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Methanolproduktion - Benzinadditiv mit hoher Oktanzahl


Kurzinformation zu Methanol. Methanol, Methylalkohol, Holzalkohol, Carbinol, CH 3 OH - der einfachste aliphatische Alkohol, eine farblose Flüssigkeit mit einem schwachen Geruch, der an den Geruch von Ethylalkohol erinnert. Der Siedepunkt liegt bei + 64,5 ° C, der Gefrierpunkt bei 97,8 ° C, die Dichte bei 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 von 24.000 kJ / kg ist niedriger als die von Benzin (44.000 kJ / kg), so dass der Methanolverbrauch (in Litern) etwa doppelt so hoch ist. Als Kraftstoff in Rennwagen zum Beispiel in der "Formel 1".
METHYLALKOHOL wird in jeder Konzentration mit Wasser, organischen Lösungsmitteln und Gift gemischt. 30 Milliliter Methanol können TÖDLICH sein, wenn Sie keine dringenden Maßnahmen ergreifen! Paare sind auch giftig!
Traditionell wurde Methanol durch Sublimation von Holz erhalten. Ein vielversprechenderes Verfahren zur Herstellung von Methanol ist Erdgas. Da diese Technologie verbessert wird, sind in Zukunft andere Rohstoffquellen wie Biomasse (Gülle) möglich. Industrielle Verfahren zur Herstellung von Methylalkohol sind für die Verwendung von Methanol als Brennstoff noch nicht ausreichend wirksam, aber in den kommenden Jahrzehnten wird der Ölpreis nur steigen und die Situation könnte sich zugunsten von alkoholischem Brennstoff ändern (insbesondere wenn Autos mit Brennstoffzellen betrieben werden). Erdgas besteht bekanntlich zu fast 100% aus Methan - CH 4 . In keinem Fall darf es mit dem Flaschengas Propan-Butan verwechselt werden, letzteres ist ein Produkt des Ölcrackens und wird direkt als Autokraftstoff 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 im Detail beschreiben, wie mit Methanol als Kraftstoff die Motorleistung signifikant gesteigert werden kann. Lassen Sie uns vorerst nur sagen, dass dies durch Erhöhen des Durchmessers der Hauptdüsen oder Verringern der Luftmenge im Kraftstoffgemisch erreicht wird.
Also, über die Chemie des Prozesses der Gewinnung von Methanol aus Erdgas.

Wenn die unvollständige Oxidation von Methan in Kohlenmonoxid und Wasserstoff umgewandelt wird, ist die Reaktion wie folgt:

2СН 4 + О 2 -> 2СО + 4Н 2 +16,1 kcal.

Ein einfacher technologischer Prozess wird durch die Reaktion der Methanumwandlung mit Wasserdampf durchgeführt:

CH 4 + H 2 0 → CO + 3H 2 - 49 kcal.

In der ersten Gleichung ist +16,1 kcal. Dies bedeutet, dass die Reaktion mit der Freisetzung von Wärme einhergeht. In der zweiten - mit Absorption. Dennoch werden wir uns auf die zweite Methode zur Herstellung von Kohlenmonoxid und Wasserstoff konzentrieren. In Gegenwart dieser beiden Komponenten ist es bereits möglich, Methanol direkt zu synthetisieren. Die Reaktion erfolgt nach folgender Formel:

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 Grad) 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 sachgemäßer Verbrennung von Wasserstoff und CO-Rückständen werden keine Schadstoffe freigesetzt (CO 2 - und H 2 0 -Abfälle sind unschädlich), so dass keine Absaugvorrichtungen erforderlich sind. Weiteres Methanol wird durch das Rohr immer mit einem Verschluss (!) In den Kanister gegossen. Wie Sie sehen, ist der chemische Prozess sehr einfach und basiert auf zwei Reaktionen. Schwierigkeiten sind nur technologische und Sicherheitsmaßnahmen. Wir haben es hier mit leicht entzündlichen und giftigen Stoffen zu tun. Wir müssen sowohl die Explosion als auch das Austreten dieser Gase fürchten. Daher ist es notwendig, die Technologie und die Behandlungsregeln, die wir beschreiben werden, genau zu beachten. Für den Zusammenbau der Anlage müssen Sie Folgendes kaufen: ein Edelstahlblech (1 mm), ein nahtloses Edelstahlrohr mit einem Außendurchmesser von 6 bis 8 mm, einer Wandstärke von mindestens 1 mm und einer Länge von etwa 2 Metern, einen Kompressor aus einem Haushaltskühlschrank (auf Deponien erhältlich). aber arbeiten). Natürlich ist Argon-Elektroschweißen erforderlich.

