. 114.) Mit Abbildung. Ueber Calciumcarbid und Acetylen. Die fortdauernde Hochfluth von Publicationen über Calciumcarbid und Acetylen bringt in der Mehrzahl ihrer Producte nichts Neues. E. Schilling (Journal für Gasbeleuchtung und Wasser Versorgung, 1895 S. 243) beweist eingehend, dass Acetylengas, den Leuchtwerth gleich dem Carburationswerthe zu 240 V.-K. genommen, bei einem Calciumcarbidpreise von 0,50 M. für 1 k nicht in der Lage ist als Leuchtgas zu dienen oder für Carburation im grossen Maassstabe das Benzol zu ersetzen. Seine Darlegungen leiden unter einem Rechenfehler, der inzwischen von BessinJahrbuch für Gasbeleuchtung 1895 S. 282. bereits angemerkt worden ist, indem die von Bredel (l. c.) gegebenen Productionskosten irrthümlich auf falsche Einheiten bezogen und dadurch ein zu hoher Gestehungspreis des Carbids gefolgert wird. Auch muss durchaus dagegen Einspruch erhoben werden, dass die mehrfache Umwandlung der chemischen Energie der Kohle, welche zum Acetylen führt – Ueberführung in elektrische Energie, die zunächst in thermische verwandelt wird, um dann durch Erzeugung von Carbid und Acetylen in chemische überzugehen – einen nothwendigen Nachtheil gegenüber dem einfacheren Processe der Leuchtgas- bezieh. Benzolerzeugung bei der trockenen Destillation bedinge. Allerdings geht bei allen diesen Umwandlungen Arbeit verloren und der Energiegehalt der Endproducte ist gegenüber der Summe aus dem der Ausgangsmaterialien und der sonst zugeführten Arbeit im Allgemeinen um so kleiner, je grösser die Anzahl der vorkommenden Umwandlungen ist, aber es kommt für die Zwecke der Lichterzeugung nicht auf den Energiegehalt des Leuchtmaterials, sondern auf die Intensität der kurzwelligen sichtbaren Energiestrahlung an. Bei der Verbrennung des Leuchtgases zum Zweck der Lichterzeugung wird (vom Gasglühlicht abgesehen, in welchem das Gas nur zur Wärmeerzeugung dient) bekanntlich nur ein winziger Bruchtheil von dem Energiegehalte des Leuchtgases in strahlende Energie von optisch wirksamer Wellenlänge umgesetzt. Es ist durchaus denkbar, dass die Verbrennung irgend einer anderen Substanz einen procentual so viel höheren Betrag an optisch wirksamer Energie liefert, dass die relativ kleinen Energieverluste bei der zu ihrer Herstellung erforderlichen wiederholten Energietransformation dagegen gar nicht ins Gewicht fallen. Aus dem Umstände also, dass die bisherige Methode der Gasbereitung eine geringere Anzahl von Energieverwandlungen erfordert als die Acetylengasgewinnung, lässt sich eine theoretische Inferiorität der letzteren ohne weiteres durchaus nicht deduciren. Von Interesse ist ferner eine Polemik in der Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure, die sich an die Darlegungen von Frank (l. c.) anschliesst. Frank vertritt darin die im ersten Theil dieser Darlegungen auch vom Referenten ausgesprochene Ansicht, dass die Erzeugung von Calciumcarbid ein rein thermischer Vorgang ist, und führt zur Begründung die Thatsache an, dass die Herstellung des Carbids mit Wechselstrom ebenso wie mit Gleichstrom möglich ist. Es lässt sich aber nicht verkennen, dass die unzweifelhaft ausschliesslich thermische Natur der Carbidbildung bei der Moissan'schen Versuchsanordnung und bei der Darstellung mit Wechselstrom nicht ausschliesst, dass bei dem Willson'schen Ofen neben dem thermischen ein elektrolytischer Vorgang statt hat. Besteht zwischen den beiden Elektroden ein Flammenbogen, welcher das Gemenge von Kalk und Kohle bespült, so ist die elektrolytische Wirkung im Willson'schen Ofen und in verwandten Ofenformen allerdings praktisch gleich Null. Kommt aber ein Kurzschluss durch die schmelzende Masse zu Stande, dann liegt die Sache wesentlich anders. Es wird dann auf der einen Seite eine chemische Reaction