LXII. Petrie's Apparat zur Schwefelsäure-Fabrication. Aus Armengaud's Génie industriel, September 1861, S. 128. Mit einer Abbildung auf Tab. III. Petrie's Apparat zur Schwefelsäure-Fabrication. Petrie bezweckt mit seinem Apparate (patentirt in Belgien am 21. September 1859) die Herstellung der Schwefelsäure auf viel ökonomischerem Wege und mit Umgehung der bisher gebräuchlichen Bleikammern, die ebenso kostspielig in der Anschaffung, wie in der Unterhaltung sind. Sein Apparat kann jedoch auch an den jetzt gebräuchlichen Bleikammern angebracht werden. Der sehr einfache Apparat von Petrie ist in Fig. 24 in senkrechtem Durchschnitt dargestellt. Man wendet bei der Fabrication eine beliebige Zahl solcher Apparate an. Jeder besteht aus einem oder mehreren Cylindern von Steinzeug A, die auf einer Schale B von gleichem Material stehen, welche unten geschlossen und in einer gewissen Höhe mit einer Oeffnung zur Aufnahme der Ausflußröhre n versehen ist. Gewöhnlich besteht das Gefäß A aus zwei in einander greifenden Theilen. Die Röhre n an der Tubulatur der Schale B muß in ein kleines Gefäß d mit Wasser tauchen, um den Eintritt der Luft in die Schale zu verhindern. Die Gase treten durch eine Oeffnung e in den weiteren Theil der Schale B; da aber die Gefäße mit körnigem Material, z.B. grobem Sand, gefüllt seyn müssen, so ist dafür zu sorgen, daß dem Gasstrom kein Hinderniß entgegen steht, was in folgender Weise erreicht wird. Der Cylinder A, welcher auf dem Rande f der Schale B steht, trägt einen Kranz, der bis zur Mitte der Oeffnung e reicht, und an dieser Stelle erweitert sich die Schale so, daß sie eine größere Oeffnung hat, als zur Aufnahme des unteren Kranzes von A nothwendig ist. In Folge dieser Einrichtung begegnen die Gase der körnigen Substanz auf einer großen conischen Fläche, durch welche sie in dieselbe eindringen können, um dann nach oben hindurch zu ziehen. Diese Oberfläche, durch welche die Gase eindringen, muß in ihrem horizontalen Querschnitte ziemlich gleich derjenigen des oberen Theils der Säule A seyn. Man bringt ferner in der Wand der Schale mehrere Oeffnungen e' an, die mit Stöpseln geschlossen werden. Durch diese Oeffnungen kann man jederzeit den mit den Gasen eingedrungenen Staub oder sublimirten Schwefel herausnehmen, und so den Weg für die Gase frei erhalten. Die einzelnen Theile des Apparates sind mit einem Kitt, welcher aus einem Gemisch von zwei Theilen feinem Quarzsand und einem Theil Schwefel besteht, gedichtet. Dieser Kitt wird von den Säuren nicht angegriffen. Ein gewölbter Deckel F von Steinzeug schließt die Säule oberhalb; derselbe ist in der Mitte mit einer durch einen Trichter h geschlossenen Oeffnung versehen, so daß keine Luft eindringen kann. Eine zweite Oeffnung l, welche mit einer Röhre versehen ist, dient zur Ableitung der Gase. Endlich enthält der Deckel seitliche, durch dicke Gläser verschlossene Fensterchen m, um den Verlauf der Arbeit beobachten zu können. Um den Säulen ununterbrochen Wasser oder Säure zufließen zu lassen, bedient man sich eines hohlen Cylinders vom Durchmesser des Gefäßes, der unten mit einem Filter versehen ist. Diesen Cylinder stellt man senkrecht in das Gefäß, und der eine Schenkel eines Hebers ist am Cylinder aufgehängt, während der andere im Innern über dem Canal oder der Leitung hängt, welche die Flüssigkeit oben auf die Säule führt. Der Heber muß so enge seyn, daß keine hineintretende Luftblase im oberen Theile sich aufhalten kann, sondern von dem Strom mitgerissen wird; das Ende des Hebers, durch welches die Flüssigkeit eintritt, muß etwas verengt und das andere, durch welches sie austritt, etwas in die Höhe gebogen seyn, damit keine Luft eintreten kann. Auch muß die letztere Oeffnung um 1–2 Centimeter niedriger liegen als die erstere. Den Strom kann man durch Höher- oder Niederstellen des Hebers reguliren. In der Säule befinden sich körnige, von Säure nicht angreifbare Substanzen, wie Feuerstein, Quarzsand, Kohle oder präparirte Kohks. Die Körner müssen möglichst rund und gleich groß