Für eine Leistung von 10 l / h kann der Wärmetauscher 600 mm lang sein, und für 3 l / h sollten zweihundert mm ausreichen, h - 20 mm. Die Partikelgrößen können variieren, das Optimum liegt im Bereich von 0,5-1 mm.

WÄRMETAUSCHER

Wärmetauscher bestehen üblicherweise aus Rohren, die von einem Kühlmedium umgeben sind. Im Alltag werden sie "Spulen" genannt. Für Flüssigkeiten mit hoher Wärmeleitfähigkeit kann ein solcher Wärmetauscher akzeptabel sein. Aber bei 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. Sieh dir den Rauch an, der von der brennenden Zigarette aufsteigt. Diese schlanke Rauchwolke ist die laminare Strömung. Die Tatsache. Dass der Rauch aufsteigt, spricht von seiner hohen Temperatur. Und die Tatsache, dass es sich bei einer Hubhöhe von bis zu 20 Zentimetern um eine feste Stange handelt, zeigt, dass sie Wärme speichert. Das heißt, bei dieser Entfernung hat der Gasstrom selbst bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten keine Zeit, sich abzukühlen und Wärme mit Luft auszutauschen. Wegen der laminaren Strömung müssen Gaswärmetauscher sperrig ausgelegt werden. In ihren Rohren erscheinen "Zugluft", die selbst bei Dutzenden von Metern praktisch keinen Wärmeaustausch bewirkt. Dies ist all jenen bekannt, die jemals Mondschein getrieben haben. (Jegliche Erfahrung ist nützlich!) Ein langes, intensiv gekühltes Rohr, aus dem Kondensat fließt, aber auch Dampf erzeugt. Dies bedeutet, dass die Wärmeübertragung nicht effizient genug ist. Das Problem hat jedoch Lösungen und es kann einfach sein. Füllen Sie das Röhrchen zum Beispiel mit Kupferpulver (siehe Abb. 1). Für eine Leistung von 10 l / h kann der Wärmetauscher 600 mm lang sein, und für 3 l / h sollten 200 mm ausreichen, Höhe h - 20 mm. Die Partikelgrößen können variieren, das Optimum liegt im Bereich von 0,5-1 mm. In Anbetracht der Aufgaben des Wärmeaustauschs kann das Körpermaterial sowohl Eisen als auch Kupfer und Aluminium sein, und das Verpackungsmaterial - Kupfer, Aluminium - kann gefunden werden.

Dann bildet ein Gasstrom Turbulenzen um jedes Metallteilchen. Zugluft wird sofort beseitigt und die Strömung wird turbulent. Gut und gleichzeitig ist der Kontakt von Gas mit der gekühlten Oberfläche stark erhöht. In das Rohr gefülltes Kupferpulver nimmt ständig Wärme auf oder überträgt sie an die Wände. Da die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer etwa 100.000 Mal höher ist als die Wärmeleitfähigkeit von Gas, nimmt das Gas relativ schnell die Wandtemperatur an, wenn wir es intensiv kühlen. Es ist zu beachten, dass mit abnehmender Partikelgröße und zunehmender Anzahl auch der Widerstand gegen den Gasfluss zunimmt. Daher ist es kaum möglich, Partikel für den Wärmetauscher zu verwenden, die kleiner als 0,5-1 mm sind. Bei fließendem Kühlwasser ist es natürlich ratsam, auf den Gasstrom zu überspringen. Dies ermöglicht es, an jeder Stelle des Wärmetauschers eine eigene spezifische Temperatur zu haben. Da der Wärmekontakt nahezu ideal ist, entspricht die Temperatur am Auslass der kondensierten Flüssigkeit der Temperatur des Kühlmittels. Dies ist der hier diskutierte Wärmetauscher. Die gegebene Skizze ist nichts weiter als eine Brennerei, es ist immer noch ein Mondschein, es ist ein Wärmetauscher. Die Leistung eines solchen Brenners beträgt ca. 10 Liter pro Stunde.
Es kann auch für fast jeden Zweck verwendet werden, einschließlich einer Anlage zur Herstellung von gewöhnlichem Ethylalkohol (siehe Prioritätsnummern 1'91 und 1-2'92). Solche Wärmetauscher mit großer Kapazität sind hunderte Male kleiner als die vorhandenen.

