B e z u g s p r e i s
v i e r t e l j ä h r l i c h bei A b h o lu n g in d e r D r u c k e r e i 5.K; b e i B e z u g d u r c h d i e P o s t
u n d d e n B u c h h a n d e l 6 u n te r S tr e i f b a n d f ü r D e u t s c h land. Ö s t e r r e i c h - U n g a r n u n d
L u x e m b u r g 8 M , u n te r S tr e i f b a n d im W e l t p o s t
v e r e i n 9 M .
Nr. 39
Glückauf
Berg- und H üttenm ännische Zeitschrift
3 0 . September 1911
A n z e i g e n p r e i s
fü r d ie 4 m a l g e s p a l t e n e N 'onp.- Z e ile o d e r d e r e n R a u m 25 P f
N ä h e r e s ü b e r P r e i s e r m ä ß i g u n g e n b e i w i e d e r h o l t e r
A u f n a h m e e r g i b t d e r a u f W u n s c h z u r V e r f ü g u n g
s t e h e n d e T a r i f E i n z e l n u m m e r n w e r d e n n u r in
A u s n a h m e f ä l le n a b g e g e b e n
4 7 . J a h r g a n g
Inhalt:
K r it is c h e S t r e i f z ü g e d u r c h d a s t e c h n i s c h e G e b ie t d e r K o k s o f e n i n d u s t r i e . V o n In g en ie u r C. S t i l l , R e c k l i n g h a u s e n ...
A u s n u t z u n g m i n d e r w e r t i g e r B r e n n s t o f f e a u f Z e c h e n d e s O b e r b e r g a m t s b e z i r k s D o r t m u n d . X I . B e r ic h t d er V e r s u c h s k o m m issio n , erstattet v o n O b e rin g e n ie u r B ü t o w u n d B e rg - asssssor D o b b e l s t e i n , E s s e n ...
Die R e i c h s v e r s i c h e r u n g s o r d n u n g u n d d a s K n a p p s c h a f t s w e s e n . V o n G eh . B e rg r a t u n d O berbergrat P rof. D r. A d o lf A r n d t , K ö n ig sb e r g . ( S c h l u ß . ) ...
P r o d u k t io n d e r B e r g w e r k e , H ü t t e n u n d S a l i n e n d e s p r e u ß i s c h e n S t a a t e s i m J a h r e 1 9 1 0 ... . . Die B e r g a r b e i t e r l ö h n e i n D e u t s c h l a n d i m 2. V i e r t e l j a h r 1 9 1 1 ...
T ech n ik : F ö r d e r w a g e n r e in ig u n g sm a s c h in e in V e r bindung m it e in er P r e ß lu fts c h m ie r v o r r ic h tu n g . Tätigkeit der P r e u ß is c h e n D a m p fk e s s e l-Ü b e r - w a c h u n g s - V e r e in e ...
M a r k s c h e id e w e s e n : B e o b a c h tu n g e n d er E r d b e b e n station der W e stfä lis c h e n B e r g g e w e r k s c h a fts k a s s e in der Z eit v o m 18. b is 25. S e p te m b e r 1 9 1 1 . . V o l k s w i r t s c h a f t u n d S t a t i s t i k : A u sfu h r d e u ts c h e r
Kohle n ach I ta lie n a u f d er G o tth a r d b a h n im
S e ite
1509
1517
1519
1525
15-29
1531
1 5 3 4
A u g u s t 1911. E in - u n d A u sfu h r d es d e u ts c h e n Z o llg e b ie ts a n S te in - u n d B ra u n k o h le, K o k s u n d B r ik e tts im A u g u s t 1911. K o h le n g e w in n u n g im D e u ts c h e n R e ic h im A u g u s t 1911. E in fu h r e n g lisch er K o h le ü b er d e u ts c h e H a fe n p lä tz e im A u g u s t 1911. K o h len a u s fu h r G ro ß b rita n n ien s im A u g u s t 1 9 1 1 ...
V e r k e h r s w e s e n : A m tlic h e T arif V erän deru ngen.
W a g e n g e s te ilu n g zu d e n Z ech en , K o k ereien u n d B r ik e ttw e r k e n d es R u h r k o h le n b ez irk s. W a g e n g e s te llu n g zu d en Z ech en , K o k e re ien u n d B r ik e tt
w e rk en in v e r s c h ie d e n e n p r eu ß isc h e n B e rg b a u b ezirk en . B e trie b se rg e b n isse der d e u ts c h e n E is e n b a h n e n im A u g u s t 1911. K o h len - u n d K o k s b e w e g u n g in d en R h ein h ä fen zu R u h ro rt, D u is b u rg u n d H o c h fe ld im A u g u s t 1911 . . . . M a r k t b e r i c h t e : E ss en er B ö rse. V o m b r itis c h e n E ise n m a r k t. V o m fr a n z ö sisc h e n E ise n m a r k t.
V o m a m e rik a n isch en K u p fe r m a rk t. M eta llm a r k t (L o n d o n ). N o tie r u n g e n a u f d em e n g lis ch en K o h len - u n d F ra c h te n m a r k t. M a rk tn o tiz e n ü b er N e b e n p r o d u k te ...
P a t e n t b e r i c h t ...
B ü c h e r s c h a u ...
Z e i t s c h r i f t e n s c h a u ...
P e r s o n a l i e n ...
S e it e
1534
1536
1537 1542 1545 1540 1548
Kritische Streifzüge durch das technische Gebiet der Koksofenindustrie.
Von Ingenieur C. S till, Recklinghausen.
