Die Destillation industrieller und forstwirtschaftlicher Holzabfälle

336 Pages·1909·12.066 MB·German

by  Walter B. Harper (auth.)

Die Destillation
industrieller und forstwirtschaftlicher
Holzabfalle
von
Walter B. Harper,
){aster of Science.
Erweiterte deutsche Bearbeitung
von
Ingenieul' R. Linde.
Mit 128 in den Text gedruckten Figuren.
Berlin.
Verlag von Julius Springer.
1909.
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Aile Rechte, insbesondere da8 der
Obersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten.
Vorwort.
Es gibt in den verschiedenen Sprachen einige ·Werke, die sich mit
der Verkohlung von Holz befassen. Aber die eigentliche Holzverkohlungs
industrie ist in erster Linie eine Industrie der Laubholzverkohlung. Dem
entsprechend beschiiftigen sich auch die tiber Holzdestillation handelnden
Werke fast ausschliefilich mit der Verarbeitung von Laubholzern und
deren Destillationsprodukten. Will man Aufschltisse tiber die Destillation
von Nadelholz oder tiber Nadelholzprodukte haben, so versagen sie ohne
Ausnahme.
Bedenkt man nun aber, dati im Vergleiche zum Laubholze der
'Vuchs und Verbrauch an Nadelholzern ein betrachtlich grotierer ist - die
mit NadelhOlzern bestandenen WaldfHichen machen in fast allen Landern
etwa das Doppelte der mit Laubholz bewachsenen aus -, so ist auch
von vornherein klar, dafi, wo die Frage der Nutzbarmachung von Holz
aMmen - ganz gleich, ob industrieller oder waldwirtschaftlicher Her
kunft - an einen herantritt, man es hauptsachlich und in den weitaus
meisten Fallen allein mit Nadelholzabfallen zu tun hat.
Wenn nun dieses Werk so ziemlich ausschliefilich von der Destillation
von Nadelholz handelt, so ist das eine natiirliche Notwendigkeit seines
besonderen Gegenstandes: die Nutzbarmachung von Holzabfallen auf dem
Wege der Destillation.
Bei hohen Holzpreisen kommt der Verwertung der unvermeidlichen
und betrachtlichen Holzabfalle eine besondere Bedeutung zu. Das Schwer
gewicht der Holzdestillationsindustrie liegt jetzt schon langst in Landern
mit noch grotien Holzreichttimern. Zu diesen gehOrt vor aHem Amerika.
Wenn man nun aber dort schon die Wichtigkeit der Holzabfallverwertung
richtig und weitsichtig genug erkannt hat, eine wieviel grofiere Bedeutung
kame ihr nicht in den Kulturlandern der alten Welt zu?
Ktirzlich wurde dem Kongrefi der Vereinigten Staaten von Amerika
eine Vorlage unterbreitet, derzufolge dem Forstdienste des Department of
Agriculture Mittel zur Errichtung und Unterhaltung eines experimentellen
Holzdestillationslaboratoriums, dem die Erforschung der durch Destillation
IV Vorwort.
von Nadelholzabfallen gewonnenen Produkte, der Verfahren zu ihrer Ge
winnung und der Art und Weise ihrer Verwertung obzuliegen hatte, zur
Verfiigung gestellt werden sollten. Das beleuchtet wohl am besten die
Bedeutung des Gegenstandes dieses Buches.
Der bisherige ganzliche Mangel einer Literatur der Nadelholz
destillation hat seinen Grund. Die Nadelholzdestillationsindustrie hatte
von je etwas problematisches an sich. Hier und da destillierte man
Nadelholz und erzielte auch einen Gewinn damit, das geschah aber stets
unter Verhaltnissen, die eine Verallgemeinerung nicht zulieilen.
Oberflachlich betrachtet, miHlte die Verarbeitung von Nadelholz be
deutend gewinnbringender sein, als die Destillation von Laubholz, denn
die dem Nadelholze eigenen harzigen und teerigen Produkte wurden von
jeher hoch bewertet. Sobald man jedoch der Sache naher tritt, gewahrt
man auch schon die Schwierigkeiten. Destilliert man das Nadelholz in
der fiir Laubholz durchgangig iiblichen und angebrachten Weise, in klein
oder groilraumigen Retorten, so gewinnt man gerade die wertvollsten der
Nadelholzprodukte in einer nur geringe Preise erzielenden Giite und auch
in einer stark verminderten Menge. Das gilt insbesondere yom Terpentin.
