XII. Ueber einige Neuerungen und Verbesserungen in der chemischen Fabrik von Tennant in Glasgow; nach eigener Anschauung, von Otto Krieg. Aus der Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure, 1858, Bd. II S. 259. Krieg, über einige Neuerungen und Verbesserungen in der chemischen Fabrik von Tennant in Glasgow. Ehe wir auf das Specielle dieser neuen Einrichtungen eingehen, sey es uns erlaubt zunächst einige allgemeine Bemerkungen zu machen. Wenn wir uns der großen schottischen Fabrikstadt Glasgow nähern, ganz gleich von welcher Seite wir kommen, so fällt uns schon auf mehrere deutsche Meilen Entfernung eine nadelartige Spitze auf, die am Horizont erscheint. Der Fremde fragt unwillkürlich was das sey, und man sagt ihm, es sey der Schornstein der chemischen Fabrik von Tennant, kurzweg „Tennant's stalk“ genannt. Ja, es ist jener berühmte 450 Fuß hohe Schornstein nur um ein Weniges niedriger als der Straßburger Münster; er ist wohl unstreitig der höchste seiner Art, allerdings aber auch der größten bis jetzt existirenden Fabrik angehörig. Derselbe wurde in den Jahren 1840 bis 1842 gebaut, um die schädlichen Gase, besonders die noch entweichende Chlorwasserstoffsäure in höhere Luftregionen zu führen und somit unschädlich zu machen. Obgleich nun die dieses Gas condensirenden Vorrichtungen vorzüglich sind, so daß immer nur Spuren davon entweichen können, so summiren sich doch durch den ungeheuren Maßstab, in welchem hier die Fabrication betrieben wird, diese Spuren so bedeutend, daß man bei feuchtem Wetter und einer gewissen Windrichtung die Salzsäure in den Straßen der Stadt Glasgow sehr deutlich riechen kann. Dieser Riesenschornstein ist von kreisförmigem Querschnitt und aus gewöhnlichen Mauersteinen erbaut. Sein Durchmesser im Fundament beträgt 50 Fuß, an der Sohle 40 und am obern Ende 14 Fuß. Bis zu einer Höhe von 300 Fuß erhebt sich im Innern in einem geringen Abstand vom äußern Mantel ein zweites Rohr, theils um dem Ganzen mehr Haltbarkeit zu geben, theils um eine zu schnelle Abkühlung zu verhindern; die Wandstärke des äußern Mantels am Fuß beträgt nur 2 1/2 Fuß. Wenige Jahre nach seiner Vollendung zeigte dieses großartige Bauwerk einen gewaltigen Riß in seiner Längenrichtung, so daß ein Einsturz mit Recht befürchtet wurde. Man wird sich aus den damaligen Zeitungen und Journalen vielleicht noch erinnern, welch große Schwierigkeiten man hatte, um zur Ausbesserung des Schadens nur einen Menschen am Schornstein in die Höhe zu bekommen, an dem man nach Vollendung des Baues durchaus keine Vorrichtung für diesen Fall vorgesehen hatte. Man construirte damals eine besondere Maschine, wodurch es möglich wurde, daß ein Mann im Laufe von 3 Tagen sich selbst bis zur Spitze in die Höhe arbeitete. Nun wurde am obern Rande eine Rolle befestigt und eine Kette durchgezogen, die bis unten reichte, so daß es jetzt gar keine Schwierigkeiten mehr macht etwas hinauf zu ziehen. Der Riß im Schornstein wurde nun so viel als möglich ausgebessert und hierauf das ganze Bauwerk von Oben bis Unten mit starken eisernen Reifen gebunden, immer in Abständen von 15 bis 20 Fuß. Von ähnlichen Dimensionen wie der Schornstein ist nun das ganze Etablissement. Eine Pferdebahn verbindet die einzelnen Gebäude und Höfe, und