Das Acetylen: Seine Eigenschaften seine Herstellung und Verwendung

435 Pages·1923·29.336 MB·German

by  Professor Dr. J. H. Vogel (auth.)

CHEMISCHE TECHNOLOGIE
IN EINZELDARSTELLUNGEN
HERAUSGEBER: PROF. DR. A. BINZ, BERLIN
SPEZIELLE CHEMISCHE TECHNOLOGIE
DAS ACETYLEN
SEINE EIGENSCHAFTEN
SEINE HERSTELLUNG UND VERWENDUNG
*
UNTER MITWIRKUNG VON
DR. ANTON LEVY- LUDWJG-BERLIN
PROFESSOR HERMANN RICHTER-HAMBURG
DR.-ING. ARM IN SCHULZE-ALTENBURG
DR.-ING. STEIL-BERUN
VON
PROFESSOR DR. J. H. VOGEL-BERUN
ZWEITE, VERMEHRTE AUFLAGE
MIT 180 FIGUREN IM TEXT
SPRINGER-VERLAG BERLIN HEIDELBERG GMBH
1923
ISBN 978-3-662-33726-4 ISBN 978-3-662-34124-7 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-34124-7
©Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1923
Ursprünglich erschienen bei Otto Spamer, Leipzig 1923
Softcover reprint of the hardcover 2nd edition 1923
Druck der Spamerschen Buchdruckerei in Leipzig.
Vorwort zur ersten Auflage.
In der vorliegenden Abhandlung wird zum ersten Male der Versuch
gemacht, Wesen, Eigenschaften und die vielseitigen Verwendungsgebiete
des Acetylens in gedrängter Form für den Chemiker so darzustellen, daß
er sich über den jetzigen Stand unseres Wissens hinreichend unterrichten
kann und zugleich die Grundlagen für eine weitere wissenschaftliche und
insbesondere industrielle Ausnutzung dieses so interessanten und so außer
ordentlich reaktionsfähigen Körpers gewinnt. Nachdem man die Vorgänge
bei der Herstellung des Calciumcarbids so zu leiten und beherrschen lernte,
daß dieses dauernd in jeder beliebigen Menge zu billigem Preise im Handel
zu haben ist, ist der Zeitpunkt für eine solche Ausnutzung weitesten Um
fanges, deren allererste Anfänge in dieser Abhandlung mit beschrieben sind,
gekommen.
Zur Erreichung des Zieles konnte es natürlich nicht genügen, dem Che
miker eine Schilderung der chemischen und physikalischen Eigenschaften
des Acetylens zu geben. Er mußte vor allen Dingen auch vertraut gemacht
werden mit der sachgemäßen Herstellungsweise des Acetylens, die ebenso
kompliziert ist, wie sie dem Laien einfach erscheint, und ferner mit Art,
Umfang und Bedeutung der jetzigen Verwendungsgebiete des Acetylens,
insbesondere als Mittel zur autogenen Metallbearbeitung, sowie als Ausgangs
produkt für die Herstellung chemischer Präparate. Selbstverständlich mußten
dabei alle Unterlagen gegeben werden, die es dem Chemiker ermöglichen,
sich sein Acetylen nicht nur selbst in beliebigen Mengen herzustellen, sondern
auch es gleichzeitig verschiedenen, räumlich möglicherweise weit auseinander
liegenden Verwendungsstellen zuzuleiten. Das bedingte die bis ins einzelne
gehende Besj"!hreibung einer vollständigen Acetylenanlage, wie sie heute in
jedem kleinen und kleinsten Orte zu Beleuchtungszwecken in vielfach aller
dings mangelhafter Ausführungsart zu finden ist. Diese Gesichtspunkte
führten schließlich dahin, daß in diesem Buche auch alles das niedergelegt
wurde, was die zahlreichen Berufszweige interessiert, die sich mit dem Acetylen
wissenschaftlich, technisch, administrativ oder auch als Apparatebauer be
fassen. Sie alle werden in diesem Buche Unterlagen und Hinweise finden,
auf denen sie bei ihren Arbeiten fußen können. Soweit das unter Wahrung
des Hauptzweckes, ein Buch für Chemiker zu schreiben, möglich und durch
führbar war, ist deshalb das Bestreben nach einer auch dem Laien verständ
lichen Ausdrucksweise niemals außer acht gelassen worden.
Hauptaugenmerk wurde auch darauf gerichtet, die allerneuesten Fort
schritte zu berücksichtigen und ins besondere den Stand der Wissenschaft
und der Technik bis zum heutigen Tage vollständig darzustellen.
VI Vorwort zur ersten Aufll).ge.