In der Einleitung einer früher in dieser Zeitschrift unter der gleichen Überschrift veröffentlichten Ab
handlung1 ist bereits darauf hingewiesen worden, daß gerade auf dem Gebiet der Koksofenindustrie das Bestreben zu finden ist, die meisten Aufgaben auf rein praktischem und empirischem Wege zu lösen, obwohl in manchen Fällen die Heranziehung theoretischer Erkennt
nisse dem Konstrukteur wertvolle Hinweise geben kann, um zu brauchbaren Ergebnissen zu gelangen. Dieses Außerachtlassen theoretischer Grundlagen zeigt sich besonders häufig dann, wenn Neuerungen für die Praxis vorgeschlagen werden. Hierfür hat namentlich die Patentliteratur in den letzten Jahren zahlreiche Beweise erbracht. Für den Fachmann werden solche Fälle aus der Patentpraxis dann ganz besonders bedeutungsvoll, wenn die Heranziehung der Theorie den Nachweis ermöglicht, daß sich entweder die mit einer Neuerung 'erfolgten Ziele im Widerspruch mit den einfachsten
1 Glückauf 1908, s. 9 0 1 ff.
physikalischen Grundgesetzen befinden, oder daß die dem Schutzanspruch zugrunde liegenden Voraus
setzungen bereits bei ändern bekannten Ausführungen verwirklicht sind.
Ein solches bisher nur vom praktischen Standpunkt aus behandeltes Gebiet aus der Kokereitechnik, das in den letzten Jahren einerseits in der Fachliteratur zur Äußerung vollkommen entgegengesetzter Anschauungen, anderseits zu zahllosen Vorschlägen für Neuerungen und Verbesserungen geführt hat, ist die Frage der sog.
direkten Gewinnung von Ammoniak aus Destillations
gasen oder Steinkohle. Es kann hier nicht die Aufgabe sein, über diese Unzahl von Ausführungsvorschlägen eiaen auch nur annähernden Überblick zu geben, um soweniger, als die wirklich als brauchbar bewährten Ausführungen jedem Fachmann geläufig sein dürften.
Dagegen sollen hier die grundsätzlichen Meinungs
verschiedenheiten über den einzuschlagenden Weg eine
Beleuchtung vom theoretischen Standpunkt aus erfahren.
1510 G l ü c k a u f Nr. 39
F ü r d ie d i r e k t e G e w i n n u n g d e s A m m o n i a k s a u s D e s t i l l a t i o n s g a s e n d e r S t e i n k o h l e d u r c h E i n l e i t e n d e r G a s e in e in S ä u r e b a d s i n d b e k a n n t l i c h z w e i W e g e e in g e s c h la g e n w o r d e n , w e lc h e d u r c h d ie d e r A m m o n i a k a b s o r p t i o n m i t t e l s S ä u r e v o r a n g e h e n d e B e h a n d l u n g d e r G a s e g e k e n n z e i c h n e t s i n d . D a s e r s t e u n d ä lt e r e V e r f a h r e n b e h a n d e l t d ie G a s e i m S ä t t i g u n g s b a d e b e i e in e r s o lc h e n T e m p e r a t u r , d a ß d ie G a s e i m w e s e n t l i c h e n i h r e n g e s a m t e n b e i d e r D e s t i l l a t i o n a u f g e n o m m e n e n W a s s e r g e h a l t a ls D a m p f m i t i n d a s B a d h i n e i n t r a g e n . U n t e r g e w ö h n l i c h e n V e r h ä l t n i s s e n , w ie s ie b e i m K o k e r e i b e t r i e b e i n F r a g e k o m m e n , is t h i e r z u e in e T e m p e r a t u r v o n e t w a 8 0 ° C e r f o r d e r l i c h . I n d ie s e m F a l l e w i r d a ls o d i e A b k ü h l u n g d e r v o n d e r V o r l a g e k o m m e n d e n G a s e v o r d e m E i n t r i t t i n d a s S ä t t i g u n g s b a d n u r s o w e it g e t r ie b e n , d a ß s i c h k e in e o d e r n i c h t n e n n e n s w e r t e M e n g e n d e s m i t g e f ü h r t e n W a s s e r d a m p f e s v e r d i c h t e n ( h e iß e s V e r f a h r e n ) . D a s z w e it e u n d j ü n g e r e V e r f a h r e n d a g e g e n l ä ß t d i e G a s e s ic h v o r d e r S ä t t i g u n g m i t S ä u r e s o w e it a b k ü h l e n , d a ß d e r H a u p t t e i l d e s m i t g e f ü h r t e n W a s s e r d a m p f e s k o n d e n s ie r t w i r d u n d d e m n a c h n i c h t m i t i n d a s B a d g e la n g t . D i e T e m p e r a t u r e n d e s a b g e k ü h l t e n G a s e s s i n d in d ie s e m F a l l e n a t ü r l i c h b e d e u t e n d n i e d r i g e r a ls b e i d e m e r s t e n V e r f a h r e n ; s ie lie g e n g e w ö h n l i c h n i c h t e r h e b l i c h ü b e r d e r T e m p e r a t u r d e r A u ß e n l u f t ( k a lt e s V e r f a h r e n ) .
B e s t i m m e n d f ü r d ie W a h l d e s e in e n o d e r ä n d e r n W e g e s is t d ie d u r c h d ie P r a x i s a ls u n u m g ä n g l i c h e r w ie s e n e F o r d e r u n g g e w o r d e n , d e n i n d e n R o h g a s e n e n t h a l t e n e n T e e r v o r d e m S ä t t i g u n g s b a d e s o w e it z u e n t f e r n e n , d a ß e in e i n w a n d f r e i e r B e t r i e b d e s S ä t t i g u n g s b a d e s , i m b e s o n d e r n d ie G e w i n n u n g e in e s r e in e n , t e e r f r e ie n S a lz e s g e w ä h r le is t e t is t . D i e p r a k t i s c h e n E r f a h r u n g e n h a b e n g e l e h r t , d a ß d ie F r a g e d e r d i r e k t e n G e w i n n u n g v o n A m m o n i a k a u s K o k e r e i g a s e n i m W e s e n t l i c h e n a u f d a s P r o b l e m d e r T e e r s c h e i d u n g h i n a u s k o m m t . D i e s la s s e n a u c h z w e i in n e u e r e r Z e i t v e r ö f f e n t l i c h t e A b h a n d l u n g e n e r k e n n e n , d ie ü b e r d ie E i g e n a r t d e r g e n a n n t e n b e i d e n V e r f a h r e n u n d i h r e E n t w i c k l u n g A u f s c h l u ß g e b e n 1. H a u p t s ä c h l i c h in d e r A b h a n d l u n g v o n H i l g e n s t o c k ü b e r d a s s o g . h e iß e V e r f a h r e n w i r d d ie F r a g e d e r T e e r s c h e i d u n g m i t R e c h t a ls d ie G r u n d la g e z u r A u s ü b u n g d e s V e r f a h r e n s h i n g e s t e l l t , w ä h r e n d d e r A u f s a t z v o n O h n e s o r g e e r s t b e i g e n a u e r m Z u s e h e n e r k e n n e n l ä ß t , ' d a ß a u c h b e i a lle n ä n d e r n V e r f a h r e n d ie F r a g e d e r T e e r s c h e i d u n g e in e w e s e n t lic h e R o l l e s p i e l t .
