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

Отримання метилового спирту на кухні

Увага !Вся платна і безкоштовна інформація на цьому сайті, представлена виключно в пізнавальних цілях.
Автор сайту не несе жодної відповідальності за будь-які можливі наслідки користування донної інформацією.
Отримання метилового спирту на кухні

Загальний опис

Отримана за допомогою даного опису рідина - метанол (метиловий спирт).

Метанол в чистому вигляді застосовується як розчинник і як високооктанова добавка до моторного палива, а також як самий високооктановий бензин (октанове число => 115). Це той самий "бензин", яким заправляють баки гоночних мотоциклів і автомобілів. Як показують закордонні дослідження, двигун, що працює на метанолі, служить у багато разів довше ніж при використанні звичайного автобензину, потужність його підвищується на 20% (при незмінному робочому об'ємі двигуна). Вихлоп двигуна, що працює на цьому паливі, екологічно чистий і при перевірці його на токсичність шкідливі речовини практично відсутні.

Малогабаритний апарат для отримання цього палива простий у виготовленні, не вимагає особливих знань і дефіцитних деталей, безвідмовний у роботі. Його продуктивність залежить від різних причин, в тому числі і від габаритів. Апарат, схему і опис збірки якого пропонуємо вашій увазі, при Д = 75мм дає три літри готового палива на годину, має вагу близько 20 кг, і габарити приблизно: 20 см у висоту, 50 см в довжину і 30 см в ширину.

Хімія процесу:

Не будемо вдаватися глибоко в варіанти хімічних процесів і для простоти розрахунків будемо вважати, що при нормальних умовах (20 ° С, і 760 мм.рт.ст.) з метану виходить синтез-газ за такою формулою:

2СН 4 + О 2 -> 2СО + 4Н 2 + 16,1 ккал,
з 44,8 л метану і 22.4 л кисню виходить 44,8 л окису вуглецю і 89,6 л водню, потім з цих газів отримують метанол за формулою:

СО + 2Н 2 <=> СН 3 ОН
з 22.4 л окису вуглецю і 44.8 л водню виходить: 12г (С) + 3г (Н) + 16г (О) + 1г (Н) = 32 г метанолу.

Значить, за законами арифметики з 22.4 л метану виходить 32 г метанолу або приблизно: з 1 м.куб метану синтезується 1,5 кг 100% -го метанолу (2 літри). Реально ж, через низький ККД в побутових умовах, з 1 м.куб. природного газу вийде менше 1літр кінцевого продукту (для даного варіанту це межа - 1 л / год!).
На середину 2003 року ціна 1 м.куб. побутового газу в Росії становить 42 коп. З огляду на, що за теплотворною здатністю метиловий спирт вдвічі гірше бензину, отримуємо еквівалентну ціну, рівну 84 коп і, нарешті, округляємо до 1 руб. на інші витрати - ел. ен, вода, каталізатори, очищення газу, - що на порядок дешевше бензину і означає, - "шкурка варта вичинки" при будь-якому розкладі!
В ціну цього палива не включена вартість установки (при переході на альтернативні види палив завжди потрібні період самоокупності), в даному випадку ціна буде коливатися від 5 до 50 тис. Руб, в залежності від продуктивності, автоматизації процесів і чиїми силами буде виготовлятися. При самостійній збірці, обійдеться мінімум 2, а макс.10 тис. Р, в основному гроші підуть на токарні та зварювальні роботи, а також на підготовку компресорів (можна від несправного холодильника, буде дешевше) і на матеріали, з яких збирається цей агрегат.

Увага: метанол є отрутою. Він являє собою безбарвну рідину з температурою кипіння 65 ° С, має запах, подібний запаху звичайного питного спирту, і змішується в усіх відношеннях з водою і багатьма органічними рідинами. Пам'ятайте про те, що 50 мілілітрів випитого метанолу смертельні, в менших кількостях отруєння продуктами розпаду метанолу викликає втрату зору!

Принцип дії і робота апарату

Водопровідна вода підключається до «входу води» (15) і, проходячи далі, поділяється на два потоки: один потік (очищається фільтром від шкідливих домішок) і через краник (14) і отвір (С) входить в змішувач (1), а інший потік через краник (4) і отвір (Ж) йде в холодильник (3), проходячи через який вода, охолоджуючи синтез-газ і конденсат метанолу, виходить через отвір (Ю).

