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Methanolproduktion - hochoktaniger Zusatzstoff für Benzin


Kurze Informationen zu Methanol. Methanol, Methylalkohol, Holzalkohol, Carbinol, CH 3 OH - der einfachste aliphatische Alkohol, eine farblose Flüssigkeit mit schwachem Geruch, die an den Geruch von Ethylalkohol erinnert. Der Siedepunkt beträgt + 64,5 ° C, der Gefrierpunkt beträgt 97,8 ° C, die Dichte beträgt 792 g / l. Die Grenzwerte für Explosionskonzentrationen in Luft liegen bei 6,7–36 Vol .-%. Die Oktanzahl beträgt mehr als 110. Die Zündtemperatur beträgt 467 ° C, die Verbrennungswärme ist mit 24.000 kJ / kg niedriger als die von Benzin (44.000 kJ / kg), so dass der Verbrauch von Methanol (in Litern) etwa doppelt so hoch ist. Als Kraftstoff für Rennwagen, zum Beispiel in der "Formel 1".
METHYLALKOHOL wird in beliebiger Konzentration mit Wasser, organischen Lösungsmitteln und Gift gemischt. 30 Milliliter Methanol können LETHAL sein, wenn Sie keine dringenden Maßnahmen ergreifen! Paare sind auch giftig!
Traditionell wurde Methanol durch Sublimation von Holz erhalten. Eine vielversprechendere Methode zur Herstellung von Methanol besteht jedoch aus Erdgas. Mit der Verbesserung dieser Technologie sind in Zukunft auch andere Rohstoffquellen wie Biomasse (Mist) möglich. Industrielle Verfahren zur Herstellung von Methylalkohol sind noch nicht ausreichend wirksam, um Methanol als Brennstoff zu verwenden, aber in den kommenden Jahrzehnten wird der Ölpreis nur steigen und die Situation kann sich zugunsten von Alkoholtreibstoff ändern (insbesondere bei Fahrzeugen mit Brennstoffzellen). Erdgas besteht bekanntlich zu fast 100% aus Methan-CH 4 . In keinem Fall sollte es mit Flaschengas Propan-Butan verwechselt werden, das letztere ist ein Produkt des Ölcrackens und wird direkt als Kraftstoff verwendet. Dies wird jedoch von vielen Autofahrern durchgeführt, die die entsprechende Ausrüstung installieren. Bei der Verwendung von Methanol ist keine zusätzliche Ausrüstung erforderlich. Wir werden detailliert beschreiben, wie man mit Methanol als Kraftstoff die Motorleistung deutlich steigern kann. In der Zwischenzeit sagen Sie einfach, dass dies erreicht wird, indem Sie den Durchmesser der Hauptdüsen vergrößern oder die Luftmenge im Kraftstoffgemisch verringern.
Also über die Chemie des Verfahrens zur Gewinnung von Methanol aus Erdgas.

Im Falle einer unvollständigen Oxidation wird Methan zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff umgewandelt, und die Reaktion ist wie folgt:

2 ½ 4 + 2 2 -> 2 С + 4 ½ 2 +16,1 kcal.

Ein einfacheres technologisches Verfahren wird durch die Umsetzung der Methanumwandlung mit Wasserdampf durchgeführt:

CH 4 + H 2 0 -> CO + 3H 2 - 49 kcal.

In der ersten Gleichung lautet +16,1 kcal. Dies bedeutet, dass die Reaktion mit der Freisetzung von Wärme einhergeht. In der Sekunde - mit Absorption. Wir werden uns jedoch auf die zweite Methode zur Herstellung von Kohlenmonoxid und Wasserstoff konzentrieren. Bei Anwesenheit dieser beiden Komponenten ist es bereits möglich, Methanol direkt zu synthetisieren. Die Reaktion ist wie folgt:

CO + 2H 2 CH 3 OH.

Die Schwierigkeit besteht darin, dass das Endprodukt nur bei hohem Druck und hoher Temperatur (P> 20 atm, T = 350 ° C) erhalten wird, aber in Gegenwart eines Katalysators verschiebt sich dieser Prozess nach rechts und bei niedrigem Druck. Das entstehende Methanol wird durch Abkühlen bis zur Kondensation aus der Reaktion entfernt und die nicht kondensierten Gase werden verbrannt. Bei richtiger Verbrennung von Wasserstoff- und CO-Rückständen werden keine Schadstoffe freigesetzt (CO 2 und H 2 0 -Verfahren sind unbedenklich), so dass keine Absaugvorrichtungen erforderlich sind. Dann wird Methanol immer mit einem Siegel (!) Durch den Schlauch in den Kanister gegossen. Wie Sie sehen, ist der chemische Prozess sehr einfach, er basiert auf zwei Reaktionen. Schwierigkeiten sind nur technologische und Sicherheitsmaßnahmen. Wir haben es hier mit leichtentzündlichen und toxischen Substanzen zu tun. Wir müssen sowohl die Explosion als auch das Austreten dieser Gase befürchten. Daher ist es notwendig, die Technologie und die Regeln der Behandlung, die wir beschreiben, strikt einzuhalten. Für die Montage der Installation müssen Sie Folgendes kaufen: ein Edelstahlblech (1 mm), ein nahtloses Edelstahlrohr, einen Außendurchmesser von 6 bis 8 mm, eine Wandstärke von mindestens 1 mm und eine Länge von etwa 2 Metern, einen Kompressor aus einem Haushaltskühlschrank (erhältlich bei Deponien), aber arbeiten). Natürlich braucht man Argon-Elektroschweißen.