über den Dächern der Gebäude geht ein zweites Eisenbahnsystem hinweg, das die Kohlen den verschiedenen Abtheilungen zutheilt und an den betreffenden Stellen einfach aus der Luft herunterschüttet. Auch ein nicht unbedeutender Tunnel ist vorhanden, der zwei Hauptabtheilungen der Fabrik mit einander in Verbindung setzt. Schwefelsäure, Soda und Chlorkalk, dieses immer zusammengehörende Kleeblatt chemischer Producte, von denen keines ohne das andere mit Vortheil fabricirt werden kann, sind es, die von hier beständig in unglaublichen Quantitäten in die Welt gesandt werden. So werden z.B. von Schwefelsäure allein wöchentlich 12 bis 13,000 Centner, von wasserfreier Soda (sogen. ash) 5000 und von krystallisirter Soda (sogen. crystals) 3800 Centner dargestellt, wozu etwa 10,000 Centner Kochsalz in jeder Woche verarbeitet werden. Nach diesen allgemeinen Bemerkungen wollen wir etwas näher auf die Schwefelsäurefabrication eingehen. Das Neue an derselben besteht hauptsächlich darin, daß man zur Oxydation der schwefligen Säure nur salpetrige Säure, absorbirt von concentrirter Schwefelsäure, anwendet, und daß man sich diese Flüssigkeit auf eine ganz neue und höchst vortheilhafte Weise verschafft. Die concentrirte Schwefelsäure (eine Concentration bis 1,75 spec. Gew. ist ausreichend) hat bekanntlich die Eigenschaft, salpetrige Säure zu absorbiren und bei Verdünnung mit Wasser dieselbe wieder gasförmig auszuscheiden. Es stehen daher immer auf der ersten Kammer jedes Bleikammersystems (wozu gewöhnlich 6 einzelne Kammern gehören) 2 große bleierne Kübel: in dem einen befindet sich die von conc. Schwefelsäure absorbirte salpetrige Säure, in dem andern Wasser; aus beiden Gefäßen geht ein Rohr nach dem Innern der Kammer, und erst dort vereinigen sich die beiden Rohre in eines und mischen ihren Inhalt, wodurch also die salpetrige Säure frei wird. Diese gibt bekanntlich ein Aequivalent Sauerstoff an die schweflige Säure, oxydirt sich dann auf Kosten des Sauerstoffs der in der Kammer befindlichen Luft und gibt von Neuem die eben aufgenommene Menge Sauerstoff an die schweflige Säure ab, und dieser Proceß wiederholt sich nun unaufhörlich: so sollte man der Theorie nach schließen, und man hätte danach nur einmal nöthig salpetrige Säure in die Kammer zu bringen, um den Oxydationsproceß bei hinreichendem Zutritt von Luft bis ins Unendliche fortzusetzen. Bei jeder praktischen Ausführung sind aber Verluste nicht zu vermeiden. Durch den Luftstrom, der fortwährend durch das Kammersystem streichen muß, um den nöthigen Sauerstoff herbeizuschaffen, wird nämlich immer ein Theil von der salpetrigen Säure mit fortgerissen und nach dem Schornstein geführt. Aus dem Gewicht des verbrauchten Salpeters in gewöhnlichen Schwefelsäurefabriken (auf 100 Schwefel etwa 9 Gewichtstheile Chilisalpeter) findet man, daß der Oxydations- und Desoxydationsproceß sich etwa 57mal an der salpetrigen Säure wiederholen muß, ehe sie verloren geht. In allen neuen und besseren Fabriken, und so bei Tennant, läßt man jetzt die aus den Kammern entweichenden Gase, bevor sie nach dem Schornstein gehen, durch einen mit kleinen Kohksstückchen gefüllten Thurm streichen, über die von Oben fortwährend dünne Strahlen von concentrirter Schwefelsäure fließen. Hierdurch