Wo man deshalb bei uns bislang Nadelholz verkohlte, geschah das ge
wohnlich in grotlen Ofe n, wobei man dann fast durchweg auf die fliiehtigen
Produkte verzichtete und sich mit der Erzeugung einer guten Holzkohle
und der Gewinnung eines vorziiglichen Nadelholzteers begniigte. Man
verkohlt Nadelholz zuweilen wohl auch in Retorten, dann aber meist nur
an Orten, wo Holzkohle in betrachtlicher Menge verbraucht wird, wie das
zum Beispiel in Schweden mit seiner Eisenindustrie der Fall ist. Die
bei dieser letzteren Arbeitsart gewonnenen Ole sind nicht nur gering in
ihrer Menge, sondern auch in ihrer Giite. Der Terpentin erfordert eine
kostspielige Reinigungsarbeit und erzielt doch nie die Preise des ameri
kanischen Terpentins.
Wahrend man sich bei uns meist damit begniigte, zu versuchen,
die Reinigungsarbeit fiir den auf diesem Wege gewonnenen Terpentin zu
verbessern, scheint den Amerikanern nun aber die verlockendere Moglich
keit, den Terpentin dem Nadelholze in einer solchen Beschaft'enheit zu
entziehen, dati er dem hochbewerteten Gartenterpentin nahe kommt, keine
Ruhe gelassen zu haben. So entstanden zu Anfang dieses J ahrhunderts
eine Reihe neuer oder eigentlich nur scheinbar neuer Verfahren, bei denen
aber jedenfalls neue Wege eingeschlagen wurden. Sie sind unter der
Bezeichnung Dampfdestillationsverfahren im Buche ausfiihrlich behandelt.
In jedem FaIle sind sie anregend, ihre Ausfiihrung ist verhaltnismaBig
einfach, ihre wirtschaftliche Grundlage jedoch keineswegs von vornherein
v
Vorwort.
eine sichere, vielmehr ganz und gar yom Harzgehalte del' gegebenenfalls
in Betracht kommenden Holzart abhangig.
Die neuere Nadelholzdestillationsindustrie wurzelt vornehmlich in
den Siidstaaten del' amerikanischen Staatenvereinigung. Ihr Terpentin
austrag belief sich im Jahre 1907 auf nahezu 21/2 Millionen Liter, und
diesel' Terpentin el'zielte einen Durchschnittspreis von etwa 0,54 Mark
del' Liter odeI' ungefahr 0,62 Mark das Kilogramm.
Aus diesel' Industrie ist das vorliegende Buch urspriinglich hervor
gegangen. "\Vir glaubten, es als Grundlage eines auch fiir unsere Ver
haltnisse niitzlichen Buches gebrauchen zu konnen. Zu diesem Zwecke
haben wir es betrachtlich erweitert, indem wir alles, was, nicht leicht
zuganglich und in mehreren Sprachen und in VerOffentlichungen del' ver
schiedensten Industriezweige verstreut, irgendwie auf die Destillation von
Nadelholz Bezug hat odeI' fUr sie von Nutzen sein kann, sammelten und
entsprechend beriicksichtigten. Wir haben ferner einiges ausgeschieden
und vieles durch Beriicksichtigung del' neuesten amerikanischen Zeitschriften
literatur und durch Einziehung von Erkundigungen, wozu Herr Harper
in dankenswerter"\V eise behilflich war, erganzen und manches berichtigen
klinnen.
Wie mannigfaltig die fUr Nadelholz im allgemeinen und fiir indu
strielle Holzabfalle im besonderen angewendeten Arbeitsverfahren sind,
wird selbst den Fachmann iiberraschen. Wenn wir deshalb del' Hoffnung
Ausdruck geben, dan fiir ihn das vorliegende Buch Anregungen enthalten
moge, so wollen wir damit docb nicht den Eindruck erwecken, als sei es
fUr ihn in erster Linie gescbrieben. Vielmehr haben wir es so abgefatlt,
dati es fUr jeden, del' sich mit seinem Gegenstande vertraut machen will,
von Nutzen sein kann, zu welchem Zwecke wir alle begrifflichen Fach
ausdriicke nach Moglichkeit vermieden haben.
Die urspriingliche Einteilung haben wir beibehalten, weil wir sie
gerade fUr den letzteren Zweck als forderlich erachten. Alles, was in
Yerbindung mit del' praktischen Ausfiihrung steht, findet eher Anklang,
ist leichter verstandlich und deswegen zur Einfiihrung geeigneter; das
me hI' odeI' weniger theoretische wird man aus diesem Grunde in del'
zweiten Halfte des Buches finden. Die Nachteile diesel' Einteilung haben
wir durch Ausarbeitung eines ausfiihrlichen Namen- und Sachverzeichnisses
auszugleichen versucht.