Bei einer Kapazität von 10 l / h kann der Wärmetauscher 600 mm lang sein, für 3 l / h sollten 200 mm ausreichen, h - 20 mm. Die Partikelgrößen können variieren, das Optimum liegt zwischen 0,5 und 1 mm.

WÄRMEAUSTAUSCHER

Wärmetauscher bestehen normalerweise aus Rohren, die von einem Kühlmedium umgeben sind. Im Alltag werden sie "Spulen" genannt. Für Flüssigkeiten, deren Wärmeleitfähigkeit hoch ist, kann ein solcher Wärmetauscher akzeptabel sein. Aber mit der Gassituation ist das ganz anders. Tatsache ist, dass sich der Gasstrom bei niedrigen Geschwindigkeiten laminar bewegt und praktisch keine Wärme mit der Umgebung austauscht. Schauen Sie sich den Rauch an, der aus der brennenden Zigarette steigt. Dieser schlanke Rauchstreifen ist die laminare Strömung. Die Tatsache. dass der Rauch steigt, spricht von seiner hohen Temperatur. Die Tatsache, dass es bei einer Höhe von bis zu 20 Zentimetern Hub eine feste Stange bleibt, zeigt an, dass es Wärme hält. Das heißt, in dieser Entfernung hat der Gasstrom selbst bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten keine Zeit, sich abzukühlen und Wärme mit Luft auszutauschen. Aufgrund der laminaren Strömung müssen Gaswärmetauscher sperrig sein. In ihren Röhren erscheinen "Zugluft", die selbst Dutzende von Metern praktisch keinen Wärmeaustausch bewirken. Dies ist denjenigen bekannt, die den Mondschein je gefahren haben. (Jede Erfahrung ist nützlich!) Ein langes, intensiv gekühltes Rohr, aus dem Kondensat austritt, aber es produziert auch Dampf. Dies bedeutet, dass die Wärmeübertragung nicht effizient genug ist. Das Problem hat jedoch Lösungen und kann einfach sein. Füllen Sie das Röhrchen beispielsweise mit Kupferpulver (siehe Abb. 1). Bei einer Kapazität von 10 l / h kann der Wärmetauscher 600 mm lang sein, bei 3 l / h sollten 200 mm ausreichen, Höhe h - 20 mm. Die Partikelgrößen können variieren, das Optimum liegt zwischen 0,5 und 1 mm. In Anbetracht der Aufgaben des Wärmeaustauschs kann das Körpermaterial sowohl Eisen als auch Kupfer sein, und Aluminium ist das Packungsmaterial - Kupfer, Aluminium -.

Dann bildet sich ein Gasstrom um jedes Metallteilchen herum. Dadurch werden Zugluft sofort beseitigt und die Strömung wird turbulent. Nun und gleichzeitig wird der Kontakt von Gas mit der gekühlten Oberfläche stark erhöht. In das Rohr gepacktes Kupferpulver empfängt oder überträgt ständig Wärme zu den Wänden, und da die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer etwa 100 Tausendmal höher ist als die Wärmeleitfähigkeit von Gas, nimmt das Gas die Temperatur der Wände relativ schnell an, wenn wir sie intensiv abkühlen. Es ist zu beachten, dass mit abnehmender Teilchengröße und zunehmender Anzahl auch der Widerstand gegen den Gasstrom zunimmt. Daher ist es kaum möglich, Partikel mit einem Durchmesser von weniger als 0,5-1 mm für den Wärmetauscher zu verwenden. Bei strömendem Kühlwasser ist es natürlich ratsam, auf den Gasstrom zu verzichten. Dies ermöglicht es, an jeder Stelle des Wärmetauschers eine eigene spezifische Temperatur zu haben. Da der thermische Kontakt nahezu ideal ist, ist die Temperatur am Auslass der kondensierten Flüssigkeit gleich der Temperatur des Kühlmittels. Das ist der hier diskutierte Wärmetauscher. Die gegebene Skizze ist nichts anderes als eine Brennerei, es ist immer noch ein Mondschein, es ist ein Wärmetauscher. Die Leistung eines solchen Brenners beträgt etwa 10 Liter pro Stunde.
Es kann auch für fast jeden Zweck verwendet werden, einschließlich einer Anlage zur Herstellung von gewöhnlichem Ethylalkohol (siehe Priorität Nr. 1'91 und Nr. 1-2'92). Solche Wärmetauscher mit einer großen Kapazität sind hunderte Male kleiner als die vorhandenen.