W e n n a u c h d ie N o t w e n d i g k e i t e in e r v o r h e r i g e n a u s r e i c h e n d e n T e e r s c h e i d u n g i n F a c h k r e i s e n a l l s e i t i g a n e r k a n n t w i r d , s o g e h e n d o c h d ie M e i n u n g e n ü b e r d ie F r a g e n o c h w e it a u s e i n a n d e r , w e lc h e p h y s i k a l i s c h e n B e d i n g u n g e n i m S ä t t i g u n g s b a d e s e lb s t e r f ü l l t s e in m ü s s e n , d a m i t f ü r s e in e n B e t r i e b d e r B e h a r r u n g s z u s t a n d a u f r e c h t e r h a l t e n w i r d ; p r a k t i s c h k o m m t d ie s e F o r d e r u n g d e r B e d i n g u n g g le ic h , d a ß d a s d u r c h c h e m i s c h e B i n d u n g e n t s t e h e n d e A m m o n i a k s a l z m i t S i c h e r h e i t u n m i t t e l b a r i n f e s t e r F o r m a u s g e s c h ie d e n w ir d . F ü r d ie s e v o n e i n a n d e r a b w e i c h e n d e n A n s c h a u u n g e n b i e t e n d ie e r w ä h n t e n V e r ö f f e n t l i c h u n g e n e in t r e f f e n d e s B e i s p i e l . B e s o n d e r s d ie A b h a n d l u n g v o n O h n e s o r g e l ä ß t d u r c h d ie G e g e n ü b e r s t e l l u n g d e r h e r r s c h e n d e n A n s c h a u u n g e n e r k e n n e n , 1 H i l g e n s t o c k . Stalil und Eisen 1909. S. 1G44 ff. O l i n e s o r g e . Stahl und Eisen 1910, S. n:> ft'.
w ie w e it d ie M e i n u n g e n a u s e i n a n d e r g e h e n . F r e i l i c h d a r f h i e r b e i n i c h t ü b e r s e h e n w e r d e n , d a ß d ie v o n O h n e s o r g e z u r K e n n z e i c h n u n g d e r v e r s c h i e d e n e n V e r f a h r e n b e n u t z t e n T e m p e r a t u r k u r v e n l e d i g l i c h ein ä u ß e r e s M e r k m a l d a r s t e l l e n , d a s m i t d e m W e s e n d er S a c h e n i c h t d a s G e r i n g s t e z u t u n h a t u n d d e s h a lb a u ch z u e i n e r k r i t i s c h e n V e r g l e i c h u n g d e s p r a k t i s c h e n V erte s d e r v e r s c h i e d e n e n A u s f ü h r u n g e n n i c h t e in s e i t i g h e r a n g e z o g e n w e r d e n k a n n . D i e w e i t e r u n t e n f o lg e n d e n D a r le g u n g e n w e r d e n v i e l m e h r z e i g e n , d a ß , s o w e it d ie A u f r e c h t e r h a l t u n g d e s G l e i c h g e w i c h t s z u s t a n d e s f ü r d a s S ä t t i g u n g s b a d in B e t r a c h t k o m m t , s ä m t l i c h e v e r s c h ie d e n e n V e r f a h r e n e in e g e m e i n s a m e G r u n d l a g e b e s i t z e n , u n d d aß e s s o w o h l f ü r d i e V o r g ä n g e s e lb s t a l s a u c h f ü r d e n E r f o lg o h n e B e d e u t u n g is t , o b m a n d i e G a s e v o r d e r A m m o n i a k a b s o r p t i o n m e h r o d e r w e n i g e r a b g e k ü h l t h a t . S ie h t m an v o n d e n z a h l r e i c h e n e i n a n d e r w i d e r s p r e c h e n d e n u n k la r e n A n s c h a u u n g e n a b , s o b l e i b t d i e d u r c h w e g a ls w e s e n t lic h a n e r k a n n t e , b i s h e r a b e r u n e n t s c h i e d e n e F r a g e ü b rig , o b d e r S ä t t i g u n g s p r o z e ß i m S ä u r e b a d e d i e F ä h i g k e it b e s i t z t , l e d i g l i c h m i t H i l f e d e r i h m in n e w o h n e n d e n W ä r m e e r z e u g u n g d e n B e h a r r u n g s z u s t a n d a u f r e c h t z u e r h a l t e n o d e r n i c h t . D i e A n n a h m e , d a ß z u r E i n h a l t u n g d ie s e r B e d i n g u n g e i n e b e s t i m m t e W ä r m e e n t w i c k l u n g e r f o r d e r l i c h is t , w a s ü b r i g e n s v o m t h e o r e t i s c h e n S t a n d p u n k t e a u s o h n e w e it e r e s e i n l e u c h t e t , is t d u r c h die p r a k t i s c h e n E r f a h r u n g e n b e s t ä t i g t w o r d e n . S t r i t t i g ist j e d o c h i m a l l g e m e i n e n n o c h d i e F r a g e , o b d e r gan ze P r o z e ß e in e ä u ß e r e W ä r m e z u f u h r v e r l a n g t o d e r n ic h t . V e r s c h i