Побутовий природний газ, очищений від домішок сірки і пахучих одорантов, підключається до трубопроводу «Вхід газу» (16). Далі газ входить в змішувач (1) через отвір (Б), в якому, змішавшись з парою води, нагрівається на пальнику (12) до температури 100 - 120 ° С. Потім зі змішувача (1) через отвір (Д) нагріта суміш газу і водяної пари входить через отвір (В) в реактор (2).
Реактор (2) заповнений каталізатором №1, масова частка металів: 25% NiO (нікелю) і 60% Al2O3 (алюмінію), решта 15% CaO (млостей. Вапно) і др.прімесі, активність каталізатора - залишкова об'ємна частка метану при конверсії з водяною парою вуглеводневого газу (метану), повністю очищеного від сірчистих сполук, що містить метан не менше 90%, при об'ємному співвідношенні Пар: газ = 2: 1, не більше:

при 500 ° С - 37%
при 700 ° С - 5%.

В реакторі відбувається утворення синтез газу під впливом температури близько 700 ° С, одержуваної за рахунок нагріву пальником (13). Далі нагріте синтез-газ входить через отвір (Е) в холодильник (З), де він повинен охолонути до температури 30-40 ° С або нижче. Потім охолоджений синтез-газ через отвір (І) виходить з холодильника і через отвір (М) входить в компресор (5), в якості якого можна використовувати компресор від будь-якого побутового холодильника. Далі стиснене синтез-газ з тиском 5-10 атм. через отвір (Н) виходить з компресора і через отвір (О) надходить в реактор (6). Реактор (6) заповнений каталізатором №2, що складається з 80% міді і 20% цинку.

В цьому реакторі, який є самим головним вузлом апарату, утворюється пари метанолу. Температура в реакторі не повинна перевищувати 270 ° С, що можна проконтролювати градусником (7) і регулювати краником (4). Бажано підтримувати температуру в межах 200-250 ° С, можна і нижче. Потім пари метанолу і не прореагував синтез-газ через отвір (П) виходять з реактора (6) і через отвір (Л) входять в холодильник (З), де пари метанолу конденсують і через отвір (К) виходять з холодильника. Далі конденсат і не прореагував синтез-газ входять через отвір (У) в конденсатор (8), де накопичується готовий метанол, який виходить з конденсатора через отвір (Р) і краник (9) в будь-яку ємність.

Отвір (Т) в конденсаторі (8) служить для установки манометра (10), який необхідний для контролю тиску в конденсаторі. Воно підтримується в межах 5-10 атмосфер або більше в основному за допомогою краника (11) і частково краника (9). Отвір (Х) і краник (11) необхідні для виходу з конденсатора не прореагував синтез газу, який йде на рециркуляцію назад в змішувач (1) через отвір (А), але як показала практика, вихідні гази треба спалювати в гніт, а не запускати назад в систему, це знижує ККД, але значно спрощує настройку. Краник (9) регулюють так, щоб постійно виходив чистий рідкий метанол без газу. Краще буде, якщо рівень метанолу в конденсаторі буде збільшуватися, ніж зменшуватися. Але найоптимальніший випадок, коли рівень метанолу буде постійним (що можна проконтролювати шляхом вбудованого скла або будь-якого іншого способу). Краник (14) регулюють так, щоб в метанолі не було води, а в змішувачі утворювалося пара краще менше, ніж більше. 5>

запуск апарату

Відкривають доступ газу, вода (14) поки закрита, пальники (12), (13) працюють. Краник (4) повністю відкритий, компресор (5) включений, краник (9) закритий, краник (11) повністю відкритий.

Потім відкривають краник (14) доступу води, а краником (11) регулюють потрібний тиск в конденсаторі, контролюючи його манометром (10). Але не в якому разі не закривайте краник (11) повністю !!! Далі, хвилин через п'ять, краном (14) і запаленою пальником (21) доводять температуру в реакторі (6) до 200-250 ° С. Після цього пальник (21) гасять, вона потрібна тільки для попереднього підігріву, тому що метанол синтезується з виділенням тепла. Потім трохи відкривають краник (9), з якого повинна піти струмінь метанолу. Якщо вона буде йти постійно - відкрийте краник (9) трохи більше, якщо буде йти метанол в суміші з газом - відкрийте краник (14). Взагалі, чим на більшу продуктивність налаштуєте апарат, тим краще. Вміст води в метанолі ви можете перевірити за допомогою спірометра. Щільність метанолу = 0,793 г / см 3.

