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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 dem Geruch von Ethylalkohol ähnelt. Siedepunkt + 64,5 ° C, Gefrierpunkt - 97,8 ° C, Dichte - 792 g / l. Die Grenzwerte für Explosionskonzentrationen in der Luft liegen bei 6,7–36 Vol .-%. Die Oktanzahl ist größer als 110. Die Zündtemperatur beträgt 467 ° C, der Heizwert von 24.000 kJ / kg ist geringer als der von Benzin (44.000 kJ / kg), sodass der Methanolverbrauch (in Litern) etwa doppelt so hoch ist. Wie Kraftstoff in Rennwagen verwendet wird, zum Beispiel in der Formel 1.
METHYLALKOHOL wird in jeder Konzentration mit Wasser, organischen Lösungsmitteln und GIFT gemischt. Betrunkene 30 Milliliter Methanol können tödlich sein, wenn sie nicht sofort eingenommen werden! Dämpfe sind auch giftig!
Traditionell wurde Methanol durch Sublimation von Holz erhalten. Eine vielversprechendere Methode zur Herstellung von Methanol ist jedoch Erdgas. Mit der Verbesserung dieser Technologie sind in Zukunft andere Rohstoffquellen möglich, beispielsweise Biomasse (Gülle). Industrielle Verfahren zur Herstellung von Methylalkohol sind noch nicht effektiv genug, um Methanol als Kraftstoff zu verwenden. In den kommenden Jahrzehnten wird der Ölpreis jedoch nur noch steigen und sich die Situation zugunsten von Alkoholkraftstoff ändern (insbesondere bei Verwendung von Autos mit Brennstoffzellen). Wie Sie wissen, besteht Erdgas zu fast 100% aus Methan - CH 4 . In keinem Fall sollte es mit Propan-Butan-Flaschengas verwechselt werden, letzteres ist ein Produkt von Ölcracking und wird direkt als Autokraftstoff verwendet. Dies tun jedoch viele Autofahrer, indem sie die entsprechende Ausrüstung installieren. Bei Verwendung von Methanol sind keine zusätzlichen Geräte erforderlich. Wir werden detailliert beschreiben, wie mit Methanol als Kraftstoff die Motorleistung signifikant gesteigert werden kann. Sagen Sie in der Zwischenzeit nur, dass dies erreicht wird, indem der Durchmesser der Hauptdüsen vergrößert oder die Luftmenge im Kraftstoffgemisch verringert wird.
Also über die Chemie des Prozesses zur Herstellung von Methanol aus Erdgas.

Bei unvollständiger Oxidation wird Methan zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff. Diese Reaktion ist wie folgt:

2CH 4 + O 2 -> 2CO + 4H 2 + 16,1 kcal.

Eine einfachere technologische Methode beinhaltet die Umwandlung von Methan mit Dampf:

CH 4 + H 2 0 -> СО + ЗН 2 - 49 kcal.

In der ersten Gleichung ist +16,1 kcal. Dies bedeutet, dass die Reaktion unter Freisetzung von Wärme abläuft. Im zweiten - mit Absorption. Wir werden uns jedoch auf die zweite Methode zur Herstellung von Kohlenmonoxid und Wasserstoff konzentrieren. Mit diesen beiden Komponenten kann Methanol direkt synthetisiert werden. Die Reaktion verläuft 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 resultierende Methanol wird durch Abkühlen auf Kondensation aus der Reaktion entfernt und nicht kondensierte Gase werden verbrannt. Bei ordnungsgemäßer Verbrennung von Wasserstoff- und CO-Rückständen werden keine Schadstoffe freigesetzt (CO 2 - und H 2 0 -Abfälle sind harmlos), sodass keine Abgasvorrichtungen erforderlich sind. Dann wird Methanol durch das Rohr, immer mit Dichtung (!), In den Kanister gegossen. Wie Sie sehen können, ist der chemische Prozess sehr einfach und basiert auf zwei Reaktionen. Es gibt nur technologische Schwierigkeiten und Sicherheitsmaßnahmen. Schließlich handelt es sich hier um leicht brennbare und giftige Substanzen. Man muss sowohl vor einer Explosion als auch vor dem Austreten dieser Gase vorsichtig sein. Daher ist es notwendig, die Technologie und die Behandlungsregeln, die wir beschreiben werden, genau zu beachten. Für die Montage des Geräts benötigen Sie: ein Edelstahlblech (1 mm), ein nahtloses Edelstahlrohr mit einem Außendurchmesser von 6-8 mm, einer Wandstärke von mindestens 1 mm und einer Länge von ca. 2 Metern, einen Kompressor aus jedem Haushaltskühlschrank (Sie können von Mülldeponien entsorgen, aber arbeiten). Natürlich wird Argon-Elektroschweißen benötigt.