seyn. Sie können dabei eine geringe Größe haben, ohne daß man für den Durchzug der Gase zu fürchten braucht, und es ist daher möglich, denselben eine sehr große Oberfläche von Flüssigkeit darzubieten und mithin eine sehr schnelle chemische Wirkung zu erreichen. Die eben beschriebene Construction kann folgendermaßen abgeändert werden: Man gießt die Flüssigkeit gleichmäßig auf die obere Fläche des körnigen Materials mittelst eines von Petrie „Sandfilter“ benannten Apparates. Dieses Filter besteht aus einem Gefäße p, welches in seinen Wänden verticale Oeffnungen i enthält. Das Gefäß und die Löcher sind mit grobem Quarzsand angefüllt, dessen Körner groß genug sind, daß das innere Niveau der Flüssigkeit etwa um 1/3 der Länge der Löcher über dem Niveau des oberen Theils dieser letzteren liegt, wenn die Flüssigkeit mit einer bestimmten Geschwindigkeit durch das Filter geht, und zwar zu dem Zweck, daß stets ein ziemlich gleicher Eintritt von Flüssigkeit durch jedes Loch stattfindet. Canäle lassen die Flüssigkeit in getrennten Strahlen aus dem Gefäße p ausfließen, so daß sie sich in kleinen Glasröhren r vertheilt, welche auf der oberen Fläche der körnigen Substanz liegen, und so die Flüssigkeit ohne Stoß gleichmäßig über dieselbe hin verbreiten. Damit diese Röhren ihren Zweck erfüllen, müssen sie von passender Länge und in der Mitte etwas gebogen seyn, so daß sie gut festliegen; auch muß ihr eines Ende sich etwas erheben und zur Aufnahme der Flüssigkeit erweitert seyn. Dieses Filter p ist in der Mitte des oberen gewölbten Theils des Deckels F aufgehängt, der die Säule abschließt. Ein kleines Gefäß o ist in den Sand in der Mitte des Filters p gestellt und die Spitze des Trichters h reicht fast bis auf den Boden dieses Gefäßes hinab, so daß keine Luft in die Flüssigkeit eindringen kann. Wenn es sich ergibt, daß der Durchzug der Gase durch die Säule so stark ist, daß er letztere Anordnung nicht gestattet, so muß man das Zuleitungsrohr der Flüssigkeit an seinem Ende so neigen und in die Röhre des Trichters einstecken, daß es ebenfalls jeden Luftdurchgang verhindert. Man sieht, daß dieser Filtrirapparat große Vortheile gegenüber den gebräuchlichen gewährt, namentlich im Vergleich mit den Cascadenapparaten, und da er außerhalb der Säule angebracht ist, so bietet er ein leichtes Mittel dar, um einen Flüssigkeitsstrom in so viel gleiche Filter zu vertheilen, als Säulen vorhanden sind. Die Schale B muß eine besondere Form und einen so eingezogenen Boden haben, daß der aufstehende Ring von geringerem Durchmesser als das Gefäß ist. Der Boden muß sich bauchig erheben. Unter dem Apparat kann man eine Ziegelmauer aufführen, um die Festigkeit der Säule zu sichern. Bei den Säulen, aus welchen die (schwache oder concentrirte) Schwefelsäure nach den gewöhnlichen Methoden ausfließen soll, ohne (aufgelöste) schweflige Säure mitzunehmen, fügt Petrie den sämmtlichen Säulen noch einen Kranz hinzu, den er „Gasaufhalter“ nennt. Derselbe hat ungefähr die Gestalt desjenigen Stückes der Säule, welches auf der Schale B steht; er hat statt eines Bodens einen ringförmigen Kranz, wie der untere bis zur Mitte der Löcher der Schale hinabreichende Säulentheil. Dieser Kranz hat einen Röhrenansatz, durch welchen die Gase in den Apparat treten, statt durch die Oeffnung e der Schale eingeführt zu werden. In letztere wird die Luft in geringer Menge zugelassen, und zwar im Verhältniß zu dem eingeführten Gas, während der Hauptstrom durch die Säule mittelst der Saugung bewirkt wird, welche die Gase nach oben abführen soll. Die in die Schale gelassene Luft muß ebenfalls so regulirt seyn, daß die gelösten Gase von der Flüssigkeit vollkommen abgesondert und weggeführt werden. Um die Qualität der Flüssigkeiten oder Gase in einer bestimmten Höhe der Säule zu prüfen, und um bei der Abgleichung der eintretenden Flüssigkeiten oder Gase eine Richtschnur zu erhalten, bringt man zuvor in der Säule schwach geneigte Glas- oder Steinzeugröhren an, welche durch verkittete Oeffnungen hervorragen. Diese Röhren sind