Teknolohiya para sa paggawa ng kahoy na alkohol. Wood alcohol (hydrolysis alcohol)
Ngayon, napakaraming tao ang gumagawa ng lutong bahay na liqueur, ngunit ang ilang mga inumin ay nangangailangan ng pagkakaroon ng isang elemento ng alkohol. Ang paggawa ng alak sa bahay ay hindi masyadong labor-intensive. Upang gawin ito, kailangan mong malaman at isaalang-alang ang ilang mga aspeto at prinsipyo ng paggawa ng methyl alcohol.
Una sa lahat, ang paggawa ng methanol ay nangangailangan ng pagkakaroon ng butil. Sa papel na ginagampanan ng mga pananim ng butil sa sa kasong ito mais at trigo ay maaaring naroroon. Maaari ka ring gumamit ng patatas at almirol. Ngunit, tulad ng nalalaman, kapag nakikipag-ugnayan sa isang sangkap, ang almirol ay hindi nagbibigay ng anumang reaksyon. Upang makabuo ng isang elemento ng kemikal, ginagamit ang paraan ng pag-asukal. At upang matamis ito, kailangan ang ilang mga enzyme; naroroon sila sa malt. Sa pamamagitan ng paggawa ng ethanol mula sa butil na walang mga kemikal na dumi, ang ani ng isang natural na produkto ay sinusunod.
Teknolohiya sa paggawa ng methanol
Ang teknolohiya para sa paggawa ng mga kemikal ng alkohol sa bahay ay maaaring binubuo ng ilang yugto.
Nasa ibaba ang mga pinakamahalaga:
- Paggawa ng methanol gamit ang malt. Ang mga butil ng mga nilinang halaman ay dapat na tumubo sa maliliit na lalagyan, at sila ay nakakalat sa isang layer, hanggang sa mga tatlong sentimetro. Tandaan na ang mga pre-sprouted na butil ay dapat tratuhin ng isang solusyon ng potassium permanganate. Pagkatapos ng pagproseso, ang mga buto ay inilalagay sa isang lalagyan at binasa ng tubig. Dapat itong isaalang-alang na ang presensya sinag ng araw, o ang kasapatan ng liwanag ay direktang nakasalalay sa rate ng pagtubo ng butil. Ang lalagyan ay dapat na sakop ng polyethylene na materyal o manipis na salamin, iyon ay, dapat itong maging sapat na transparent. Kung mayroong pagbaba sa dami ng tubig, dapat itong idagdag.
- Susunod na yugto: pagproseso ng almirol. Una, kinukuha namin ang almirol mula sa produkto na pinili para sa paggawa ng ethanol. Sa kasong ito, ito ay patatas. Ang bahagyang sira na patatas ay dapat pakuluan hanggang sa magsimulang mabuo ang isang paste mula sa tubig. Susunod, naghihintay kami hanggang sa lumamig ang produkto, samantala ay ginigiling namin ang malt. Susunod, ihalo ang dalawang produkto. Susunod, ang proseso ng paghahati ng almirol ay nangyayari, dapat itong gawin sa temperatura na hindi bababa sa 60˚ C. Ngayon ang timpla ay inilalagay sa isang mangkok na may mainit na tubig at iniwan ng 1 oras. Matapos lumipas ang oras, ang produkto ay ganap na pinalamig.
- Yugto ng pagbuburo. Tulad ng nalalaman, ang pagbuburo ay nailalarawan sa pagkakaroon ng mga naglalaman ng mga elemento sa alkohol. Gayunpaman, tawagan ang mash nakakalasing na inumin imposible. Matapos lumamig ang halo, idinagdag ang lebadura, na maaaring tumugon kahit na sa temperatura ng silid. Gayunpaman, kung ang temperatura ay tumaas nang mas mataas, ang pagbuburo ng produkto ay natural na magaganap nang mas mabilis. Sa kaso ng matinding init, ang pamamaraan ng pagbuburo ay magtatapos pagkatapos ng tatlong araw. Kasabay nito, maaari mong amoy ang banayad na amoy ng butil mula sa produkto.
- Ang susunod na yugto ay distillation. Paano ito ginawa? Para dito, ginagamit ang isang espesyal na kagamitan upang makagawa ng alkohol sa bahay.
- Ang huling yugto ay ang teknolohiya ng paglilinis. Masasabi na methyl alcohol handa na, ngunit mapansin na ang likido ay hindi transparent. Ito ang dahilan kung bakit ginagawa ang paglilinis. Isinasagawa ito sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang solusyon ng potassium permanganate. Iwanan ang methyl alcohol sa form na ito para sa isang araw, pagkatapos ay i-filter - handa na ang produkto.
Tulad ng nakikita mo, ang teknolohiya para sa paggawa ng lutong bahay na alkohol ay medyo simple at hindi nangangailangan ng karagdagang pagsisikap.
Produksyon ng ethanol substance mula sa sawdust
Sa mga nagdaang taon, ang mga fossil na hilaw na materyales na maaaring gamitin sa paggawa ethyl alcohol. May kakapusan sa butil. Gayunpaman, ang paggawa ng alkohol mula sa sawdust ay hindi ang pinakamasamang pagpipilian, dahil ang hilaw na materyal na ito ay patuloy na na-renew sa paglipas ng mga taon.
Gayunpaman, ang paggawa ng sangkap mula sa sawdust ay nangangailangan ng ilang mga kasanayan, at bilang karagdagan, ang tagagawa ay dapat magkaroon ng mga espesyal na kagamitan, kung wala ito ay magiging labor-intensive upang makagawa ng ethanol. Ang paggawa ng alkohol mula sa sup sa bahay ay napakapopular at hindi nangangailangan ng mataas na gastos.
Tulad ng alam mo, ang iyong sariling ginawang ethanol ay hindi inihambing sa bersyon ng pabrika. Ang mga produktong ginawa sa mga komersyal na kondisyon ay may mas mataas na kalidad, dahil ang bawat sangkap ay natatangi. Mas madaling makagawa ng alkohol mula sa sawdust!
Paano gumawa ng produktong alkohol sa bahay?
Ang paggawa ng ethyl alcohol sa bahay ay isinasagawa gamit ang isang espesyal na kagamitan. Ang aparatong ito ay may kakayahang magsagawa ng pamamaraan ng paghahati ng ilang mga elemento, pati na rin ang pagsasagawa ng mga reaksiyong kemikal sa pagitan nila. Ang maginoo na kagamitan para sa paggawa ng mga inuming nakalalasing ay maaaring magmukhang mga mini pabrika. Maaari kang gumawa ng anumang uri ng mga inuming may alkohol sa kanila.
Ito ay medyo simple upang pag-aralan ang teknolohiya para sa paghahanda ng ethyl substance, at ang produkto ay lumalabas na may mataas na kalidad. Ano ang makukuha mo dito? Una, ito ay mga produktong may alkohol mataas na kalidad, at pangalawa, ganap na nagaganap ang pagbawi ng sariling mga gastos, nangangailangan ito ng espesyal na kagamitan.
Halimbawa, kung 20 kg ng asukal ang gagamitin, ito ay gumagawa ng hanggang 12 litro ng alkohol. Sa kasong ito, ang porsyento ng methanol ay umabot ng hanggang 96%. Ang pagkalkula na ito ay nagbubunga ng 25 kalahating litro na bote ng vodka. Bilang karagdagan, ang kuryente na natupok ng aparato ay gagastusin ng halos 25 kW.
Ang ganitong kagamitan ay may kakayahang gamitin ang lahat ng mga produktong na-load para sa kanilang nilalayon na layunin. Ang produktong hindi maiinom na ginawa ng unang paggamot ay maaaring gamitin bilang panlinis para sa mga salamin at bintana. Maaari mo ring i-install ang naturang device sa iyong sarili gamit kinakailangang mga diagram at mga guhit. Ang ganitong kagamitan ay madaling makayanan ang paggawa ng methyl alcohol.
Ang mga kagamitan para sa paggawa ng mga produktong alkohol ay may ilang mga prinsipyo ng pagpapatakbo nito. Ang aparato ay may isang espesyal na leeg na pumupuno sa tangke ng kinakailangang likido. Sa anyo ng naturang likido, ang mash ay maaaring kumilos. Gamit ang mga heating burner, ang produkto ay pinainit hanggang kumukulo. Pagkatapos nito, ang aparato at kagamitan ay dapat ilipat sa normal na mode.