wird ein großer Theil (etwas mehr als die Hälfte) der entweichenden salpetrigen Säure absorbirt, und man hat dann eine entsprechend geringere Menge Salpeter anzuwenden nöthig; denn die so erhaltene salpetrige Säure haltige Schwefelsäure bringt man mit Wasser zusammen nach der ersten Kammer zurück und ersetzt nur die noch fehlende salpetrige Säure durch Salpeter. Tennant wendet aber, wie schon oben bemerkt, gar nicht direct Salpeter, sondern nur die salpetrige Säure in der von Schwefelsäure absorbirten Form an und verschafft sich die immer neu zu ergänzende Quantität auf folgende Art. Man zersetzt ein Gemisch von Kochsalz und Chilisalpeter gleichzeitig mittelst Schwefelsäure und erhält somit schwefelsaures Natron, Chlorgas und salpetrige Säure. Die beiden sich entwickelnden Gase leitet man durch concentrirte Schwefelsäure, wo sämmtliche salpetrige Säure absorbirt wird, das reine Chlorgas aber direct nach den Chlorkalkkammern entweicht. Denkt man sich 3 Aequivalente Schwefelsäure auf 1 Aequiv. Chilisalpeter und 2 Aequiv. Kochsalz wirken, so ergeben sich daraus 3 Aequiv. schwefelsaures Natron, 1 Aequiv. salpetrige Säure und 2 Aequiv. Chlor. Man gewinnt also von jedem angewendeten Aequiv. Salpeter vorerst noch 2 Aequiv. Chlor, welche andere Fabrikanten, die unmittelbar Salpeter anwenden, jedesmal verlieren, da ja die salpetrige Säure für die Schwefelsäurefabrication fast genau denselben Werth hat wie die Salpetersäure. Diese letztere würde nur bei der ersten Desoxydation mit einem Male sogleich 3 Aequiv. Sauerstoff abgeben können; da aber der Desoxydationsproceß bei diesen bessern Einrichtungen (wobei man auf 100 Schwefel nur 4 Gewichtstheile Chilisalpeter nöthig hat) der Rechnung nach sich ungefähr 132mal wiederholen muß, ehe zuletzt die salpetrige Säure verloren geht, so haben 2mal Oxydiren mehr, oder weniger, nicht großen Einfluß und stehen jedenfalls nicht mit dem Vortheil, den ein Gewinn von 2 Aequiv. Chlor auf jedes Aequiv. Salpeter bringt, im Verhältniß. Die Apparate, worin die Zersetzung von Chilisalpeter und Kochsalz erfolgt, bestehen in großen gußeisernen Cylindern, die horizontal in Oefen eingemauert sind; die beiden Stirnflächen der Cylinder liegen frei. Sie haben einen Durchmesser von 7 bis 8 Fuß und eine Länge von 6 bis 7 Fuß. Auf der vorderen Seite wird durch eine Art Mannloch das Gemisch von Chilisalpeter und Kochsalz eingeworfen; diese Oeffnung wird nun sorgfältig verschlossen und durch ein Rohr von Oben die nöthige Menge Schwefelsäure zugelassen; ein starkes Feuer, das die Seitenwände der Cylinder umgibt, bewirkt eine vollständige Zersetzung, und die aus der Zersetzung resultirenden Gase entweichen auf der hintern Seite der Cylinder durch ein thönernes Rohr nach einem System von mit concentrirter Schwefelsäure gefüllten Bleigefäßen. Hier wird die salpetrige Säure vollständig absorbirt, während das Chlorgas nach der dicht dabei liegenden Steinkammer zur Chlorkalkbereitung tritt. Alle Theile des Apparates müssen sehr dicht seyn, um dem großen Druck zu widerstehen, welchen die Gase bei dem Durchgang durch die concentrirte Schwefelsäure zu überwinden haben. Dieses so als Nebenproduct gewonnene Chlorgas reicht natürlich nur zur Fabrication eines Theils der großen Menge