KATALYTISCHER PUMPENREAKTOR KATALYSATORPUMPE (REAKTOR, siehe Abbildung 2)
In existierenden chemischen Gasprozessen geht der übliche Katalysator in Granulat mit einer ziemlich signifikanten Größe von 10 bis 30 mm über. Die Kontaktfläche von Gas mit solchen Kugeln ist tausende Male kleiner als bei Verwendung von 1–1000 Mikron Partikeln. Dann ist aber die Durchlässigkeit des Gases sehr schwierig. Außerdem versagen die kleinsten Katalysatorpartikel aufgrund von Oberflächenverunreinigungen ziemlich schnell. Wir haben einen Weg gefunden, die Kontaktfläche von Gas mit einem Katalysator zu vergrößern, ohne dessen Permeabilität im Reaktor zu erschweren, und gleichzeitig die sogenannte "Vergiftung" des Katalysators selbst kontinuierlich zu beseitigen. Dies geschieht wie folgt. Der Pulverkatalysator wird mit ferromagnetischen Partikeln gemischt - Eisen- oder Ferritpulver, das durch Brechen von Magneten aus defekten Lautsprechern erhalten werden kann (Hinweis: Ferrite verlieren ihre magnetischen Eigenschaften bei Temperaturen über 150 ° C). Da Ferrite sehr fest sind, ist dies ihre nützliche Eigenschaft Nützlich für die Zukunft (siehe unten - um nicht speziell Schleifpulver hinzuzufügen). Eine Mischung aus ferromagnetischem Pulver mit einem Katalysator wird in ein nichtmagnetisches Rohr gegeben, beispielsweise aus Glas, Keramik oder aus Aluminium oder Kupfer. Nun schauen Sie, was das Schema sein kann. Außerhalb der Röhre befinden sich Wickelspulen. Jeder von ihnen ist zum Beispiel über Dioden verbunden, wie in Fig. 3 angegeben.

Beim Einschalten der Wechselspannung werden die Wicklungen abwechselnd mit einer Frequenz von 50 Hz eingeschaltet. Wenn dieses ferromagnetische Pulver den Katalysator kontinuierlich komprimiert und expandiert, ergibt sich eine pulsierende Gasdurchlässigkeit. Wenn Elektromagnete in einem Dreiphasennetz enthalten sind (siehe Fig. 4), ist in diesem Fall eine translatorische Pulsation der Kompression sichergestellt, und infolgedessen wird das Gas kontinuierlich in Längsrichtung vorwärts komprimiert. Somit arbeitet das System wie eine Pumpe. Gleichzeitig wird das Gas wiederholt gemischt, komprimiert und expandiert und die Intensität des Prozesses auf dem Katalysator tausendfach erhöht. Dabei reiben Katalysatorteilchen aneinander und über Ferrit-Schleifpulver, was zu deren Reinigung von kontaminierenden Filmen führt.

