Gázgyártás
Gázgyártás (l. a mellékelt képet).
)
KÉSZÜLÉKEK A VILÁGÍTÓGÁZ GYÁRTÁSÁHOZ.
A világító lánggal égő gázkeveréket legnagyobb részben a kőszén száraz lepárolása által nyerik. Ezenkivül előállítható fa, turfa, petroleummaradék, zsir- és olajhulladékokból, melyek a különféle iparágak hulladékait képezik. A gázgyártás nyers anyagot főrészben szénből, hidrogénből és oxigénből álló anyagok képezik, melyek levegő elzárásával hevítve (száraz lepárlás) igen sok illó terményt képeznek, melyek részben lehütés által folyósíthatók (kátrány, viz), részben pedig gázalakuak maradnak. Ezen gázalaku bomlási termények megtisztítva képezik a világító gázt. Sok helyen a földből a világító gázhoz hasonló gáz ömlik ki. (L. Gázforrások.) Ujabb időben az olajból készült gáz mindinkább nagyobb jelentőséggel bir, amennyiben vasuti kocsik világításához használják. Az olajgáznak ugyanis körülbelül négyszer olyan világító hatása van, mint a kőszéngáznak. Városok világításánál mindenütt a kőszénből állítják elő gyárilag a gázt. Ezen célra kevés kén- és hamutartalmu szént használnak. A szén hevítése levegő elzárásával retortákban történik. Régebben öntöttvas retortákat használtak, most azonban már leginkább chamott-csövekből készülnek retorták, melyek belül glazurával vannak ellátva. Ezen agyagretorták nemcsak tartósabbak, de magasabb hőmérséket is kibirnak a vasretortáknál. Ezek alakja elliptikus, 2-3 m. hosszu, 0,4-0,4 m. széles és 0,3-0,4 m. magasak. A retorták hátul zártak, elől nyilással el vannak látva és vizszintesen falaztatnak be. Általában egy középnagyságu retorta a szén minősége szerint 125-170 köbméter gázt szolgáltat 24 órában. A felállítandó retorták számára ezen képesség szerint határozzák meg olyformán, hogy még 20-25%-al több retortát falaznak be, mely a tartalékot képezi. Retortakályhákat 1-12 retortával készítnek, de leginkább a hat retortával biró kályhákat alkalmazzák. Az 1. ábra a retortakályha előlnézetét mutatja, a 2. ábra pedig a hosszmetszetet tünteti elénk. Mindegyik retorta öntöttvas nyakkal van ellátva és vasfedővel zárható el, mely a kályhából kinyulik. a nyakból megy ki a kivezető cső (a), ez 25-50 cm. mélyen nyulik a kátrányba, amely a kemence felett fekvő előrészbe vagy hidralulikába vezett (b); (cc) a retorták, (d) a tüzelőtér. A hidraulik nemcsak a desztillációi termények felfogására és a vizes és kátrányos részek leválasztására szolgál, hanem egyuttal ezáltal mintegy zárt is képez a gáznak a retortákba való visszatérése ellen. A kőszenet a retortákba 50-125 klgr. mennyiségben adják be, és a levett fedők agyaggal záratnak el és még csavarral is megerősíttetnek. A kályha fütésére kokszot, de némely gázgyárban kátrányt, kőszenet és ujabban gázt is használnak. A retortákat világos vörös, csaknem fehér izzásig hevítik. A gázfejlődés egy megtöltött retortában 2-6 óráig tart, a szén minősége szerint; minél jobban tüzelnek az első órában, annál nagyobb lesz a gáznyeremény. A lepárolás folyamatánál először is a szénben levő nedvesség válik gőzzé és csak ezután kezdődik a tulajdonképen gázfejlődés és pedig legelőbb a legnagyobb világító erővel biró szénhidrogén vegyületek; a további lepárolási termények világító értékükből fokozatosan veszítenek, mig utoljára világítási értékkel nem biró terményeket nyerünk. Mielőtt azonban ez bekövetkeznék, a lepárolást megszakítják, a fedőt lebontják és a gáztól megszabadított szenet (kokszot) a retortából kiveszik és vizzel leöntik. A gáznyeremény mennyisége a szén kémiai összetételével van szoros összefüggésben, azonkivül száraz szén több és jobb gázt ad, mint a nedves. Alacsony hőmérséknél egy és ugyanazon szépből több kátrány képződik a gázmennyiség rovására, tulmagas hőmérséknél pedig a legértékesebb világító gázrészek bomlanak fel. Egy métermázsa szénből 24-42 köbméter gáz nyerhető, továbbá 50-65 kg. koksz, 465 kg. kátrány és 10 kg. ammoniákviz, mint melléktermények származnak. Ezenkivül még a retorták falain grafitréteg marad vissza. A koksz egy részét tüzelőanyag gyanánt a gázgyár felhasználja.