Dem gemeinsam vom Herausgeber und Verleger geäußerten Wunsche,
die Anfertigung dieses Buches zu übernehmen, konnte ich erst Folge leisten,
nachdem ich mich der mir unentbehrlich erscheinenden Mitarbeit von Fach
genossen vergewissert hatte, nachdem mir insbesondere zwei so bewährte
Kämpen auf dem Gebiete des Acetylens, wie es die Herren Dr. Anton Levy
(Ludwig) und Dr. Paul W olff sind, bereitwilligst ihre Mitarbeit zugesagt
hatten. Ersterer, ein langjähriger Praktiker auf dem Gebiete des Apparaten
baues, dem wir wesentlich mit die Erkennung der für die Konstruktion von
Acetylenapparaten zu befolgenden Grundsätze verdanken, hat den Abschnitt
"Technische Herstelleng des Acetylens", und Dr. Paul Wolff hat sein Spezial
gebiet, das "gelöste Acetylen", bearbeitet. Mein Assistent und Mitarbeiter,
Herr Dr:-Ing. Armin Schulze, hat in steter Fühlungnahme mit mir die phy
sikalischen und chemischen Eigenschaften, sowie die Abschnitte über Aus
beute, Verunreinigungen, Reinigung und Analyse des Acetylens, einzelne
Teile über das Schweißen, über Glühlicht, über Löten und Kochen mit Ace
tylen sowie über die Verwendung desselben zum Treiben von Motoren und
im Laboratorium bearbeitet. Die zahlreichen Experimentaluntersuchungen,
deren Ergebnisse an den verschiedensten Stellen des Buches niedergelegt
sind, hat er in Gemeinschaft mit mir in der meiner Leitung unterstellten
Prüfungs- und Untersuchungsstelle des Deutschen Acetylenvereins durch
geführt, auch hat er mir beim Lesen der Korrekturen mit großer Sorgfalt
und Bemühung beigestanden.
Herr Ingenieur Alfred Schneider, der seit Jahren auf dem Gebiete des
Baues von Acetylenanlagen praktisch tätig ist, hat den Abschnitt über die
Installation geschrieben.
Ihnen allen sei an dieser Stelle für ihre eifrige Mitarbeit aufrichtigst
gedankt.
Dankbar muß ich schließlich noch gedenken der Mitarbeit meines wissen
schaftlichen Hilfsarbeiters, des Herrn Walter 'le Coutre, der die Literatur
übersicht zusammenstellte und mich auch sonst bei der Ausarbeitung mehrerer
Abschnitte mit Eifer und Geschick unterstützt hat.
Berlin, den 31. Dezember 1910.
J. H. Vogel.
Vorwort zur zweiten Auflage.
Nur schweren Herzens folgte ich der Aufforderung von Herausgeber und
Verleger zur Bearbeitung der zweiten Auflage. Wußte ich doch, daß das
für einen sehr großen Teil des Buches eine vollständige Neubearbeitung
nötig machte, da sich das Anwendungsgebiet des Aeetylen in den letzten
10 Jahren wesentlich erweiterte und sich unsere Kenntnis über Wesen und
Eigenschaft des Acetylens entsprechend vertiefte. Erst als ich mich Wieder
der Mitarbeit bewährter Fachgenossen versichert hatte, konnte ich daran
denken, die Arbeit zu übernehmen. Von den Mitarbeitern der ersten Auflage
waren es die Herren Patentanwalt Dr. Anton Levy (Ludwig), Berlin und
Dr.-Ing. Armin Schulze, Chemiker in Altenburg, die mich bereitwilligst in
weitgehender Wei:oe unterstützt haben. Außerdem gewann ich als neue Mit
arbeiter die Herren Professor Hermann Richter, Oberlehrer an den Tech
nischen Staatslehranstalten in Hamburg, und Dr.-Ing. Steil, Fabrikdirektor
in Berlin.
Der Abschnitt "Techni:oche Herstellung des Acetylens" ist ·wieder von
Herrn Dr. Levy übernommen und hat eine weitgehende Umarbeitung
gefunden. Seit Erscheinen der ersten Auflage ist man nämlich mit behörd
licher Billigung in großem Umfange dazu übergegangen, Acetylenapparate
unmittelbar in Arbeitsräumen aufzustellen. Das bedingte ganz neue Bau
arten, die in der neuen Auflage eingehende Berücksichtigung fanden. Ferner
hat Dr. Levy den Abschnitt "Bestimmung der Ausbeute des Rohacetylens
;1;us Calciumcarbid" auf Grund seiner reichen Erfahrungen weiter ;:~,usge­
staltet. Er hatte nämlich in den letzten Kriegsjahren bereitwilligst meiner
Bitte Folge geleistet, mich bei den Arbeiten in der Prüfstelle des Deutschen
Acetylenvereins zu unterstützen, und hier reichlich Gelegenheit, sowohl
neuere Apparatetypen für Arbeitsräume zu prüfen, als auch Calciumcarbid
zu untersuchen. Auch hat er während seiner Tätigkeit in der Prüfstelle zahl
reiche Acetylenlampen auf ihre Brauchbarkeit geprüft. Das gab ihm auf mein
Ersuchen Anlaß zur Ausarbeitung der erstmalig in diese Auflage aufgenom
menen "Normen für Acetylenlampen" und "Vorschriften für die Prüfung
von Acetylenlampen".