KATALYTISCHE PUMPENREAKTOR KATALYTISCHE PUMPE (REAKTOR, siehe Abbildung 2)
Bei bestehenden chemischen Gasprozessen geht der übliche Katalysator in Körnchen von ziemlich großer Größe von 10 bis 30 mm. Der Kontaktbereich des Gases mit solchen Kugeln ist tausendmal kleiner als bei Verwendung von Partikeln von 1–1000 Mikrometern. Dann ist das Gas sehr schwer zu passieren. Außerdem versagen die kleinsten Katalysatorteilchen eher durch Oberflächenverunreinigung. Wir haben einen Weg gefunden, die Kontaktfläche des Gases mit dem Katalysator zu vergrößern, ohne seine Permeabilität im Reaktor zu verkomplizieren, und gleichzeitig die sogenannte "Vergiftung" des Katalysators selbst kontinuierlich zu beseitigen. Dies geschieht wie folgt. Pulverkatalysator wird mit ferromagnetischen Partikeln gemischt - Eisen- oder Ferritpulver, die durch Brechen von Magneten aus defekten Lautsprechern erhalten werden können (Hinweis: Ferrite verlieren ihre magnetischen Eigenschaften bei Temperaturen über 150 ° C) und Ferrite sind sehr feste Stoffe - dies ist ihre nützliche Eigenschaft nützlich in der zukunft (lesen Sie unten - um nicht gezielt Schleifpulver hinzuzufügen). Ein Gemisch aus ferromagnetischem Pulver mit einem Katalysator wird in ein nichtmagnetisches Rohr eingebracht, beispielsweise aus Glas, Keramik oder aus Aluminium oder Kupfer. Nun schau was das Schema sein kann. Außerhalb der Röhre befinden sich Wickelspulen. Jeder von ihnen ist beispielsweise über Dioden angeschlossen, wie in Fig. 3 angegeben.

Bei eingeschaltetem Wechselstrom werden die Wicklungen abwechselnd mit einer Frequenz von 50 Hz geschaltet. Während das ferromagnetische Pulver den Katalysator kontinuierlich komprimiert und ausdehnt, ergibt sich eine pulsierende Gaspermeabilität. Wenn Elektromagnete in einem Dreiphasennetzwerk enthalten sind (siehe Fig. 4), ist in diesem Fall eine translatorische Kompressionspulsation sichergestellt, und als Folge davon wird das Gas in Längsrichtung kontinuierlich nach vorne komprimiert. Somit arbeitet das System wie eine Pumpe. Gleichzeitig - wiederholtes Mischen des Gases, Komprimieren und Expandieren und tausendfache Erhöhung der Intensität des Prozesses am Katalysator. Auf dem Weg reiben Katalysatorteilchen aneinander und an Ferrit-Schleifpulver, was zu ihrer Reinigung von verunreinigenden Filmen führt.

Die Schaltung arbeitet wie folgt:

Bei einer Frequenz von 50 Hz wird die Polarität der Stromversorgung geändert. Der Strom fließt abwechselnd durch die Wicklung von 1.3 und 2.4 (siehe Abb. 2). In diesem Fall tritt in ihnen ein Magnetfeld auf, das ferromagnetische Partikel magnetisiert und bewirkt, dass diese miteinander in Wechselwirkung treten, wobei Katalysatorteilchen in Bewegung sind. Auf diese Weise entsteht abwechselnd ein Gasstrom durch die kleinen Teilchen, gefolgt von einem großen Widerstand, der durch die komprimierte Masse der Teilchen ausgeübt wird. Und vor allem: Die Aktivität des Katalysators, die Komprimierung und Dekompression des Reaktionsgases aus noch nicht erforschten Gründen, erhöht sich zusätzlich um das 20- bis 50-fache. Die Arbeit des beschriebenen katalytischen Reaktors entspricht einem 20–30 Meter langen Reaktor. Die Reaktorkapazität kann einschließlich der Wicklungen in einem Dreiphasennetz erhöht werden. In diesem Fall fungiert das System nicht als Ventile, sondern als aktive Pumpe, die alle positiven Auswirkungen des ersten Kreislaufs kombiniert und das Gas zusätzlich in Richtung der Phasenverschiebung bewegt. Bei dieser Aufnahme ist es wichtig, die richtige Phaseneinstellung zu wählen. In dem hier gezeigten Reaktor wirken sich die folgenden positiven Faktoren aus:
Изменённая схема реактора