Das Schema funktioniert wie folgt:

Bei einer Frequenz von 50 Hz ändert sich die Polarität der Stromversorgung. 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 die ferromagnetischen Partikel magnetisiert und zur Wechselwirkung bringt, wobei die Bewegung der Katalysatorteilchen beteiligt ist. Auf diese Weise entsteht abwechselnd ein Gasstrom durch die kleinen Partikel, gefolgt von einem großen Widerstand, der durch die komprimierte Partikelmasse ausgeübt wird. Und das Wichtigste: Die Aktivität des Katalysators, das Komprimieren und Dekomprimieren des Reaktionsgases, erhöht sich aus noch nicht untersuchten Gründen um das 20- bis 50-fache. Die Arbeit des beschriebenen katalytischen Reaktors entspricht einer Reaktorgröße von 20 bis 30 Metern. Die Reaktorkapazität kann einschließlich der Wicklungen in ein Dreiphasennetz erhöht werden. In diesem Fall wirkt das System nicht als Ventil, sondern als aktive Pumpe, die alle positiven Effekte des ersten Kreislaufs kombiniert und das Gas zusätzlich dazu zwingt, sich in Richtung des Phasenverschiebungsoffsets zu bewegen. Bei dieser Einbeziehung ist es wichtig, die richtige Phaseneinstellung zu wählen. In dem hier gezeigten Reaktor wirken sich also die folgenden positiven Faktoren aus:
Изменённая схема реактора

1. Die Zunahme der Katalysatorfläche um das 300-1000-fache aufgrund der Verringerung der Teilchengröße.
2. Der Katalysator wird ständig 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 abwechselnde Verdichtung - die Freisetzung von Partikeln in geraden und ungeraden Spulen - beseitigt. Ein wichtiges Detail: Es ist notwendig, die Spulen vom Reaktorbehälter zu isolieren. In dieser Hinsicht sowie aus praktischen Gründen hat der Autor der Website die folgenden Änderungen vorgenommen (siehe Abbildung):
Aus einem Rohling (Bronze oder Messing) mit einem Durchmesser von 50 mm schnitzen wir das Reaktorgefäß. Abmessungen können wie bisher angenommen werden - 160 mm Gesamtlänge, Arbeitsreaktorlänge ca. 140 mm, innen. Durchmesser 33 mm, Wandstärke ungefähr 5 ... 8 mm, d.h. Außendurchmesser von ca. 50 mm bei gleichem Durchmesser - Stecker, ihre Dicke beträgt 20 mm und jeder hat M36x1.0 mm Gewinde und 10 mm Länge. All dies sollte aus dem gleichen Material bestehen! In die Löcher werden Adapter oder einfach nahtlose Stahlrohre mit einem Innendurchmesser von 6 ... 8 mm und einer Wandstärke von ca. 2 mm eingesteckt und mit den Dübeln verschweißt. Diese Konstruktion ist von außen mit Asbestblech zu isolieren und über die gesamte Länge mit fünf ebenfalls aus Asbestblech geschnittenen Trennwänden in vier Abschnitte zu unterteilen. Zum Befestigen der Trennwände - können Sie sie mit Silikatkleber bestreichen. Nach dem Trocknen wird in jedem Abschnitt Kupferdraht (d = 0,15 mm) aufgetragen. Der Widerstand, gemessen mit einem Ohmmeter, sollte für jeden Abschnitt ungefähr 1200_Ω betragen. Die Wicklungen werden gemäß dem Diagramm in Abb. 3 durch einen Spannungsregler (z. B. Labortransformator - LATR) eingeschaltet. Um eine Überhitzung der Wicklungen zu vermeiden, müssen sie gekühlt werden. Hierzu können Sie Glasröhren mit einem Durchmesser von 6 ... 8 mm unter die Wicklungen legen, wobei die Spulen gezwungen werden, gesteuert Temperaturen im Reaktor.

Es ist zu beachten, dass ein ähnliches Reaktordesign (Abb. 2) für ein Patent (von G. Vaks) beansprucht wurde, das in beliebigen katalytischen Gasprozessen arbeiten kann. Für Chemiker ist dies daher keine Eigenentwicklung, sondern ein grundlegend neuer, noch nicht vollständig untersuchter, aber effektiver Reaktor. Anscheinend nehmen die Effekte zu, wenn Rechteckimpulse oder hochfrequente Oszillationen angelegt werden.

