 |
Отримання метанолу - високооктанова присадка для бензину
Короткі відомості про метанолі. Метанол, метиловий спирт, деревний спирт, карбінол, СН 3 ОН - найпростіший аліфатичний спирт, безбарвна рідина зі слабким запахом, що нагадує запах етилового спирту. Температура кипіння +64,5 ° C, температура замерзання -97,8 ° C, щільність - 792 г / л. Межі вибухонебезпечних концентрацій у повітрі 6,7-36% за об'ємом. Октанове число більше 110. Температура займання 467 ° C, Теплота згоряння 24000 кДж / кг - менше, ніж у бензину (44 000 кдж / кг), тому витрата метанолу (у літрах) буде вище приблизно в два рази. Як паливо застосовується в гоночних машинах, наприклад в "Формулі-1".
Метиловий спирт змішується в будь-яких концентраціях з водою, органічними розчинниками і отрут, випиті 30 мілілітрів метанолу можуть бути смертельним, якщо не вжити термінових заходів! Пари також отруйні!
Традиційно метанол отримували сублімацією деревини. Але більш перспективний спосіб отримання метанолу - з природного газу. Надалі у міру вдосконалення цієї технології можливі й інші джерела сировини, наприклад біомаса (гній). Промислові способи отримання метилового спирту поки недостатньо ефективні для використання метанолу в якості палива, але в найближчі десятиліття ціна на нафту буде тільки підніматися і ситуація може зміниться на користь спиртового палива (особливо при використанні автомобілів на паливних осередках). Природний газ, як відомо, майже на 100% складається з метану - СН 4. Ні в якому разі не треба його плутати з балонним газом пропан-бутаном, останній є продуктом крекінгу нафти і використовується безпосередньо в якості автомобільного палива. Втім, це й роблять багато автомобілістів, встановлюючи відповідне обладнання. А при використанні метанолу ніякого додаткового обладнання не потрібно. Ми докладно опишемо, як, використовуючи метанол в якості палива, як можна істотно підвищити потужність двигуна. Поки ж тільки скажемо, що це досягається збільшенням діаметра головних жиклерів або зменшенням кількості повітря в паливній суміші.
Отже, про хімію процесу отримання метанолу з природного газу.
Метан при неповному окисненні перетворюється на окис вуглецю і водню, реакція ця виглядає наступним чином:
2СН 4 + О 2 -> 2СО +4 Н 2 +16,1 ккал.
Простіший технологічно спосіб проходить по реакції конверсії метану з водяною парою:
СН 4 + Н 2 0 -> СО + ДТ 2 - 49ккал.
У першому рівнянні варто +16,1 ккал. Це означає, що реакція йде з виділенням тепла. У другому - з поглинанням. Тим не менш, ми зупинимося на другому способі отримання окису вуглецю і водню. При наявності цих двох компонентів вже можна безпосередньо синтезувати метанол. Реакція йде за наступною формулою:
СО +2 Н 2 <=> СН 3 ОН.
Складність в тому, що кінцевий продукт виходить лише при високому тиску і високій температурі (Р> 20 атм., Т = 350 градусів), але при наявності каталізатора цей процес зміщується вправо і при низькому тиску. Отриманий метанол виводиться з реакції охолодженням до конденсації, а не скондесувалися гази будемо спалювати. При правильному спалюванні залишків водню і СО ніяких шкідливих речовин не виділяється (відходи СО 2 і Н 2 0 - нешкідливі), так що ніяких витяжних пристроїв не потрібно. Далі метанол заливається через трубку, обов'язково з герметизацією (!), В каністру. Як бачите, хімічний процес дуже простий, він грунтується на двох реакціях. Складності є тільки технологічні та по заходам безпеки. Адже ми маємо тут справу з сильно горючими і отруйними речовинами. Потрібно побоюватися як вибуху, так і витоку цих газів. Тому - необхідно суворо дотримуватися технологію і правила звернення, які ми будемо описувати. Для складання установки потрібно буде придбати: лист нержавіючої сталі (1мм), трубку з "нержавійки" безшовну, зовнішнім діаметром 6-8 мм, товщиною стінок не менше 1 мм і довжиною близько 2 метрів, компресор від будь-якого побутового холодильника (можна зі звалищ, але робочий). Ну і само собою зрозуміло потрібна буде аргонова електрозварювання.