e d e n e K o n s t r u k t e u r e v e r t r e t e n d i e A n s i c h t , d aß e in e s o lc h e ä u ß e r e W ä r m e z u f u h r u n b e d i n g t e r f o r d e r lic h s e i. E i n e v e r h ä l t n i s m ä ß i g g r o ß e A n z a h l v o n A u s f ü h r u n g s v o r s c h l ä g e n i s t d a h e r a u c h v o n d e m G e s i c h t s p u n k t e a u s e n t s t a n d e n , d i e s e r s e lb s t a u f e r l e g t e n B e d in g u n g g e r e c h t z u w e r d e n . H i e r f ü r l i e f e r t a u c h d i e P a t e n t l i t e r a t u r m a n c h e B e le g e . I m ü b r i g e n b ie t e n d ie s e N e u e r s c h e i n u n g e n a u f d e m G e b i e t d e s P a t e n tw e s e n s m a n c h e s l e h r r e i c h e B e i s p i e l d a f ü r , w i e u n k l a r s e lb s t in F a c h k r e i s e n d ie E i n s i c h t in d i e V o r g ä n g e b e i m S ä t t ig u n g s p r o z e ß i s t . I s t e s d o c h s c h o n v o r g e k o m m e n , d a ß ein P a t e n t a u f G r u n d d e r i m B a d e v o r s i c h g e h e n d e n Ü b e r h i t z u n g d e r h i n d u r c h s t r e i c h e n d e n G a s e n a c h g e s u c h t u n d b e k a n n t g e m a c h t w u r d e , o b w o h l j e d e r m i t den p h y s i k a l i s c h - c h e m i s c h e n G e s e t z e n a u c h n u r e in ig e r
m a ß e n V e r t r a u t e w is s e n m u ß , d a ß s i c h d i e a u s d e r w ässe
r i g e n L ö s u n g e in e s b e l i e b i g e n S t o f f e s e n t w e ic h e n d e n W a s s e r d ä m p f e i h r e r N a t u r n a c h i m m e r i m ü b e r
h i t z t e n Z u s t a n d e b e f i n d e n .
E i n e z u v e r l ä s s i g e E n t s c h e i d u n g ü b e r d i e F r a g e , ob d e r S ä t t i g u n g s p r o z e ß ä u ß e r e W ä r m e z u f u h r b r a u c h t oder n i c h t , l ä ß t s i c h v e r h ä l t n i s m ä ß i g e i n f a c h a u f r e c h n e r is c h e m W e g e e r b r i n g e n , w e i l s ä m t l i c h e h i e r b e i i n B e t r a c h t k o m m e n d e n F a k t o r e n m i t v ö l l i g a u s r e i c h e n d e r G e n a u ig k e i t z a h l e n m ä ß i g a u s g e d r ü c k t w e r d e n k ö n n e n . E in e d e r a r t i g e U n t e r s u c h u n g f ü h r t z u ä u ß e r s t in t e r e s s a n te n A u f s c h l ü s s e n , d i e a u c h d i e M ö g l i c h k e i t e in e s V e r g le ic h e s z w i s c h e n d e n v e r s c h i e d e n e n V e r f a h r e n b ie t e n . E s sei s c h o n h i e r b e m e r k t , d a ß u n t e r n o r m a l e n V e r h ä lt n is s e n d i e d u r c h d i e s o g . R e a k t i o n s w ä r m e d e s S ä t t ig u n g s p r o z e s s e s b e d i n g t e W ä r m e e r z e u g u n g i m m e r aus- i e i c h e n d g e f u n d e n w i r d , u m d e n g e w ü n s c h t e n B e
30.
September1911
G l ü c k a u f 1511h a r r u n g s z u s t a n d a u f r e c h t z u e r h a l t e n , u . z w . g e s t a lt e n s ic h d ie V e r h ä l t n i s s e b e i m Ü b e r g a n g v o m h e i ß e n z u m k a lte n V e r f a h r e n , d . h . b e i e i n e r A b k ü h l u n g d e s G a s e s b i s zu g e w is se n T e m p e r a t u r e n z u n ä c h s t g ü n s t i g e r , d a n n a b e r b e i n o c h w e it e r g e t r i e b e n e r A b k ü h l u n g w i e d e r u n g ü n s t i g e r . D e s h a lb w i r d g e r a d e b e i s o l c h e n A r b e i t s w e i s e n , d ie s ic h d e m k a lte n V e r f a h r e n n ä h e r n , d ie S o r g e u m d ie B e s c h a f f u n g ä u ß e re r W ä r m e z u f u h r e b e n s o w e n i g b e g r ü n d e t s e in w ie bei d e m h e iß e n V e r f a h r e n , s o d a ß a u c h d o r t d e r A u f w a n d b e s o n d e r e r M i t t e l z u r A u f r e c h t e r h a l t u n g d e s W ä r m e g le ic h g e w ic h ts , w ie z . B . d ie n a c h t r ä g l i c h e W i e d e r ei w ä im u n g d e r g e k ü h l t e n G a s e , f ü r d ie S i c h e r h e i t d e s E rfo lg e s u n t e r g e w ö h n l i c h e n V e r h ä l t n i s s e n b e l a n g l o s is t .