DISPERSANT - Methan ist darin mit Wasserdampf gesättigt

HERSTELLUNG VON SYNTHESEGAS.

SYNTHESE - GASOM ist ein Gemisch aus H 2 und CO, das zur Herstellung von Methanol benötigt wird. Betrachten Sie daher zunächst die Technologie des Synthesegases. Die traditionellen Verfahren zur Herstellung von CO und H 2 aus Methan (CH 4 ) bestehen darin, dass Methan mit Wasserdampf gemischt wird und in erwärmtem Zustand in den Reaktor gelangt, wo dem Dampf-Methan-Gemisch eine abgemessene Menge Sauerstoff zugesetzt wird. Wenn dies passiert, sind die folgenden Reaktionen zu beobachten:

[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 + Н 2 <-> СО + Н 2 0 - 41,2 kJ.

Wie Sie sehen können, einige endotherme Reaktionen - mit der Absorption von Wärme - und einige exotherme - mit der Freisetzung. Unsere Aufgabe ist es, ein solches Gleichgewicht zu schaffen, dass die Reaktionen kontrollierte Wärmefreisetzung sind. Daher ist zunächst ein dosiertes Gemisch 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, und damit die Blasen aktiv brechen, platzieren wir feste Ferritpartikel mit einer Größe von 1–2 mm auf ihrem Weg. Aber 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, setzen wir die Partikel aus dem Ferrit und der Mischkammer mit Wechselstrom in einen Magneten. Dies ist ein signifikanter Unterschied zwischen unserem Dispergiermittel (siehe Abbildung 5). Unter der Einwirkung der Schwingung von Ferritpartikeln in einem pulsierenden Magnetfeld brechen Methanblasen ständig auf, durchlaufen einen komplexen Zick-Zack-Weg und sind mit Wasserdampf gesättigt. Es gibt keine strengen Anforderungen an das Solenoid, da es vom LATR oder vom Dimmer (im Handel erhältlich) gespeist wird. Die Spannung am Magneten muss so eingestellt werden, dass durch Änderung des Magnetfelds gleichzeitig der Sättigungsgrad von Methan mit Wasserdampf geändert wird. Der Zweck dieser Änderungen wird nachstehend erörtert. Die Anzahl der Windungen in der Spule kann zwischen 500 und 1000 liegen. Der Drahtdurchmesser beträgt 0,1 bis 0,3 mm. Das Dispergiermittelrohr besteht aus einem nicht ferromagnetischen Metall und erwärmt sich daher in einem magnetischen Wechselfeld. Außerdem wird Methan und in das Wasser erhitzt. Ein spezieller Warmwasserbereiter ist daher nicht erforderlich (ca. Irrtum! Wasser muss erst zum Kochen gebracht werden, z. B. mit einem Gaserhitzer, sonst wird die erforderliche Menge Wasserdampf nicht erreicht). Ein Tank wird auch zum Zuführen von Wasser benötigt, da es kontinuierlich zur Bildung eines Dampf-Methan-Gemisches verbraucht wird, zu diesem Zweck eignet sich ein Ablauftank aus einer handelsüblichen Toilettenschüssel, dessen Abflussloch mit einer Stahlplatte verschlossen ist, mit einem angeschweißten Abflussrohr, dessen Ende in den Dispergierer eingeführt und nach unten abgebogen wird 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 eine Temperatur von 550–600 Grad erhitzt.