ТЕПЛООБМІННИК
Теплообмінники звичайно складаються з трубок, оточених охолоджуючої середовищем. У побуті їх називають "змійовиками". Для рідин, теплопровідність яких велика, такий теплообмінник може бути прийнятним. Але з газами ситуація зовсім інша. Справа в тому, що на невеликих швидкостях потік газу рухається ламінарно і практично не обмінюється теплом з навколишнім середовищем. Подивіться на димок, підіймається від палаючої сигарети. Ця струнка цівка диму і є ламінарний потік. Сам факт. що димок піднімається вгору, говорить про його високій температурі. А те, що він залишається цілісним прутком приблизно на висоту до 20 сантиметрів підйому, свідчить про збереження їм тепла. Тобто на цій відстані навіть при зовсім малих швидкостях потік газу не встигає охолодитися, обмінятися теплом з повітрям. Саме внаслідок ламінарного потоку газові теплообмінники доводиться конструювати громіздкими. Всередині їх трубок з'являються "протяги", які навіть на десятках метрів практично не дають теплообмена.Ето добре відомо тим, хто коли-небудь гнав самогон. (Кожен досвід корисний!) Довга, інтенсивно охолоджувана трубка, з неї випливає конденсат, але при цьому обов'язково йде і пар. Значить, теплообмін недостатньо ефективний. Проблема, однак, має рішення і воно може бути нескладним. Наповнити трубку, наприклад, мідним порошком (див. рис.1). Для продуктивності 10 л / год теплообмінник може бути довжиною 600 мм, а для 3 л / годину має вистачити і 200 мм, висота h - 20 мм. Розміри частинок можуть змінюватись, оптимум десь в межах 0,5-1 мм. Враховуючи завдання теплообміну, матеріалом корпусу можуть бути і залізо, і мідь, і алюміній, матеріалом набивання - мідь, алюміній, - що знайдеться.
Тоді навколо кожної частинки металу цівка газу буде утворювати завихрення. Тим самим відразу ліквідуються протяги і потік стає турбулентним. Ну і одночасно збільшується в величезній мірі контакт газу з охолоджуваною поверхнею. Набитий в трубку порошок міді постійно приймає або віддає тепло стінок, і оскільки теплопровідність міді приблизно в 100 000 разів вище теплопровідності газу, то газ порівняно швидко прийме температуру стінок, якщо ми будемо їх інтенсивно охолоджувати. Потрібно врахувати, що із зменшенням розмірів частинок і збільшенням їх кількості зростає також і опір газовому потоку. Тому навряд чи вдасться використовувати для теплообмінника частки дрібніше 0,5-1 мм. Проточну охолоджуючу воду, звичайно, доцільно пропускати назустріч потоку газу. Це дає можливість у кожен точці теплообмінника мати свою певну температуру. Оскільки тепловий контакт у нас близький до ідеального, температура на виході конденсованої рідини буде дорівнює температурі охолоджуючої рідини. Ось який по ідеї обговорюваний тут теплообмінник. Наведений ескіз є не що інше, як дистилятор, він же самогонний апарат, він же теплообмінник. Продуктивність такого дистилятора приблизних 10 літрів на годину.
Його також можна застосовувати практично будь-якою метою, включаючи установку для отримання звичайного етилового спирту (див. "Пріоритет" № 1'91г та № 1-2'92г). Такі теплообмінники при величезній продуктивності в сотні разів менше існуючих.