A gáz vizes és olajos részeket tartalmaz; hogy ezektől megszabadítsuk, a hidraulikából csöveken a kondenzátorba és innen egy vagy több scrubberen átvezetik. A kondenzátor (3. ábra) v. hütőkészülék csövekből áll, melyen a gázt keresztül vezetik oly célból, hogy az lehetőleg lehüljön, a kondenzált viz és kátrány pedig az alsó részben összegyül és innen a kátránytartályba folyik. A további kondenzáció céljából a gáz a kondenzátorból a gázmosóba v. scrubberbbe vezettetik (4. ábra). Ez egy álló henger, kokszszal megtöltve, melyen át folytonosan hideg viz folyik. A gáz a-nál lép be a készülékbe, c-nél a viz szétoszlott állapotban folyik le, tehát a gázzal ellenkező irányban és b-nél lép ki a megtisztított gáz. a lyukas fenék alatt c részben gyülik össze viz és kátrány, melynek levezetésére d cső szolgál. A scrubberbe lépő gáz még barna szinü, azonban a b-nél kijövő gáz már szintelen ugyan, de még mindig tartalmaz olya alkotórészeket, melyek részben a világításra károsan hatnak, részben pedig a gáz elégésénél olyan vegyületeket alkotnak, melyek az egészségre ártalmasak, v. pedig az érzékenyebb szineket falon és festményeken megtámadják. Ezen alkotórészek: a kénhidrogén, cain-szénsav, ammoniák stb. és ezeknek a gázból való eltávolítása kémiai uton szükséges. Az ezen célra szolgáló tisztító és 5. és 6. ábrában látható. Ezek alacsony szekrények, melyeknek fedelei A hidraulikus zárral vannak ellátva és B emelőszerkezettel emelhetők. A szekrényekben egymás felett kevés megszakítással fekszenek guzs vagy csövekből font sövények, melyek a tisztító anyagot felveszik. A gázt 3 v. 4 ilyen szekrényen keresztül engedik, amelynél először is telített, utóbb pedig egészen friss tisztító anyaggal találkozik. a már telített tisztítók kikapcsolására hidraulikus váltók vagy csavarszelepek vannak, melyeknek segítségével mindegyik készülékkel tetszés szerint dolgozhatnak. A gáz által megtett ut a 6. ábrában nyilakkal van jelezve. A tisztító anyagon keresztül menve, a már említett tisztátalanságok lerakódnak. A mésztisztítók porrá oltott meszet tartalmaznak, mely anyag nagyobb lazaság elérése céljából fürészpor, szecska stb.-vel kevertetik. Ez abszorbeálja a szénsavat és kénhidrogént, de a kondenzálásnál és mosásnál kiszabaduló ammoniákat nem.