1. Die Vergrößerung der Katalysatorfläche um das 300-1000fache aufgrund der Verringerung der Teilchengröße.
2. Der Katalysator wird kontinuierlich von Oberflächenverunreinigungen gereinigt.
3. Konstante Druckpulsationen der reagierenden Gase zwischen den Katalysatorteilchen und im zweiten Schema findet auch eine Gasübertragung innerhalb des Reaktors selbst statt.

Der Nachteil dieses Reaktors - erhöhter Widerstand gegen Gasströmung - wird durch alternierende Verdichtung - die Freisetzung von Partikeln in ungeraden Spulen - beseitigt. Ein wichtiges Detail: Es ist notwendig, die Coils vom Reaktorbehälter zu isolieren. In diesem Zusammenhang sowie aus praktischen Gründen hat der Autor der Website die folgenden Änderungen vorgenommen (siehe Abb. Rechts):
Aus einem Rohling (Bronze oder Messing) mit einem Durchmesser von 50 mm schnitzen wir den Reaktorbehälter. Die Abmessungen können wie zuvor übernommen werden - Gesamtlänge 160 mm, Länge des Arbeitsreaktors ca. 140 mm, innen. Durchmesser 33 mm, Wandstärke ungefähr 5 ... 8 mm, d.h. Der Außendurchmesser von etwa 50 mm des gleichen Durchmessers ist ein Stopfen, ihre Dicke beträgt 20 mm und jeder hat ein Gewinde M36x1,0 mm und eine Länge von 10 mm. All dies sollte aus dem gleichen Material bestehen! Adapter oder einfach Verbinden nahtloser Stahlrohre mit einem Innendurchmesser von 6 ... 8 mm und einer Wandstärke von ca. 2 mm werden in die Löcher der Löcher eingesetzt und verschweißt. Diese Konstruktion muss von außen mit Plattenasbest isoliert und entlang ihrer gesamten Länge in fünf Abschnitte unterteilt werden, die aus fünf Trennwänden bestehen, die ebenfalls aus Plattenasbest geschnitten sind. Um die Trennwände zu fixieren, können Sie sie mit Silikatkleber schmieren. Nach dem Trocknen wird auf jeden Abschnitt Kupferdraht (d = 0,15 mm) aufgetragen. Der mit einem Ohmmeter gemessene Widerstand für jeden Abschnitt sollte etwa 1200 Ω betragen. Die Wicklungen werden gemäß dem Schema von Fig. 3 durch einen Spannungsregler (z. B. Labortransformator - LATR) eingeschaltet, um eine Überhitzung der Wicklungen zu vermeiden. Sie müssen gekühlt werden. Dazu können Sie Glasröhren mit einem Durchmesser von 6 ... 8 mm mit Zwangsblasspulen gesteuert unter die Wicklungen legen Temperaturen im Reaktor.

Es sei darauf hingewiesen, dass ein ähnliches Reaktordesign (2) für ein Patent (von G. N. Vaks) beansprucht wurde, es kann in jedem katalytischen Gasverfahren arbeiten. Für Chemiker ist dies daher keine häusliche Entwicklung, sondern ein grundlegend neuer, noch nicht vollständig erforschter, aber wirkungsvoller Reaktor. Offensichtlich werden die Effekte zunehmen, wenn Rechteckimpulse oder Hochfrequenzschwingungen angelegt werden.

DISPERSANT - darin ist Methan mit Wasserdampf gesättigt

PRODUKTIONS-SYNTHESE - GAS.

SYNTHESE - GASOM ist eine Mischung aus H 2 und CO, die für die Herstellung von Methanol notwendig ist. Betrachten Sie deshalb zuerst die Technologie des Synthesegases. Die herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von CO und H 2 aus Methan (CH 4 ) bestehen darin, dass Methan mit Wasserdampf gemischt wird und im erwärmten Zustand in den Reaktor gelangt, wo dem Dampf-Methan-Gemisch eine dosierte Menge Sauerstoff zugesetzt wird. In diesem Fall treten folgende Reaktionen auf:

[1] CH 4 + 20 2 - CO 2 + 2H 2 O + 890 kJ;
[2] CH 4 + H 2 0 - CO + 3N 2 - 206 kJ;
[3] CH 4 + CO 2 - 2CO + 3N 2 - 248 kJ;
[4] 2H 2 + 0 2 - 2H 2 O + 484 kj;
[5] СО 2 + Í 2 <-> СО + Í 2 0 - 41,2 kJ.