auf einer Seite mit schmalen Spalten zum Durchgange der Flüssigkeiten versehen. Die Enden dieser Röhren sind luftdicht geschlossen. So oft man die chemische Constitution des Gases oder der Flüssigkeit in dem betreffenden Theil der Säule ermitteln will, öffnet man die Stöpsel und nimmt von einer beliebigen Stelle der Röhre eine Probe. Man bringt diese Probirröhren nicht in der Achse des Apparates, sondern etwa in der Hälfte des Halbmessers an. Wenn die Flüssigkeit (Wasser oder Säure) aus einer Cisterne nach dem Gefäße gehen soll, welches einer Säule das Wasser liefert, so gibt man so viel wie möglich der Cisterne die Gestalt eines geschlossenen Gefäßes von Steinzeug, welches oben einen den Luftzutritt absperrenden Stöpsel und unten zwei neben einander liegende Hähne hat, welche beide in das Gefäß eintauchen, und wovon der eine eine sehr enge Oeffnung hat und etwa 1 Centimeter oberhalb des andern befindlich ist. In Folge dieser Einrichtung steigt, wenn beide Hähne offen sind, die Flüssigkeit nicht höher als bis zum Niveau des oberen Hahnes, füllt denselben aber stets mittelst der Cisterne, so daß sie sich immer in dieser Höhe erhält, wenn man etwas aus dem kleinen Gefäße abfließen läßt. Die Cisterne füllt man wieder, wenn sie leer ist, indem man zuerst beide Hähne schließt und dann den Stöpsel aus der Oeffnung nimmt. Um die beschriebenen Apparate bei den Bleikammern zu benutzen, verfährt der Erfinder folgendermaßen: Zwei dieser Säulen, mit dem Gasaufhalter versehen, werden neben oder über dem Schwefelofen und in der Nähe der ersten Bleikammer aufgestellt. Die eine dieser Säulen füllt man mit Säure, welche so stark ist daß sie aus diesen Kammern abgezogen werden kann. Man läßt sie in einem schwachen und ununterbrochenen Strom durch diese Säulen fließen, indem man sich dazu des oben beschriebenen Hebers bedient. Die Säure tritt aus diesen Säulen hinreichend von schwefliger und salpetriger Säure befreit aus, und es werden daher diese schädlichen Beimischungen nutzbar verwerthet. Man füllt dann die andere Säule mit einer Flüssigkeit, welche continuirlich aus einem oder mehreren Apparaten ohne Gasaufhalter kömmt; durch letztere Apparate müssen die verlorenen Gase hindurchgehen, wie sie aus den Kammern kommen, was man mit einer saugenden Kraft bewerkstelligt, die man beispielsweise durch einen Dampfstrahl erzeugen kann, den man in die Röhre treibt, die von dem oberen Theil der Säulen kommt, welche in diesem Falle einen schwachen Strom starker Schwefelsäure aus den über oder neben dem Ofen befindlichen Säulen erhalten werden. Mittelst der geschlossenen Cisterne oder des eingefügten Hebers läßt man die salpetrigen Gase absorbiren, welche sonst verloren gehen würden. Die zwei bei dem Ofen stehenden Säulen erhalten das Gas durch vom Ofen ausgehende Röhren, welche mit (eisernen) Registern versehen sind. Vom oberen Theil dieser Säulen werden diese Gase in einem engen Rohre gesammelt und mittelst eines Strahles hochgespannten Dampfes in die weite Röhre getrieben, welche den Bleikammern den größern Theil des schwefligsauren Gases liefert. Wenn es die Construction der weiten Röhre erlaubt, so gibt man dem engen Rohre eine solche Richtung, daß die vom Dampfstrahl fortgetriebenen Gase durch die Achse der weiten Röhre gehen, und folglich mit der Masse des in die Kammer strömenden Gases inniger gemischt werden. Durch diese Anordnung wird die größte Ersparniß an Salpeter erzielt, indem man weder in den verlorenen Gasen der Kammer, noch in den aus derselben abgezogenen Flüssigkeiten salpetrige Gase verliert. Auch geht in letzteren keine aufgelöste schweflige Säure verloren. Außerdem wird die Säure rascher erzeugt und vollständiger verdichtet. Um eine bessere Fabrication als mit den Bleikammern zu erzielen, können die neuen Apparate auf folgende Weise angewandt werden: Man erzeugt das schwefligsaure Gas auf gewöhnliche Art und läßt es mittelst einer Röhre auf einer Temperatur von 80° C. in die erste Säule (von 2 Met. Höhe und 1 Met. Durchmesser), die mit einem Gasaufhalter