Herr Dr. Schulze, der lange Jahre hindurch mein Mitarbeiter war, hat
folgende Abschnitte zum Teil völlig neu bearbeitet, zum Teil dem Stande
unserer heutigen Kenntnisse augepaßt und entsprechend erweitert: Die
physikalischen, chemischen und hygienischen Eigenschaften, Verunreini
gungen, Reinigung und Analyse des Acetylens, Aufstellung, Betrieb und
VIII Vorwort zur zweiten Auflage.
Unterhaltung der Acetylenanlagen, Verwendung des Acetylens zu Beleuch
tungszwecken, als Koch- und Reizgas, zum Betrieb von Motoren, als Aus
gangsmaterial für Produkte der chemischen Industrie, im chemischen
Laboratorium, Verwertung der Kalkrückstände. Insbesondere sei darauf
hingewiesen, daß er in diesem Buche eine eingehende Zusammenfassung der
Verfahren zur Herstellung von Acetaldehyd, Essigsäure, Alkohol und deren
Abkömmlinge aus Acetylen bringt, eine Zusammenfassung, wie sie meines
Wissens bis jetzt überhaupt noch nicht erschienen ist. Diese mühevolle
Bearbeitung ist um so verdienstvoller, als sich mehr und mehr herausstellt, daß
ich im Rechte war, wenn ich schon seit weit mehr als einem Jahrzehnt auf
jeder Hauptversammlung des Deutschen Acetylenvereins immer wieder zum
Ausdruck brachte, daß bei aller Anerkennung der Bedeutung des Acetylens
für .die autogene Metallbearbeitung und ähnliche Verfahren doch eines
Tages die Weiterverarbeitung zu anderen chemischen Produkten die Haupt
rolle bei der Verwendung des Acetylens spielen würde.
Darüber hinaus hat Herr Dr. Schulze mich aber in so weitgehender Weise
unterstützt und so zahlreiche Anregungen gegeben, daß mir ohne seine sorg
same Mühewaltung die Herausgabe des ganzen Buches aus Zeitmangel un
möglich geworden wäre. Er hat sämtliche Korrekturen nicht nur in üb
licher Weise gelesen, sondern mit seiner Sachkunde auch Sorge getragen,
daß Widersprüche und Gegensätze vermieden wurden, die sich angesichts
der Arbeitsteilung bei der rastlos fortschreitenden Erweiterung des Ver
wendungsgebietes des Acetylens sonst leicht hätten einschleichen können.
Vollständig neu bearbeitet sind von Herrn Professor Richter die Ab
schnitte über das Schweißen und Schneiden mittels der Acetylen-Sauerstoff
flamme und von Herrn Dr. Steil der Abschnitt über das gelöste Acetylen.
Beide Herren sind auf diesen ihren Spezialgebieten seit langen Jahren an
hervorragender Stelle tätig, so daß sie über alle Fortschritte und Neuerungen,
die zum Teil von ihnen selbst ausgegangen sind, auf das eingehendste unter
richtet sind.
Wenn ich meinen Mitarbeitern auch an dieser Stelle meinen aufrichtigen
Dank für ihre weitgehende Hilfeleistung sage und dabei der Tätigkeit des
Herrn Dr. Schulze ganz besonders gedenke, so darf ich doch nicht schließen,
ohne diesen Dank auch auf Herausgeber und Verleger 7:U erweitern. Nament
lich der letztere hat trotz der bestehenden wirtschaftlichen Schwierigkeiten
allen meinen Wünschen bereitwilligst entsprochen. Er hat nicht nur einer
bedeutenden Erweiterung des Textes zugestimmt ( 409 Druckseiten gegen
281 der ersten Auflage), sondern auch sehr viele neue Bildstöcke anfertigen
lassen, so daß ich in der Lage war, wohl nahezu restlos alle wichtigen Neue
rungen bildlich vorzuführen.
Berlin, den 3.Mai 1923.
J. H. Vogel.
Inhaltsverzeichnis.