D ie r e c h n e r i s c h e B e h a n d l u n g d e r V o r g ä n g e i m S ä t t ig u n g s b a d e m u ß a u f d ie V o r a u s s e t z u n g g e s t ü t z t w erd en , d a ß d e r B e t r i e b d e s B a d e s e i n e n G l e i c h g e w i c h t s u n d B e h a r r u n g s z u s t a n d d a r s t e l l t . D i e A u f r e c h t e r h a l t u n g dieses Z u s t a n d e s i m S ä t t i g u n g s b a d e v e r l a n g t , d a ß f ü r einen b e s t i m m t e n Z e i t a b s c h n i t t d ie i n d a s B a d h i n e i n g etra g en e n S t o f f e o h n e R e s t , g l e i c h g ü l t i g o b u n v e r ä n d e r t oder n a c h g e w is s e n U m s e t z u n g e n , d a s B a d w i e d e r v e r lassen, f e r n e r d a ß d i e S u m m e d e r d e m B a d e z u g e f ü h r t e n bzw. e n t z o g e n e n E n e r g i e m e n g e n g l e i c h N u l l is t . D i e e r s t e F o r d e r u n g s p r i c h t a ls o d a s s t o f f l i c h e G l e i c h g e w i c h t f ü r die s ic h a b w i c k e l n d e n V o r g ä n g e , d ie z w e i t e d a s W ä r m e g le ic h g e w ic h t n a c h d e m G e s e t z v o n d e r E r h a l t u n g d e r E n e rg ie a u s . D i e U n t e r s u c h u n g d e s s t o f f l i c h e n G l e i c h gew ichtes k o m m t a u f d ie E r m i t t l u n g d e r Z u s t a n d s b e - d i n g u n g e n h i n a u s , d ie f ü r d e n G l e i c h g e w i c h t s z u s t a n d m aß ge be nd s i n d . D i e U n t e r s u c h u n g d e s W ä r m e g l e i c h g e wichts d a g e g e n b e s t e h t i n d e r A u f s t e l l u n g e i n e r W ä r m e - b i l a n z u n t e r Z u g r u n d e l e g u n g a l l e r w ä h r e n d d e s Prozesses s ic h a b s p i e l e n d e n W ä r m e v o r g ä n g e . N a c h diesen b e id e n G e s i c h t s p u n k t e n w e r d e n d i e n a c h ste h en de n U n t e r s u c h u n g e n v o r g e n o m m e n w e r d e n .
E r m i t t l u n g d e r Z u s t a n d s b e d i n g u n g e n f ü r d a s s t o f f l i c h e G l e i c h g e w i c h t i m S ä t t i g u n g s b a d e .
W e n n s ic h d e r B e t r i e b d e s S ä t t i g u n g s b a d e s i m G le ic h g e w ic h t u n d i m B e h a r r u n g s z u s t a n d b e f i n d e n soll, d ü r f e n s ic h w e d e r d ie M a s s e n o c h a u c h d i e s t o f f l i c h e Z u s a m m e n s e t z u n g d e s B a d e s ä n d e r n , d . h . s ä m t l i c h e d em B a d e z u g e f ü h r t e n S t o f f e m ü s s e n o h n e R e s t a u s ih m w ie d e r e n t f e r n t w e r d e n . I n d a s B a d t r e t e n e in das L e u c h t g a s1 n e b s t d e n v o n i h m m i t g e f ü h r t e n A n t e i l e n v o n g a s f ö r m ig e m A m m o n i a k ( N H 3) u n d v o n W a s s e r d a m p f, a u ß e r d e m d ie z u r B i n d u n g d e s A m m o n i a k s e r fo r d e r lic h e S c h w e f e l s ä u r e ( H 2 S O J u n d e in e g e w is s e M e n g e v o n V e r d ü n n u n g s w a s s e r , d a s t e i l s i n d e r S ä u r e e n t h a lte n is t , t e il s z u g e s e t z t w i r d . A u s d e m B a d e t r e t e n aus d a s n u n m e h r a m m o n i a k f r e i e L e u c h t g a s m i t e in e m G e h a l t a n W a s s e r i n D a m p f f o r m , d e r d e m s ä m t lic h e n in d a s B a d h i n e i n g e t r a g e n e n W a s s e r e n t s p r e c h e n m u ß , u n d f e r n e r d a s g e b i l d e t e A m m o n i a k s a l z , d a s a u s s c h lie ß lic h in f e s t e r F o r m a b g e s c h i e d e n w e r d e n s o ll.
D e r o b e n d e f i n i e r t e G l e i c h g e w i c h t s - u n d B e h a r r u n g s z u s ta n d is t o f f e n b a r d a n n e r f ü l l t , w e n n s i c h d a s S ä t t i g u n g s b a d e in e r s e it s m i t d e m d a r ü b e r b e f i n d l i c h e n D a m p f -
■/»' ^Buchtgas sei hier de rje n ig e T e il d es K o k e r e ig a se s be- j net- der nach A bsche idung des G e h a lts an T eer, A m m o n i a k lu ues säm tlich en Wa sse rs v e rbl ei bt .
r a u m , a n d e r s e i t s m i t d e m u n t e n l a g e r n d e n B o d e n k ö r p e r i n j e d e m A u g e n b l i c k i m G l e i c h g e w i c h t b e f i n d e t . V o n d i e s e m G e s i c h t s p u n k t e a u s k a n n v o n d e r a ls g l e i c h f ö r m i g g e d a c h t e n Z u f u h r b z w . A b f u h r b e s t i m m t e r S t o f f e g a n z a b g e s e h e n u n d d e r V o r g a n g s o b e t r a c h t e t w e r d e n , a ls o b s i c h d a s g a n z e , a u s d e m f l ü s s i g e n B a d e , d e m D a m p f r a u m e u n d d e m B o d e n k ö r p e r b e s t e h e n d e S y s t e m i m R u h e z u s t a n d b e f ä n d e . D e n n d u r c h d e n B e t r i e b d e s B a d e s w e r d e n i m G l e i c h g e w i c h t s z u s t a n d l e d i g l i c h d ie M a s s e n d e s d a m p f f ö r m i g e n u n d d e s f e s t e n T e i l e s v e r m e h r t . D i e s i s t a b e r f ü r d e n G l e i c h g e w i c h t s z u s t a n d d e s h a l b o h n e B e d e u t u n g , w e i l f ü r s e in e A u f r e c h t e r h a l t u n g n u r d ie E i n w i r k u n g e n z w i s c h e n d e m f lü s s i g e n u n d d a m p f f ö r m i g e n b z w . d e m f lü s s i g e n u n d f e s t e n T e i l e d e s S y s t e m s , n i c h t a b e r d ie G r ö ß e n d e r E i n z e l m a s s e n m a ß g e b e n d s i n d .