zwischen Kalk und Kohle statt haben, auf der anderen aber eine elektrolytische Zerlegung des geschmolzenen Kalkes unter Bildung von Calciumcarbid an der negativen und von Kohlenoxyd an der positiven Elektrode eintreten. Da der Kalk jedenfalls nur in geschmolzenem Zustand mit Kohlenstoff Carbid bildet und da er andererseits im geschmolzenen Zustand jedenfalls einen Leiter zweiter Klasse vorstellt, so hängt die Entscheidung, ob nur chemische oder chemische und elektrische Wirkung statthat, schliesslich nur von dem Umstände ab, ob Kurzschluss eintritt oder nicht. Ein Unterschied im Ergebniss wird übrigens dadurch in keiner Weise bedingt, da die Zerlegung offenbar, mag sie nun rein chemischer oder theils chemischer, theils elektrischer Natur sein, den gleichen Energieaufwand und die gleiche Temperatur – Schmelztemperatur des Kalkes – verlangt. Eine Verschiedenheit könnte nur dann statthaben, wenn die chemische Wirkung von Kalk auf Kohle eine höhere Temperatur als den Schmelzpunkt des Kalkes erforderte, weil dann der Ofen bei der Verwirklichung der Carbidbildung auf rein thermischem Wege bei höherer Temperatur arbeiten müsste, als für die elektrolytische Darstellung nöthig wäre. Eine solche Verschiedenheit müsste sich in einem grösseren Stromaufwand für die gleiche Production bei Wechselstromöfen bezieh. Flammbogenöfen gegenüber Oefen von der Construction des Hérault'schen bemerkbar machen, wovon man bislang nichts gehört hat. Von W. Wedding sind Versuche über den Carburationswerth des Acetylens ausgeführt und im Journal für Gasbeleuchtung und Wasserversorgung, 1895 S. 273, ausführlich beschrieben worden. Wedding entwickelte das Acetylen in nicht näher angegebener Weise aus Calciumcarbid verschiedener Provenienz und fand im Allgemeinen sehr geringe Ausbeuten, so aus Neuhausener Calciumcarbid noch nicht 30 Proc. der theoretischen Menge. Er fand weiter den Leuchtwerth des Acetylens, wenn er eine mit 47,3 Proc. Acetylen carburirte Luft in einem Bray-Brenner verbrannte, zu 0,811 Acetylen für die Hefnerlichtstunde, während Leuchtgas im Gasglühlichtbrenner erst bei 1,8 bis 2,0 l Consum eine Hefnerlichtstunde leistet. Des weiteren untersuchte er einen mit Acetylen ohne Luftbeimischung gespeisten Regenerativbrenner, die sogen. „Reginalampe“ der Firma Schülke, Brandhold und Co., welche mit einem Zweilochbrenner versehen war. Unter diesen Verhältnissen lieferte Acetylen bei 32,78 mm Wasserdruck und 21,41 l Consum (bezogen auf 0° und 760 mm) eine wagerechte Intensität von 33,9 Hfl., mithin für je 0,632 1 l Hfl. Die weiteren Versuche beschäftigen sich mit der Carburation des Leuchtgases durch Acetylen und sind in Tabelle I zusammengestellt, die dem Original entnommen ist. Angegeben ist unter T die Temperatur der beiden Gase; unter D der Druck in Millimetern Wassersäule, unter dem die Gase kurz vor der Vereinigungsstelle standen; unter G der stündliche Gasverbrauch in Litern, für das Leuchtgas aus den Angaben der Gasuhr, für das Acetylen aus dem Stande am Gasometer berechnet; unter G' die auf 0° und 760 mm Quecksilbersäule reducirte Gasmenge; unter L die Lichtstärke des brennenden Gemisches in Hfl.; unter Effect verbrauch das Verhältniss \frac{G'}{L}, d. i. der Gasverbrauch des Gemisches zur Erzeugung von 1 Hfl.; unter Proc. der Procentgehalt an Acetylen in dem Gemische, d.h. in der Summe (G'1 + G'2). Tabelle I. T Leuchtgas Acetylen L Effect-ver-brauch Proc. D G G' 1 D G G' 1 24,5 26,3 432 393,5 0 0 0   25,6 15,4   0,00 25,6 26,3 442 401,2 ? ? 0,4(?)   26,8 15,0     0,1(?) 