ACHTUNG: Der Tank muss so positioniert werden, dass der Wasserstand im Mischer-Dispergierer nicht über 150 mm ansteigt, d. H. Dies ist bis zur Hälfte der Höhe auf den Druck im Gasnetz (= 150 mm Wassersäule!) zurückzuführen, da sonst das Wasser den Durchtritt von Methangas in das Dispergiermittel verhindert. Außerdem muss das Wasser vor dem Einfüllen in den Tank von Chlorverunreinigungen gereinigt werden. Dies wird mit den Standard-Wasserreinigungsprodukten für Haushaltszwecke fertig.
Das fertige Dampf-Methan-Gemisch wird in einem Wärmetauscher auf eine Temperatur von 550–600 Grad erhitzt. Die Vorrichtung des Wärmetauschers (Fig. 6) wurde bereits oben ausführlich beschrieben (siehe Fig. 1). Daher stellen wir nur die Spezifikation der Größen vor. Der Wärmetauscher besteht aus rostfreiem Stahl, achten Sie darauf, in Inertgas zu kochen. Edelstahlrohre werden nur durch Schweißen an der Karosserie befestigt. Der Wärmetauscherfüllstoff besteht aus 1-2 Millimeter großen Keramikpartikeln. Dies kann beispielsweise zerkleinertes Porzellan sein. Der Behälter muss unter Schütteln fest genug gefüllt werden. Möglicher Fehler: Wenn der Wärmetauscher nicht ausreichend mit Keramikpartikeln gefüllt ist, findet das Gas seinen Weg und die Strömungen sind laminar, was den Wärmeaustausch beeinträchtigt.
ACHTUNG: DAS GESAMTE SYSTEM MUSS ABGEDICHTET SEIN. Keine Lecks! Im Wärmetauscher 3.2 (siehe Abbildung 10) sind die Temperaturen hoch! Es werden keine Dichtungen verwendet - nur Argonschweißen.

DAS SCHWIERIGSTE UND VERANTWORTLICHSTE KIT DER ANLAGE IST EIN KONVERTER-REAKTOR (siehe Abb. 7), bei dem die Methanumwandlung stattfindet (es entsteht Synthesegas). CONVERTER-REACTOR, hier ist die Umwandlung von Methan, dh seine Umwandlung in Synthesegas. Der Konverter besteht aus einem Sauerstoff-Dampf-Methan-Mischer und Reaktionskatalysatorsäulen. Im Allgemeinen geht die Reaktion mit der Freisetzung von Wärme einher. In unserem Fall führen wir jedoch zum Starten des Prozesses eine Erwärmung der Versorgungsleitungen durch, da wir die Methanumwandlung gemäß der Reaktion [2] durchführen:

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

mit Wärmeverlust, was bedeutet, dass der Konverter mit Wärme versorgt werden muss. Dazu leiten wir das Dampf-Methangas durch brennergeheizte Rohre. Der Konverter funktioniert wie folgt:
Das Dampf-Methan-Gemisch tritt in die Kammer ein, in der Edelstahlrohre verschweißt werden. Die Anzahl der Röhren kann je nach gewünschter Leistung des Konverters zwischen 5 und 20 liegen. Der Raum der oberen Kammer muss notwendigerweise dicht mit grobem Sand oder zerkleinerter Keramik oder Edelstahlschnitzeln mit einer Partikelgröße von 0,5 bis 1,5 mm gefüllt sein. Dies ist für eine bessere Vermischung der Gase und vor allem für das Flammenstrahlen erforderlich. Bei der Kombination von Luft mit heißem Methan kann ein Brand entstehen. Daher wird in der oberen Kammer das Füllen mit dem obligatorischen Schütteln und Füllen durchgeführt. Die Röhren und die Sammelkammer (in Abb. 7) sind mit Partikeln gefüllt, die einen Katalysator enthalten - Nickeloxid.
Der Massenanteil von Nickel im Katalysator, ausgedrückt als NiO, sollte mindestens 7,5 ± 1,5% betragen. Der Restmethangehalt bei der Dampfreformierung von Erdgas (Dampf: Gas-Verhältnis = 2: 1) beträgt bei einer Temperatur von 500 ° - 38,5% und bei 800 ° - nicht mehr als 1,5%. Der Massenanteil an "schädlichem" Schwefel in Form von SOZ sollte nicht mehr als 0,005% betragen.
Sie können einen solchen Katalysator selbst herstellen (es ist jedoch besser, einen gebrauchsfertigen 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-Kopeken-Münzen der UdSSR hergestellt werden. Löschen Sie sie mit einer groben Schleifscheibe oder einem kleinen Fräser. Abrieb in der Dichtung ist zulässig. Das entstehende Pulver verkalken und im Verhältnis 1/3 des Pulvervolumens mit 2/3 des Volumens der gemahlenen Keramik (0,5 mm) oder reinem grobkörnigen Sand mischen.
Der Spalt zwischen den Röhrenoberteilen wird mit einem Hochtemperatur-Wärmeisolator auf 10 cm aufgefüllt. Dies geschieht, um die obere Kammer nicht zu überhitzen. Es gibt einen einfachen Weg, einen solchen Wärmeisolator zu bekommen. Gewöhnlicher Bürosilikatkleber wird mit 10-15 Gewichtsprozent fein gemahlener Kreide oder Talk oder Ton gemischt. Gründlich umrühren. Gießen Sie die Mischung in eine dünne Schicht und verbrennen Sie sie sofort mit dem Feuer einer Lötlampe. Das gekochte Wasser im Kleber bildet eine bimssteinartige weiße Masse. Wenn es abgekühlt ist, gießen sie erneut eine Schicht Leim mit Kreide darauf und verarbeiten ihn erneut mit einer Flamme. Und so lange wiederholen, bis sie die erforderliche Isolatorschicht erhalten. Nachdem der Zusammenbau des Konverters abgeschlossen ist, wird er in eine Stahlbox gelegt, die notwendigerweise mit einem Material isoliert ist, das Temperaturen von bis zu 1000 Grad standhält, beispielsweise Asbest. Einspritzbrenner können von 5 bis 8 Stück sein. Je mehr von ihnen, desto gleichmäßiger die Erwärmung. Ein System mit einem Brenner ist ebenfalls möglich. Seine Flamme hat mehrere Ausgänge durch die Löcher im Rohr. Gasbrenner sind im Handel erhältlich, beispielsweise für die Verarbeitung von Skiern. Es gibt auch Gasbrenner zum Verkauf, deshalb geben wir nur ein allgemeines Schema. Die Brenner sollten parallel geschaltet und über einen Standard-Gashahn geregelt werden, z. B. von einem Gasherd. Besser ist es, einen automatischen Regler von einem Haushaltsgasherd zu nehmen - teuer, aber zuverlässig und bequem. Mit diesem Regler können Sie die gewünschte Temperatur im Inneren des Konverterreaktors einstellen und so den Autonomiegrad erhöhen Installation im Allgemeinen.

MEHR EINER DER VERANTWORTLICHEN KNOTEN ist ein Ejektormischer zur Versorgung der Konverterkammer mit Luft und Methan (siehe Abbildung 8.) Der Ejektormischer aus Luft und Methan besteht aus zwei Düsen, von denen eine mit Wasserdampf gesättigtes Methan und die andere einen Luftausstoßer liefert. Die Luft kommt aus dem Kompressor, ihre Menge wird über das Druckventil geregelt (Abb.9.). Der Kompressor kann aus nahezu jedem Haushaltskühlschrank stammen, wobei der Druck von "Null" auf den erforderlichen Wert geregelt wird, der nicht viel höher ist als der Druck in der Gasleitung (d. H. => 150 mm Wasser).
Die Notwendigkeit, dem Konverter Luft (Sauerstoff) zuzuführen, 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 ein Verhältnis von CO: H 2 == 1: 2, d. H. Die Anzahl der Mol (Volumina) Wasserstoff sollte doppelt so groß sein wie Kohlenmonoxid ( ungefähr - die Anwesenheit von Luftüberschuss führt zur Synthese von Nebenprodukten - Säuren, höheren Alkoholen - Schwefeldämpfen und anderen schädlichen Bestandteilen). Das Auftreten von CO 2 erfolgt jedoch durch die Reaktion von [1] unter Freisetzung einer großen Wärmemenge. Daher schalten wir den Kompressor zu Beginn des Prozesses nicht ein und lassen die Schraube herausgedreht. Luft wird nicht zugeführt. Und wenn sich die Kammer erwärmt und das gesamte System eingeschaltet ist, werden wir allmählich den Kompressor einschalten und die Druckventilschraube eindrehen, die Luftzufuhr erhöhen und gleichzeitig die Flamme an den Brennern verringern Docht (13 cm. Abbildung 10), reduziert es. 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 fällt. Wir haben alle Einheiten der Methanolproduktion abgebaut. Wie aus der vorherigen ersichtlich, 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 recht gut beschrieben. Das einzige, was hinzugefügt werden sollte, ist die Notwendigkeit, einen Wärmeisolator zwischen dem Rohr und der Spule zu installieren. Wie man einen Wärmeisolator herstellt, berichteten wir bei der Beschreibung der Herstellung des Konverters (siehe Abbildung 7).