V o n d ie s e m S t a n d p u n k t a u s b e t r a c h t e t e r s c h e i n t d a s G a n z e a ls e in a u s m e h r e r e n v o n e i n a n d e r u n a b h ä n g i g e n B e s t a n d t e i l e n g e b i l d e t e s S y s t e m , d e s s e n 3 r ä u m l i c h g e s c h ie d e n e n T e i l e , i m w i s s e n s c h a f t l i c h e n S p r a c h g e b r a u c h P h a s e n b e n a n n t , a ls f e s t e , f lü s s i g e u n d d a m p f f ö r m i g e P h a s e b e z e i c h n e t w e r d e n m ü s s e n . D i e f e s t e P h a s e , d e r B o d e n k ö r p e r , w i r d v o n e i n e m e in z i g e n B e s t a n d t e i l , n ä m l i c h v o n s c h w e f e l s a u r e m A m m o n i a k g e b i l d e t . D i e f lü s s i g e P h a s e e n t h ä l t a ls v o n e i n a n d e r u n a b h ä n g i g e B e s t a n d t e i l e W a s s e r , g e lö s t e s s c h w e f e l s a u r e s A m m o n i a k u n d a u ß e r d e m S c h w e f e l s ä u r e . D i e d a m p f f ö r m i g e P h a s e e n d l i c h b e s t e h t a u s W a s s e r d a m p f u n d L e u c h t g a s i n e i n e m b e s t i m m t e n , d u r c h d ie A r b e i t s b e d i n g u n g e n g e g e b e n e n M e n g e n v e r h ä l t n i s , w ä h r e n d i n d i e s e r P h a s e s c h w e f e ls a u r e s A m m o n i a k u n d S c h w e f e l s ä u r e w e g e n i h r e r u n m e ß b a r k l e i n e n D a m p f s p a n n u n g e n a ls p r a k t i s c h n i c h t v o r h a n d e n a n g e s e h e n w e r d e n d ü r f e n . I n d e r d a m p f f ö r m i g e n P h a s e b i l d e t n u n d a s b e ig e s e llt e L e u c h t g a s e in e n B e s t a n d t e i l , d e r a u f d ie ü b r i g e n P h a s e n d e s S y s t e m s n i c h t d e n g e r i n g s t e n E i n f l u ß a u s ü b t ; " d i e e i n z i g e W i r k u n g d e s V o r h a n d e n s e i n s v o n L e u c h t g a s n e b e n d e m W a s s e r d a m p f b e s t e h t d a r i n , d a ß n a c h d e m G e s e t z v o n D a l t o n d e m W a s s e r d a m p f n i c h t d e r g e s a m t e a u f d e r F l ü s s i g k e i t l a s t e n d e G a s d r u c k z u k o m m t , s o n d e r n n u r e i n T e i l b e t r a g , d e s s e n G r ö ß e a u s d e r Z u s a m m e n s e t z u n g d e s L e u c h t g a s - D a m p f g e m i s c h e s b e r e c h n e t w e r d e n k a n n . F ü r d a s G l e i c h g e w i c h t z w i s c h e n d e r f lü s s i g e n u n d d a m p f f ö r m i g e n P h a s e k o m m t l e d i g l i c h d i e s e r T e i l d r u c k d e s W a s s e r d a m p f e s i n B e t r a c h t , d e n n d e r e i g e n t l i c h e G e s a m t d r u c k , d e r a u f d e m B a d e l a s t e t , h a t a ls s o l c h e r a u f d a s G l e i c h g e w i c h t p r a k t i s c h k e i n e n n e n n e n s w e r t e n E i n f l u ß . D a s g a n z e S y s t e m d a r f d a h e r f ü r d ie B e u r t e i l u n g d e s G l e i c h g e w i c h t s z u s t a n d e s s o a n g e s e h e n w e r d e n , a ls o b d i e d a m p f f ö r m i g e P h a s e a u s d e m W a s s e r d a m p f a l l e i n g e b i l d e t w i r d , d e s s e n D r u c k g l e i c h d e m T e i l d r u c k i s t , d e r d e m W a s s e r d a m p f i n n e r h a l b d e s L e u c h t g a s - D a m p f g e m i s c h e s z u k o m m t .
D e r Z u s t a n d e in e s d e r a r t i g e n z u s a m m e n g e s e t z t e n S y s t e m s w i r d b e s t i m m t d u r c h d i e T e m p e r a t u r , d e n D a m p f d r u c k u n d d i e A n z a h l d e r v o r h a n d e n e n v o n e i n a n d e r u n a b h ä n g i g e n B e s t a n d t e i l e . D a f ü r d a s G l e i c h g e w i c h t d i e G r ö ß e d e r G e s a m t m a s s e e i n e r e i n z e l n e n P h a s e b e l a n g l o s is t , k o m m t e s f ü r e in e s o l c h e P h a s e ,
d i e m e h r e r e B e s t a n d t e i l e n e b e n e i n a n d e r e n t h ä l t , n u r a u f d ie A n t e i l v e r h ä l t n i s s e d e r M a s s e n a n , d ie m a n n a c h B e l i e b e n n a t ü r l i c h a u c h a u f d ie M a s s e ir g e n d e in e s b e s t i m m t e n B e s t a n d t e i l e s b e z ie h e n k a n n . W e n d e t m a n d ie s e F o l g e r u n g i n u n s e r m F a l l e a u f d ie f lü s s i g e P h a s e a n , d ie p r a k t i s c h a ls e in z i g e 3 B e s t a n d t e i l e , n ä m l i c h W a s s e r , s c h w e f e ls a ü r e s A m m o n i a k u n d S c h w e f e ls ä u r e e n t h ä l t , i n d e m m a n d ie A n t e i l e d ie s e r S t o f f e a u f d ie M a s s e d e s W a s s e r s b e z i e h t , s o e r s c h e i n e n d ie M a s s e n v e r - h ä l t n i s s e a ls d ie K o n z e n t r a t i o n e n d e s g e lö s t e n A m m o n i a k s a l z e s u n d d e r S c h w e f e ls ä u r e . U a n u n d ie d a m p f f ö r m i g e w ie a u c h d ie f e s t e P h a s e n u r je e in e n b e s t i m m t e n B e s t a n d t e i l e n t h a l t e n , s o e r g e b e n s i c h f ü r d e n Z u s t a n d d e s S y s t e m s f o lg e n d e 4 B e s t i m m u n g s s t ü c k e : T e m p e r a t u r t , D a m p f d r u c k w , K o n z e n t r a t i o n d e s s c h w e f e l s a u r e n A m m o n i a k s c x u n d K o n z e n t r a t i o n d e r S c h w e f e l s ä u r e c 2.