Chlorkalk hin, die bei Tennant gemacht wird. Das übrige Chlor wird auf die gewöhnliche Art aus Braunstein und Salzsäure in viereckigen Kästen aus Sandsteinplatten, die von Außen durch Dampf geheizt werden, entwickelt. Hierbei hat man in neuester Zeit auch eine sehr wesentliche Verbesserung angebracht, nämlich die sogenannte Wiederbelebung des Braunsteins, wodurch man in Stand gesetzt ist, sich fortwährend desselben Braunsteins zu bedienen und nur der unvermeidlichen Verluste wegen eine Kleinigkeit zu ergänzen hat. Das Verfahren dabei ist der Hauptsache nach folgendes. Den Rückstand aus den Chlorentwicklungsgefäßen läßt man in eine große unterirdische Cisterne abfließen; derselbe besteht im Wesentlichen aus einer Lösung von Manganchlorür mit überschüssiger Salzsäure, ferner etwas Eisenchlorid, kleinen Mengen von gelöster Thonerde und Kieselerde, Spuren von Kalk-, Magnesia-, Baryt- und Alkalisalzen und endlich dem in Salzsäure unlöslichen Rückstande aus den Manganerzen, meist aus Bergart bestehend. Nachdem aus dieser Flüssigkeit die festen Substanzen sich etwas zu Boden gesetzt haben, setzt man kohlensauren Kalk zu und neutralisirt so die überschüssige Säure. Dabei fällen sich auch noch die Sesquioxyde: Eisenoxyd und Thonerde und auch die Kieselerde scheidet sich aus, die nur in der stark sauern Flüssigkeit gelöst bleiben konnte. Man erhält dadurch nach Absetzung dieser Niederschläge eine fast ganz reine Lösung von Manganchlorür. Sie wird aus der unterirdischen Cisterne durch ein großes Schöpfrad herausgehoben und in großen flachen Gefäßen mit einem recht reinen kohlensauren Kalk (eine feingepulverte Kreideart) innig zusammengerührt. Diese dadurch erhaltene dickmilchige Flüssigkeit bringt man nun zur weitern Zersetzung in einen kolossalen gußeisernen Kessel von 9 Fuß Durchmesser und 80 Fuß Länge. Durch die ganze Länge des Kessels geht eine starke schmiedeeiserne Welle, an welcher gußeiserne Arme als Rührer angebracht sind. An jedem Ende der Welle, die durch Stopfbüchsen aus dem Kessel tritt, steht eine Dampfmaschine, welche die Welle in Umdrehung versetzt und so den kohlensauren Kalk fortwährend im Manganchlorür suspendirt erhält. (Wenn sich die bewegende Kraft nur an einer Seite befände, so würde die Welle bei ihrer ungewöhnlichen Länge von etwa 90 Fuß zu sehr auf Torsion in Anspruch genommen werden.) In diesen Cylinder läßt man jetzt hochgespannten Dampf treten und so die Masse bei 2 Atmosphären Ueberdruck durcharbeiten. Unter diesem hohen Druck und der entsprechend hohen Temperatur vermag der kohlensaure Kalk das Manganchlorür zu zersetzen, was bei gewöhnlicher Temperatur und niederem Druck bekanntlich sonst nicht der Fall ist, und man erhält nach dem Erkalten des Cylinders kohlensaures Manganoxydul als weißen Niederschlag, während der Kalk sich als Chlorcalcium in Lösung befindet. Man läßt dasselbe soviel wie möglich ablaufen, und bringt den noch feuchten Niederschlag mit reinem Wasser zum Auswaschen in einen zweiten mit ähnlicher Rührvorrichtung versehenen Cylinder. Derselbe hat nicht weniger als 100 Fuß Länge, dafür aber 1 Fuß weniger im Durchmesser als der erstere, nämlich 8 Fuß, und ist aus Kesselblech zusammen genietet. Es kommt für die weitere Behandlung des kohlensauren