Wie Sie sehen, einige endotherme Reaktionen - mit der Aufnahme von Wärme - und einige exotherm - mit der Freisetzung. Unsere Aufgabe ist es, eine solche Balance zu schaffen, dass die Reaktionen mit kontrollierter Wärmeabgabe gehen. Daher ist zunächst eine dosierte Mischung aus H 2 O und CH 4 erforderlich. Traditionelle Methoden zur Durchführung dieses Prozesses sind kompliziert und umständlich. Wir werden das Methan mit Wasserdampf sättigen, indem wir Blasen dieses Gases durch auf 100 Grad Celsius erhitztes Wasser leiten. Damit die Blasen aktiv brechen, setzen wir feste Ferritpartikel mit einer Größe von 1 bis 2 mm auf den Weg. In dieser Masse finden die Blasen früher oder später ihren Weg und passieren dann praktisch ohne zu brechen den gebildeten Kanal. Um dies zu verhindern, geben wir die Partikel aus dem Ferrit und der Mischkammer unter Zuführung von Wechselstrom in ein Magnetventil. Dies ist ein wesentlicher Unterschied zwischen unseren Dispergiermitteln (siehe Abbildung 5). Unter der Wirkung der Vibration von Ferritpartikeln in einem pulsierenden Magnetfeld zerfallen Methanblasen ständig, durchlaufen einen komplizierten Zickzackpfad und sind mit Wasserdampf gesättigt. Es gibt keine strengen Anforderungen an das Magnetventil, da es vom LATR oder vom Dimmer (im Handel erhältlich) gespeist wird. Das Einstellen der Spannung am Elektromagneten ist notwendig, damit durch Änderung des Magnetfelds gleichzeitig der Sättigungsgrad von Methan mit Wasserdampf geändert wird. Der Zweck dieser Änderungen wird unten beschrieben. Die Anzahl der Windungen in der Spule kann zwischen 500 und 1000 liegen. Der Drahtdurchmesser beträgt 0,1 bis 0,3 mm. Das Dispergierrohr wird aus einem nicht ferromagnetischen Metall entnommen, so dass es sich in einem magnetischen Wechselfeld aufheizt. Außerdem gelangt Methan und Wasser in das erhitzte Wasser. Daher ist kein spezieller Warmwasserbereiter erforderlich (ca. Fehlerhafte Beurteilung! Wasser muss zum Beispiel mit einem Gasheizgerät zum Sieden erhitzt werden, da sonst die erforderliche Wasserdampfmenge nicht erreicht wird). Zur Wasserversorgung wird auch ein Tank benötigt, da es kontinuierlich zu einem Dampf-Methan-Gemisch verbraucht wird, für diesen Zweck ist ein Abwassertank aus einer handelsüblichen Toilettenschüssel geeignet, dessen Ablassöffnung mit einer Stahlplatte abgedeckt ist, wobei mit einem geschweißten Abflussrohr das Ende dieses Rohrs in den Disperger eingeführt und nach unten gebogen ist 180 ° (siehe Abbildung 5) erfolgt dies aus Sicherheitsgründen, um zu verhindern, dass Methangas in den Tank gelangt.
Das fertige Dampf-Methan-Gemisch wird in einem Wärmetauscher auf 550 bis 600 Grad erhitzt.

ACHTUNG: Es ist notwendig, den Tank so anzuordnen, dass der Wasserstand im Mixer-Dispergierer nicht über 150 mm steigt, d. H. Bis zur halben Höhe ist dies auf den Druck im Gasnetz (= 150 mm Wassersäule!) zurückzuführen. Andernfalls verhindert das Wasser den Durchtritt von Methangas in das Dispergiermittel. Außerdem muss das Wasser vor dem Einfüllen in den Tank von Chlorverunreinigungen gereinigt werden. Dies wird mit den standardmäßigen Wasserreinigungsprodukten für den häuslichen Gebrauch fertig.
Das fertige Dampf-Methan-Gemisch wird in einem HEAT EXCHANGER auf eine Temperatur von 550 bis 600 Grad erhitzt. Die Vorrichtung des Wärmetauschers (Fig. 6) wurde oben bereits ausführlich beschrieben (siehe Fig. 1). Daher geben wir nur die Angabe der Größen an. Der Wärmetauscher ist aus Edelstahl gefertigt, achten Sie darauf, dass Sie unter Schutzgas kochen. Edelstahlrohre werden nur durch Schweißen am Körper befestigt. Der Wärmetauscherfüller besteht aus 1-2 Millimeter Keramikpartikeln. Dies kann zum Beispiel zerkleinertes Porzellan sein. Es ist notwendig, den Behälter mit obligatorischem Schütteln fest genug zu füllen. Möglicher Fehler: Wenn der Wärmetauscher nicht ausreichend mit Keramikpartikeln gefüllt ist, findet das Gas seinen Weg und die Strömungen sind laminar, was den Wärmeaustausch verschlechtert.
ACHTUNG: Das gesamte System muss abgedichtet werden. Keine lecks Im Wärmetauscher 3.2 (siehe Abbildung 10) sind die Temperaturen hoch! Es werden keine Dichtungen verwendet - nur Argonschweißen.