КАТАЛІТИЧНИЙ НАСОС (РЕАКТОР, см.ріс.2)
В існуючих хімічних газових процесах звичайний каталізатор йде в гранулах досить значного розміру від 10 до 30 мм. Площа контакту газу з такими кульками в тисячі разів менше, ніж якби ми використовували частки в 1-1000 мікрон. Але тоді прохідність газу дуже ускладниться. Крім того, дрібні частки каталізатора досить скоро вийдуть з ладу внаслідок поверхневого забруднення. Нами знайдено спосіб збільшити площу контакту газу з каталізатором, не утруднюючи прохідності його в реакторі, і одночасно безперервно проводити очищення від так званого "отруєння" самого каталізатора. Робиться це в такий спосіб. Порошковий каталізатор змішується з феромагнітними частинками - залізним або феритовим порошком, який можна отримати, розбиваючи магніти від несправних гучномовців (прим. - ферити втрачають магнітні властивості при температурі вище 150 град.С), а так як ферити дуже тверда речовина - це їх корисну властивість нагоді в подальшому (читайте нижче - щоб спеціально не додавати абразивний порошок). 
Суміш феромагнітного порошку з каталізатором поміщається в немагнітних трубку, наприклад, зі скла, кераміки, можна і в алюмінієву або мідну. Тепер дивіться, яка може бути схема. Зовні трубки йдуть обмотки котушок. Кожна з них включена через діоди, так, наприклад, як дано на рис.3.
При включенні в мережу змінного струму обмотки включаються по черзі з частотою 50 Гц. При цьому феромагнітний порошок безперервно стискає і розширює каталізатор, забезпечуючи пульсуючу прохідність газу. Якщо ж включати електромагніти в трифазній мережу (див. рис.4), то в цьому випадку забезпечується поступальна пульсація стиснень, і за рахунок цього безупинно газ буде стискатися в поздовжньому напрямку вперед. Таким чином, система працює, як насос. При цьому - багаторазово перемішуючи газ, стискаючи і розширюючи його і тисячократно збільшуючи інтенсивність процесу на каталізаторі. Попутно частинки каталізатора труться одна об одну і про феритовий абразивний порошок, що призводить до їх очищення від забруднюючих плівок.
Схема працює в такий спосіб:
з частотою 50 Гц відбувається зміна полярності на харчуванні. Ток поперемінно проходить по обмотці 1,3 і 2,4 (див. рис. 2). При цьому в них з'являється магнітне поле, яке намагнічує феромагнітні частинки і змушує їх взаємодіяти один з одним, залучаючи в рух частинки каталізатора. Таким чином поперемінно виникає для газу прохідність крізь дрібні частинки, яке змінюється великим опором, що чиниться здавленої масою частинок. І найголовніше: активність каталізатора, який стискає і розтискайте реагує газ, по ще не вивченим причинам підвищується додатково в 20-50 разів. Робота описаного каталітичного реактора еквівалентна реактору розміром метрів в 20-30. Збільшити продуктивність реактора можна, включаючи обмотки в трифазну мережу. При цьому система працює не як клапани, а як активний насос, поєднуючи всі позитивні ефекти першої схеми та додатково примушуючи газ переміщатися в напрямку зсуву зсуву фаз. При такому включенні важливо правильно вибрати фазування. Отже, в реакторі, наведеному тут, працюють такі позитивні фактори:
1. Збільшення площі каталізатора в 300-1000 разів за рахунок зменшення розмірів частинок.
2. Відбувається постійне очищення каталізатора від поверхневого забруднення.
3. Постійні пульсації тиску реагуючих газів між частинками каталізатора, а в другій схемі додатково відбувається ще й перекачування газу всередині самого реактора.