Susunod, ang paglamig ay nangyayari sa pamamagitan ng refrigeration compartment na may karagdagang paglilinis ng singaw mula sa mga hindi kinakailangang impurities. Ang purified substance ay pumapasok sa tangke, at ang mga singaw ay pumapasok sa refrigerator, kung saan sila ay pinalamig sa isang likidong estado. Ang kagamitan para sa paggawa ng alkohol ay may kakayahang gumawa ng itinatag na pamantayan. Ang resulta ng pamamaraang ito ay mataas na kalidad na alkohol.
Ang pangkalahatang pamamaraan para sa pagkuha ng ethyl alcohol mula sa hydrolytic na "black molasses" ay ang mga sumusunod. Ang durog na hilaw na materyal ay ikinarga sa isang multi-meter steel hydrolysis column, na may linya ng mga chemically resistant ceramics mula sa loob. Ang isang mainit na solusyon ng hydrochloric acid ay ibinibigay doon sa ilalim ng presyon. Bilang resulta ng isang kemikal na reaksyon, ang selulusa ay gumagawa ng isang produkto na naglalaman ng asukal, ang tinatawag na "black molasses". Ang produktong ito ay neutralisado sa kalamansi at idinagdag ang lebadura upang i-ferment ang pulot. Pagkatapos nito ay pinainit muli, at ang mga inilabas na singaw ay nagpapalapot sa anyo ng ethyl alcohol (ayaw kong tawaging "alak").
Ang paraan ng hydrolysis ay ang pinaka matipid na paraan para sa paggawa ng ethyl alcohol. Kung ang tradisyunal na paraan ng biochemical fermentation ay makakapagdulot ng 50 litro ng alkohol mula sa isang toneladang butil, kung gayon ang 200 litro ng alkohol ay distilled mula sa isang toneladang sawdust, na hydrolytically na na-convert sa "itim na pulot." Tulad ng sinasabi nila: "Pakiramdam ang pakinabang!" Ang buong tanong ay kung ang "black molasses" bilang saccharified cellulose ay matatawag na "food product", kasama ng butil, patatas at beets. Ganito ang iniisip ng mga taong interesado sa paggawa ng murang ethyl alcohol: “Bakit hindi? Pagkatapos ng lahat, ang stillage, tulad ng natitira sa "black molasses," pagkatapos ng distillation nito ay ginagamit bilang feed ng hayop, na nangangahulugang ito ay produkto din ng pagkain. Paano hindi maaalala ang mga salita ni F.M. Dostoevsky: "Ang isang taong may pinag-aralan, kapag kailangan niya ito, ay maaaring bigyang-katwiran sa salita ang anumang kasuklam-suklam."
Noong 30s ng huling siglo, ang pinakamalaking planta ng starch-precision sa Europa ay itinayo sa Ossetian village ng Beslan, na mula noon ay gumawa ng milyun-milyong litro ng ethyl alcohol. Pagkatapos ay ang mga makapangyarihang pabrika para sa paggawa ng ethyl alcohol ay itinayo sa buong bansa, kabilang ang sa Solikamsk at Arkhangelsk pulp at paper mill. I.V. Si Stalin, na binabati ang mga tagabuo ng mga halaman ng hydrolysis, na sa panahon ng digmaan, sa kabila ng mga paghihirap ng panahon ng digmaan, inilagay ang mga ito nang mas maaga sa iskedyul, nabanggit na ito "Ginagawa nitong posible na i-save ang estado ng milyun-milyong pood ng tinapay"(Pravda pahayagan, Mayo 27, 1944). 
Ang ethyl alcohol na nakuha mula sa "black molasses", at, sa katunayan, mula sa kahoy (cellulose), na na-saccharified ng hydrolysis, kung, siyempre, ito ay mahusay na nalinis, ay hindi maaaring makilala mula sa alkohol na nakuha mula sa butil o patatas. Sa pamamagitan ng kasalukuyang mga pamantayan ang naturang alkohol ay dumating sa "pinakamataas na kadalisayan", "dagdag" at "karangyaan", ang huli ay ang pinakamahusay, iyon ay, ito ay may pinakamataas na antas ng paglilinis. Hindi ka malalason ng vodka na ginawa gamit ang alkohol na ito. Ang lasa ng naturang alkohol ay neutral, iyon ay, "hindi" - walang lasa, naglalaman lamang ito ng "degree", sinusunog lamang nito ang mauhog lamad ng bibig. Sa panlabas, medyo mahirap makilala ang vodka na ginawa mula sa ethyl alcohol ng hydrolytic na pinagmulan, at ang iba't ibang mga pampalasa na idinagdag sa naturang "vodkas" ay nagbibigay sa kanila ng ilang pagkakaiba sa bawat isa.
Gayunpaman, hindi lahat ay kasing ganda ng tila sa unang tingin. Ang mga geneticist ay nagsagawa ng pananaliksik: isang batch ng mga pang-eksperimentong daga ang nagdagdag ng totoong (cereal) na vodka sa kanilang diyeta, ang isa pa ay hydrolyzed na gawa sa kahoy. Ang mga daga na kumain ng "buhol" ay namatay nang mas mabilis, at ang kanilang mga supling ay bumagsak. Ngunit ang mga resulta ng mga pag-aaral na ito ay hindi huminto sa paggawa ng pseudo-Russian vodkas. Parang sa sikat na kanta: "Pagkatapos ng lahat, kung ang vodka ay hindi distilled mula sa sawdust, kung gayon ano ang makukuha natin mula sa limang bote ..."
Noong panahon ng Sobyet, na naaalala pa rin, maraming mga biro tungkol sa alkohol na gawa sa sup. May mga alingawngaw na pagkatapos ng digmaan, ang murang vodka ay ginawa gamit ang sawdust alcohol. Ang inumin na ito ay sikat na tinatawag na "suk".
Sa pangkalahatan, ang pag-uusap tungkol sa paggawa ng alkohol mula sa sup ay hindi lumitaw nang wala kahit saan, siyempre. Ang ganitong produkto ay talagang ginawa. Tinawag itong "hydrolysis alcohol." Ang hilaw na materyal para sa paggawa nito ay sawdust, o mas tiyak, selulusa na nakuha mula sa basura ng industriya ng kagubatan. Upang ilagay ito nang mahigpit sa siyentipikong paraan - mula sa hindi nakakain na mga materyales ng halaman. Ayon sa magaspang na kalkulasyon, humigit-kumulang 200 litro ng ethyl alcohol ang maaaring makuha mula sa 1 toneladang kahoy. Ito umano ay naging posible upang palitan ang 1.5 tonelada ng patatas o 0.7 tonelada ng butil. Hindi alam kung ang naturang alkohol ay ginamit sa mga distillery ng Sobyet. Ito ay ginawa, siyempre, para sa puro teknikal na layunin.
Dapat sabihin na ang paggawa ng teknikal na ethanol mula sa organikong basura ay matagal nang nasasabik sa imahinasyon ng mga siyentipiko. Makakahanap ka ng panitikan mula sa ika-19 na siglo na tumatalakay sa mga posibilidad ng paggawa ng alkohol mula sa iba't ibang uri ng hilaw na materyales, kabilang ang mga hindi pagkain. Noong ika-20 siglo, nagsimula ang paksang ito bagong lakas. Noong 1920s, iminungkahi pa ng mga siyentipiko sa Soviet Russia na gumawa ng alkohol mula sa... dumi! Mayroong kahit isang nakakatawang tula ni Demyan Bedny:
Well, dumating ang mga oras
Ang bawat araw ay isang himala:
Ang vodka ay distilled mula sa tae -
Tatlong litro bawat libra!
Mag-imbento ang isip ng Ruso
Ang inggit ng buong Europa -
Sa lalong madaling panahon ang vodka ay dumaloy
Sa bibig mula sa pwet...