26,2 26,3 432 391,4 25,0     2,28     2,07   30,2 13,1   0,53 26,4 27,0 430 389,6 25,0     5,13     4,65   34,2 11,5   1,18 26,2 27,8 421 381,4 25,0 11,4   11,33   44,7     8,76   2,64 26,2 26,0 398 360,6 25,0 19,8 17,9   55,6     6,81   4,73 25,8 27,8 405 366,9 25,0 24,0 21,7   64,0     6,08   5,60 26,0 28,8 409 370,6 27,0 32,4 29,4   72,0     5,56   7,34 25,8 29,5 398 360,6 28,5 50,6 45,8   94,5     4,30 11,29 22,7 29,0 384 352,1 30,8 68,4 62,7 109,6     3,78 15,15 21,5 29,0 373 343,3 29,0 76,6 70,5 123,8     3,34 17,05 22,2 31,8 357 327,9 31,0 95,7 87,9 135,91     3,06 21,15 Textabbildung Bd. 298, S. 46 Trägt man nun den Effectverbrauch als Function des Procentgehaltes an Acetylen in dem Gemische auf (s. Fig.), so erhält man eine Curve, aus welcher der in der zweiten Reihe der Tabelle zugeführte Acetylengehalt, der wegen der sehr geringen Menge nicht genau bestimmt werden konnte, interpolirt und mit dem Fragezeichen versehen in die Tabelle eingetragen worden ist. Tabelle II. Kosten zur Erzeugung von 1 Hfl. Acetylengehaltin Procentdes Gemisches 1 l Acetylen = 0,517 Pf. 0,418 Pf. 0,316 Pf. 0,167 Pf. 0,050 Pf. 0,027 Pf. 1 l Leuchtgas = 0,016 Pf.   0,000,1  0,53  1,18  2,64  4,73  5,60  7,3411,2915,1517,0521,15 0,2460,2480,2430,2560,2570,2720,2680,2930,3120,3470,3390,372 0,2460,2450,2360,2390,2340,2390,2340,2530,2640,2900,2830,309 0,2460,2450,2290,2250,2090,2060,1990,2110,2150,2520,2250,243 0,2460,2420,2190,2050,1760,1580,1480,1510,1420,1470,1390,147 0,2460,2410,2110,1890,1480,1200,1090,1030,0860,0800,0730,071 0,2460,2400,2090,1860,1430,1180,1010,0940,0740,0670,0600,056 Regenerativ-    lampe 0,326 0,254 0,199 0,106 0,032 0,017 Wir entnehmen dem Wedding'schen Aufsatz noch eine zweite Tabelle, welche die Kosten zur Erzeugung einer Hefnerlichtstunde bei verschiedenen Acetylenpreisen angibt. Den Preis des Calciumcarbids stellt die Neuhausener Gesellschaft im Augenblick bei Posten von wenigstens 1000 k zu 400 M. für 1 t. Bei einer Ausbeute von 50 bis 55 Proc. der Theorie, wie sie Versuche im chemisch-technischen Laboratorium der Technischen Hochschule zu Karlsruhe ergeben habenPrivatmittheilung., würde das Liter Acetylen sich danach auf etwa 0,30 bis 0,35 Pf. stellen. Dem gegenüber macht es einen eigenthümlichen Eindruck, wenn in einem Aufsatz von Willson und Suckert (The Journal of the Franklin Institute, 1895 S. 321) die nachstehende Berechnung der Productionskosten des Calciumcarbids gegeben wird, die wir in wörtlicher Uebertragung geben: Die nachfolgenden Angaben über die Kosten der Erzeugung von täglich 150 t Calciumcarbid im Nebenbetriebe einer Anlage zur täglichen Herstellung von 100000 Ziegeln werden von Interesse sein. Die Zahlen wurden von einem Fabrikanten zusammengestellt, der die Nähe grosser Kohle-, Kalkstein- und Lehmvorkommen kaufmännisch auszunutzen beabsichtigte. Sie zeigen einen jährlichen Gewinn von 635640 Doll. bei einem Verkaufspreise von 7 Doll. für 1 t (906 k) Calciumcarbid. 19. Januar 1895. Producte gewonnen aus 1400 t Kohle, 450 t Lehm und 270 t Kalkstein. 150 t CaC2 à 7 Doll. 1050,00 Doll. 10 t schwefelsaures Ammoniak    à 70 Doll. 700,00 „ 40 t Theer à 7 Doll. 280,00 „ 910 t Koks à 90 Cent 819,00 „ 50000 feuerfeste Steine à 15 Doll. 750,00 „ 50000 trocken gepresste Stirnziegel    à 15 Doll. 750,00 „ ––––––––––––– 4349,00 Doll. 5445000 Cubikfuss intensiv leuchtkräftiges Gas. 3240000 Cubikfuss davon liefern 12000 für 24 Stunden unter der Annahme, dass 1¼ Pfund Kohle (à 454 g) für eine Pferdekraftstunde erforderlich sind und dass 9 Cubikfuss Gas einem Pfund Kohle äquivalent sind. 1485000 Cubikfuss Gas dienen zum Brennen von 270 t Kalkstein, die wieder 150 t Kalk liefern, wobei angenommen ist, dass 1100 Pfund Kohle für eine Tonne Kalk erforderlich sind und 9 Cubikfuss Gas einem Pfund Kohle entsprechen. Die letzten 720000 Cubikfuss Gas dienen zum Brennen der 100000 Ziegel unter Zugrundelegung eines Consums von 800 Pfund Kohle für 1000 Ziegel.           Ausgaben: Förderung von 1400 t Kohle à 55 Cent 770,00 Doll.         „           „     450 t Lehm à 35 Cent 157,50 „         „           „     270 t Kalkstein à 25 Cent 67,50 „ Arbeit für die Erzeugung von 1000 t Koks    à 20 Cent 200,00 „ Fracht für 210 t Kalkstein à 50 Cent 135,00 „ Zerkleinerungsarbeit: 150 t Kalk à 25 Cent 37,50 „ Herstellungsarbeit: 100000 Steine à 2 Doll.    per Mille 200,00 „     Schmelzen des Calciumcarbids 150,00 „ –––––––––––––– 1717,50 Doll. Dazu 25 Proc. Generalunkosten 429,37 „ –––––––––––––– 2146,86 Doll. Verzinsung der Anlage pro Tag 83,33 „ –––––––––––––– 2230,20 Doll. Einnahme 4349,00 Doll. Ausgabe 2230,00 „ ––––––––––––––– Netto-Einnahme pro Tag 2118,80 Doll.             „               „   Jahr 635640,00 „ Hält man neben diese Angaben die neueste Preisnotirung von Eimer und Amend in New York, die den Alleinverkauf des Calciumcarbids der Willson-Gesellschaft gegenwärtig besorgen, so kann man sich jede weitere Ueberlegung ersparen. Diese Firma offerirt nämlich Calciumcarbid in 50-Pfund-Packung à 25 Cent für 1 Pfund, also für 1 k 55 Cent – etwa 2,50 M. –, d. i. rund 80mal theurer als der von Willson und Suckert angegebene Gestehungspreis. Ein Commentar zu dieser Rechnung ist überflüssig! Willson und Suckert gehen aber noch weiter, indem sie die Erzeugung von 906 k Calciumcarbid bei Verwendung von Kalkstein und Staubkohle (die zu anderem Zwecke unverkäuflich ist) zu einem Verkaufspreise von unter 5 Doll. für durchführbar halten. Gleichzeitig wird angegeben, dass feine elektrische Pferdekraft für den Tag eine Produktion von 20, ja bei rationellem und grossem Betrieb von 30 Pfund Calciumcarbid gestatte. Danach würde für 1 Grammolekül Calciumcarbid ein Wärmeaufwand von nur 72,3 Cal. erforderlich sein und es würde selbst unter der offenbar unmöglichen Annahme, dass alle elektrische Energie quantitativ im Ofen in Wärme umgesetzt werde und dass sie dort quantitativ zur Erzeugung von Carbid verbraucht werde, dass also alle Endproducte mit der Temperatur von 15° C. abgehen und dass der Ofen keine Wärme durch Abstrahlung verlöre, der Wärmebedarf für 1 Grammolekül Calciumcarbid (vgl. D. p. J. 1895 296 118) 132 = Bildungswärme von Ca + O = CaO – 29 = „ „ C + O = CO –––––––––– 103 Cal. weniger der Wärmetönung des Calciumcarbids betragen. Es müsste also selbst in diesem Falle das Carbid eine positive Wärmetönung von 30 Cal. besitzen. Nun zersetzt aber bekanntlich Calciumcarbid Wasser. Seine Wärmetönung kann deshalb nicht über der durch die Gleichung CaC2 + H2O = CaO + C2H2 x – 68,4 + 132 – 47,6 = 0 gegebenen Zahl liegen, woraus für x der Grenzwerth = 16 folgt. Es ist somit auf keine Weise einzusehen, wie die Willson und Suckert'schen Zahlen sollten richtig sein können. Es muss auch einstweilen dahin gestellt bleiben, ob die weitere Angabe, dass das Willson'sche Calciumcarbid 97,6 Proc. der theoretischen Ausbeute an Acetylen liefert, zutrifft. Bezüglich des elektrischen Ofens halten die Verfasser daran fest, dass es der in D. p. J. 1895 296 20 abgebildete Tiegelofen ist, in welchem der Process ausgeführt wird. Als Stromquelle wird nach ihrer Angabe von der Willson Aluminium Company eine durch Wasserkraft getriebene Dynamo, die 2000 Ampère bei 35 Volt liefert, benutzt; von dem ursprünglichen Patent Willson's, durch Kohlezusatz das in Flussgerathen der Masse im Tiegel zu hindern, ist nicht mehr die Rede. Schliesslich sei ein Aufsatz von Borchers (Stahl und Eisen vom 15. Mai 1895) angemerkt, der neben anderem die Verwendung des Calciumcarbids in der Metallurgie berührt. Borchers weist darauf hin, dass im Calciumcarbid ein überaus wirksames Reagenz zur feuerflüssigen Entfernung von Phosphor und Schwefel vorliegt, dem in der Eisenindustrie eine werthvolle Rolle beschieden sein dürfte, wenn sein Preis irgend diese Verwendung gestattet. Haber.