Z w i s c h e n d ie s e n 4 B e s t i m m u n g s s t ü c k e n m u ß n u n i m G l e i c h g e w i c h t s z u s t a n d e in b e s t i m m t e s A b h ä n g i g k e i t s v e r h ä l t n i s h e r r s c h e n . U m z u n ä c h s t z u e n t s c h e i d e n , w ie v i e l e v o n d ie s e n S t ü c k e n f r e i w ä h l b a r u n d w ie v i e l e f e s t g e le g t s i n d , l ä ß t s ic h v o r t e i l h a f t d i e f ü r d e r a r t i g e S y s t e m e g ü l t i g e P h a s e n r e g e l v o n G i b b s a n w e n d e n . D ie s e b e s a g t , d a ß d ie S u m m e d e r F r e i h e i t e n F u n d d e r P h a s e n P g l e i c h is t d e r S u m m e d e r v o n e i n a n d e r u n a b h ä n g i g e n B e s t a n d t e i l e B v e r m e h r t u m 2 , o d e r a ls . G l e i c h u n g g e s c h r i e b e n : F + P = B + 2. F ü r d i e Z a h l d e r F r e i h e i t e n e r g i b t s ic h a ls o F = B - P + 2 , o d e r in u n s e r m F a l l e , w o B = 3 u n d P = 3 i s t , F = 2. U n t e r d e n 4 B e s t i m m u n g s s t ü c k e n s i n d a ls o 2 b e l i e b i g w ä h l b a r , d ie ü b r i g e n s i n d d a m i t v ö l l i g b e s t i m m t . S i n d z. B . d ie T e m p e r a t u r t u n d d e r D a m p f d r u c k w g e g e b e n , s o s i n d d a d u r c h d ie S a l z k o n z e n t r a t i o n c : u n d d ie S ä u r e k o n z e n t r a t i o n c2 j e d e f ü r s ic h v ö l l i g f e s t g e le g t . E b e n s o s i n d f ü r e in e a n g e n o m m e n e G r ö ß e v o n Cj u n d c2
s o w o h l t w ie a u c h w v o l l k o m m e n b e s t i m m t . N a t ü r l i c h k a n n m a n a u c h b e lie b ig e a n d e r e K o m b i n a t i o n e n z w is c h e n d e n f r e i z u w ä h l e n d e n u n d d e n d a d u r c h f e s t g e le g t e n S t ü c k e n b i l d e n .
B e i d e n p r a k t i s c h e n A n w e n d u n g e n d e s u n s e r m F a l l e z u g r u n d e lie g e n d e n S y s t e m s w i r d m a n i m a ll g e m e i n e n i n e r s t e r L i n i e d e n D a m p f d r u c k w u n d d ie S c h w e f e l s ä u r e k o n z e n t r a t i o n c2 a ls w ä h l b a r e S t ü c k e , d . h . a ls u n a b h ä n g i g e V e r ä n d e r l i c h e a n z u s e h e n h a b e n , d u r c h w e lc h e d i e T e m p e r a t u r t u n d d ie S a l z k o n z e n t r a t i o n c t v o l l s t ä n d i g f e s t g e le g t w e r d e n . D e r T e i l d r u c k w d e s W a s s e r d a m p f e s e r g i b t s i c h n ä m l i c h , w ie s c h o n o b e n a n g e d e u t e t w u r d e , a u s d e r Z u s a m m e n s e t z u n g d e s d a s B a d v e r l a s s e n d e n G a s - D a m p f g e m i s c h e s , d ie i m w e s e n t l i c h e n f e s t l i e g t ; d ie S c h w e f e l s ä u r e k o n z e n t r a t i o n c2 w i r d i m p r a k t i s c h e n B e t r e b e a u f e i n e r s o lc h e n H ö h e g e h a l t e n , d a ß d i e A b s o r p t i o n d e s i n d a s B a d e i n g e f ü h r t e n A m m o n i a k s v o l l k o m m e n w i r d . D e n k t m a n s i c h z . B . d e n D a m p f d r u c k w a ls v o n v o r n h e r e i n g e g e b e n u n d w ä h r e n d d e s B e t r i e b e s n u r n o c h d i e S c h w e f e l s ä u r e ' k o n z e n t r a t i o n c2 a ls v e r ä n d e r l i c h , s o w ü r d e j e d e m W e r t e p a a r e v o n w u n d c2 o d e r , d a w a ls k o n s t a n t a n g e s e h e n w i r d , j e d e m n e u e n j W e r t e v o n c2 e in b e s t i m m t e s n e u e s W e r t e p a a r v o n t u n d Cj e n t s p r e c h e n .
D i e s e A b h ä n g i g k e i t s v e r h ä l t n i s s e la s s e n s i c h u n t e r Z u g r u n d e l e g u n g d e s e b e n g e d a c h t e n F a l l e s a u c h o h n e
Z u h i l f e n a h m e d e r P h a s e n r e g e l l e i c h t e i n s e h e n , wenn
m a n d i e b e k a n n t e n p h y s i k a l i s c h e n G e s e t z e ü b er d as V e r h a l t e n d e r w ä s s e r i g e n L ö s u n g e n f e s t e r o d e r flü s s ig e r S t o f f e a n w e n d e t . E s i s t b e k a n n t , d a ß b e i e i n e r L ö s u n g v o n d e r K o n z e n t r a t i o n N u l l , d . h . b e i r e i n e m Wasser,
j e d e m b e l i e b i g e n D a m p f d r u c k w n u r e in e b e s t im m t e
» S i e d e t e m p e r a t u r « t0 e n t s p r i c h t , b e i d e r D a m p f u n d F l ü s s i g k e i t m i t e i n a n d e r i m G l e i c h g e w i c h t ste h e n . B r i n g t m a n i n d e m W a s s e r e i n e b e lie b ig e M e n g e e in e s n e u e n S t o f f e s z u r L ö s u n g , s o e n t s p r i c h t je d e m W e r t d e r K o n z e n t r a t i o n q d ie s e s S t o f f e s b e i g le ic h b l e i b e n d e m D a m p f d r u c k w e i n b e s t i m m t e r n e u e r W e r t d e r S i e d e t e m p e r a t u r t , ; d a h i e r b e i u n t e r a lle n U m s t ä n d e n t j ; > t0 w i r d , s o s t e i g t m i t w a c h s e n d e r K o n z e n t r a t i o n Cj a u c h d i e S i e d e t e m p e r a t u r t t w e ite r.