Gayunpaman, ang ideya na may dumi ay nanatili sa antas ng isang biro. Ngunit sineseryoso nila ang selulusa. Tandaan, sa "The Golden Calf" sinabi ni Ostap Bender sa mga dayuhan ang tungkol sa recipe para sa "stool moonshine". Ang katotohanan ay ang selulusa ay pagiging "chemically" kahit na noon. Bukod dito, dapat tandaan na maaari itong makuha hindi lamang mula sa basura ng industriya ng kagubatan. Domestic Agrikultura taun-taon ay nag-iiwan ng malalaking bundok ng dayami - ito rin ay isang mahusay na mapagkukunan ng selulusa. Huwag hayaang masayang ang kabutihan. Ang dayami ay isang renewable source, maaaring sabihin ng isa na libre.
Mayroon lamang isang catch sa bagay na ito. Bilang karagdagan sa kinakailangan at kapaki-pakinabang na selulusa, ang mga lignified na bahagi ng mga halaman (kabilang ang dayami) ay naglalaman ng lignin, na nagpapalubha sa buong proseso. Dahil sa pagkakaroon ng parehong lignin sa solusyon, halos imposible na makakuha ng isang normal na "mash", dahil ang hilaw na materyal ay hindi saccharified. Pinipigilan ng lignin ang pag-unlad ng mga mikroorganismo. Para sa kadahilanang ito, kinakailangan ang "pagpapakain" - ang pagdaragdag ng mga normal na hilaw na materyales ng pagkain. Kadalasan, ang papel na ito ay ginagampanan ng harina, almirol o pulot.
Siyempre, maaari mong mapupuksa ang lignin. Sa industriya ng pulp at papel ito ay tradisyonal na ginagawa sa kemikal, tulad ng paggamot sa acid. Ang tanong lang ay kung saan ito ilalagay? Sa prinsipyo, ang mahusay na solidong gasolina ay maaaring makuha mula sa lignin. Nasusunog ito ng mabuti. Kaya, ang Institute of Thermophysics ng SB RAS ay nakabuo pa ng isang naaangkop na teknolohiya para sa pagsunog ng lignin. Ngunit, sa kasamaang-palad, ang lignin na natitira mula sa ating pulp at produksyon ng papel ay hindi angkop bilang panggatong dahil sa sulfur na taglay nito (mga bunga ng pagproseso ng kemikal). Kung susunugin natin ito, makukuha natin acid rain.
Mayroong iba pang mga paraan - upang gamutin ang mga hilaw na materyales na may sobrang init na singaw (lignin na may mataas na temperatura natutunaw), magsagawa ng pagkuha gamit ang mga organikong solvent. Sa ilang mga lugar ito mismo ang kanilang ginagawa, ngunit ang mga pamamaraang ito ay napakamahal. Sa isang nakaplanong ekonomiya, kung saan ang lahat ng mga gastos ay pinadala ng estado, posible na magtrabaho sa ganitong paraan. Gayunpaman, sa mga kondisyon Ekonomiya ng merkado lumalabas na ang laro, sa makasagisag na pagsasalita, ay hindi katumbas ng kandila. At kapag inihambing ang mga gastos, lumalabas na ang paggawa ng teknikal na alkohol (sa modernong mga termino - bioethanol) mula sa tradisyonal na mga hilaw na materyales ng pagkain ay mas mura. Ang lahat ay nakasalalay sa dami ng mga hilaw na materyales na mayroon ka. Ang mga Amerikano, halimbawa, ay may labis na produksyon ng mais. Mas madali at mas kumikita ang paggamit ng sobra para sa produksyon ng alak kaysa sa pagdadala nito sa ibang kontinente. Sa Brazil, tulad ng alam natin, ang sobrang tubo ay ginagamit din bilang hilaw na materyales para sa produksyon ng bioethanol. Sa prinsipyo, may ilang mga bansa sa mundo kung saan ang alkohol ay ibinuhos hindi lamang sa tiyan, kundi pati na rin sa tangke ng isang kotse. At magiging maayos ang lahat kung ang ilang mga sikat na tao sa mundo (lalo na, ang pinuno ng Cuba na si Fidel Castro) ay hindi magsalita laban sa gayong "hindi patas" na paggamit ng mga produktong pang-agrikultura sa mga kondisyon kung saan sa ilang mga bansa ang mga tao ay dumaranas ng malnutrisyon, o kahit na mamatay sa gutom .
Sa pangkalahatan, ang pagtugon sa mga philanthropic na kagustuhan sa kalagitnaan, ang mga siyentipiko na nagtatrabaho sa larangan ng produksyon ng bioethanol ay dapat maghanap ng ilang mas makatuwiran, mas advanced na mga teknolohiya para sa pagproseso ng mga hilaw na materyales na hindi pagkain. Mga sampung taon na ang nakalilipas, mga espesyalista mula sa Institute of Chemistry solid at mechanochemistry ng SB RAS ay nagpasya na kumuha ng ibang ruta - upang gamitin ang mechanochemical method para sa mga layuning ito. Sa halip na ang kilalang pagproseso ng kemikal ng mga hilaw na materyales o pag-init, nagsimula silang gumamit ng espesyal na pagproseso ng makina. Bakit dinisenyo ang mga espesyal na mill at activator? Ang kakanyahan ng pamamaraan ay ito. Dahil sa mekanikal na pag-activate, ang selulusa ay pumasa mula sa isang mala-kristal na estado sa isang amorphous. Ginagawa nitong mas madali para sa mga enzyme na gumana. Ngunit ang pangunahing bagay dito ay ang mga hilaw na materyales ay nasa proseso machining ay nahahati sa iba't ibang mga particle - na may iba't ibang (higit o mas kaunti) na nilalaman ng lignin. Pagkatapos - salamat sa iba't ibang mga katangian ng aerodynamic mga particle na ito - madali silang maihiwalay sa isa't isa gamit ang mga espesyal na pag-install.
Sa unang sulyap, ang lahat ay napaka-simple: gilingin ito at iyon ang katapusan nito. Pero sa unang tingin lang. Kung ang lahat ay talagang ganoon kasimple, kung gayon ang dayami at iba pang basura ng halaman ay gilingin sa lahat ng mga bansa. Ang talagang kailangan dito ay upang mahanap ang tamang intensity upang ang hilaw na materyal ay ihiwalay sa mga indibidwal na tela. Kung hindi, magtatapos ka sa isang monotonous mass. Ang gawain ng mga siyentipiko ay upang mahanap ang kinakailangang pinakamabuting kalagayan dito. At ang pinakamabuting kalagayan na ito, tulad ng ipinapakita ng kasanayan, ay medyo makitid. Maaari mo ring sumobra. Ito, dapat sabihin, ay gawain ng isang siyentipiko: upang makilala ang ginintuang kahulugan. Bukod dito, kinakailangan na isaalang-alang ang mga aspeto ng ekonomiya - ibig sabihin, upang bumuo ng teknolohiya upang ang mga gastos sa mekanikal at kemikal na pagproseso ng feedstock (gaano man ito mura) ay hindi makakaapekto sa gastos ng produksyon.
Sampu-sampung litro ng kahanga-hangang alkohol ay nakuha na sa mga kondisyon ng laboratoryo. Ang pinaka-kahanga-hangang bagay ay ang alkohol ay nakuha mula sa ordinaryong dayami. Bukod dito, nang walang paggamit ng mga acid, alkalis at sobrang init na singaw. Ang pangunahing tulong dito ay ang "miracle mill" na dinisenyo ng mga espesyalista ng Institute. Sa prinsipyo, walang pumipigil sa atin na lumipat sa mga pang-industriyang disenyo. Ngunit iyon ay ibang paksa.
Narito ito - ang unang domestic bioethanol mula sa dayami! Nasa bote pa. Maghihintay ba tayo hanggang sa simulan nila itong gawin sa mga tangke?
Ang paggawa ng ethyl alcohol mula sa sawdust biomass ay isinasagawa sa tatlong paraan:
Sa paraan ng hydrolysis, magiging 200 litro lamang ang makukuhang alak mula sa 1 toneladang sawdust. At sa paraan ng pagpoproseso ng pyrolysis, ang magiging ani ng alkohol ay 400 litro mula sa 1 toneladang sawdust. At ang halaga ng produksyon ng alkohol sa pangalawang kaso ay 10 rubles / litro at depende sa sukat ng produksyon at ang halaga ng sup.