Mit del' Herausgabe dieses Buches hoffen wir nicht nul' allen denen,
die standig Holzabflille in einer gro13eren Menge erzeugen, als sie selbst
zur Befeuerung ihrer eigenen Anlagen verbrauchen konnen, und denen
daher an einer anderweitigen Verwertung gelegen sein muil, sondern auch
VI Vorwort.
jenen von Nutzen zu sein, die entweder grof3e Waldbestande selbst be
sitzen oder als Forstbeamte fiir deren wirtschaftliche Ausnutzung ver
antwortlich sind.
Dem Forstwirte sollte mit einer schnellen und griindlichen Auf
arbeitung solcher Waldabfalle, die, wie zum Beispiel 8tockholz, vielfach
iiberhaupt nicht zu verwerten sind, die ihm aber als Herberge des Riissel
kafers eine QueUe standig drohender Gefahr fiir seinen Bestand bedeuten,
im besonderen gedient sein, zumal ihm damit eine neue Einnahme winkt.
Man hat in Amerika vielfach versucht, del' Dampfdestillierung von
Nadelholz die Herstellung von Papierzeug anzugliedern. Der umgekehrte
\Veg ware verniinftiger. Darauf mochten wir die Aufmerksarnkeit der
Papierfabrikanten lenken.
1m iibrigen soIl dieses Buch allen, die mit Produkten des Nadel
holzes, wie Terpentinol, Holzol, Teerol, Harz oder Kolophonium, Teer usw.,
zu tun haben, die notigen Unterlagen zur Beurteilung dieser 8tofl'e bieten,
soweit sie eben bislang erforscht sind.
1m April 1909.
R. Linde.
Inhaltsverzeichnis.
Seite
Einleitung 1
1. Geschichtliches und Allgemeines 3
II. Grundsatze der Destillation . 11
III. Die zur trockenen Destillation erforderlichen Apparate und Vorrich
tungen 19
Of en und Retorten. . 19
Holzkohlenkiihler 27
Dbersteigrohre, Gasabscheider und Gasleitungen 27
Verfliissigungskiihler . 31
Kastenkiihler . 33
Schlangenkilhler . 34
Gegenstromkiihler mit Doppelrohren 36
Rohrenkilhler . 36
GroJle der Kiihlflache . 38
V orlagen und AbsetzgefaJle . 40
IV. Die Reinigung der Rohprodukte 42
Destillierblasen fiir Terpentin 43
Destillierblasen fur Teer . 47
Destillierblase fiir Holzol 49
Destillierblasenhelme und -aufsatze . 49
Alkoholdestillierblasen und Kalkpfannen 52
Aufspeicherungsbehalter . 53
Verpackung und Versand 54
V. Apparate und Apparatezusammenstellungen neuerer Destillationsanlagen 55
Dampfdestillationsverfahren . 58
Kombinierte Dampf-und Trockendestillationsverfahren und Trocken-
destillations- oder Verkohlungsverfahren 70
1. Liegende Retorten 73
2. Stehende Retorten 102
Besondere Retorten und Verfahren 135
1. Drehbare Retorten 135
2. Retorten mit inneren Fordereinrichtungen 147
3. Versetzbare Retorten. 156
4. Verkohlung von zu Block en gepreJ3tem Holzklein 164
VI. Die Ausfiihrung der Holzdestillation 169
1. Dampfdestillation . 169
2. Dampfdestillation mit nachfolgender Verkohlung. 171
3. Die trockene Destillation . . 175
Die Destillation in drehbaren Retorten 186
Die Erzeugung von Holzgas 188
VII. Reinigungsverfahren . 192
VIn Inha1tsverzeichnis.
Seite
VIII. Allgemeine Betrachtungen iiber die Bedingungen zur Errichtung von
Destillationsan1agen 205
Marktverhaltnisse . 214
Kostenverg1eiche 215
IX. Die Zusammensetzung des Ho1zes und der Destillationsprodukte 221
Terpentin 227
Pinen . 229
Dipenten 230
Sy1vestren. 230
Kiefernii1 . 233
Harz· oder ge1bes 01. 234
Ko1ophonium 234
Harzspiritus oder Harzgeist 236
Harz- oder Ko1ophoniumii1. 237
Ho1zii1 238
Teer. 238
Peci! 240
Ho1zessig 240
Aceton . 243
Ka1ziumacetat 244
Ho1zkoh1en 246
X. Destillationsausbeuten und die Verwertung der Produkte 248
XI. Chemische Untersuchungen und Verbindungen 261
Chemische Verbindungen oder Derivate 268
Terpentin-Derivate 268
Kolophonium·Derivate . 272
Holzriickstande der Dampfdestillation . 274
Teer-Derivate 278
XII. Chemische Dberwachung einer Holzdestillationsanlage 282
Messen und Wiegen . 283
Entnahme von Proben 284
Normalisieren der Apparate 286
Analysen . 287
Terpentin . 287
Holziil 289
Teer61 . 290
Teer. 291
Ho1zessig 291
Acetate. 292
Ho1z. 293
Feuchtigkeitsgehalt 293
Harzgeha1t . 294
Bestimmung des wirk1ichen Methyla1koho1gehaltes von Ho1zgeist 295
Kreosot 297
Aceton . 297
Anhang: Verzeichnis von Patenten, die die Destillation von N ade1ho1z
im besonderen und die Ho1zverkoh1ung im allgemeinen betreffen 300
Namen- und Sachverzeichnis. . 309
Einleitung.
In der vorliegenden Betrachtung und Erorterung des Gegenstandes
dieses Buches, der Nutzbarmachung von Holzabfallen verschiedener Her
kunft auf dem Wege der Destillation, werden wir dem Nadelholze und
im engeren Sinne den harzreicheren NadelhOlzern, der Kiefer, Fohre
und so weiter - dem Verfasser schwebte meistens die Besenkiefer
(Pinus australis Mich.) vor, wenn er von Kiefer schlechthin spricht, die
daran gekniipften Bemerkungen haben jedoch dieselbe Giiltigkeit fiir jede
andere harzreiche Holzart -, die hauptsachlichste Beachtung schenken,
wiewohl gelegentliche Bezugnahme auch auf andere Holzarten, der Katur
der Sache gemafi, notig werden wird.
Die Kiefer insbesondere ist so reich an Balsamen und Harzen, daJ3
ihre Destillation einen sicheren wirtschaftlichen Erfolg verspricht, als die
solcher Holzer, welche daran arm sind. Angesichts des so reichlich vor
handenen Rohmaterials wiirde jedes erfolgreiche Verfahren zur Nutzbar
machung der ungeheueren Mengen von Nadelholzabfallen -- und man
denke dabei nicht nur an die industriellen, sondern vor allem auch an
die forstwirtschaftlichen Abfalle, wie 'Wurzeln, Baumkronen, Reisig- und
Fallholz - vom Standpunkte der nationalen "\Vohlfahrt vornehmlich von
der groilten wirtschaftlichen Bedeutung sein. Zum Teil ist die Bedeutung
dieses Problems schon richtig von einer groBen Anzahl Privatleute erkannt.
Einige Holzgesellschaften im Siiden der Vereinigten Staaten von Kord
amerika haben Untersuchungen nach dieser Richtung hin in die "\Vege
geleitet, doch zur Entscheidung der Frage, welches die beste Art der
Verwertung sein wiirde, ist es noch nicht gekommen.
Die Destillation des Holzes in geschlossenen Behaltern ist neuerdings
wieder, obschon sie eigentlich sehr alten Ursprungs ist, als ein neues
Mittel zur praktischen Ausnutzung dieses Abfallproduktes in den Vorder
grund getreten. Die stets zunehmende Nachfrage nach Terpentinol und
die damit Hand in Hand gehende Preiserhohung dieses Stoffes haben
Veranlassung gegeben, daB man sich nach einem Ersatz dafiir umschaut.
Da nun ein dem Plantagen- oder Gartenterpentin ungemein ahnliches OJ
aus Nadelholz und selbst aus abgestorbenem Fallholz gewonnen werden
kann, so bietet dieses Verfahren einen doppelten Vorteil, indem es einmal
den gesuchten Ersatz fUr eine notwendige Ware gewahrt, deren Her
steHung offen bar nicht mit der gesteigerten Nachfrage Schritt halten
Harper-Linde, Destillation. 1
2 Einleitung.
kann, und zugleich die Nutzbarm.achung eines bislang fast wertlos
erachteten Materials mit sich bringt.
Einige der Versuche, ein erfolgreiches Destillationsverfahren hervor
zubringen, werden wir genauer betrachten; aber im Zusammenhange da
mit treten doch noch manche Punkte hervor, die einer grlindlichen
Klarung bedlirfen, ehe auf dies em Wege eine vollstandige Ausnutzung
erreicht werden kann. Auch nur eine annahernde Schatzung des flir
diesen Zweck erhaltlichen Rohmaterials zu geben, ist nahezu unmoglich;
allein im Sliden der Vereinigten Staaten gehen jahrlich mindestens
31/2 Millionen Raummeter entweder als Fallholz oder als Sagemehl unbe
nutzt dahin.