Kommen wir zum ALLGEMEINEN INSTALLATIONSPLAN. Arbeitsweise des allgemeinen Schemas: Von der Gasleitung gelangt Methan über das Ventil (14) in den Wärmetauscher (3.1), erwärmt sich auf 250–300 ° C und gelangt dann in den Filterreaktor (15), der nach dem Prinzip einer katalytischen Pumpe arbeitet (siehe Abbildung 2). nur Rohrdurchmesser = 8 cm), enthält Zinkoxid zur Reinigung des Gases von Schwefelverunreinigungen, 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) zugesetzt. Das freigesetzte Gasgemisch gelangt in den Wärmetauscher (3.2), erwärmt sich dort auf 500–600 ° C und gelangt zum Konverter (4). Am NiO - Katalysator bei einer Temperatur von 800 ° C findet die Reaktion statt [2]. Die Brenner (12) erzeugen diese Temperatur. Nachdem sich die Temperaturbereiche 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 mit Hilfe des Ventils (14.2) die Flamme an den Brennern (12). Das am Ausgang anfallende Synthesegas gelangt in die Wärmetauscher (3.1; 3.2) und wird dort auf eine Temperatur von 320–350 ° C abgekühlt. Anschließend gelangt das Synthesegas in den Methanolsynthesizer (6), wo es am Katalysator aus einem Gemisch der gleichen Menge ZnO, CuO, CoO in Methanol CH 3 OH umgewandelt wird. Das Gemisch gasförmiger Produkte am Ausgang wird in einem Wärmetauscher (3.3) abgekühlt. die oben beschrieben ist (siehe Abbildung 1) und in den Pufferspeicher (10) eintritt. In seinem oberen Teil befindet sich ein Rohr - ein Docht (13), in dem nicht reagierende Produkte verbrannt werden. Brennen ist unbedingt erforderlich!

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

MEHRERE TIPPS. Katalysatoren können durch Kalzinieren von pulverförmigen Metallen in Luft hergestellt werden. Die Temperaturmessung kann mit derzeit üblichen Thermoindikatorfarben durchgeführt werden. Die Messung sollte an den Eingangs- und Ausgangsrohren durchgeführt werden. Wenn Sie keine thermischen Farben erhalten, können Sie eine Legierung aus Zinn - Blei - Zink herstellen. Bei bestimmten experimentell bestimmten Mischungsverhältnissen haben sie den notwendigen Schmelzpunkt. Durch Aufbringen der erhaltenen Legierungen auf die Rohre und Beobachten ihres Schmelzens ist es möglich, die Temperatur mit einem gewissen Fehler zu steuern. Wenn Sie die Bildung von Gastaschen nicht zugelassen haben (d. H. Alle Hohlräume sind vollständig mit der entsprechenden Krume gefüllt), wenn Sie Undichtigkeiten 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, den thermischen Wirkungsgrad zu erhöhen und den prozentualen Methanolausstoß zu erhöhen. Um hier ein Optimum zu erreichen, sind Versuche erforderlich. Sie werden in vielen Institutionen in verschiedenen Ländern abgehalten. In Russland gehören zu solchen Instituten beispielsweise das GIAP (State Institute of Nitrogen Industry). Es sollte bedacht werden, dass die Herstellung von Methanol aus Erdgas in kompakten Anlagen neu ist und viele Prozesse noch nicht gut verstanden sind. Gleichzeitig ist Methanol einer der umweltfreundlichsten und nahezu perfektesten Kraftstoffe. Und vor allem basiert es auf unbegrenzten und erneuerbaren Ressourcen - Methan.