Paghahambing iba't ibang uri mga biofuel
|
Biofuel |
Taunang ani mula sa 1 ektarya ng lupa |
Biofuel = Katumbas |
Presyo |
|
Langis ng rapeseed |
1,480 litro |
1 litro = 0.96 litro ng Diesel |
1.18 Euro (Mayo 2008) |
|
Rapeseed Oil Methyl Ester (Biodiesel) |
1,550 litro |
1 litro = 0.91 litro ng Diesel |
1.40 Euro (Hunyo 2008) |
|
Bioethanol |
2,560 litro |
1 litro = 0.65 litro ng gasolina |
|
|
Biomass hanggang likido BtL |
4 030 litro |
1 litro = 0.97 litro ng Diesel |
|
|
Biomethane |
3,540 kilo |
1 kg = 1.40 litro ng gasolina |
0.93 Euro (Hunyo 2008) |
Batay sa mga datos na ito, maaari nating tapusin na ang paggawa ng microbiological ng ethanol mula sa mga produktong biomass gasification sa pamamagitan ng pyrolysis ay mas matipid.
Mga katangiang pisikal, paglitaw sa kalikasan at istraktura ng cellulose/fiber.
Ang wood cellulose, o fiber, ay isang polysaccharide, na siyang pangunahing sangkap kung saan itinayo ang mga dingding ng mga selula ng halaman (cellulose - cell). Hibla ang pangunahing mahalaga bahagi kahoy (hanggang sa 70%), na nakapaloob sa shell ng mga prutas, buto, atbp. at hindi matatagpuan sa mga organismo ng hayop. Ang hibla ay isang solidong fibrous substance na hindi matutunaw sa tubig o karaniwang mga organikong solvent.Ang koton ay halos purong hibla; Ang mga hibla ng flax at abaka ay pangunahing binubuo din ng hibla; hibla sa kahoy ay tungkol sa 50%. papel, mga tela ng cotton- Ito ay mga produktong hibla. Marami ang naglalaman ng hibla produktong pagkain(harina, cereal, patatas, gulay)
Karaniwan, ang hibla sa kahoy ay sinamahan ng tinatawag na hemicelluloses (semi-fiber) - polysaccharides na nabuo ng pentoses (pentosans) at may komposisyon (C5H8O4)x, pati na rin ang mga hexoses tulad ng mannose (mannans) o galactose (galactans). Bilang karagdagan, ang kahoy ay naglalaman ng lignin - isang napaka-komplikadong sangkap na naglalaman ng anim na miyembro na mga singsing na benzene...
mesa. Component komposisyon ng aspen wood at straw, % trigo
|
Mga hilaw na materyales |
Selulusa |
Lignin |
Hemicellulose |
Extractives |
Ash |
|
dayami ng trigo |
48,7 |
21,4 |
23,2 |
||
|
Karaniwang aspen |
46,3 |
21,8 |
24,0 |
Ang molekular na timbang ng hibla ay malaki at umabot sa ilang milyon. Tulad ng almirol, ang mga molekula ng hibla ay binubuo ng mga yunit ng C6H10O5. Mayroong mula sa ilang daan hanggang ilang sampu-sampung libo ng mga naturang yunit sa mga molekulang hibla. Samakatuwid, ang komposisyon ng hibla ay ipinahayag, tulad ng almirol, sa pamamagitan ng formula (C6H10O5)
n. Sa istraktura nito, ang hibla, gayunpaman, ay naiiba sa almirol dahil ang istraktura ng mga molekula ng hibla ay walang sanga, ngunit isang istraktura na tulad ng sinulid, bilang isang resulta kung saan ang hibla ay maaaring bumuo ng mga hibla.Ang pag-aaral ng fiber esterification reactions (tingnan sa ibaba) ay humahantong sa konklusyon na ang bawat C 6 H 10 O 5 unit ay naglalaman ng tatlong hydroxyl group. Sa batayan na ito, ang molecular formula ng fiber ay inilalarawan bilang mga sumusunod:
Mga katangian ng kemikal at ang paggamit ng hibla.
Sa normal na temperatura, ang hibla ay hindi apektado ng diluted acids at alkalis, ngunit ang mga concentrated acid ay naaapektuhan.Kung ang isang bukol ng cotton wool (fiber) ay inilagay sa pinaghalong puro acids - nitric at sulfuric (kinakailangan bilang isang ahente ng pag-alis ng tubig) sa loob ng 8-10 minuto, ang isang reaksyon ng esterification ay magaganap: isang ester ng fiber at nitric acid ay makuha - nitro-fiber. Sa pamamagitan ng hitsura Ang nitrofiber ay halos hindi naiiba sa ordinaryong hibla, ngunit kapag nag-apoy sa hangin ay agad itong nasusunog (isang bukol ng nitrated cotton wool, kapag sinunog sa palad, walang oras upang sunugin ito), kapag pinainit sa isang nakakulong na espasyo at mula sa pagsabog, sumasabog ito. Depende sa bilang ng mga esterified hydroxyl group, ang mga marshmallow na may iba't ibang nilalaman ng nitrogen ay nabuo. Ang kumpletong nitration ng fiber ay humahantong sa pagbuo ng trinitrocellulose:
Kapag pinainit ng mga dilute acid, ang hibla, tulad ng starch, ay sumasailalim sa hydrolysis, sa huli ay nagiging glucose:
(C 6 H 10 O 5) n +
nH 2 O ==> nC 6 H 12 O 6Ang mga produkto ng cellulose/fiber processing sa pamamagitan ng hydrolysis ay nakakahanap ng iba't ibang aplikasyon (Tingnan ang figure. Structure at processing ng cellulose (fiber) sa pamamagitan ng hydrolysis). Sa anyo ng kahoy, ginagamit ito para sa mga gusali at maraming produkto. Ang papel ay gawa sa fiber (wood pulp). Ang mga tela, sinulid, at mga lubid ay gawa sa mga hibla ng abaka, flax, at cotton. Sa pamamagitan ng kemikal na pagproseso ng hibla, inihahanda ang alkohol, artipisyal na sutla, mga pampasabog at marami pang iba.
Produksyon ng hydrolytic alcohol mula sa sawdust.
Dahil ang hibla ay gumagawa ng glucose sa hydrolysis, at ang glucose, gaya ng nalalaman, ay maaaring ma-convert sa ethyl alcohol (ethanol) o butyl alcohol (butanol), samakatuwid, ang alkohol ay maaaring makuha sa pamamagitan ng kemikal na pagproseso ng kahoy.Ang paggawa ng ethyl alcohol mula sa sawdust gamit ang isa sa mga pamamaraan ay isinasagawa sa sumusunod na paraan. Dapat itong maunawaan na ang paggawa ng alkohol mula sa kahoy sa pamamagitan ng hydrolysis ng kahoy at kasunod na pagbuburo ay palaging mas masinsinang metal at magastos kaysa, halimbawa, gasification ng kahoy na may kasunod na catalytic conversion ng nagresultang synthesis gas sa alkohol o mga bahagi ng gasolina.
Sa isang hydrolysis apparatus, ang basura ng kahoy, tulad ng sawdust at wood chips, ay pinainit ng sulfuric acid (tingnan ang figure). Ang hibla ay na-hydrolyzed sa glucose (tingnan sa itaas). Ang sulfuric acid ay pagkatapos ay neutralisado sa isang solusyon ng dayap at ang nagresultang precipitate ng CaSO4 ay pinaghihiwalay. Ang nagreresultang solusyon ng glucose ay na-ferment sa malalaking vats sa pagkakaroon ng yeast. Pagkatapos ng pagbuburo, ang solusyon ay nahihiwalay mula sa lebadura at ang alkohol ay distilled mula dito sa mga haligi ng distillation; Ang lebadura ay ipinadala pabalik sa tangke ng pagbuburo.
Mula sa 1 tonelada ng tuyong kahoy, hanggang 200 litro ng ethyl alcohol (ethanol) ang nakukuha sa ganitong paraan; sa madaling salita, maaaring palitan ng 1 toneladang sawdust ang 1 toneladang patatas o 300 kg ng butil sa paggawa ng alkohol. Isinasaalang-alang na ang produksyon ng sintetikong goma at iba pang mga produkto ay gumagamit malaking bilang ng alkohol, pagkatapos ay magiging malinaw kung gaano kahalaga ang paggawa ng ethyl alcohol mula sa kahoy para sa pag-save ng mga hilaw na materyales ng pagkain.