Manganoxyduls viel darauf an daß es recht rein ausgewaschen, d.h. von Chlorcalcium befreit sey. Man wiederholt daher das Waschen mit reinem Wasser mehrmals und hat dazu 3 solcher eben beschriebenen Eisencylinder im Gange, nur sind die beiden anderen etwas geringer in der Länge. Diese großen cylinderförmigen Gefäße liegen ohne alle Einmauerungen offen im Fabrikraum da und haben nur in gewissen Entfernungen gemauerte Auflagepunkte. Das auf diese Weise erhaltene reine kohlensaure Manganoxydul wird zu großen Haufen zum Ablaufen des Wassers aufgeschichtet und kommt hierauf nach dem Röstofen, wo zunächst die Kohlensäure entfernt und gleichzeitig das Oxydul zu Ueberoxyd oxydirt wird. Der Ofen nimmt einen Raum von etwa 50 Fuß Länge, 12 Fuß Breite und 10 Fuß Höhe ein. Auf dem Fußboden, der Sohle des Ofens, geht in der Mitte ein aus Ziegeln gemauerter Feuercanal entlang, theilt sich am Ende in zwei starke gußeiserne Röhren, die zu beiden Seiten des gemauerten Canals zurückkehren und auf diese Weise die Wärme auf der ganzen Bodenfläche des Ofens möglichst gleichmäßig verbreiten. Seiner Höhe nach zerfällt derselbe in 4 Etagen, die durch Schienengeleise gebildet sind, auf denen kleine niedrige Wagen mit flachen Kästen aus Eisenblech mittelst Ketten langsam durch die ganze Länge des Ofens hindurch bewegt werden können. Das kohlensaure Manganoxydul kommt zuerst noch im halb feuchten Zustande auf einen Wagen der obersten Etage, langt dann vollständig getrocknet und schon mit Verlust eines Theils der Kohlensäure am hintern Ende des Ofens an, wird hier nach der nächst darunterliegenden Etage hinabgelassen und kommt in dieser, wo die Temperatur schon höher ist, wieder zurück, tritt dann nach der dritten Etage, wo die Oxydation mehr und mehr fortschreitet, bis endlich das ursprünglich kohlensaure Manganoxydul in der untersten Etage als Mangansuperoxyd aus dem Ofen herausgenommen wird; dabei geht die Farbe desselben, sowie die Oxydation vorschreitet, durch Braun in Schwarz über. Die vordere und hintere Stirnfläche des Ofens sind nur durch bewegliche Blechklappen geschlossen, so daß immer hinreichend Sauerstoff zur Oxydation in den Ofen gelangen kann. Die eigentliche Feuerung befindet sich unterhalb des Fußbodens und muß außerordentlich sorgfältig regulirt werden, da alles auf die Temperatur ankommt. Bei einer zu hohen Temperatur würde man nämlich statt des Superoxyds nur Oxyd-Oxydul erhalten, dagegen würde bei einer zu niedrigen Temperatur das kohlensaure Salz noch gar nicht vollständig zersetzt seyn. – Eine Probe dieses künstlich dargestellten Braunsteins, die sich Verfasser dieses von Glasgow mitbrachte, ergab bei der Analyse 10 1/10 Proc. hygroskopische Feuchtigkeit, im Uebrigen aber erwies sie sich als reines MangansuperoxydNach C. Kestner enthält das regenerirte Mangansuperoxyd höchstens 73 Procent reines Superoxyd; man s. polytechn. Journal Bd. CXLVII S. 442.A. d. Red. mit kaum bemerkbaren Spuren von Eisenoxyd und Kieselerde. Man muß jedenfalls Hrn. Tennant gratuliren, so viel erreicht zu haben, da die sogenannte Wiederbelebung, respective Wiederbenutzung der Braunsteinrückstände bisher immer noch als ein ungelöstes Princip erschien, dessen vollständige Lösung aber nun nicht mehr bezweifelt werden kann.