Für eine Kapazität 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 irgendwo im Bereich von 0,5-1 mm.

WÄRMETAUSCHER

Wärmetauscher bestehen normalerweise 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. Bei Gasen ist die Situation jedoch völlig 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 von einer brennenden Zigarette aufsteigt. Dieser schlanke Rauchstrom ist eine laminare Strömung. Die Tatsache selbst. dass der Rauch aufsteigt, spricht von seiner hohen Temperatur. Und die Tatsache, dass es bis zu einer Höhe von bis zu 20 Zentimetern eine feste Stange bleibt, zeigt an, dass es Wärme speichert. Das heißt, in dieser Entfernung hat der Gasstrom selbst bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten keine Zeit zum Abkühlen, um Wärme mit Luft auszutauschen. Aufgrund der Laminarität der Strömung müssen Gaswärmetauscher schwer zu konstruieren sein. In ihren Rohren treten „Zugluft“ auf, die selbst bei mehreren zehn Metern praktisch keinen Wärmeaustausch bewirken. Dies ist denjenigen bekannt, die jemals Mondschein gefahren haben. (Jede Erfahrung ist nützlich!) Ein langes, intensiv gekühltes Rohr, aus dem Kondensat austritt, aber 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). Für eine Kapazität 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 irgendwo im Bereich von 0,5-1 mm. In Anbetracht der Wärmeübertragungsaufgaben kann das Gehäusematerial Eisen, Kupfer und Aluminium sein, das Verpackungsmaterial - Kupfer, Aluminium - was auch immer gefunden wird.

Dann bildet ein Tropfen Gas Turbulenzen um jedes Metallteilchen. Somit werden Zugluft sofort beseitigt und die Strömung wird turbulent. Gleichzeitig nimmt der Kontakt des Gases mit der zu kühlenden Oberfläche enorm zu. Das in das Rohr gegossene Kupferpulver empfängt oder gibt ständig Wärme an die Wände ab, und da die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer etwa 100.000 Mal höher ist als die Wärmeleitfähigkeit des Gases, akzeptiert das Gas schnell die Temperatur der Wände, wenn wir sie intensiv abkühlen. Es muss berücksichtigt werden, dass mit einer Abnahme der Partikelgröße und einer Zunahme ihrer Anzahl auch der Widerstand gegen den Gasfluss zunimmt. Daher ist es unwahrscheinlich, dass Partikel kleiner als 0,5-1 mm für den Wärmetauscher verwendet werden können. Bei fließendem Kühlwasser ist es natürlich ratsam, in Richtung Gasstrom zu gelangen. Dies ermöglicht es, an jedem Punkt des Wärmetauschers eine eigene spezifische Temperatur zu haben. Da unser Wärmekontakt nahezu ideal ist, entspricht die Temperatur am Auslass der kondensierten Flüssigkeit der Temperatur des Kühlmittels. Dies ist die Idee des hier diskutierten Wärmetauschers. Die gegebene Skizze ist nichts anderes als eine Brennerei, es ist ein Mondschein, es ist ein Wärmetauscher. Die Leistung eines solchen Brenners beträgt ungefähr 10 Liter pro Stunde.
Es kann auch für fast jeden Zweck verwendet werden, einschließlich der Installation zur Herstellung von gewöhnlichem Ethylalkohol (siehe "Priorität" Nr. 1'91g und Nr. 1-2'92g). Solche Wärmetauscher mit großer Leistung sind hunderte Male kleiner als bestehende.