Sa Russia, ang paggawa ng alkohol mula sa sawdust ay isinasagawa sa isang bilang ng mga halaman ng hydrolysis. Tingnan ang isang halimbawa ng pagkuha ng mixed gasoline E-85 (85% ethanol + 15% gasoline) sa Kirov BioKhimZavod LLC. Ang isang malaking toneladang produkto ng basura mula sa produksyon ng hydrolysis ng alkohol mula sa sawdust ay lignin, ang agnas na kung saan sa isang landfill ay malinaw na hindi nagpapabango sa hangin. Ngunit, ayon sa mga Amerikanong siyentipiko, ang nickel catalyst ay magpoproseso ng lignin.
Ang susunod, hindi gaanong kagiliw-giliw na paraan ng pagproseso ng sawdust ng kahoy ay pyrolysis, na gumagawa ng synthesis gas (isang pinaghalong CO at H2) at ang kasunod na synthesis ng mga alkohol, sintetikong gasolina, diesel fuel at iba pang bagay.
Ang tagumpay sa qualitative development ng lugar na ito ay nakamit ng mga siyentipiko mula sa Institute of Petrochemical Synthesis na pinangalanan. A.V. Topchiev RAS, na bumuo ng isang teknolohiya na nagsisiguro sa paggawa ng high-octane environment friendly synthetic na gasolina gamit ang pinakasimple at matipid na pamamaraan para sa pagproseso ng wood cellulose na may magandang ani ng panghuling produkto na nakakatugon sa mga promising na kinakailangan ng Euro-4 standard.
Ang kakanyahan ng kanilang pamamaraan para sa paggawa ng sintetikong gasolina mula sa wood cellulose ay ang mga sumusunod.
Una, ang synthesis gas na naglalaman ng hydrogen, carbon oxides, tubig, unreacted hydrocarbon na natitira pagkatapos ng produksyon nito, at naglalaman din o hindi naglalaman ng ballast nitrogen ay nakuha mula sa wood cellulose sa mataas na presyon. Pagkatapos, sa pamamagitan ng condensation, ang tubig ay pinaghihiwalay at inalis mula sa synthesis gas, at pagkatapos ay ang gas-phase, isang yugto ng catalytic synthesis ng dimethyl ether ay isinasagawa. Ang pinaghalong gas kaya nakuha, nang hindi naghihiwalay ng dimethyl ether mula dito, ay ipinapasa sa ilalim ng presyon sa isang katalista - isang binagong high-silicon zeolite - upang makagawa ng gasolina, at ang gas stream ay pinalamig upang ihiwalay ang sintetikong gasolina.
Ang synthesis gas ay ginawa mula sa wood cellulose iba't ibang paraan, halimbawa, sa proseso ng bahagyang oksihenasyon ng mga hilaw na materyales ng hydrocarbon sa ilalim ng presyon, na nagbibigay ng posibilidad ng pagproseso ng catalytic nito nang walang karagdagang compression. O ito ay nakuha sa pamamagitan ng catalytic reforming ng hydrocarbon feedstocks na may singaw o sa pamamagitan ng autothermal reforming. Sa kasong ito, ang proseso ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagbibigay ng hangin, o hangin na pinayaman ng oxygen, o purong oxygen. Na-debug din ang iba pang mga opsyon. Sa ikatlong yugto, ang proseso ng Fischer-Tropsch mismo ay isinasagawa, kung saan ang synthesis ng mga likidong hydrocarbon ay nangyayari batay sa mga bahagi ng synthesis gas. Halimbawa, kapag ang syngas (isang pinaghalong carbon monoxide CO at hydrogen H2) ay ipinapasa sa isang katalista na naglalaman ng pinababang bakal (pure iron Fe) na pinainit hanggang 200°C, nabubuo ang mga pinaghalong nakararami na saturated hydrocarbon (synthetic gasoline).
Sa unang pagkakataon, ang synthetic liquid fuel GTL ay ginawa sa maraming dami sa Germany noong 2nd World War 1939-45, na dahil sa kakulangan ng langis. Ang synthesis ay isinasagawa sa 170-200 °C, presyon 0.1-1 Mn/m2 (1-10 am) na may Co-based catalyst; Bilang isang resulta, ang gasolina (Kogazin 1, o syntin) na may octane number na 40-55, mataas na kalidad na diesel fuel (Kogazin II) na may cetane number na 80-100, at solid paraffin ay nakuha. Ang pagdaragdag ng 0.8 ml ng tetraethyl lead sa bawat 1 litro ng synthetic na gasolina ay nagpapataas ng octane number nito mula 55 hanggang 74. Ang synthesis gamit ang Fe-based catalyst ay isinagawa sa 220 °C pataas, sa ilalim ng presyon na 1-3 Mn/m2 (10-30 am). Ang sintetikong gasolina na ginawa sa ilalim ng mga kundisyong ito ay naglalaman ng 60-70% olefin hydrocarbons ng normal at branched na istraktura; ang octane number nito ay 75-78. Kasunod nito, ang paggawa ng synthetic liquid fuel SLT mula sa CO at H2 ay hindi malawak na binuo dahil sa mataas na gastos at mababang kahusayan ng mga catalyst na ginamit. Bilang karagdagan sa sintetikong gasolina at diesel na gasolina, ang mga high-octane na sangkap ng gasolina ay ginawang synthetic at idinagdag sa mga ito upang mapataas ang mga katangian ng anti-knock. Kabilang dito ang: isooctane, na nakuha sa pamamagitan ng catalytic alkylation ng isobutane na may butylenes; polymer gasoline - isang produkto ng catalytic polymerization ng propane-propylene fraction, atbp. Tingnan ang Lit.: Rapoport I. B., Artipisyal na likidong gasolina, 2nd ed., M., 1955; Petrov A.D., Chemistry of motor fuels, M., 1953; Lebedev N.N., Chemistry at teknolohiya ng pangunahing organic at petrochemical synthesis, M., 1971).
Ang singaw (sa temperatura na 200°C o higit pa) ay dumadaan sa ibabaw ng bakal.
Depende sa temperatura, ang mga sumusunod ay nabuo sa mga dingding ng reaktor: Fe + H2O = FeO + H2 + init (kalawang) o 3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2 + init (scale).
Ito ay mga karaniwang reaksyon para sa paggawa ng hydrogen sa industriya. Ang mga ginugol na iron oxide ay dapat na bawasan pabalik sa bakal.
Ginagawa ito tulad nito: FeO + CO = Fe + CO2.
Ang CO ay nagagawa kapag ang CH (gasolina) ay tumama sa isang mainit na bakal.
Sintetikong gasolina , na nakuha sa pamamagitan ng catalytic hydrogenation ng carbon monoxide, ay may mababang octane number; Upang makakuha ng mataas na uri ng gasolina para sa mga panloob na combustion engine, dapat itong sumailalim sa karagdagang pagproseso.
Ang methyl alcohol (methanol) sa industriya ay pangunahing nakuha mula sa synthesis gas na nagreresulta mula sa conversion ng natural gas methane. Ang reaksyon ay isinasagawa sa temperatura na 300-600 °C at isang presyon ng 200-250 kgf/cm sa pagkakaroon ng zinc oxide at iba pang mga catalyst: CO + H2 -----> CH3OH
Ang produksyon ng methyl alcohol (methanol) mula sa synthesis gas ay ipinapakita sa isang pinasimple na circuit diagram
|
|
Homologization ng methanol sa ethanol. Ang homologization ay isang reaksyon kung saan ang isang organic compound ay na-convert sa homologue nito sa pamamagitan ng pagpapakilala ng isang methylene group na CH2. Noong 1940, ang reaksyon ng methanol na may synthesis gas, na na-catalyze ng cobalt oxide sa isang presyon ng 600 atm, ay isinasagawa sa unang pagkakataon, na gumagawa ng ethanol bilang pangunahing produkto:
Ang paggamit ng cobalt carbonyl Co2(CO)8 bilang mga catalyst ay naging posible upang mabawasan ang presyon ng reaksyon sa 250 atm, habang ang antas ng conversion ng methanol sa ethanol ay 70%, at ang pangunahing produkto, ang ethanol, ay nabuo na may selectivity ng 40%. Ang mga by-product ng reaksyon ay acetaldehyde at acetic acid esters. Kasunod nito, ang higit pang mga pumipili na catalyst batay sa kobalt at ruthenium compound na may pagdaragdag ng phosphine ligands ay iminungkahi, at natagpuan na ang reaksyon ay maaaring mapabilis sa pamamagitan ng pagpapakilala ng mga promoter - iodide ions. Sa kasalukuyan, ang isang selectivity para sa ethanol na 90% ay nakamit. Kahit na ang mekanismo ng homologation ay hindi pa ganap na naitatag, maaari itong ituring na malapit sa mekanismo ng methanol carbonylation.