E b e n s o m u ß d i e S i e d e t e m p e r a t u r t x, w e n n z u d e m e rste n g e lö s t e n S t o f f e v o n d e r K o n z e n t r a t i o n c v e i n z w e ite r S t o f f v o n d e r K o n z e n t r a t i o n c2 h i n z u t r i t t , w e it e r a u f t„ s t e ig e n . D i e s e s V e r h a l t e n d e r L ö s u n g e n b e s t im m t o f f e n b a r d e n G l e i c h g e w i c h t s z u s t a n d z w i s c h e n der f l ü s s i g e n u n d d a m p f f ö r m i g e n P h a s e u n s e r e s S y s t e m s . E s i s t f e r n e r b e k a n n t , d a ß d i e d e m S ä t t ig u n g s z u s t a n d e i n e r S a l z l ö s u n g e n t s p r e c h e n d e K o n z e n t r a t i o n p r a k t is c h a l l e i n s c h o n d u r c h d i e T e m p e r a t u r d e r L ö s u n g fe stg e le g t i s t ; d a h e r m u ß i n u n s e r m F a l l e d i e K o n z e n t r a t i o n a ls d u r c h d i e T e m p e r a t u r t , v ö l l i g b e s t i m m t gelten.
D i e s e s V e r h a l t e n i s t h i e r f ü r d e n G l e i c h g e w i c h t s z u s t a n d z w i s c h e n d e r f l ü s s i g e n u n d f e s t e n P h a s e m a ß g e b e n d , w eil d i e s e r j a a n d i e B e d i n g u n g g e k n ü p f t is t , d a ß die f l ü s s i g e L ö s u n g a n S a l z g e s ä t t i g t i s t . U m n u n d a s oben G e s a g t e a u f u n s e r B e i s p i e l z u ü b e r t r a g e n , n e h m e m an d e n W a s s e r d a m p f d r u c k w a ls g e g e b e n , d i e m i t w ä h l
b a r e S c h w e f e l s ä u r e k o n z e n t r a t i o n c„ a b e r v o r l ä u f i g a n n ä h e r n d g l e i c h N u l l a n , s o d a ß d e r E i n f l u ß v o n c., als v e r s c h w i n d e n d k l e i n z u n ä c h s t a u ß e r a c h t b l e i b e n k a n n . D a n u n p r a k t i s c h n u r n o c h e in e S a l z l ö s u n g v o n der K o n z e n t r a t i o n Cj v o r l i e g t , s o e n t s p r i c h t d e m D a m p f d r ü c k e w e i n e g e w is s e , v o n c , n o c h a b h ä n g i g e S ie d e t e m p e r a t u r t r H i e r b e i i s t a u ß e r d e m i n f o l g e d e r B e d i n g u n g , d a ß G l e i c h g e w i c h t a u c h z w i s c h e n d e r festen u n d f lü s s i g e n P h a s e h e r r s c h e n m u ß , c , d a d u r c h fe stg e le g t, d a ß s i c h d i e L ö s u n g i m S ä t t i g u n g s z u s t a n d e b e fin d e n m u ß . D a a ls o c , u n d t t u n t e r e i n a n d e r n o c h e in e be
s t i m m t e A b h ä n g i g k e i t b e s i t z e n , s o g i b t e s n u r e i n e n W e r t v o n c , u n d n u r e i n e n W e r t v o n t 1, b e i dem G l e i c h g e w i c h t f ü r d a s g a n z e S y s t e m b e i d e m a n g e n o m m e n e n D a m p f d r ü c k e w h e r r s c h t . D a s s e l b e g ilt n a t ü r l i c h f ü r j e d e n b e l i e b i g e n ä n d e r n B e t r a g d e s D a m p f d r u c k e s w . N i m m t m a n j e t z t a n , d a ß d i e S ä u r e k o n z e n t r a t i o n c2 v o n N u l l a n z u n i m m t , s o m u ß n a c h dem o b e n G e s a g t e n d i e S i e d e t e m p e r a t u r t j w e i t e r ste ig e n , w e i l e in n e u e r S t o f f h i n z u g e k o m m e n i s t . D i e s e S t e ig e r u n g v o n t j w i r d a b e r b i s z u m B e t r a g e t„ n o c h d a d u r c h v e r s t ä r k t , d a ß d e r d u r c h d e n S ä u r e z u s a t z e r h ö h t e n S ie d e t e m p e r a t u r a u c h e i n e e t w a s h ö h e r e S ä t t i g u n g s k o n z e n t r a t i o n d e s S a l z e s c t e n t s p r i c h t . A u f d i e g e g e n s e itig e B e e i n f l u s s u n g d e r b e i d e n g e l ö s t e n S t o f f e i s t h i e r b e i n ic h t e in g e g a n g e n w o r d e n ; i h r e B e r ü c k s i c h t i g u n g w ü r d e th e o r e t i s c h d a s E r g e b n i s in d e m g l e i c h e n S i n n e , w ie es eben f e s t g e s t e l l t w u r d e , n o c h e t w a s v e r s t ä r k e n , d o c h k a n n d ieser E i n f l u ß w e g e n d e r p r a k t i s c h i m m e r s e h r geringen