DER SCHWIERIGSTE UND VERANTWORTUNGSBARE KIT DER INSTALLATION IST EIN WANDLER-REAKTOR (siehe Abb. 7), bei dem Methanumwandlung stattfindet (es wird zu Synthesegas). KONVERTER-REAKTOR, hier ist die Umwandlung von Methan, dh seine Umwandlung in Synthesegas. Der Konverter besteht aus einem Sauerstoff-Dampf-Methan-Mischer und reaktionskatalytischen Säulen. Im Allgemeinen geht die Reaktion mit der Freisetzung von Wärme einher. In unserem Fall führen wir jedoch zu Beginn des Prozesses eine Erwärmung der Versorgungsleitungen durch, da wir die Methanumwandlung durch die Reaktion durchführen [2]:

CH 4 + H 2 O -> CO + ZN 2 - 206 kJ

mit dem Wärmeverlust, was bedeutet, dass Wärme zum Konverter gebracht werden muss. Dazu leiten wir das Dampf-Methangas durch Rohre, die mit Brennern beheizt werden. Der Konverter arbeitet wie folgt:
Das Dampf-Methan-Gemisch tritt in die Kammer ein, in der Edelstahlrohre geschweißt werden. Die Anzahl der Röhren kann je nach gewünschter Leistung des Konverters 5 bis 20 betragen. Der Raum der oberen Kammer muss notwendigerweise dicht mit grobkörnigem Sand oder zerkleinerter Keramik oder Edelstahlfetzen mit einer Korngröße von 0,5 bis 1,5 mm gefüllt sein. Dies ist notwendig für ein besseres Mischen von Gasen und vor allem für die Flammenzündung. Bei der Kombination von Luft mit heißem Methan kann ein Feuer entstehen. Deshalb wird in der oberen Kammer das Füllen mit dem obligatorischen Schütteln und Füllen durchgeführt. Die Röhrchen und die Auffangkammer (in Fig. 7) sind mit Teilchen gefüllt, die einen Katalysator enthalten, Nickeloxid.
Der Massenanteil an Nickel im Katalysator, ausgedrückt als NiO, sollte mindestens 7,5 ± 1,5% betragen. Der restliche Methangehalt bei der Umwandlung mit Erdgasdampf (Dampf: Gasverhältnis = 2: 1) beträgt bei einer Temperatur von 500 ° - 38,5% und bei 800 ° - nicht mehr als 1,5%. Der Massenanteil an "schädlichem" Schwefel in Bezug auf SOZ sollte nicht mehr als 0,005% betragen.
Sie können einen solchen Katalysator selbst herstellen (es ist jedoch besser, einen vorgefertigten industriellen Katalysator zu finden). Dazu müssen Sie Nickelpartikel in der Luft erwärmen. Wenn es kein reines Nickel gibt, kann es aus nickelhaltigen 10-15-20-Kopek-Münzen der UdSSR hergestellt werden. Löschen Sie sie auf einer groben Schleifscheibe oder einem kleinen Fräser. Abriebmittel in der Verpackung sind erlaubt. Erhitzen Sie das erhaltene Pulver und mischen Sie es in einem Verhältnis von 1/3 des Pulvervolumens mit 2/3 des Volumens der gemahlenen Keramik (0,5 mm) oder des reinen grobkörnigen Sandes.
Der Spalt zwischen den oberen Teilen der Rohre ist mit einem Hochtemperatur-Wärmeisolator bis zu 10 cm gefüllt. Dies geschieht, um die obere Kammer nicht zu überhitzen. Es gibt einen einfachen Weg, einen solchen Wärmeisolator zu erhalten. Gewöhnlicher Bürosilikatkleber wird mit 10–15 Gew .-% fein gemahlener Kreide oder Talk oder Ton vermischt. Gut umrühren. Gießen Sie die Mischung in eine dünne Schicht und verbrennen Sie sie sofort mit dem Feuer einer Lötlampe. Wasser, das im Leim gekocht wird, bildet eine bimssteinartige weiße Masse. Wenn es abkühlt, gießen sie erneut eine Schicht Klebstoff mit Kreide darauf und verarbeiten es erneut mit einer Flamme. Wiederholen Sie dies, bis Sie die erforderliche Isolierschicht erhalten, bis sie erhalten. Nachdem der Konverter fertig montiert ist, wird er in eine Stahlbox gelegt, die notwendigerweise mit einem Material isoliert ist, das Temperaturen bis zu 1000 Grad standhalten kann, beispielsweise Asbest. Einspritzbrenner können von 5 Stück bis 8 Stück sein. Je höher die Anzahl, desto gleichmäßiger die Erwärmung. Ein System mit einem einzelnen Brenner ist ebenfalls möglich. Seine Flamme hat mehrere Ausgänge durch die Löcher im Rohr. Gasbrenner sind im Handel erhältlich, beispielsweise solche, die zur Bearbeitung von Skiern verwendet werden. Es gibt auch Gasbrenner zum Verkauf, daher geben wir nur eine allgemeine Regelung. Die Brenner sollten parallel geschaltet und durch einen Standard-Gashahn geregelt werden, z. B. von einem Gasherd. Es ist jedoch besser, einen automatischen Regler von einem Haushaltsgasherd zu nehmen - teuer, aber zuverlässig und bequem - Sie können damit die gewünschte Temperatur innerhalb des Konverter-Reaktors einstellen und so die Autonomie erhöhen Installation im Allgemeinen.