versehen ist, eintreten. Die Gase gehen aus dieser Säule durch eine Steinzeugröhre in die zweite, nicht mit dem Aufhalter versehene Säule (welche 1,15 Met. Durchmesser und 2,02 Met. Höhe hat); sie steht so viel höher als die erstere, daß die ablaufende Flüssigkeit nach dieser fließen kann. Die Gase gehen dann ebenso nach einer gleichfalls höher stehenden dritten Säule (von 1 Met. Durchmesser und 1,65 Met. Höhe); alsdann folgt eine vierte Säule (von 0,50 Met. Durchmesser und 0,25 Met. Höhe), welche nach Belieben gleich hoch oder höher stehen kann und mit Sandkörnern etc. gefüllt ist, die mindestens dreimal so dick als in den ersteren Säulen sind. Aus dieser vierten Säule wird das Gas oder vielmehr die Luft auf irgend eine Weise ausgetrieben, um eine starke Saugung hervorzubringen; man kann dazu einen Dampfstrahl oder auch einen Wasserstrahl in einer senkrechten Röhre anwenden. In die dritte Säule leitet man einen Strahl von schwach mit Schwefelsäure oder auch mit Schwefel-Salpetersäure angesäuertem Wasser, um die Neigung zur Verdunstung in der vierten Säule zu verhindern. Auf seinem Wege durch diese dritte Säule absorbirt das Wasser alle oder doch fast alle salpetrigen darin aufsteigenden Gase, oder führt sie in Salpetersäure über; man läßt diese Säure in die zweite Säule fließen, wo sie das schwefligsaure Gas absorbirt und in Schwefelsäure umwandelt, und so wird aus der Flüssigkeit Salpeter-Schwefelsäure. Aus der zweiten Säule läßt man diese Salpeter-Schwefelsäure in ein Steinzeuggefäß ablaufen, worin sich ein Glasheber befindet, der wie oben angegeben angeordnet ist, und leitet den größeren Theil in die erste Säule zurück; der übrige fließt durch eine Oeffnung in eine bedeckte Cisterne, woraus man die Flüssigkeit öfter abzieht und in eine obere Cisterne leitet, um mittelst eines kleinen Gefäßes mit Heber einen gleichförmigen Strom derselben in die dritte Säule fließen lassen zu können. Die in diesen Cisternen enthaltene Flüssigkeit muß immer stark salpetrig seyn, was man dadurch erzielt, daß man nach Bedürfniß Salpetersäure zusetzt, oder in gewöhnlicher Weise in den Schwefelöfen salpetrige Säure erzeugt. Der Heber, welcher einen Theil der Flüssigkeit in die erste Säule führt, darf nur eine solche Menge von derselben liefern, als durch das in dieser Säule aufsteigende schwefligsaure Gas von den Stickstoffverbindungen befreit werden kann, so daß die Flüssigkeit reine salpetersäurefreie Schwefelsäure wird. Der Strom sauren Wassers in der dritten Säule muß so regulirt seyn, daß er die Flüssigkeit, welche als Schwefelsäure aus dem Apparat austritt, ersetzt. Die Saugung muß so geregelt werden, daß das schwefligsaure Gas in die erste Säule mit einer Geschwindigkeit eintritt, welche seine fast gänzliche Umwandlung in Schwefelsäure bei der Ankunft am oberen Ende der zweiten Säule ermöglicht. In die vierte Säule leitet man einen schwachen Strom starker Schwefelsäure mittelst der geschlossenen Cisterne und des beschriebenen Hebers. In dieser Säule werden alle Spuren salpetriger Säure, welche aus der dritten Säule etwa noch entweichen sollte, absorbirt. Die aus der vierten Säule austretende Flüssigkeit muß in eine letzte Säule (von 0,33 Met. Durchmesser) gehen, welche neben der ersten in gleicher Höhe aufgestellt und ebenfalls mit einem Gasaufhalter versehen ist. Diese fünfte Säule ist an ihrem unteren Theil mit denselben Oefen verbunden, welche das schwefligsaure Gas für die erste Säule liefern, und an ihrem oberen Theil vermittelst einer Röhre mit dem oberen Ende der ersten Säule, so daß ein (durch einen Hahn oder ein Register regulirter) kleiner Theil der Gase durch diese fünfte Säule hindurchgeht und sich mit den übrigen am oberen Ende der ersten Säule vereinigt; man läßt in diese fünfte Säule so viel Gas eintreten, daß der Schwefelsäure alles Salpetergas entzogen werden kann, welche dann aus dieser Säule nach einer Cisterne abfließt, aus welcher man sie von Zeit zu Zeit abzieht, um damit die obere Cisterne zu füllen, welche die vierte Säule speist.