KATALYTISCHER PUMPENREAKTOR KATALYTISCHE PUMPE (REAKTOR, siehe Abb. 2)
Bei bestehenden chemischen Gasprozessen liegt ein herkömmlicher Katalysator in Granulaten mit einer ziemlich signifikanten Größe von 10 bis 30 mm vor. Die Gaskontaktfläche mit solchen Kugeln ist tausendfach kleiner als bei Verwendung von Partikeln mit 1 bis 1000 Mikrometern. Aber dann ist die Durchgängigkeit des Gases sehr schwierig. Außerdem versagen die kleinsten Katalysatorteilchen bald aufgrund von Oberflächenverunreinigungen. Wir haben einen Weg gefunden, die Kontaktfläche des Gases mit dem Katalysator zu vergrößern, ohne dessen Durchgängigkeit im Reaktor zu behindern, und gleichzeitig kontinuierlich von der sogenannten "Vergiftung" des Katalysators selbst zu reinigen. Dies geschieht wie folgt. Der Pulverkatalysator wird mit ferromagnetischen Partikeln - Eisen oder Ferritpulver - gemischt, die durch Aufbrechen von Magneten aus fehlerhaften Lautsprechern erhalten werden können (ca. Ferrite verlieren ihre magnetischen Eigenschaften bei Temperaturen über 150 ° C). Da Ferrite sehr fest sind, ist dies ihre nützliche Eigenschaft nützlich in der Zukunft (lesen Sie unten - um nicht speziell Schleifpulver hinzuzufügen). Eine Mischung aus ferromagnetischem Pulver mit einem Katalysator wird in ein nichtmagnetisches Rohr, beispielsweise aus Glas, Keramik, gegeben und kann auch aus Aluminium oder Kupfer bestehen. Nun sehen Sie, was die Schaltung sein kann. Außerhalb des Rohres befinden sich Wickelspulen. Jeder von ihnen ist beispielsweise über Dioden verbunden, wie in Fig. 3 angegeben.

Beim Einschalten werden die Wicklungen abwechselnd mit einer Frequenz von 50 Hz eingeschaltet. In diesem Fall komprimiert und expandiert das ferromagnetische Pulver kontinuierlich den Katalysator, wodurch eine pulsierende Gaspermeabilität bereitgestellt wird. Wenn Elektromagnete in einem dreiphasigen Netzwerk enthalten sind (siehe Fig. 4), wird in diesem Fall die Translationspulsation der Kompressionen bereitgestellt, und aufgrund dessen wird das Gas kontinuierlich in Längsrichtung vorwärts komprimiert. Somit arbeitet das System wie eine Pumpe. Gleichzeitig - wiederholt Gas mischen, komprimieren und expandieren und die Intensität des Prozesses auf dem Katalysator tausendfach erhöhen. Unterwegs reiben die Katalysatorteilchen aneinander und am Ferrit-Schleifpulver, was zu ihrer Reinigung von kontaminierenden Filmen führt.

Das Schema funktioniert wie folgt:

Bei einer Frequenz von 50 Hz tritt in der Stromversorgung eine Polaritätsumkehr auf. Der Strom fließt abwechselnd durch die Wicklungen 1.3 und 2.4 (siehe Abb. 2). Gleichzeitig erscheint in ihnen ein Magnetfeld, das die ferromagnetischen Partikel magnetisiert und sie zur Wechselwirkung zwingt, wobei die Partikel des Katalysators in Bewegung sind. Somit passiert das Gas abwechselnd kleine Partikel, ersetzt durch einen großen Widerstand, der von einer komprimierten Partikelmasse ausgeübt wird. Und vor allem: Die Aktivität des Katalysators beim Komprimieren und Dekomprimieren des Reaktionsgases steigt aus noch nicht untersuchten Gründen um das 20- bis 50-fache. Der Betrieb des beschriebenen katalytischen Reaktors entspricht einem 20-30 Meter langen Reaktor. Die Reaktorproduktivität kann durch Einschluss von Wicklungen in ein dreiphasiges Netzwerk erhöht werden. In diesem Fall arbeitet das System nicht als Ventil, sondern als aktive Pumpe, die alle positiven Effekte des ersten Schemas kombiniert und das Gas zusätzlich dazu zwingt, sich in Richtung der Phasenverschiebung zu bewegen. Bei dieser Aufnahme ist es wichtig, die richtige Phase zu wählen. In dem hier gezeigten Reaktor wirken also die folgenden positiven Faktoren:
Изменённая схема реактора

1. Eine 300-1000-fache Vergrößerung der Katalysatorfläche aufgrund der Verringerung der Partikelgröße.
2. Der Katalysator wird ständig von Oberflächenverunreinigungen gereinigt.
3. Konstante Druckpulsationen der Reaktionsgase zwischen den Katalysatorteilchen und im zweiten Schema wird zusätzlich Gas in den Reaktor selbst gepumpt.