Tökéletesebben hat a Laming-féle tömeg, mely a következőképen készül: Egyenlő mennyiségü mész és fürészpor összekevertetik és minden 1 kg. mészre 1 kg. vasvitriolt vagy 2 kg. vaskloridot vizben oldanak, és a tömeget jól összekeverve, a levegőn állani hagyják; 24 óra alatt megbarnul és már használható. A Laming-féle tömeg, mihelyt tisztátalan gázzal érintkezik, a képződött kénsav által fekete lesz, aminek azonban megvan azon előnye, hogy használat után a levegőre hozva, magától regenerálódik és ismét használható lesz. A kénsav kénkiválás mellett lassanként az eredeti anyaggá, vasoxidhidráttá változik át és a barna szinét ismét visszanyeri. A folytonosan leváló kén ismételt használatával mindinkább összegyül és végre a tömeg használhatóságát befolyásolja. Éppen ezért a tömeg megujítandó. A gázban visszamaradó szénsavat mészszel távolítják el. Ezen célból égetett meszet vizzel sürü egynemü péppé kevernek és egy napi állás után veszik használatba. A készülék ugyanolyan, mint amelyben a Laming-féle tömeg van elhelyezve. A tisztított gáz az exhausztorba jut, mely gyakran közönséges ventilátor-alakkal bir. Az exhausztor csökkenti a gáznyomást a retortákban és a hidraulikában, sőt gyakran egészen felfogja a nyomást, miáltal a retortákban a grafitlerakódást és gázeltávolítást megakadályozza. Az exhausztorok működése olyan, mint a légszivattyuké és a rotálószivattyuké, továbbá ventilátor, aspirátor és gőzfuvó gyanánt is működik. Az exhausztor üzeméhez egy kis gőzgép szükséges. Az exhausztorból a gáz a gyári gázórán megy keresztül, hogy a termelt gázmennyiség leolvasható legyen. A gyári gázóra hasonló szerkezetü a házakban elhelyezett gázórák szerkezetével. A lemért gáz a gáztartóba (gezometer) jut, amely felül fedett, alul pedig nyitott vaspléh cilinderből áll és egy vizzel telt medencében uszik s legalacsonyabb gázállásnál a gáztartó fedele csaknem a viz felületét érinti. A gáz be- és kiömlő csöve alulról a medencén át a henger alatt van elhelyezve. Hogy a medencét ne kelljen igen mélyre építeni, a teleszkópgáztartókat használják, melyek gyakran 30 000 köbméter gázt is képesek magukba foglalni és két vagy három egymásba tolható fenék nélküli pléh hengerből állanak. A belső dob kifelé behajtott szegélylyel bir, amely vizzel telt csatornát képez és a felemelkedésnél hasonlóképen a befelé behajtott külső dob szegélyével hidraulikus zár által vétetik fel (l. 7. ábra). Ha a gazometer tele van és a bevezető csöveket elzárjuk , akkor a kivezető csöveken kiömlő gáz nyomása olyan nagy, mint a harang sulya. Ezen nyomás azonban rendesen erősebb, mint amilyenre szükség van, éppen ezért még a gáz egy nyomásszabályozón (regulator) lesz keresztül vezetve. A regulátor egy öntött vasból készített vizzel telt medencéből áll (8. ábra) aa, melyben vaspléh harang b hengereken mozgathatólag uszik; ez alul üres c uszóval van ellátva és a szükséges nyomáshoz képest alkalmazandó d sulyok segítségével sülyesztik. A harang belsejében függ e golyó, mely az esetben, ha a harang nincs megterhelve, oly magasan áll, hogy az ii nyilást az ff csőbe teljesen elzárja és ezáltal a gáznak g és kh csövekbe való kiömlését megakadályozza. Amint a harangot többé vagy kevésbé terhelik meg, aszerint távolodik el az i nyilástól és szélesebb v. keskenyebb gyürü marad nyitva.