MEHR EINES DER VERANTWORTLICHEN KNOTEN ist ein Ejektorhahn zum Zuführen von Luft und Methan in die Konverterkammer (siehe Abbildung 8.) Der Ejektorhahn aus Luft und Methan besteht aus zwei Düsen, von denen eine mit Wasserdampf gesättigtes Methan und ein Luftabscheider ist. Die Luft kommt aus dem Kompressor, ihre Menge wird durch das Druckventil geregelt (Abb. 9). Der Kompressor kann von fast jedem Haushaltskühlgerät stammen, der Druck wird von "Null" auf den erforderlichen Druck reguliert, der nicht viel höher als der Druck in der Gasleitung ist (d. H. => 150 mm Wasser).
Die Notwendigkeit der Zufuhr von Luft (Sauerstoff) zu dem Konverter beruht auf der Tatsache, dass die Reaktion von [5] erfordert, dass ein Teil des Wasserstoffs unter Freisetzung von CO absorbiert wird, wodurch die Menge an Kohlenmonoxid auf einen Anteil von CO: H 2 = 1: 2 erhöht wird, d.h. Die Molzahl (Volumen) von Wasserstoff sollte doppelt so groß sein wie die Menge an Kohlenmonoxid ( Hinweis: Das Vorhandensein von Luftüberschuss führt zur Synthese von Nebenprodukten - Säuren, höheren Alkoholen - Siwukha und anderen schädlichen Komponenten). Das Auftreten von CO 2 wird jedoch durch die Reaktion von [1] unter Freisetzung einer großen Wärmemenge auftreten. Deshalb schalten wir den Kompressor zu Beginn des Prozesses nicht ein und lassen die Schraube nicht heraus. Luft wird nicht zugeführt. Wenn sich die Kammer erwärmt und das gesamte System eingeschaltet ist, schalten wir den Kompressor allmählich ein und schrauben die Druckventilschraube ein, erhöhen die Luftzufuhr und reduzieren gleichzeitig die Flamme an den Brennern. Wir kontrollieren die Menge an überschüssigem Wasserstoff am Auslass des Methanolkondensators (Wärmetauscher 3. und 3.1) durch Docht (13 cm. Abbildung 10) und reduzieren. Der Docht für die Nachverbrennung des überschüssigen Synthesegases ist ein über die gesamte Länge mit Kupferdraht gefülltes 8-mm-Rohr mit einer Länge von 100 mm, damit die Flamme nicht mit Methanol in den Kanister gelangt. Wir haben alle Einheiten der Methanolproduktionsanlage demontiert. Wie aus der vorherigen hervorgeht, besteht die gesamte Anlage aus zwei Hauptkomponenten: einem Konverter zur Erzeugung von Synthesegas (Methanumwandlung) und einem Methanolsynthesizer. Der Synthesizer (katalytische Pumpe, siehe Abbildung 2) ist oben ziemlich gut beschrieben. Das einzige, was hinzugefügt werden sollte, ist die Installation eines Wärmeisolators zwischen dem Rohr und der Spule. Wie man einen Wärmeisolator herstellt, berichteten wir bei der Beschreibung der Herstellung des Konverters (siehe Abbildung 7).