Der Nachteil dieses Reaktors - ein erhöhter Widerstand gegen den Gasfluss - wird durch abwechselnde Verdichtung beseitigt - die Freisetzung von Partikeln in geraden und ungeraden Spulen. 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 Abb. Rechts):
Aus einem Rohling (Bronze oder Messing) mit einem Durchmesser von 50 mm schneiden wir das Reaktorgefäß. Die Abmessungen können wie bisher angenommen werden - 160 mm Gesamtlänge, Arbeitsreaktorlänge ca. 140 mm, int. Durchmesser 33 mm, Wandstärke ungefähr 5 ... 8 mm, d.h. Der Außendurchmesser beträgt ca. 50 mm und der gleiche Durchmesser - Stopfen, deren Dicke 20 mm beträgt und auf die jeweils ein Gewinde M36x1,0 mm und eine Länge von 10 mm geschnitten sind. All dies muss aus dem gleichen Material bestehen! Adapterstopfen oder einfach nahtlose Stahlrohre mit einem Innendurchmesser von 6 ... 8 mm und einer Wandstärke von ca. 2 mm werden eingesetzt und an die Stopfen angeschweißt. Diese Konstruktion muss außen mit Asbestplatten isoliert und über ihre gesamte Länge in vier Abschnitte unterteilt werden, wobei fünf Trennwände verwendet werden, die ebenfalls aus Asbestplatten geschnitten sind. Um die Trennwände zu befestigen, - können Sie sie mit Silikatkleber beschichten. Nach dem Trocknen wird in jeden Abschnitt ein Kupferdraht (d = 0,15 mm) gewickelt. Der mit einem Ohmmeter gemessene Widerstand für jeden Abschnitt sollte etwa 1200 Ohm betragen. Die Wicklungen werden gemäß dem Schema von Fig. 3 über den Spannungsregler (z. B. Labortransformator - LATR) eingeschaltet. Um eine Überhitzung der Wicklungen zu vermeiden, müssen sie gekühlt werden. Hierfür können Glasrohre mit einem Durchmesser von 6 ... 8 mm unter die Wicklungen gelegt werden, wobei ein erzwungenes Durchblasen der Spulen mit Kontrolle möglich ist Temperatur im Reaktor.

Es ist anzumerken, dass ein ähnliches Reaktorschema (Fig. 2) für ein Patent angemeldet wurde (Autor - G. N. Vaks), das in jedem katalytischen Gasverfahren arbeiten kann. Für Chemiker ist dies daher keine Eigenentwicklung, sondern ein grundlegend neuer, noch nicht vollständig untersuchter, aber effektiver Reaktor. Anscheinend verstärken sich die Effekte, wenn Rechteckimpulse oder hochfrequente Schwingungen angelegt werden.

DISPERSANTER - darin ist Methan mit Wasserdampf gesättigt

HERSTELLUNG VON SYNTHESE - GAS.

SYNTHESE - GAS ist eine Mischung aus H 2 und CO, die für die Herstellung von Methanol erforderlich ist. Daher betrachten wir zunächst die Technologie des Synthesegases. Herkömmliche Verfahren zur Herstellung von CO und H 2 aus Methan (CH 4 ) bestehen darin, dass Methan mit Wasserdampf gemischt wird und im erhitzten 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 + 3H 2 - 206 kJ;
[3] CH 4 + CO 2 2CO + ZN 2 - 248 kJ;
[4] 2H 2 + 0 2 2H 2 O + 484 kJ;
[5] CO 2 + H 2 CO + H 2 0 - 41,2 kJ.

Wie Sie sehen können, sind einige Reaktionen endotherm - mit der Absorption von Wärme - und einige exotherm - mit der Freisetzung. Unsere Aufgabe ist es, ein solches Gleichgewicht zu schaffen, damit die Reaktionen mit einer kontrollierten Wärmeabgabe ablaufen. Daher ist zunächst eine dosierte Mischung aus H 2 O und CH 4 erforderlich. Traditionelle Methoden zur Durchführung dieses Prozesses sind komplex und umständlich. Wir werden Methan mit Wasserdampf sättigen, indem wir Blasen dieses Gases durch auf 100 Grad Celsius erhitztes Wasser leiten. Um die Blasen aktiv zu brechen, platzieren wir feste Ferritpartikel mit einer Größe von 1 bis 2 mm auf ihrem Weg. Aber früher oder später, in dieser Masse, finden die Blasen ihren Weg und passieren dann fast ohne zu brechen den gebildeten Kanal. Um dies zu verhindern, setzen wir die Ferritpartikel und die Mischkammer in einen Magneten mit Wechselstromversorgung. Dies ist der wesentliche Unterschied zwischen unserem Dispergiermittel (siehe Abb. 5). Unter dem Einfluss der Schwingung von Ferritpartikeln in einem pulsierenden Magnetfeld werden Methanblasen ständig gebrochen, passieren einen komplexen Zick-Zack-Weg und sind mit Wasserdampf gesättigt. Es gibt keine strengen Anforderungen an den Magneten, da er vom LATR oder dem Lichtregler (im Handel erhältlich) gespeist wird. Die Spannungsregelung am Magneten ist notwendig, damit durch Änderung des Magnetfeldes gleichzeitig der Grad der Methansättigung mit Wasserdampf geändert wird. Der Zweck dieser Änderungen wird unten diskutiert. Die Anzahl der Windungen in der Spule kann zwischen 500 und 1000 liegen. Der Durchmesser des Drahtes beträgt 0,1 bis 0,3 mm. Das Dispergiermittelrohr wird aus einem nicht ferromagnetischen Metall entnommen und daher in einem magnetischen Wechselfeld erhitzt. Zusätzlich tritt Methan erwärmt in das Wasser ein. Daher ist keine spezielle Heizung für Wasser erforderlich (ca. falsche Meinung! Wasser muss zuerst zum Kochen gebracht werden, zum Beispiel mit einem Gasheizkissen, sonst erhalten Sie nicht die richtige Menge Wasserdampf). Ein Wassertank wird weiterhin benötigt, da er kontinuierlich zur Bildung eines Methan-Dampf-Gemisches verbraucht wird, ein Abwassertank aus einer Standard-Toilettenschüssel ist für diesen Zweck geeignet, sein Abflussloch ist mit einer Stahlplatte verschlossen, mit einem geschweißten Abflussrohr, das Ende dieses Rohres wird in das Dispergiermittel eingeführt und nach unten gebogen 180 ° (siehe Abb. 5), dies geschieht aus Sicherheitsgründen, um zu verhindern, dass Methangas in den Tank gelangt.
Das fertige Dampf-Methan-Gemisch wird im Wärmetauscher auf eine Temperatur von 550-600 Grad erhitzt

ACHTUNG: Es ist notwendig, den Tank so zu positionieren, dass der Wasserstand im Mischer-Dispergierer nicht über 150 mm steigt, d.h. Auf die Hälfte seiner Höhe ist dies auf den Druck im Gasnetz zurückzuführen (= 150 mm Wassersäule!), da sonst Wasser den Durchtritt von Methangas in das Dispergiermittel verhindert. Außerdem muss das Wasser vor dem Einfüllen in den Tank von Chlorverunreinigungen gereinigt werden. Standard-Haushaltswasserreiniger tun dies.
Das fertige Dampf-Methan-Gemisch wird in einem WÄRMETAUSCHER auf eine Temperatur von 550 bis 600 Grad erhitzt. Die Wärmetauschervorrichtung (Fig. 6) wurde oben bereits ausführlich genug beschrieben (siehe Fig. 1). Daher geben wir nur eine Verfeinerung der Größen. Der Wärmetauscher besteht aus Edelstahl und muss in einer Inertgasumgebung gekocht werden. Edelstahlrohre werden nur durch Schweißen am Körper befestigt. Der Wärmetauscherfüller besteht aus 1-2 mm Keramikpartikeln. Dies kann beispielsweise zerkleinertes Porzellan sein. Es ist notwendig, den Behälter mit festem Schütteln ziemlich dicht zu füllen. Möglicher Fehler: Wenn der Wärmetauscher nicht ausreichend mit Keramikpartikeln gefüllt ist, findet das Gas seinen Weg und die Strömungen sind laminar, was die Wärmeübertragung verschlechtert.
ACHTUNG: DAS GANZE SYSTEM MUSS VERSIEGELT WERDEN. Keine Lecks! Der Wärmetauscher 3.2 (siehe Abb. 10) hat hohe Temperaturen! Verwenden Sie keine Dichtungen - nur Argonschweißen.

DIE KOMPLEXSTE UND VERANTWORTLICHSTE INSTALLATIONSEINHEIT IST DER KONVERTER-REAKTOR (siehe Abb. 7), in dem Methan umgewandelt wird (Umwandlung in Synthesegas). CONVERTER-REACTOR, Methan wird hier umgewandelt, dh es wird in Synthesegas umgewandelt. Der Konverter besteht aus einem Sauerstoff-Dampf-Methan-Mischer und Reaktionskatalysatorsäulen. Im Allgemeinen läuft die Reaktion unter Freisetzung von Wärme ab. In unserem Fall heizen wir jedoch die Versorgungsrohre auf, damit der Prozess beginnen kann, da wir die Umwandlung von Methan gemäß der Reaktion durchführen [2]:

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

mit Wärmeverlust, was bedeutet, dass es notwendig ist, dem Konverter Wärme zuzuführen. Dazu leiten wir Methangas durch mit Brennern beheizte Rohre. Der Konverter funktioniert wie folgt:
Das Dampf-Methan-Gemisch tritt in eine Kammer ein, in der Edelstahlrohre geschweißt werden. Die Anzahl der Röhren kann je nach gewünschter Leistung des Konverters zwischen 5 und 20 liegen. Der Raum der oberen Kammer muss dicht mit grobkörnigem Sand oder zerkleinerter Keramik oder Edelstahlkrümeln mit Partikelgrößen von 0,5 bis 1,5 mm gefüllt sein. Dies ist notwendig für eine bessere Gasmischung und vor allem für das Löschen von Flammen. Wenn Luft mit heißem Methan kombiniert wird, kann ein Brand auftreten. Daher wird in der oberen Kammer das Füllen mit obligatorischem Schütteln und Nachfüllen durchgeführt. Die Röhrchen und die Sammelkammer (in Abb. 7. unten) sind nur mit Partikeln gefüllt, die einen Katalysator - Nickeloxid - enthalten.
Der Massenanteil von Nickel im Katalysator bei Umwandlung in NiO sollte mindestens 7,5 ± 1,5% betragen. Der Restmethangehalt bei der Umwandlung von Erdgas mit Wasserdampf (Dampf: Gas-Verhältnis = 2: 1) bei einer Temperatur von 500 ° - 38,5% und bei 800 ° - nicht mehr als 1,5%. Der Massenanteil an "schädlichem" Schwefel in Bezug auf SO3 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 die Nickelpartikel in Luft verkalken. Wenn es kein reines Nickel gibt, kann es aus nickelhaltigen 10-15-20-Kopek-Münzen der UdSSR hergestellt werden. Wischen Sie sie mit einer groben Schleifscheibe oder einer kleinen Mühle ab. Das Schleifmittel kann in die Verpackung gelangen. Das resultierende Pulver getempert und in einem Anteil von 1/3 des Pulvervolumens mit 2/3 des Volumens gemahlener Keramik (0,5 mm) oder reinem grobem Sand gemischt.
Der Spalt zwischen den oberen Teilen der Rohre ist 10 cm mit einem Hochtemperatur-Wärmeisolator gefüllt. Dies geschieht, um die obere Kammer nicht zu überhitzen. Es gibt einen einfachen Weg, einen solchen Wärmeisolator zu bekommen. Herkömmlicher Schreibsilikatkleber wird mit 10-15 Gew .-% fein gemahlener Kreide oder Talk oder Ton gemischt. Gründlich umrühren. Gießen Sie die Mischung in eine dünne Schicht und brennen Sie sofort mit einer Lötlampe. Im Kleber kochendes Wasser bildet eine bimsartige weiße Masse. Wenn es abgekühlt ist, gießen Sie erneut eine Schicht Kleber mit Kreide darauf und verarbeiten Sie es erneut mit einer Flamme. Und so wiederholen sie sich, bis sie die notwendige Schicht Wärmeisolator erhalten. Nachdem die Montage des Konverters abgeschlossen ist, wird er in eine Stahlbox gelegt, die mit einem Material thermisch isoliert werden muss, das Temperaturen von bis zu 1000 Grad standhält, z. B. Asbest. Einspritzbrenner können beliebig sein, von 5 bis 8. Je mehr vorhanden sind, desto gleichmäßiger ist die Erwärmung. Ein Einzelbrennersystem ist ebenfalls möglich. Seine Flamme hat mehrere Ausgänge durch Öffnungen im Rohr. Gasbrenner sind im Handel erhältlich, beispielsweise zum Skifahren. Es gibt auch Gaslötlampen im Angebot, daher geben wir nur ein allgemeines Diagramm. Die Brenner müssen parallel geschaltet und durch ein Standardgasventil, beispielsweise von einem Gasherd, geregelt werden. Es ist jedoch besser, einen automatischen Regler von einem Haushaltsgasofen zu nehmen - es ist teuer, aber zuverlässig und bequem -, mit dem Sie die gewünschte Temperatur im Konverterreaktor einstellen können, wodurch der Grad der Autonomie erhöht wird Installation als Ganzes.

EIN ANDERER DER VERANTWORTLICHEN NODEN ist ein Ejektormischer zur Zufuhr von Luft und Methan zur Konverterkammer (siehe Abb. 8.). Ein Ejektormischer für Luft und Methan besteht aus zwei Düsen, von denen eine mit Wasserdampf gesättigtes Methan und die andere einen Luftauswerfer liefert. Luft kommt aus dem Kompressor, ihre Menge wird durch ein Druckventil geregelt (Abb. 9.). Der Kompressor kann von fast jedem Haushaltskühlschrank stammen, der Druck wird von "Null" auf den erforderlichen geregelt, was nicht viel höher ist als der Druck in der Gasleitung (d. H. => 150 mm.W.).
Die Notwendigkeit, dem Konverter Luft (Sauerstoff) zuzuführen, beruht auf der Tatsache, dass gemäß Reaktion [5] ein Teil des Wasserstoffs unter Freisetzung von CO absorbiert werden muss, wodurch die Menge an Kohlenmonoxid auf das Verhältnis von CO: H 2 == 1: 2 erhöht wird, d.h. Die Anzahl der Mol (Volumen) Wasserstoff sollte doppelt so groß sein wie das Volumen des Kohlenmonoxids ( ca. - das Vorhandensein von Luftüberschuss führt zur Synthese von Nebenprodukten - Säuren, höheren Alkoholen - "Sivuhi" und anderen schädlichen Komponenten). Das Auftreten von CO 2 erfolgt jedoch gemäß der Reaktion [1] unter Freisetzung einer großen Wärmemenge. Daher schalten wir zu Beginn des Prozesses den Kompressor nicht ein und halten die Schraube heraus. Wir liefern keine Luft. Und wenn sich die Kammer erwärmt und das gesamte System eingeschaltet wird, schalten wir den Kompressor schrittweise 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 - siehe Abb. 10), schneidet ihn. Der Docht zum Ausbrennen des überschüssigen Synthesegases ist ein 100 mm langes 8-mm-Rohr, das über seine gesamte Länge mit einem Kupferdraht gefüllt ist, damit die Flamme nicht mit Methanol in den Kanister gelangt. Wir haben alle Komponenten der Methanolproduktionseinheit zerlegt. Wie aus der vorherigen hervorgeht, besteht die gesamte Anlage aus zwei Haupteinheiten: 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 muss, ist die Notwendigkeit, einen Wärmeisolator zwischen dem Rohr und der Spule zu installieren. Wie man einen Wärmeisolator herstellt, haben wir in der Beschreibung der Herstellung des Konverters angegeben (siehe Abbildung 7).

Fahren wir mit dem allgemeinen Installationsdiagramm fort. Das allgemeine Schema funktioniert: Von der Gasleitung gelangt Methan durch 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 Katalysepumpe arbeitet (siehe Abb. 2-) nur der Rohrdurchmesser = 8 cm) enthält Zinkoxid zum Reinigen des Gases von Schwefelverunreinigungen, und erst dann tritt das Gas in das Mischerdispergiermittel (2) ein, wo es mit Wasserdampf gesättigt ist. Dem Dispergiermittel wird kontinuierlich Wasser (destilliert) aus dem Tank (1) zugesetzt. Das freigesetzte Gasgemisch tritt in den Wärmetauscher (3.2) ein, wo es auf 500-600 ° C erhitzt wird und zum Konverter (4) gelangt. Eine Reaktion findet an einem NiO-Katalysator bei einer Temperatur von 800 ° C statt [2]. Zur Erzeugung dieser Temperatur werden Brenner verwendet (12). Nach dem Einstellen der Temperaturbedingungen wird der Kompressor (5) eingeschaltet und dem Mischer (11) allmählich Luft zugeführt. Der Druckanstieg erfolgt durch Einschrauben der Schraube in das Ventil (8). Gleichzeitig reduzieren wir die Flamme an den Brennern (12) mit dem Ventil (14.2). Das am Auslass erhaltene Synthesegas tritt in Wärmetauscher (3.1; 3.2) ein, wo es auf eine Temperatur von 320-350 ° abgekühlt wird. Dann tritt Synthesegas in den Methanolsynthesizer (6) ein, wo es auf dem Katalysator aus einem Gemisch der gleichen Menge ZnO, CuO, CoO in Methanol CH 3 OH umgewandelt wird. Das Gemisch gasförmiger Produkte am Auslass wird in einem Wärmetauscher (3.3) gekühlt. welches oben beschrieben ist (siehe Abb. 1) und in den Lagertank (10) gelangt. In seinem oberen Teil befindet sich ein Rohr - ein Docht (13), in dem Produkte verbrannt werden, die bei den Prozessen nicht reagiert haben. Zündung ist ein Muss!

Die Arbeit des allgemeinen Schemas. Methan tritt durch das Ventil (14) in den Wärmetauscher (3.1) ein, erwärmt sich auf 250 bis 300 Grad und tritt durch den Filterreaktor (15) in das Mischerdispergiermittel (2) ein, wo es mit Wasserdampf gesättigt ist. Dem Dispergiermittel wird kontinuierlich Wasser aus dem Tank (1) zugesetzt. Das freigesetzte Gasgemisch tritt in den Wärmetauscher (3.2) ein, wo es auf 500-600 Grad erhitzt wird und zum Konverter (4) gelangt. Eine Reaktion findet an einem NiO-Katalysator bei einer Temperatur von 800–900 Grad statt [2]. Die Betriebstemperatur wird durch Brenner (12) erzeugt.

EINIGE TIPPS. Die Katalysatoren können selbst hergestellt werden, indem die pulverförmigen Metalle in Luft kalziniert werden. Die Temperaturmessung kann mit thermischen Indikatorfarben durchgeführt werden, die derzeit weit verbreitet sind. Die Messung muss an den Einlass- und Auslassrohren durchgeführt werden. Wenn Sie die Farben nicht erhalten, können Sie eine Legierung aus Zinn - Blei - Zink herstellen. Mit bestimmten experimentell gefundenen Mischungsverhältnissen haben sie den erforderlichen Schmelzpunkt. Durch Abscheiden der erhaltenen Legierungen auf den Rohren und Überwachen 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 den entsprechenden Krümeln gefüllt), wenn die Lecks beseitigt sind und vor allem der Docht rechtzeitig und ständig eingeschaltet ist (11), ist die Installation absolut sicher. Durch Auswahl von Katalysatoren ist es möglich, den thermischen Wirkungsgrad zu erhöhen und den Prozentsatz der Methanolausbeute zu erhöhen. Um ein Optimum zu erreichen, sind hier Experimente erforderlich. Sie finden an vielen Instituten in verschiedenen Ländern statt. In Russland gehören zu diesen Forschungsinstituten beispielsweise das GIAP (State Institute of Nitrogen Industry). Es ist zu beachten, dass die Herstellung von Methanol aus Erdgas in kompakten Anlagen neu ist und viele Verfahren noch nicht ausreichend untersucht wurden. Gleichzeitig ist Methanol einer der umweltfreundlichsten und nahezu idealen Kraftstoffe. Und vor allem basiert der Empfang auf unbegrenzten und erneuerbaren Ressourcen - Methan.