Ang Isobutyl alcohol ay ginagamit upang makagawa ng isobutylene, bilang isang solvent, at gayundin bilang isang hilaw na materyal para sa produksyon ng ilang mga flotation reagents at vulcanization accelerators sa industriya ng goma.
Sa industriya, ang isobutyl alcohol ay ginawa mula sa carbon monoxide CO at hydrogen H2, katulad ng synthesis ng methanol. Ang mekanismo ng reaksyon ay binubuo ng mga sumusunod na pagbabago:
Ang dehydration ng isobutyl alcohol sa isobutylene ay isang catalytic reaction. Ang pag-aalis ng tubig mula sa mga molekula ng isobutyl alcohol ay nangyayari sa 370 °C at isang presyon ng 3-4 atm. Ang singaw ng alkohol ay ipinapasa sa isang catalyst - purified alumina (aktibong aluminum oxide)..
Isa sa mga karaniwan mga teknolohikal na pamamaraan Ang produksyon ng isobutylene sa pamamagitan ng pag-aalis ng tubig ng isobutyl alcohol ay ipinakita sa ibaba.
Ang kasunod na esterification ng isobutylene na may ethyl alcohol ay gumagawa ng oxygen-containing additive sa gasolina - environment friendly na ethyl tert-butyl ether (ETBE), na mayroong octane number na 112 puntos (Paraan ng pananaliksik).
Ang Ethyl tert-butyl ether ETBE ay isang produkto ng synthesis ng isobutylene na may ethanol:
Ang teknolohikal na pamamaraan ay napaka-simple: ang mga sangkap ng hilaw na materyal, na pinainit sa isang heat exchanger, ay dumaan sa isang reaktor, kung saan ang labis na init ay tinanggal (ang reaksyon ay napaka-exothermic) at pinaghihiwalay sa dalawang hanay.
Sa unang haligi ng pagwawasto, ang n-butane at butylenes ay pinaghihiwalay mula sa pinaghalong reaksyon, na pagkatapos ay ginagamit para sa alkylation (isomerization), at sa pangalawa, ang handa na ETBE ay pinaghihiwalay mula sa itaas, at ang labis na methanol mula sa ibaba, na ibinalik sa hilaw na timpla.
Ang katalista ay isang ion exchange resin (sulfonic cation exchangers), ang antas ng conversion ay 94% (para sa isobutylene), ang kadalisayan ng nagresultang ETBE ay 99%.
Para sa 1 tonelada ng ETBE, 360 kg ng ethanol (100% ethyl alcohol) at 690 kg ng 100% isobutylene ang natupok.
kanin. Scheme para sa pagkuha ng ETBE:
1 - reaktor; 2, 3 - mga haligi ng distillation; Mga stream: I - isobutylene; II - ethanol; III - butane at butylenes; IV - ETBE; V - recycle ng ethanol.
Ang calorific value ng ETBE ay mas mababa kaysa sa gasolina; Ang ETBE ay ginagamit bilang high-octane additives sa gasolina, pinatataas ang kanilang DNP at pinapabuti ang distribusyon ng mga numero ng octane sa mga low-boiling fraction ng catalytic reformed na gasolina. Ang pinakamainam na epekto ay nakamit sa pamamagitan ng pagdaragdag ng 11% na halo ng ETBE sa 89-90% base na gasolina na may OC at /OC = 85/91, pagkatapos kung saan nakuha ang AI-93 na gasolina, ngunit ang calorific value nito ay bumababa mula sa 42.70 MJ/kg (nang walang additive. ) hanggang 41.95 MJ/kg.
Ang acetic acid ay isang organikong tambalan na may molecular formula na CH3COOH, at isang pasimula para sa paggawa ng iba't ibang kemikal na nagsisilbi sa iba't ibang industriya ng end-user tulad ng mga tela, pintura, goma, plastik at iba pa. Kabilang sa mga pangunahing bahagi ng aplikasyon nito ang paggawa ng vinyl acetate monomer (VAM), purified terephthalic acid (PTA), acetic anhydride, at ester solvents (ethyl acetate at butyl acetate).
Kakayahan ng mga producer ng acetic acid: BP Plc (UK), Celanese Corporation (USA), Eastman Chemical Company (USA), Daicel Corporation (Japan), Jiangsu Sofo (Group) Co. Ltd. (China), LyondellBasell Industries NV (Netherlands), Shandong Hualu-Hengsheng Chemical Co. Ltd. (China), Shanghai Huayi (Group) Company (China), Yankuang Cathay Coal Chemicals Co. Ltd. (China), at Kingboard Chemical Holdings Ltd. (Hong Kong).
Ang Celanese ay isa sa pinakamalaking producer sa mundo ng mga produktong acetyl (mga kemikal na intermediate tulad ng acetic acid para sa halos lahat ng pangunahing industriya); acetyl intermediates account para sa tungkol sa 45% ng kabuuang mga benta. Gumagamit ang Celanese ng methanol carbonylation na proseso (ang reaksyon ng methanol at carbon monoxide); Ang katalista na ginamit sa reaksyon at ang resultang produkto (acetic acid) ay dinadalisay sa pamamagitan ng distillation.
Noong Enero 2013, ginawaran si Celanese ng patent ng US (#7863489) para sa isang direkta at piling proseso para sa paggawa ng ethanol mula sa acetic acid gamit ang isang platinum/tin catalyst. Sinasaklaw ng patent ang isang paraan para sa piling paggawa ng ethanol gamit ang vapor-phase reaction ng acetic acid sa panahon ng hydrogenation sa isang catalyst composition upang makagawa ng ethanol. Sa isang embodiment ng kasalukuyang imbensyon, ang reaksyon ng acetic acid at hydrogen sa ibabaw ng platinum/tin catalyst na sinusuportahan sa silica, graphite, calcium silicate o aluminosilicate ay piling gumagawa ng ethanol sa vapor phase sa temperatura na humigit-kumulang 250 °C.
Gastos ng paggawa ng ethyl alcohol sa pamamagitan ng acetic acid at mga bentahe ng kalidad
Price para sa acetic acid, acetic anhydride, vinyl acetate monomer sa USA
Mga presyo para sa acetic acid, acetic anhydride, vinyl acetate monomer sa Europe
Mga presyo para sa acetic acid, acetic anhydride, vinyl acetate monomer sa Asia
Ang likidong nakuha gamit ang paglalarawang ito ay methanol. Ito ay kilala rin bilang methyl (wood) alcohol at may formula - CH 3 OH.
Ang methanol sa dalisay nitong anyo ay ginagamit bilang solvent at bilang isang high-octane additive sa motor fuel, gayundin nang direkta bilang high-octane fuel (octane number => 115).
Ito ang parehong "gasolina" na ginagamit upang punan ang mga tangke ng karera ng mga motorsiklo at mga kotse.
Tulad ng ipinakita ng mga dayuhang pag-aaral, ang isang makina na tumatakbo sa methanol ay tumatagal ng maraming beses na mas mahaba kaysa sa paggamit ng gasolina na nakasanayan natin, at ang kapangyarihan nito, na may patuloy na dami ng gumagana, ay tumataas ng 20%.
Ang tambutso mula sa isang makina na tumatakbo sa gasolinang ito ay palakaibigan sa kapaligiran at kapag nasubok para sa toxicity, walang mga nakakapinsalang sangkap ang natukoy.