Недолік цього реактора - підвищений опір потоку газу - усувається поперемінним ущільненням - звільненням частинок всередині парних-непарних котушок. Одна важлива деталь: необхідно теплоізолювати котушки від корпусу реактора. У зв'язку з цим, а також з практичних міркувань автором сайту були внесені наступні зміни (см.ріс.справа):
З болванки (бронзи або латуні) діаметром 50 мм, виточив корпус реактора. Розміри можна взяти колишні - 160 мм загальна довжина, робоча реакторна довжина близько 140мм, внут. діаметр 33 мм, товщина стінок приблизно 5 ... 8 мм, тобто зовнішній діаметр близько 50 мм і того ж діаметру - заглушки, їх товщина по 20 мм і на кожній нарізане різьблення М36х1, 0 мм і довжиною по 10мм. Все це повинно бути зроблено з одного і того ж матеріалу! До заглушок в отвори вставляються і приварюються перехідні штуцера або просто сполучні безшовні сталеві трубки з внутрішнім діаметром 6 ... 8 мм і товщиною стінок близько 2 мм. Дану конструкцію необхідно зовні теплоізолювати листовим азбестом і розділити по всій довжині на чотири секції за допомогою п'яти перегородок, також вирізаних з листового азбесту. Для фіксації перегородок, - можна промазати їх силікатним клеєм, після просушування наматиавается мідний дріт (d = 0,15 мм) в кожну секцію. Опір, виміряний омметром, для кожної секції повинно бути близько 1200_Ом. Обмотки включаються по схемі рис.3 через регулятор напруги (напр: лабораторний трансформатор - ЛАТР), щоб уникнути перегріву обмоток, їх треба охолоджувати, для цього можна прокласти під обмотки скляні трубочки діаметром 6 ... 8 мм, можливий примусовий обдув котушок, з контролем температури всередині реактора.
Слід зазначити, що подібна схема реактора (рис.2) була заявлена на патент (автор - Г.Н. Вакс), вона може працювати в будь-яких каталітичних газових процесах. Тому для хіміків - це не домашня розробка, а принципово новий, ще не зовсім вивчений, але ефективний реактор. По всій видимості, ефекти посиляться при подачі прямокутних імпульсів або коливань високої частоти.
ВИРОБНИЦТВО СИНТЕЗ-ГАЗУ.
СИНТЕЗ-ГАЗОМ називається суміш H 2 і СО, необхідна для виробництва метанолу. Тому спочатку розглянемо технологію синтез-газу. Традиційні методи отримання СВ і H 2 з метану (CH 4) полягають у тому, що метан змішується з водяною парою і в нагрітому стані надходить в реактор, де до паро-метану суміші додається дозовану кількість кисню. При цьому відбуваються наступні реакції: [1] СН 4 + 20 2 <-> СО 2 + 2Н 2 О + 890 кдж;
[2] СН 4 + Н 2 0 <-> СО + ДТ 2 - 206кдж;
[3] СН 4 + СО 2 <-> 2СО + ДТ 2 - 248кдж;
[4] 2Н 2 + 0 2 <-> 2Н 2 О + 484 кдж;
[5] СО 2 + Н 2 <-> СО + Н 2 0 - 41,2 кдж.
Як видно, деякі реакції ендотермічні - з поглинанням тепла - а деякі екзотермічні - з виділенням. Наша задача створити такий баланс, щоб реакції йшли з контрольованим виділенням тепла. Отже, спочатку потрібно дозоване змішання Н 2 О і СН 4. Традиційні методи ведення цього процесу складні і громіздкі. Ми будемо насичувати метан водяними парами шляхом пропускання бульбашок цього газу через нагріту до 100 градусів Цельсія воду, а щоб бульбашки активно розбивалися, розміщуємо на їхньому шляху тверді ферритові частинки розміром 1-2 мм. Але в цій масі рано чи пізно бульбашки знаходять дорогу і потім, практично не розбиваючись, проходять по утворився каналу. Щоб цього не відбувалося, частинки з фериту і змішувальну камеру ставимо в соленоїд з подачею змінного струму. У цьому істотна відмінність нашого диспергатора (см.ріс 5). Під дією вібрації частинок фериту в пульсуючому магнітному полі бульбашки метану постійно розбиваються, проходять складний зигзагоподібний шлях і насичуються парами води. До соленоїда жорстких вимог немає, оскільки живиться він від ЛАТР або від регулятора світла (в продажу є). Регулювання напруги на соленоїді необхідна, щоб, змінюючи магнітне поле, одночасно змінювати і ступінь насичення метану парами води. Про мету цих змін буде сказано нижче. Кількість витків в котушці може бути від 500 до 1000. Діаметр дроту 0,1 - 0,3 мм. Труба диспергатора береться з неферомагнітних металу, тому в змінному магнітному полі вона буде розігріватися. Крім того, і метан надходить в воду розігрітим. Тому спеціального нагрівача для води не потрібно (прим. - помилкова думка! Воду попередньо треба нагріти до кипіння, наприклад газової грілкою, інакше не отримати потрібної кількості водяної пари). Ще необхідний бачок для підживлення водою, оскільки вона безперервно витрачається на освіту паро-метанової суміші, для цієї мети підійде зливний бачок від стандартного унітазу, чиє зливний отвір закривається сталевою пластиною, з привареною зливний трубкою, кінець цієї трубки вставляється в диспергатор і вигинається вниз на 180 ° (см.ріс.5), робиться це з метою безпеки, щоб виключити потрапляння газу-метану в бачок.
УВАГА: необхідно розташувати бачок таким чином, щоб рівень води в змішувачі-диспергаторі не піднімався вище 150 мм, тобто до половини його висоти, це пов'язано з величиною тиску в газовій мережі (= 150 мм водяного стовпа!), інакше вода буде перешкоджати проходу газу-метану в диспергатор. Також воду перед подачею в бачок необхідно очистити від домішок хлору. З цим справляться стандартні засоби очищення води для побутових цілей.
Готова паро-метанова суміш розігрівається до температури 550-600 градусів в теплообміннику. Пристрій теплообмінника (рис.6) вже досить детально було описано вище (див. рис.1). Тому наведемо тільки уточнення розмірів. Теплообмінник виготовляється з нержавіючої сталі, обов'язково вариться в середовищі інертного газу. Трубки з нержавіючої сталі кріпляться до корпусу тільки зварюванням. Наповнювач теплообмінника виготовляється з 1-2 міліметрових частинок кераміки. Це може бути, наприклад, дроблена порцеляновий посуд. Наповнювати ємність треба досить щільно, з обов'язковим струшуванням. Можлива помилка: при недостатньому наповненні теплообмінника частками кераміки газ знайде собі дорогу, і потоки будуть ламінарними, ніж погіршується теплообмін.
УВАГА: ВСЯ СИСТЕМА ПОВИННА БУТИ герметично. Ніяких витоків! В теплообміннику 3.2 (см.рис.10) температури високі! Ніякі ущільнювачі не застосовувати - тільки аргонная зварювання.
САМИМ складна і відповідальна вузлом УСТАНОВКИ Є КОНВЕРТОР-РЕАКТОР (див. рис.7), де відбувається конверсія метану (перетворення його в синтез-газ). 
Конвертор складається з кисень-паро-метанового змішувача і реакційних каталітичних колон. Взагалі, реакція йде з виділенням тепла. Однак у нашому випадку, щоб процес розпочався, на підвідних трубках проводимо нагрів, оскільки ми здійснюємо конверсію метану по реакції [2]:
СН 4 + Н 2 О <-> СО + ДТ 2 - 206 кДж,
з втратою тепла, а значить потрібно обов'язково підводити тепло в конвертор. Для цього паро-метановий газ ми пропускаємо через трубки, обігріваються пальниками. Конвертор працює наступним чином:
Паро-метанова суміш надходить в камеру, в якій уварені трубки з нержавіючої сталі. Кількість трубок може бути від 5 до 20 в залежності від бажаної продуктивності конвертора. Простір верхньої камери повинно бути обов'язково щільно набите грубозернистим піском або подрібнений керамікою або крихтою нержавійки, розміри частинок 0,5-1,5 мм. Це необхідно для кращого перемішування газів, а найголовніше - для пламягашенія. При з'єднанні повітря з гарячим метаном може статися загоряння. Тому у верхній камері набивання здійснюється з обов'язковим струшуванням і досипанням. Трубки і збірна камера (на ріс7.-нижня), якраз і набиваються частинками, що містять каталізатор - окис нікелю.
Масова частка нікелю в каталізаторі при перерахунку на NiO, повинна становити не менше 7,5 ± 1,5%. Залишковий зміст метану при конверсії з водяною парою природного газу (співвідношення пар: газ = 2:1), при температурі 500 ° - 38,5%, а при 800 ° - не більше 1,5%. Масова частка "шкідливою" сірки в перерахунку на SОз, повинна бути не більше 0,005%.
Виготовити такий каталізатор можна самому (але все ж краще знайти готовий, промисловий каталізатор). Для цього потрібно на повітрі прожарити частинки нікелю. Якщо чистого нікелю немає, то можна його приготувати з нікель-містять 10-15-20-копійчаних монет СРСР. Зітріть їх на грубому абразивному колі або дрібної фрезою. Попадання абразиву в набивання допускається. Отриманий порошок прокалите і змішайте в пропорції 1/3 об'єму порошку з 2/3 обсягу меленої кераміки (0,5 мм) або чистого грубозернистого піску.
Проміжок між верхніми частинами трубок заповнюються на 10 см будь-яким високотемпературним теплоізолятором. Це робиться, щоб не перегрівати верхню камеру. Є простий спосіб отримання такого теплоізолятора. Звичайний канцелярський силікатний клей змішують з 10-15 ваговими відсотками тонкомолотого крейди або тальку або глини. Перемішують ретельно. Наливають суміш тонким шаром і відразу ж припікають вогнем паяльної лампи. Скипіла в клеї вода утворює пемзообразную білу масу. Коли вона охолоне, знову наливають на неї шар клею з крейдою і знову обробляють полум'ям. І так повторюють до тих пір, поки не отримають, необхідний шар теплоізолятора. Після закінчення складання конвертора його поміщають в сталевій короб, якій обов'язково теплоизолируют матеріалом, витримує температуру до 1000 градусів, наприклад, азбестом. Пальники інжекційного типу, можуть бути будь-які, від 5 штук до 8. Чим їх більше, тим рівномірніше нагрівання. Можлива також система, що використовує одну пальник. Полум'я її має кілька виходів через отвори в трубі. Газові пальники є в продажу, наприклад, ті, що використовуються для обробки лиж. Є у продажу також газові паяльні лампи, тому ми даємо тільки загальну схему. Пальники повинні з'єднуватися паралельно і регулюватися стандартним газовим краном, наприклад, від газової плити, але краще взяти автоматичний регулятор від побутової газової плити - дорогий, але надійний і зручний - з його допомогою можна задати потрібну температуру всередині конвертора-реактора, підвищивши тим самим ступінь автономності установки в цілому.
ЩЕ ОДИН ІЗ ВІДПОВІДАЛЬНИХ ВУЗЛІВ - це ежекторний змішувач подачі повітря і метану в камеру конвертора (см.рис.8.) Ежекторний змішувач повітря й метану складається з двох сопел одне подає метан, насичений парами води, а інше - ежектор повітря. Повітря надходить від компресора, кількість його регулюється клапаном тиску (Рис.9.). Компресор може бути практично від будь-якого побутового холодильника, тиск регулюється від "нуля" до необхідного, яке буде не на багато вище тиску в газовій магістралі (тобто => 150 мм.вод.ст.). 
Необхідність подачі повітря (кисню) в конвертор обумовлена тим, що по реакції [5] частина водню повинна бути поглинена з виділенням СО, тим самим збільшується кількість окису вуглецю до пропорції СО: Н 2 == 1:2, тобто число молей (обсягів) водню повинне бути в два рази більшим обсягів окису вуглецю (прим. - наявність надлишкового повітря призведе до синтезу побічних продуктів - кислот, вищих спиртів - "сивухи" та інших шкідливих компонентів). Але виникнення CO 2 відбудеться по реакції [1] з виділенням великої кількості тепла. Тому спочатку процесу компресор ми не включаємо і гвинт тримаємо вивернутим. Повітря не подаємо. І в міру розігріву камери і включенні всієї системи будемо поступово, включивши компресор і вворачівая гвинт клапана тиску, збільшувати подачу повітря і одночасно зменшувати полум'я на пальниках, Контроль будемо вести по кількості надлишків водню на виході з конденсатора метанолу (теплообмінник 3. І 3.1) через гніт (13-см.рис.10), скорочуючи його. Гніт для допалювання надлишку синтез-газу являє собою 8-міліметрову трубку, довжиною 100 мм, набиту мідним дротом по всій довжині, - щоб полум'я не пішло вниз, в каністру з метанолом. Ми розібрали всі вузли установки одержання метанолу. Як зрозуміло з попереднього, вся установка складається з двох основних вузлів: конвертора для створення синтез-газу (конверсія метану) і синтезатора метанолу. Синтезатор (каталітичний насос, см.ріс.2) досить добре описаний вище. Єдине, що слід додати - це необхідність установки теплоізолятора між трубою і котушкою. Як виготовити теплоізолятор, ми повідомляли при описі виготовлення конвертора (См.Ріс.7).