Seite
Einleitung 1
o o o o o o 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Physikalische Eigenschaften des Acetylens 4
0
Chemische Eigenschaften des Acetylens 14
Bildungsweisen des APetylens 14
0 0 0 0 0 0 0 0 0
Verhalten des Acetylens gegen Metalle und Metallsalze 18
0
Additions- und Substitutionsprodukte des Acetylens 27
Oxydation, Kondensation und Zerfall von Acetylen 37
Hygienische Eigenschaften des Acetylens 46
0
Acetylen in unverbranntem Zustande 46
Erkennung des Acetylens im Blut 49
0 0 0 0 0 0 0
Die Verunreinigungen des Acetylens in unverbranntem Zustande 50
Acetylnn und seine Reimengungen bei der Verbrennung . 51
o • 0
Einfluß des Acetylenlichtes auf die Zusammensetzung der Luft 51
Die strahlende Wärme der Acetylenflamme 53
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Die Qualität des Acetylenlichtes und sein Einfluß auf das Auge 54
o
Bestimmung der Ausbeute an Rohacetylen aus Calciumcarbid 56
Probenahme von Calciumcarbid 56
Bestimmung der Gasausbeute 58
o o o
Totalvergasung 58
o o o o o o o o
Teilvergasung für Handelssorten 63
" " Feincarbid 65
o o
Beurteilung der Untersuchungsmethoden 67
Verunreinigungen des Rohacetylens. 70
Schwefelhaltige Verbindungen 70
Phosphorhaltige Verbindungen 71
Stickstoffhaltige Verbindungen 72
Siliciumverbindungen 73
0 0 0 0
Sonstige Verunreinigungen 74
0 0
Reinigung des Rohacetylens 76
o
Analyse des Acetylens 88
o • o •
Technische Herstellung des Acetylens 101
o0
Rohstoffe 101
0 • 0 0 0 0 0 • o o o o o
Vorgänge bei der Acetylenentwicklung 104
o 0
Die Acetylenapparate 111
0 o 0 0 o 0 0 o 0 0
Allgemeines über die technische Herstellung des Acetylens 111
Einteilung der Acetylenentwickler 111
o
Das Einwurfsystem 112
o •
Das Zuflußsystem 120
0 0 o o o o
Das Berührungssystem 126
Beurteilung der verschiedenen Systeme 134
o
Auswahl des Apparatesystems für den Verwendungszweck 140
o
Größe und konstruktive Ausführung der Entwickler 141
o
Nebenapparate der Acetylenanlagen. 142
o 0 0 o o o o • • o
X Inhaltsver:reichnis.
Seite
Aufstellung, Betrieb und Unterhaltung der Acetylenanlagen 152
Installation der Acetylenanlage 152
Aufstellung der Acetylenapparate 161
Isolierung der Apparateräume 165
Heizung der Apparateräume . . . 167
Betrieb der Acetylenapparate 168
Unterhaltung der Acetylenapparate und der Acetylenanlage 170
Unfälle mit Acetylenanlagen . . . . . . . . . . . . . . . 172
Maßregeln zum Schutze der Acetylenanlagen in Brandfällen 174
Gelöstes Acetylen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
Verwendung des Acetylens zu Beleuchtungszwecken 203
Offene Brenner . . . . . . . . . . 203
Brenner für reines Acetylen. . . 204
Brenner für Acetylenluftgemische 208
Glühlichtbrenner . . . . . . . . 216
Stehendes Acetylen-Glühlicht . . 216
Hängendes Acetylen-Glühlicht 222
Verwendung der Acetylenbeleuchtung. 227
Verwendung des Acetylens in der autogenen Metallbearbeitung 233
Das autogene Schweißen. 233
Acetylen ..... 235
Sauerstoff . . . . . 236
Druckminderventil . 237
Schweißbrenner . . 244
Wasservorlage . . . 249
Die Ausführung der Schweißarbeit. 253
Schweißen von Schmiedeeisen . 256
" Gußeisen .... 256
" Kupfer und Kuferlegierungen 258
Aluminium und Aluminiumlegierungen . 260
Nickel. .... . 262
Blei ...... . 262
"
Kosten der autogenen Schweißung 263
Das Schneiden . . . . . . . . . . 264
Autogenes Schneiden unter Wasser 267
Verwendung des Acetylens zum Löten 272
Verwendung des Acetylens als Koch- und Heizgas 274
Verwendung des Acetylens zum Betrieb von Motoren 285
Anlaßvorrichtungen für Explosionsmotore . . . . . . . 285
Acety~en als Betriebsstoff f'tir Motore . . . . . . . . 289
Verwendung des Acetylens als Ausgangsmaterial für Produkte der
chemischen Industrie ........... . 299
Acetylentetrachlorid (Tetrachloräthan) und seine Abkömmlinge . . . . . 299
Herstellung von Ruß, Graphit und Wasserstoff ........... . 310
Herstellung von Acetaldehyd, Essigsäure, Aceton, Alkohol und deren Abkömm-
linge .............. . 318
Herstellung von Acetaldehyd . . . . . . . . . . . . . . . . 318
" , Essigsäure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331
Alkohol, Äther, Essigsäureäthylester und anderen Verbin
dungen aus Acetaldehyd . 336
" künstlichem Kautschuk . . . . . . . . . . . . . . . . 348
"