Ang isang maliit na laki ng aparato para sa paggawa ng gasolina na ito ay madaling gawin, hindi nangangailangan ng espesyal na kaalaman o mahirap na mga bahagi, at walang problema sa pagpapatakbo. Ang pagganap nito ay nakasalalay sa iba't ibang dahilan, kabilang ang mga sukat.
Ang aparato, ang diagram at paglalarawan ng pagpupulong na ibinigay sa ibaba, na may diameter ng reaktor na 75 mm lamang, ay gumagawa ng tatlong litro ng tapos na gasolina bawat oras. Bukod dito, ang buong istraktura ay tumitimbang ng halos 20 kg at may humigit-kumulang na mga sumusunod na sukat: 20 cm ang taas, 50 cm ang haba at 30 cm ang lapad.
Chemistry ng proseso
Hindi tayo lalalim sa mga variant ng mga proseso ng kemikal at, para sa pagiging simple ng mga kalkulasyon, ipapalagay natin na kapag normal na kondisyon(20°C at 760 mmHg) synthesis gas ay nakukuha mula sa methane ayon sa sumusunod na formula:
2CH 4 + O 2 -> 2CO + 4H 2 + 16.1 kcal,
mula sa 44.8 litro ng methane at 22.4 litro ng oxygen, 44.8 litro ng carbon monoxide at 89.6 litro ng hydrogen ay lumabas, pagkatapos ay nakuha ang methanol mula sa mga gas na ito ayon sa pormula:
CO + 2H 2<=>CH 3 OH
mula sa 22.4 l ng carbon monoxide at 44.8 l ng hydrogen ito ay lumalabas: 12 g (C) + 3 g (H) + 16 g (O) + 1 g (H) = 32 g ng methanol.
Nangangahulugan ito, ayon sa mga batas ng aritmetika, 32 g ng methanol ay lumalabas sa 22.4 litro ng methane, o humigit-kumulang: mula sa 1 cubic meter ng methane ay na-synthesize 1.5 kg 100% methanol(ito ay ~2 litro).
Sa katotohanan, dahil sa mababang kahusayan sa mga domestic na kondisyon, mula sa 1 metro kubiko. natural gas makakakuha ka ng mas mababa sa 1 litro ng huling produkto (para sa opsyong ito ang limitasyon ay 1 l/h!).
Para sa 2011, ang presyo ay 1 metro kubiko. Ang gas ng sambahayan sa Russia ay 3.6-3.8 rubles at patuloy na tumataas. Isinasaalang-alang na ang methyl alcohol ay may dalawang beses sa calorific value ng gasolina, nakakakuha kami ng katumbas na presyo na 7.5 rubles. at sa wakas, ikot hanggang 8 rubles. para sa iba pang gastos - email. enerhiya, tubig, mga catalyst, paglilinis ng gas - lumalabas pa rin itong mas mura kaysa sa gasolina at nangangahulugan na "ang laro ay nagkakahalaga ng kandila" sa anumang kaso!
Ang presyo ng gasolinang ito ay hindi kasama ang mga gastos sa pag-install (kapag lumipat sa mga alternatibong pananaw Ang mga gasolina ay palaging nangangailangan ng isang panahon ng pagbabayad), sa kasong ito ang presyo ay mula 5 hanggang 50 libong rubles, depende sa pagiging produktibo, pag-aautomat ng proseso at kung kaninong mga puwersa ito ay gagawin.
Sa pagpupulong sa sarili, ay nagkakahalaga ng minimum na 2, at maximum na 10 tr. Karamihan sa pera ay gagastusin sa pagliko at gawaing hinang, pati na rin para sa paghahanda ng mga compressor (maaari itong mula sa isang may sira na refrigerator, kung gayon ito ay magiging mas mura) at para sa mga materyales na kung saan ang yunit na ito ay binuo.
Babala: Ang methanol ay nakakalason. Ito ay isang walang kulay na likido na may puntong kumukulo na 65°C, may amoy na katulad ng karaniwang inuming alkohol, at nahahalo sa lahat ng aspeto sa tubig at maraming organikong likido. Tandaan na ang 50 mililitro ng methanol na lasing ay nakamamatay; sa mas maliit na dami, ang pagkalason sa mga produktong pagkasira ng methanol ay nagdudulot ng pagkawala ng paningin!
Prinsipyo ng pagpapatakbo at pagpapatakbo ng device
Ang functional diagram ng device ay ipinapakita sa Fig. 1.
Ang tubig mula sa gripo ay konektado sa "pasukan ng tubig" (15) at, sa pagdaan pa, ay nahahati sa dalawang stream: isang stream (nilinis mula sa mga nakakapinsalang dumi sa pamamagitan ng isang filter) at sa pamamagitan ng gripo (14) at butas (C) ay pumapasok sa mixer (1), at ang isa pa ay ang daloy sa gripo (4) at ang butas (G) ay pumapasok sa refrigerator (3), na dumadaan sa kung saan ang tubig, na lumalamig sa synthesis gas at methanol condensate, ay lumabas sa butas (Y).
Ang domestic natural gas, na nilinis mula sa sulfur impurities at odorous odorants, ay konektado sa pipeline ng "Gas Inlet" (16). Susunod, ang gas ay pumapasok sa mixer (1) sa pamamagitan ng butas (B), kung saan, pagkatapos ng paghahalo sa singaw ng tubig, ito ay pinainit sa burner (12) sa temperatura na 100 - 120°C. Pagkatapos, mula sa mixer (1) hanggang sa butas (D), ang pinainit na pinaghalong gas at singaw ng tubig ay pumapasok sa butas (B) sa reaktor (2).
Ang reactor (2) ay puno ng catalyst No. 1, mass fractions: 25% NiO (nickel oxide) at 60% Al 2 O 3 (aluminum oxide), ang natitira 15% CaO (quicklime) at iba pang mga impurities, catalyst activity - tira. volume fraction methane sa panahon ng conversion na may singaw ng hydrocarbon gas (methane), ganap na nalinis mula sa mga sulfur compound, na naglalaman ng methane na hindi bababa sa 90%, na may volume ratio ng steam:gas = 2:1, hindi hihigit sa:
sa 500°C - 37%
sa 700°C - 5%.
Sa reaktor, ang synthesis gas ay nabuo sa ilalim ng impluwensya ng isang temperatura na humigit-kumulang 700 ° C, na nakuha sa pamamagitan ng pag-init gamit ang isang burner (13). Susunod, ang pinainit na synthesis gas ay pumapasok sa butas (E) sa refrigerator (3), kung saan dapat itong palamig sa temperatura na 30-40 ° C o mas mababa. Pagkatapos ang cooled synthesis gas ay umalis sa refrigerator sa pamamagitan ng butas (I) at sa pamamagitan ng butas (M) ay pumapasok sa compressor (5), na maaaring magamit bilang isang compressor mula sa anumang refrigerator ng sambahayan.
Susunod ay ang compressed synthesis gas na may presyon na 5-10 atm. sa pamamagitan ng butas (H) ito ay umalis sa compressor at sa pamamagitan ng butas (O) ay pumapasok sa reactor (6). Ang reaktor (6) ay puno ng katalista No. 2, na binubuo ng 80% tanso at 20% ng zinc.
Sa reactor na ito, na siyang pinakamahalagang yunit ng apparatus, nabuo ang methanol vapor. Ang temperatura sa reactor ay hindi dapat lumampas sa 270°C, na maaaring kontrolin gamit ang isang thermometer (7) at iakma gamit ang isang gripo (4). Maipapayo na panatilihin ang temperatura sa loob ng 200-250°C, o mas mababa.
Pagkatapos ang methanol vapors at unreacted synthesis gas ay umalis sa reactor (6) sa pamamagitan ng butas (P) at pumasok sa refrigerator (W) sa pamamagitan ng butas (L), kung saan ang mga methanol vapors ay lumalamig at lumabas sa refrigerator sa pamamagitan ng butas (K).
Susunod, ang condensate at unreacted synthesis gas ay pumapasok sa butas (U) papunta sa condenser (8), kung saan ang natapos na methanol ay nag-iipon, na nag-iiwan ng condenser sa butas (P) at ang gripo (9) sa isang lalagyan.
Ang butas (T) sa condenser (8) ay ginagamit upang mag-install ng pressure gauge (10), na kinakailangan upang masubaybayan ang presyon sa condenser. Ito ay pinananatili sa loob ng 5-10 atmospheres o higit pa, pangunahin sa tulong ng isang gripo (11) at bahagyang may gripo (9).