Даний апарат бажано виготовляти з нержавіючої сталі або заліза. Всі деталі виготовлені з труб, як тонких з'єднувальних труб можна використовувати мідні трубки. У холодильнику необхідно зберегти співвідношення X: Y = 4, тобто, наприклад, якщо X + Y = 300 мм, то X має дорівнювати 240 мм, а Y, відповідно, 60 мм. 240/60 = 4. Чим більше витків вміститься в холодильнику з того і з іншого боку, тим краще. Всі краники застосовані від газозварювальних пальників. Замість краником (9) і (11) можна використовувати редукційні клапана від побутових газових балонів або капілярні трубки від побутових холодильників. Змішувач (1) і реактор (2) нагріваються в горизонтальному положенні (дивіться креслення).

Ну ось, мабуть, і все. У висновку хотілося б додати, що більш прогресивна конструкція для домашнього виготовлення авто палива була опублікована в кількох номерах журналу «Пріоритет» 1992-93 рр:
№1-2 - загальні відомості про отримання метанолу з природного газу.
№3-4 - креслення установки з переробки метану в метанол.
№5-6 - монтаж, заходи безпеки, контролю, інструкція по включенню обладнання.


Малюнок 1 - Принципова схема апарату


Малюнок 2 - Змішувач


Малюнок 3 - Реактор


Малюнок 4 - Холодильник


Малюнок 5 - Конденсатор


Малюнок 6 - Реактор

Доповнення від Квасникова Ігоря (kvasnikov@dp.ukrtel.net - адреса змінилася).

Випадково в пошуковій системі наткнувся на вашу публікацію і дуже зацікавився її вмістом. Після короткого ознайомлення відразу спливли неточності допущені автором. Інформація про "метанолке" публікувалася в журналі "Пріоритет" за 1991, 92, 93 рр. , Але повністю готовий проект опублікований так і не був (затиснули обіцяні каталізатори для передплатників). У даних номерах були креслення реактора з електричною схемою управління і конструкція охолоджувача, після чого пан Вакс (автор статті) ввічливо вибачився і повідомив, що подальша публікація припиняється на прохання силових структур СРСР і тим хто хоче повторити дану установку поле творчості необмежено.
Категорично забороняється подавати воду прямо з крана в реактор тому вона містить хлор, який моментально отруїть каталізатор 2-го реактора, теж саме відноситься і до газу, який містить домішки сірки і активних органічних речовин. У своїй установці я застосовував дистильовану воду і моноетаноламіна очищення газу, все це дає непоганий результат. Після більш детального опрацювання оригінальної статті спливло безліч неточностей які розглянемо трохи пізніше.

Перейдемо до розгляду змін принципової схеми апарату по вузлах:


Малюнок 1 (a) - Змінена схема апарату

1-й ступінь - як говорилося раніше, повинна проводиться очищення газу і води (побутовим фільтром, ще краще дистилятором), щоб не отруїти відразу каталізатори 2 і 6 реакторів. Точніше дотримуватися співвідношення пар: газ, як 2: 1. Не повинно бути повернення непрореагировавших продуктів в 1-у сходинку.

2а щабель - конверсія метану починається при t ~ = 400 ° С, але при такій низькій t ° С низький відсоток конвертованого газу, найоптимальніша t = 700 ° С, її бажано контролювати за допомогою термопари.

Холодильник 4 -Рекомендується для кожного ступеня виготовити власний, це надалі полегшить t-регулювання і не використовувати для цих цілей змійовик.

Після реактора і холодильника в установці варто манометр (10) і редукційний клапан (11) налаштований на тиск 25-35 атм (вибір тиску залежить від ступеня зносу каталізатора). Краще застосувати два компресори від холодильника для нагнітання достатнього тиску синтез-газу.

Конденсор-8 раджу вдіяти не циліндричної форми, а конічної (це зроблено з метою зменшення площі випаровування метанолу) і з віконцем для контролю за рівнем метанолу. Уже можна підбити прореагували продукти зверху конуса за допомогою трубки (у) ф8мм. Трубка опущена в конічний посудину нижче дросселирующего відведення (Р) на 10мм. Непрореагіровавшій синтез газ відводиться через трубку (х) ф5мм яка уварена в вершину конуса, що виходить газ через цю трубку спалюється на її кінці, для запобігання відходу полум'я в конусний посудину кінець трубки набитий мідним дротом. Рівень метанолу підтримується 2/3 від загальної висоти посудини, для цього краще зробити прозоре віконце. Для забезпечення 100% -безпечне можна забезпечити вихідний гніт термопарою, за сигналом якої (по відсутності полум'я) автоматично перекривається подача газу в установку, для цих цілей підійде будь-який регулятор від сучасних газових плит.

Все вище сказане далі представлено у вигляді функціональної схеми, реалізованої на базі кухонного інвентарю: