This page has been robot translated, sorry for typos if any. Original content here.

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 обсягом. Октанове число більше 110. Температура займання 467 ° C, Теплота згоряння 24000 кДж / кг - менше, ніж у бензину (44000 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 смертельно, 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 елементах). 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 і 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 окисленні перетворюється в окис вуглецю і водню, реакція ця виглядає наступним чином:

2СН 4 + О 2 -> 2СО + 4Н 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. Проте, ми зупинимося на другому способі отримання окису вуглецю і водню. При наявності цих двох компонентів вже можна безпосередньо синтезувати метанол. Реакція йде за такою формулою:

СО + 2Н 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 Сконденсована 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 ґрунтується на двох реакціях. Складнощі є тільки технологічні і 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 поводження, 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 аргонове електрозварювання.

Для продуктивності 10 л / год теплообмінник може бути довжиною 600 мм, а для 3 л / год повинно вистачити і двохсот мм, h - 20 мм. Розміри частинок можуть варіюватися, оптимум десь в межах 0,5-1 мм.

ТЕПЛООБМІННИКИ

Теплообмінники зазвичай складаються з трубок, оточених охолоджуючої середовищем. У побуті їх називають "змійовиками". Для рідин, теплопровідність яких велика, такий теплообмінник може бути прийнятний. 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 то, що він залишається цілісним прутком приблизно на висоту до 20 сантиметрів підйому, свідчить про збереження їм тепла. Тобто на цій відстані навіть при дуже малих швидкостях потік газу не встигає охолодитися, обмінятися теплом з повітрям. Саме внаслідок ламінарності потоку газові теплообмінники доводиться конструювати громіздкими. Усередині 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 / год повинно вистачити і 200 мм, висота h - 20 мм. Розміри частинок можуть варіюватися, оптимум десь в межах 0,5-1 мм. З огляду на 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 тисяч разів вище теплопровідності газу, то газ порівняно швидко прийме температуру стінок, якщо ми будемо їх інтенсивно охолоджувати. Потрібно врахувати, що зі 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 воду, що охолоджує, звичайно, доцільно пропускати назустріч потоку газу. Це дає можливість в 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 в будь-яких цілях, включаючи установку для отримання звичайного етилового спирту (див. "Пріоритет" № 1'91г і № 1-2'92г). Такі теплообмінники при величезній продуктивності в сотні разів менше існуючих.

КАТАЛІТИЧНИЙ НАСОС-РЕАКТОР 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 досить затрудняється. Крім того, дрібні частки каталізатора досить скоро вийдуть з ладу внаслідок поверхневого забруднення. Нами знайдено спосіб збільшити площу контакту газу з каталізатором, що 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 ° С), а так як ферити дуже тверда речовина - це їх корисну властивість стане в нагоді в подальшому (читайте нижче - щоб спеціально не додавати абразивний порошок). Суміш феромагнітного порошку з каталізатором поміщається в немагнітну 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 трифазних мережу (див. Рис.4), то в цьому випадку забезпечується поступальна пульсація стиснень, і за рахунок цього безперервно 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. Струм по черзі 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, стискати і розтискати 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 і додатково примушуючи газ переміщатися в напрямку зсуву зсуву фаз. При такому включенні важливо правильно вибрати фазировку. Отже, в реакторі, наведеному тут, працюють такі позитивні фактори:
Изменённая схема реактора

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 реагують 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 усередині парних-непарних котушок. Одна важлива деталь: необхідно теплоізолювати котушки від корпусу реактора. У зв'язку з цим, а також з практичних міркувань автором сайту було внесено наступні зміни (см.ріс.справа):
З болванки (бронзи або латуні) діаметром 50 мм, виточені корпус реактора. Розміри можна взяти ті ж самі - 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 М36х1,0мм і довжиною по 10мм. Все це повинно бути зроблено з одного і того ж матеріалу! До заглушок в отвори вставляються і приварюються перехідні штуцери 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 за схемою 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.

Диспергатори - в ньому метан насичується парами води

ВИРОБНИЦТВО СИНТЕЗ-ГАЗУ.