Ang butas (X) at tapikin (11) ay kinakailangan para sa paglabas ng hindi na-react na synthesis gas mula sa condenser, na muling ini-recirculate pabalik sa mixer (1) sa pamamagitan ng butas (A), ngunit tulad ng ipinakita ng pagsasanay, ang mga output na gas ay dapat masunog. sa isang mitsa, at hindi tumakbo pabalik sa system. Oo, binabawasan nito ang kahusayan, ngunit lubos nitong pinapasimple ang pag-setup.
Ang gripo (9) ay inaayos upang ang purong likidong methanol na walang gas ay patuloy na lumalabas.
Ito ay magiging mas mahusay kung ang antas ng methanol sa condenser ay tumaas kaysa bumaba. Ngunit ang pinakamainam na kaso ay kapag ang antas ng methanol ay pare-pareho (na maaaring kontrolin ng built-in na salamin o ilang iba pang paraan).
Ang gripo (14) ay inaayos upang walang tubig sa methanol, at ang singaw ay nabuo sa mixer, mas mabuti na mas mababa kaysa sa higit pa.
Pagsisimula ng device
Binuksan ang gas access, ang tubig (14) ay sarado sa ngayon, gumagana ang mga burner (12), (13). Ang tap (4) ay ganap na nakabukas, ang compressor (5) ay naka-on, ang tap (9) ay nakasara, ang tap (11) ay ganap na nakabukas.
Pagkatapos ay buksan ang gripo (14) para sa pagpasok ng tubig, at gamitin ang gripo (11) upang i-regulate ang kinakailangang presyon sa condenser, subaybayan ito gamit ang pressure gauge (10). Ngunit sa anumang pagkakataon ay isara nang buo ang gripo (11)!!!
Susunod, pagkatapos ng mga limang minuto, gumamit ng gripo (14) at isang may ilaw na burner (21) upang dalhin ang temperatura sa reactor (6) sa 200-250°C. Pagkatapos nito, ang burner (21) ay pinapatay; ito ay kinakailangan lamang para sa preheating, dahil ang methanol ay na-synthesize sa pagpapalabas ng init. Pagkatapos ay buksan nang bahagya ang gripo (9), kung saan dapat dumaloy ang isang stream ng methanol. Kung patuloy itong dumadaloy, buksan ang gripo (9) nang kaunti pa; kung ang methanol ay may halong gas, buksan ang gripo (14).
Sa pangkalahatan, mas mataas ang productivity na itinakda mo sa device, mas mabuti.
Maipapayo na gawin ang aparatong ito mula sa hindi kinakalawang na asero o bakal. Ang lahat ng mga bahagi ay gawa sa mga tubo; ang mga tubong tanso ay maaaring gamitin bilang manipis na mga tubo sa pagkonekta. Sa refrigerator kinakailangan na mapanatili ang ratio X:Y=4, iyon ay, halimbawa, kung X+Y=300 mm, kung gayon ang X ay dapat na katumbas ng 240 mm, at Y, nang naaayon, 60 mm. 240/60=4. Ang mas maraming mga liko na magkasya sa refrigerator sa isang gilid o sa iba pa, mas mabuti.
Ang lahat ng gripo ay ginagamit mula sa gas welding torches. Sa halip na mga gripo (9) at (11), maaari mong gamitin ang mga valve na nagpapababa ng presyon mula sa mga silindro ng gas sa bahay o mga tubo ng capillary mula sa mga refrigerator ng sambahayan.
Ang mixer (1) at reactor (2) ay pinainit sa isang pahalang na posisyon (tingnan ang pagguhit).
Well, iyon lang siguro. Sa konklusyon, nais kong idagdag na ang isang mas progresibong disenyo para sa paggawa ng bahay ng auto fuel ay nai-publish sa ilang mga isyu ng Priority magazine noong 1992-93:
№1-2 — Pangkalahatang Impormasyon sa paggawa ng methanol mula sa natural na gas.
No. 3-4 - mga guhit ng isang halaman para sa pagproseso ng methane sa methanol.
No. 5-6 - pag-install, mga hakbang sa kaligtasan, kontrol, mga tagubilin para sa pag-on ng kagamitan.
Larawan 1 - Diagram ng eskematiko kagamitan
Larawan 2 - Panghalo
Larawan 3 - Reaktor
Figure 4 - Refrigerator
Figure 5 - Capacitor
Larawan 6 - Reaktor
Mga karagdagan mula kay Igor Kvasnikov
Hindi sinasadyang nakita ko ang iyong publikasyon sa isang search engine at naging interesado ako sa nilalaman nito. Pagkatapos ng maikling pagsusuri, agad na lumabas ang mga kamalian na ginawa ng may-akda.
Ang impormasyon tungkol sa "methanol" ay nai-publish sa magazine na "Priority" para sa 1991, 92, 93. , ngunit ganap natapos na proyekto ay hindi kailanman nai-publish (ang ipinangakong catalysts para sa mga subscriber ay kinatas).
Ang mga numerong ito ay naglalaman ng mga guhit ng isang reaktor na may electrical diagram mga kontrol at mas malalamig na disenyo, pagkatapos ay magalang na humingi ng paumanhin si Mr. Vaks (ang may-akda ng artikulo) at sinabing ititigil ang karagdagang paglalathala sa kahilingan ng mga pwersang panseguridad ng USSR at para sa mga gustong ulitin ang pag-install na ito, ang larangan ng pagkamalikhain ay walang limitasyon. Figure 1(a) - Binagong diagram ng device
Unang yugto - tulad ng nabanggit kanina, ang gas at tubig ay dapat na dalisayin (na may filter ng sambahayan, o mas mabuti sa isang distiller) upang hindi agad na lason ang mga catalyst ng mga reactor 2 at 6. Mas tiyak, sumunod sa steam: gas ratio bilang 2: 1. Dapat ay walang pagbabalik ng mga hindi na-react na produkto sa 1st stage.
Ika-2 yugto - ang conversion ng methane ay nagsisimula sa t=~400°C, ngunit sa mababang t°C mayroong mababang porsyento ng na-convert na gas, ang pinakamainam na t=700°C, ipinapayong kontrolin ito gamit ang thermocouple.
Pagkatapos ng reactor at refrigerator, ang pag-install ay naglalaman ng pressure gauge (10) at pressure reducing valve (11) na nakatakda sa pressure na 25-35 atm (ang pagpili ng pressure ay depende sa antas ng pagkasira ng catalyst). Mas mainam na gumamit ng dalawang compressor mula sa refrigerator upang mag-pump up ng sapat na synthesis gas pressure.
Ipinapayo ko sa iyo na gawin ang condenser (8) hindi cylindrical, ngunit conical (ginagawa ito upang mabawasan ang lugar ng pagsingaw ng methanol) at may isang window para sa pagsubaybay sa antas ng methanol. Ang mga reacted na produkto ay dinadala mula sa itaas ng kono gamit ang isang tubo (u) Ø 8 mm.
Ang tubo ay ibinababa sa isang conical na sisidlan na 10 mm sa ibaba ng throttling outlet (P).
Ang unreacted synthesis gas ay pinalabas sa pamamagitan ng isang tubo (x) Ø 5 mm, na hinangin sa tuktok ng kono, ang gas na tumatakas sa pamamagitan ng tubo na ito ay sinusunog sa dulo nito, upang maiwasan ang apoy na tumakas papunta sa sisidlan ng kono, ang dulo ng tubo ay pinalamanan ng tansong kawad.
Ang antas ng methanol ay pinananatili sa 2/3 ng kabuuang taas ng sisidlan, para dito mas mahusay na gumawa ng isang transparent na window. Upang matiyak ang 100% na kaligtasan, maaari mong i-equip ang output wick na may thermocouple, ang signal mula sa kung saan (dahil sa kawalan ng apoy) ay awtomatikong pinapatay ang supply ng gas sa pag-install; ang anumang regulator mula sa mga modernong gas stoves ay angkop para sa mga layuning ito .
Catalytic method para sa paggawa ng methanol ( kahoy na alkohol) mula sa natural na gas ay inilarawan nang detalyado.