Különféle anyagokból készült gázok. A fa száraz lepárolásánál, ha világító gázt akarunk nyerni, a fejlődő kátránygőzöket erősebben kell hevíteni. hogy gázokká bomoljanak. Az elszenesedési hőmérséknél leginkább szénoxid, szénsav és metán képződik. A fa lepárolásánál igen bő retortákat használnak, melyek nincsenek nagy rétegben megtöltve. A lepárolási hőmérsék 700-850 C.° között van. A gáznyeremény mennyisége a különféle fanemek szerint különböző. 1 métermázsa száraz fa 3-4 óra alatt 36-40 köbméter gázt, 16-20 kg. faszenet, 2 kg. kátrányt és 20-25 kg. faecetet ad. A gáz nem tartalmaz ammoniákot és kénvegyületeket, de igen sok szénsavat, miért is a tisztításhoz sok mész szükséges. Sulya nehezebb a kőszéngáz sulyánál. A turfagáz ugyanugy készül, mint a fagáz. A barnaszénfajok silány minőségü gázt szolgáltatnak. Az olajok és szilárd zsirokból nagy mennyiségü és kitünő minőségü gáz nyerhető. Ezen gázt tisztítani sem kell és világító ereje jóval nagyobb a kőszéngázénál. 100 kg. magolajból 140-160 köbméter gáz nyerhető. Kisebb gázgyáraknál az olaj képezi a nyersanyagot, és már említve volt, hogy ujabban vasuti kocsik világítására ilyen gázt használnak komprimált állapotban. Petroleum és a petroleum finomításánál hátra maradó hulladékok, a paraffin- és ásványolajgyáraknál visszamaradó paraffinolaj kitünő gázt szolgáltat. 100 kg. petroleum 95-100, a paraffinolaj pedig 60 köbm. gázt ad.
A gázgyárakban nyert melléktermények között a legfontosabb szerepet játszik a kátrány, melyből a legkülönfélébb vegyületek állíttatnak elő. Az ammoniákvízből az ammoniáksók állíttatnak elő (20 hektoliterből kevesebb 100 kg. kénsavas ammoniák nyeretik). A koksz, mint tüzelőanyag fontos. A retortagrafitot galvánkészülékekhez használják, a Laming-féle tömeg pedig sárga vérlugsó gyártásához lesz felhasználva.
Története. Az első, ki kőszéngázt előállított, Becker János Joákhim volta a XVII. sz.-ban. Ugyanő figyelmeztetett először a kokszra, mint tüzelőanyagra. A Becker által előállított meggyujtott gázt «filozofiai fény»-nek nevezték, de ezen felfedezés gyakorlati jelentőségét sokáig nem ismerték fel. Az angol St. Hales és Clayton 1739. állították elő először a kőszéngázt. Ilyen kisérletek azután többen tettek, de senkinek sem jutott eszébe a felfedezést gyakorlatilag kiaknázni. Lord Dundonal 1786. jött először ama gondolatra, hogy a kokszkészítő kályháinál képződő gázt egy hütőkészüléken keresztül vezetve, a folyékony kátrányos részektől és ammoniákos viztől megszabadítva, azt világítási célokra használja. Pirkel würzburgi tanár is már 1786-ban leboratoriumában csontzsirból előállított gázt használt világításra. Lebon Párisban szintén 1786-tól kezdve falepárolás által gázt állított elő, mellékterményül nyert kátrányt, faecetet és faszenet. Több siker koronázta Murdoch Vilmos angol mérnök kisérleteit. 1801-ben az amerikai Henfrey Baltimoreban egy nagy termet világított ki gázzal, amelyet bitumenes fából, a barnaszénhez hasonló anyagból állított elő. Hosszas nehézségek után Angliában 1810. Winzer részvénytársaságot alapított 50 000 font sterlinggel, de csak 1814. sikerült végre London utcai kivilágítása, midőn is éveken keresztül a «London & Westminster Gascompagnie» a kisérletekre 5 millió font sterlinget áldozott. Hogy a kisérletek eredményre vezettek, ebben Eleggnek volt nagy érdeme. Franciaországban 1817. világították először gázzal a «Passage du Panorama»-t XVIII. Lajos alatt Páris utcáit is gázzal világították ki. Németországban Lampadius 1811. Freiberg egy részét látta el gázvilágítással. Prechtl 1817. és 1818-ban Bécs városában tett kisérletet, de siker nélkül. Budapesten 1850-ben Maier, Kapferer és Stefani hozták be a gázgyártást. A gáz használata folytonosan hódít, ugy hogy már nemcsak világításra, de mint mozgató erő (l. Gázmotor) is jelentékeny szerepet játszik. Főzésre, fütésre is mindjobban alkalmazzák.