Перейдемо до загальної схеми УСТАНОВКИ. Робота загальної схеми: з газової магістралі метан надходить через вентиль (14) в теплообмінник (3.1), розігрівається до 250-300 ° C, потім надходить у фільтруючий реактор (15), який працює за принципом каталітичного насоса (см.ріс.2- тільки діаметр труби = 8см), містить в собі окис цинку - для очищення газу від домішок сірки і лише потім газ надходить в змішувач-диспергатор (2), де насичується парами води. Вода (дистильована) додається в диспергатор безперервно з бачка (1). Що вийшла газова суміш надходить у теплообмінник (3.2), де розігрівається до 500-600 ° C і йде в конвертор (4). На NiO - каталізаторі при температурі 800 ° C відбувається реакція [2]. Для створення цієї температури працюють пальника (12). Після встановлення температурних режимів включається компресор (5) і поступово подається повітря в змішувач (11). Підвищення тиску здійснюється шляхом закручування гвинта в клапані (8). Одночасно зменшуємо полум'я на пальниках (12) за допомогою вентиля (14.2). Отриманий на виході синтез-газ надходить в теплообмінники (3.1; 3.2), де охолоджується до температури 320-350 °. Потім синтез-газ надходить в синтезатор метанолу (6), де на каталізаторі з суміші однакової кількості ZnO, CuO, CoO відбувається перетворення його в метанол СН 3 ОН. Суміш газоподібних продуктів на виходу охолоджується в теплообміннику (3.3). який описаний вище (см.ріс.1) і надходить у накопичувальний бачок (10). У верхній його частині знаходиться трубка - гніт (13), де допалюються продукти, які не прореагували у процесах. Підпалювання необхідно, обов'язково!
![Робота загальної схеми. Метан через вентиль (14) надходить у теплообмінник (3.1), розігрівається до 250-300 градусів і надходить через реактор-фільтр (15) у змішувач-диспергатор (2), де насичується парами води. Вода додається в диспергатор безперервно з бачка (1). Що вийшла газова суміш надходить у теплообмінник (3.2), де розігрівається до 500-600 градусів і йде в конвертор (4). На NiO - каталізаторі при температурі 800-900 градусів відбувається реакція [2]. Робочу температуру створюють пальника (12).](/img/goods/1.files/met_16.gif)
Декілька порад. Каталізатори можна готувати самому шляхом прожарювання порошкових металів на повітрі. Вимірювання температури можна здійснювати за допомогою термоіндикаторних фарб, які в даний час достатньо поширені. Вимірювання потрібно проводити на вхідних і вихідних трубках. Якщо термокрасок ви не дістанете, можна виготовити сплав олово - свинець - цинк. При певних, знайдених експериментально пропорціях змішання вони матимуть необхідну температуру плавлення. Наносячи отримані сплави на трубки і стежачи за їх плавленням, можна з деякою погрішністю контролювати температуру. Якщо ви не допустили освіти газових кишень (тобто повністю заповнені всі порожнини відповідної крихтою), якщо усунули витоку і найголовніше - своєчасно запалено і постійно горить гніт (11), то установка буде абсолютно безпечна. Підбираючи каталізатори можна підвищувати тепловий ККД, збільшити відсоток виходу метанолу. Для досягнення оптимуму тут потрібні експерименти. Вони проводяться в багатьох інститутах різних країн. В Росії до числа таких НДІ відноситься, наприклад, ГИАП (Державний інститут азотної промисловості). Слід мати на увазі, що отримання метанолу з природного газу в компактних установках - нова справа, і багато процесів ще недостатньо вивчені. У той же час метанол - одне з найбільш екологічно чистих і практично ідеальних палив. І, найголовніше, отримання його засновано на безмежних і поновлюваних ресурсах - метані.
|