Интернет-журнал 'Домашняя лаборатория', 2007 №11 - Журнал «Домашняя лаборатория»
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
1. Увеличение площади катализатора в 300—1000 раз за счет уменьшения размеров частиц.
2. Происходит постоянная очистка катализатора от поверхностного загрязнения.
3. Постоянные пульсации давления реагирующих газов между частицами катализатора, а во второй схеме дополнительно происходит еще и перекачки газа внутри самого реактора.
Недостаток этого реактора — повышенное сопротивление потоку газа — устраняется попеременным уплотнением — освобождением частиц внутри четных — нечетных катушек. Одна важная деталь: необходимо теплоизолировать катушки от корпуса реактора. В связи с этим, а также из практических соображений автором были внесены следующие изменения (см. рис. ниже):
Из болванки (бронзы или латуни) диаметром 50 мм, выточим корпус реактора. Размеры можно взять прежние — 160 мм общая длина, рабочая реакторная длина около 140мм, внутренний диаметр 33 мм, толщина стенок приблизительно 5…8 мм, т. е. внешний диаметр около 50 мм и того же диаметра — заглушки, их толщина по 20 мм и на каждой нарезана резьба М36х1,0 мм и длиной по 10 мм. Всё это должно быть сделано из одного и того же материала! К заглушкам в отверстия вставляются и привариваются переходные штуцера или просто соединительные бесшовные стальные трубки с внутренним диаметром 6…8 мм и толщиной стенок около 2 мм. Данную конструкцию необходимо снаружи теплоизолировать листовым асбестом и разделить по всей длине на четыре секции с помощью пяти перегородок, также вырезанных из листового асбеста. Для фиксации перегородок, — можно промазать их силикатным клеем, после просушки наматывается медная проволока (d = 0,15 мм) в каждую секцию. Сопротивление, измеренное омметром, для каждой секции должно быть около 1200 Ом. Обмотки включаются по схеме рис. 3 через регулятор напряжения (например: лабораторный трансформатор — ЛATP), чтобы избежать перегрева обмоток, их надо охлаждать, для этого можно проложить под обмотки стеклянные трубочки диаметром 6…8 мм, возможен принудительный обдув катушек, с контролем температуры внутри реактора.
Следует отметить, что подобная схема реактора (рис. 2) была заявлена на патент (автор — Г.Н. Вакс), она может работать в любых каталитических газовых процессах. Поэтому для химиков — это не домашняя разработка, а принципиально новый, еще не совсем изученный, но эффективный реактор. По всей видимости, эффекты усилятся при подаче прямоугольных импульсов или колебаний высокой частоты.
Количество отверстий — сколько поместится на круге Ф35 мм. Диаметр отверстий — 5 мм. Размер ячейки сетки тонкой очистки — 0,05 мм. Сетки соединяются в "бутерброд" при помешу заклёпок. Суммарная толщина "бутерброда" равна 2 мм.
ПРОИЗВОДСТВО СИНТЕЗ-ГАЗА
СИНТЕЗ-ГАЗОМ называется смесь Н2 и СО, необходимая для производства метанола. Поэтому вначале рассмотрим технологию синтез-газа. Традиционные методы получения СО и Н2 из метана (СН4) состоят в том, что метан смешивается с водяным паром и в нагретом состоянии поступает в реактор, где к паро-метанной смеси добавляется дозированное количество кислорода. При этом происходят следующие реакции:
[1] СН4 + 2О2 <-> СО2 + 2Н2О + 890 кдж;
[2] СН4 + Н2О <-> СО + 3Н2 — 206 кдж;
[3] СН4 + СО2 <-> 2СО + 3Н2 — 248 кдж;
[4] 2Н2 + О2 <-> 2Н20 + 484 кдж;
[5] СО2 + Н2 <-> СО + Н2О — 41,2 кдж.
Как видно, некоторые реакции эндотермические — с поглощением тепла — а некоторые экзотермические — с выделением. Наша задача создать такой баланс, чтобы реакции шли с контролируемым выделением тепла. Итак, вначале требуется дозированное смешение Н2О и СН4. Традиционные методы ведения этого процесса сложны и громоздки. Мы будем насыщать метан водяными парами путем пропускания пузырьков этого газа через нагретую до 100 градусов Цельсия воду, а чтобы пузырьки активно разбивались, размещаем на их пути твердые ферритовые частички размером 1–2 мм. Но в этой массе рано или поздно пузырьки находят дорогу и затем, практически не разбиваясь, проходят по образовавшемуся каналу. Чтобы этого не происходило, частички из феррита и смесительную камеру ставим в соленоид с подачей переменного тока. В этом существенное отличие нашего диспергатора (см. рис 5).
Рис. 5. Диспергатор
Под действием вибрации частиц феррита в пульсирующем магнитном поле пузырьки метана постоянно разбиваются, проходят сложный зигзагообразный путь и насыщаются парами воды. К соленоиду жестких требований нет, поскольку запитывается он от ЛATPa или от регулятора света (в продаже имеются). Регулировка напряжения на соленоиде необходима, чтобы, изменяя магнитное поле, одновременно изменять и степень насыщения метана парами воды. О цели этих изменений будет сказано ниже.
Количество витков в катушке может быть от 500 до 1000. Диаметр провода 0,1–0,3 мм. Труба диспергатора берется из неферромагнитного металла, поэтому в переменном магнитном поле она будет разогреваться. Кроме того, и метан поступает в воду разогретым. Поэтому специального нагревателя для воды не требуется (прим. — ошибочное мнение! Воду предварительно надо нагреть до кипения, например газовой грелкой, иначе не получить нужного количества водяного пара). Ещё необходим бачок для подпитки водой, поскольку она непрерывно расходуется на образование паро-метановой смеси, для этой цели подойдет сливной бачок от стандартного унитаза, чьё сливное отверстие закрывается стальной пластиной, с приваренной сливной трубкой, конец этой трубки вставляется в диспергатор и изгибается вниз на 180°(см. рис. 5), делается это с целью безопасности, чтобы исключить попадание газа-метана в бачок.
Готовая паро-метановая смесь разогревается до температуры 550–600 градусов в теплообменнике.
ВНИМАНИЕ: необходимо расположить бачок таким образом, чтобы уровень воды в смесителе — диспергаторе не поднимался выше 150 мм, т. е. до половины его высоты, это связано с величиной давления в газовой сети (=150 мм водного столба!), иначе вода будет препятствовать проходу газа-метана в диспергатор.
Также воду перед подачей в бачок необходимо