СИНТЕЗ-ГАЗОМ називається суміш H 2 і СО, необхідна для виробництва метанолу. Тому спочатку розглянемо технологію синтез-газу. Традиційні методи отримання СО 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 такі 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 - 41,2кдж.

Як видно, деякі реакції ендотермічні - з поглинанням тепла - а деякі екзотермічні - з виділенням. Наше завдання 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 їх шляху тверді ферритові частинки розміром 1-2 мм. Але в цій масі рано чи пізно бульбашки знаходять дорогу і потім, практично не розбився, 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 (див.рис 5). Під дією вібрації частинок фериту в пульсуючому магнітному полі бульбашки метану постійно розбиваються, проходять складний зигзагоподібний шлях і насичуються парами води. До соленоїду 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 0,3мм. Труба диспергатора береться з неферомагнітними 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 згинається вниз на 180 ° (см.ріс.5), робиться це з метою безпеки, щоб виключити потрапляння газу-метану в бачок.
Готова паро-метанова суміш розігрівається до температури 550-600 градусів в теплообміннику

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 впораються стандартні засоби очищення води для побутових цілей.
Готова паро-метанова суміш розігрівається до температури 550-600 градусів в теплообмінник. Пристрій теплообмінника (рис.6) вже досить докладно було описано вище (див. Рис.1). Тому наведемо лише 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, подрібнена 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, чим погіршується теплообмін.
УВАГА: ВСЯ СИСТЕМА повинні бути герметичними. Ніяких витоків! В теплообміннику 3.2 (см.рис.10) температури високі! Ніякі ущільнювачі не застосовувати - тільки аргон зварювання.

САМИМ СКЛАДНИМ І ВІДПОВІДАЛЬНИМ ВУЗЛОМ УСТАНОВКИ Є КОНВЕРТОР-РЕАКТОР (див. Рис.7), де відбувається конверсія метану (перетворення його в синтез-газ). КОНВЕРТОР-РЕАКТОР, тут відбувається конверсія метану, тобто перетворення його в синтез-газ. Конвертор складається з кисень-паро-метанового змішувача і реакційних каталітичних колон. Взагалі, реакція йде з виділенням тепла. Однак в нашому випадку, щоб процес почався, 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, що 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 набито 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 - оксид нікелю.
Масова частка нікелю в каталізаторі при перерахунку на NiO, повинна становити не менше 7,5 ± 1,5%. Залишковий вміст 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 утеплювачем. Це робиться, щоб не перегрівати верхню камеру. Є простий спосіб отримання такого утеплювача. 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 утеплювача. Після закінчення складання конвертора його поміщають в сталевий короб, якій обов'язково теплоизолируют матеріалом, що витримує температуру до 1000 градусів, наприклад, азбестом. Пальники инжекционного типу, можуть бути будь-які, від 5 штук до 8. Чим їх більше, тим рівномірніше нагрівання. Можлива також система, яка використовує один 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 і 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 має 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 вворачивая гвинт клапана тиску, збільшувати подачу повітря і одночасно зменшувати полум'я на пальниках, Контроль будемо вести за кількістю надлишків водню на виході з конденсатора метанолу (теплообмінник 3. і 3.1) через гніт (13-см.рис.10), скорочуючи його. Гніт для дожига надлишку синтез-газу являє собою 8-міліметрову трубку, довжиною 100 мм, набиту мідним дротом по всій довжині, - щоб полум'я не пішла вниз, в каністру з метанолом. Ми розібрали всі вузли установки виробництва 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. Єдино, 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 СХЕМОЮ 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 в 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 в накопичувальний бачок (10). У верхній його частині знаходиться трубка - гніт (13), де допалюються продукти, які не прореагували в процесах. Підпалювання необхідно, обов'язково!

Робота загальної схеми. Метан через вентиль (14) надходить в 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 в 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).

ДЕКІЛЬКА ПОРАД. Каталізатори можна готувати самому шляхом прожарювання порошкових металів на повітрі. Вимірювання температури можна здійснювати за допомогою термоіндикаторів фарб, які в даний час досить 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 утворення 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. У 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.