Gehen wir zum ALLGEMEINEN INSTALLATIONSPROGRAMM über. Arbeitsweise des allgemeinen Schemas: Von der Gasleitung tritt Methan durch das Ventil (14) in den Wärmetauscher (3.1) ein, erwärmt sich auf 250–300 ° C und tritt dann in den Filterreaktor (15) ein, der nach dem Prinzip einer katalytischen Pumpe arbeitet (siehe Abbildung 2). Nur Rohrdurchmesser = 8 cm) enthält Zinkoxid, um das Gas von Schwefelverunreinigungen zu reinigen, und erst dann gelangt das Gas in den Mischer-Dispergierer (2), wo es mit Wasserdampf gesättigt ist. Dem Dispergiermittel wird kontinuierlich Wasser (destilliert) aus dem Tank (1) zugegeben. Das freigesetzte Gasgemisch tritt in den Wärmetauscher (3.2) ein, wo es auf 500–600 ° C erhitzt wird und zum Konverter (4) gelangt. Bei einem NiO - Katalysator bei einer Temperatur von 800 ° C findet die Reaktion statt [2]. Die Brenner (12) erzeugen diese Temperatur. Nachdem sich die Temperaturbedingungen eingestellt haben, wird der Kompressor (5) eingeschaltet und dem Mischer (11) allmählich Luft zugeführt. Der Druck wird durch Drehen der Schraube im Ventil (8) erhöht. Gleichzeitig reduzieren wir die Flamme der Brenner (12) mit dem Ventil (14.2). Das am Auslass erhaltene Synthesegas tritt in die Wärmetauscher (3.1; 3.2) ein, wo es auf eine Temperatur von 320–350 ° C abgekühlt wird. Dann tritt das Synthesegas in den Methanolsynthesizer (6) ein, wo es am Katalysator aus einem Gemisch der gleichen Menge ZnO, CuO, CoO in Methanol CH 3 OH umgewandelt wird. Die Mischung der gasförmigen Produkte am Auslass wird in einem Wärmetauscher (3.3) gekühlt. der oben beschrieben ist (siehe 1) und in den Sammeltank (10) gelangt. In seinem oberen Teil befindet sich eine Röhre - ein Docht (13), in dem Produkte, die nicht reagiert haben, verbrannt werden. Brennen ist ein Muss, ein Muss!

Die Arbeit des allgemeinen Systems. Methan gelangt durch das Ventil (14) in den Wärmetauscher (3.1), erwärmt sich auf 250 bis 300 Grad und dringt durch den Reaktorfilter (15) in den Mischer-Dispergierer (2) ein, wo es mit Wasserdampf gesättigt ist. Das Dispergiermittel wird kontinuierlich aus dem Tank (1) mit Wasser versetzt. Das freigesetzte Gasgemisch tritt in den Wärmetauscher (3.2) ein, wo es auf 500 bis 600 Grad erhitzt wird und zum Konverter (4) gelangt. Bei einer Temperatur von 800–900 Grad Celsius tritt eine Reaktion am NiO-Katalysator auf [2]. Die Betriebstemperatur wird von den Brennern (12) erzeugt.

Mehrere Tipps. Katalysatoren können durch Kalzinieren von pulverisierten Metallen in Luft hergestellt werden. Die Temperaturmessung kann mit thermischen Indikatorlacken durchgeführt werden, die derzeit recht häufig sind. Die Messung sollte an den Eingangs- und Ausgangsrohren durchgeführt werden. Wenn Sie keine Wärmelacke erhalten, können Sie eine Legierung aus Zinn - Blei - Zink herstellen. Bei bestimmten experimentell bestimmten Mischungsverhältnissen haben sie den erforderlichen Schmelzpunkt. Durch Aufbringen der erhaltenen Legierungen auf die Rohre und Beobachten ihres Schmelzens ist es möglich, die Temperatur mit einigen Fehlern zu steuern. Wenn Sie die Bildung von Gastaschen nicht zugelassen haben (d. H., Alle Hohlräume sind vollständig mit dem entsprechenden Krümel gefüllt), wenn Sie Leckagen beseitigt haben und vor allem der Docht (11) rechtzeitig leuchtet und ständig brennt, ist die Installation absolut sicher. Durch die Auswahl von Katalysatoren ist es möglich, die thermische Effizienz zu erhöhen, um den Prozentsatz der Methanolausgabe zu erhöhen. Um das Optimum zu erreichen, sind hier Experimente erforderlich. Sie werden in vielen Institutionen in verschiedenen Ländern abgehalten. In Russland gehören solche Institute beispielsweise zum GIAP (State Institute of Nitrogen Industry). Es ist zu bedenken, dass die Erzeugung von Methanol aus Erdgas in kompakten Anlagen eine neue Angelegenheit ist und viele Prozesse noch nicht gut verstanden werden. Gleichzeitig ist Methanol einer der umweltfreundlichsten und nahezu perfekten Kraftstoffe. Und am wichtigsten ist, dass es auf unbegrenzten und nachwachsenden Rohstoffen - Methan - basiert.