VhodEtanol iz žagovine. Proizvodnja etilnega alkohola iz žagovine
Žagovina je dragocena surovina za proizvodnjo različnih alkoholov, ki jih je mogoče uporabiti kot gorivo.
Takšna biogoriva lahko delujejo:
- bencinski motorji za avtomobile in motorna kolesa;
- generatorji električne energije;
- gospodinjska bencinska oprema.
Glavni problem pri izdelavi biogoriv iz žagovine je treba premagati hidrolizo, to je pretvorbo celuloze v glukozo.
Celuloza in glukoza imata isto osnovo - ogljikovodike. Toda za pretvorbo ene snovi v drugo so potrebni različni fizikalni in kemični procesi.
Glavne tehnologije za pretvorbo žagovine v glukozo lahko razdelimo na dve vrsti:
- industrijski ki zahteva sofisticirano opremo in drage sestavine;
- domače ki ne zahtevajo nobene sofisticirane opreme.
Ne glede na način hidrolize je treba žagovino čim bolj zdrobiti. Za to se uporabljajo različni drobilniki.
kako manjša velikostžagovina, teme bolj učinkovit prišlo bo do razgradnje lesa v sladkor in druge sestavine.
Najdi več podrobne informacije o opremi za mletje žagovine lahko tukaj:. Druga priprava žagovine ni potrebna.
industrijski način
Nato se žagovina vlije v navpični lijak napolnjen z raztopino žveplove kisline(40%) v masnem razmerju 1:1 in se, ko je hermetično zaprt, segreje na temperaturo 200–250 stopinj.
V tem stanju se žagovina hrani 60–80 minut, nenehno mešamo.
V tem času poteka proces hidrolize in celuloza, ki absorbira vodo, razpade na glukozo in druge sestavine.
Snov, pridobljena kot rezultat te operacije filter, pridobivanje mešanice raztopine glukoze z žveplovo kislino.
Prečiščeno tekočino zlijemo v ločeno posodo in zmešamo z raztopino krede, ki nevtralizira kislino.
Nato vse filtriramo in dobimo:
- strupeni odpadki;
- raztopina glukoze.
Napaka ta metoda v:
- visoke zahteve za material, iz katerega je izdelana oprema;
- visoki stroški za regeneracijo kisline,
zato ni bil široko uporabljen.
Obstaja tudi cenejši način., v katerem se uporablja raztopina žveplove kisline z jakostjo 0,5–1%.
Vendar pa učinkovita hidroliza zahteva:
- visok tlak (10–15 atmosfer);
- segrevanje na 160-190 stopinj.
Čas postopka je 70-90 minut.
Oprema za tak postopek je lahko izdelana iz cenejših materialov, ker je tako razredčena raztopina kisline manj agresivna od tiste, ki se uporablja pri zgoraj opisani metodi.
AMPAK tlak 15 atmosfer ni nevaren tudi za klasično kemično opremo, ker veliko procesov poteka tudi pri visokem tlaku.
Za obe metodi uporabite jeklene, hermetično zaprte posode do 70 m³, z notranje strani obložene s kislinsko odporno opeko ali ploščicami.
Ta obloga ščiti kovino pred stikom s kislino.
Vsebina posod se segreva z dovajanjem vroče pare vanje.
Na vrhu je nameščen odtočni ventil, ki je nastavljen na zahtevani tlak. Zato odvečna para uhaja v ozračje. Preostala para ustvarja potreben pritisk.
Obe metodi vključujeta isti kemični proces.. Celuloza (C6H10O5)n pod vplivom žveplove kisline absorbira vodo H2O in se spremeni v glukozo nC6H12O6, to je mešanico različnih sladkorjev.
Po čiščenju se ta glukoza ne uporablja samo za pridobivanje biogoriv, ampak tudi za proizvodnjo:
- pitne in tehnične alkohol;
- Sahara;
- metanol.
Obe metodi omogočata obdelavo lesa katere koli vrste, zato sta univerzalni.
Kot stranski produkt predelave žagovine v alkohol dobimo lignin - snov, ki se drži skupaj:
- peleti;
- briketi.
Zato se lignin lahko prodaja podjetjem in podjetnikom, ki se ukvarjajo s proizvodnjo peletov in briketov iz lesnih odpadkov.
Še ena stranski produkt hidrolize je furfural. Je oljnata tekočina, učinkovito sredstvo za zaščito lesa.
Furfural se uporablja tudi za:
- rafiniranje nafte;
- čiščenje rastlinskega olja;
- proizvodnja plastike;
- razvoj protiglivičnih zdravil.
V procesu predelave žagovine s kislino se sproščajo strupeni plini, zato:
- vsa oprema mora biti nameščena v prezračevani delavnici;
- delavci morajo nositi zaščitna očala in respirator.
Dobitek glukoze po teži je 40–60% teže žagovine, vendar ob upoštevanju velike količine vode in nečistoč teža izdelka je nekajkrat večja od začetne teže surovine.
Odvečna voda bo odstranjena med postopkom destilacije.
Poleg lignina so stranski produkti obeh procesov še:
- alabaster;
- terpentin,
ki se lahko proda za nekaj dobička.
Čiščenje raztopine glukoze
Čiščenje poteka v več fazah:
- Mehanski čiščenje z uporabo separatorja odstrani lignin iz raztopine.
- Zdravljenje kredasto mleko nevtralizira kislino.
- poravnava loči produkt v tekočo raztopino glukoze in karbonatov, ki se nato uporabijo za pridobivanje alabastra.
Tukaj je opis tehnološkega cikla predelave lesa v obratu za hidrolizo v mestu Tavda (regija Sverdlovsk).
domača metoda
Ta metoda je lažja ampak v povprečju traja 2 leti. Žagovina se vlije v velik kup in obilno zalije z vodo, nato pa:
- pokriti z nečim
- pusti pljuvanje.
Temperatura v kupu se dvigne in začne se proces hidrolize, posledično celuloza se pretvori v glukozo ki jih lahko uporabimo za fermentacijo.
Pomanjkljivost te metode Dejstvo je, da se pri nizki temperaturi aktivnost hidroliznega procesa zmanjša, pri negativni temperaturi pa se popolnoma ustavi.
Zato je ta metoda učinkovita le v toplih regijah.
Poleg tega obstaja velika verjetnost degeneracije procesa hidrolize v razpad, zaradi česar se ne bo izkazala glukoza, ampak blato, in vsa celuloza se bo spremenila v:
- ogljikov dioksid;
- ne veliko število metan.
Včasih v hišah zgradijo instalacije, podobne industrijskim. . Izdelani so iz nerjavečega jekla, ki brez posledic prenese vplive šibke raztopine žveplove kisline.
Segrejte vsebino takšne naprave z:
- odprt ogenj (kres);
- tuljava iz nerjavečega jekla, skozi katero kroži vroč zrak ali para.
S črpanjem pare ali zraka v posodo in spremljanjem odčitkov manometra se uravnava tlak v posodi. Postopek hidrolize se začne pri tlaku 5 atmosfer, vendar najučinkoviteje poteka pri tlaku 7–10 atmosfer.
Potem, tako kot v industrijski proizvodnji:
- očistite raztopino iz lignina;
- obdelamo z raztopino krede.
Po tem se raztopina glukoze usede in fermentira z dodatkom kvasa.
Fermentacija in destilacija
Za fermentacijo v raztopino glukoze dodajte navaden kvas ki aktivirajo proces fermentacije.
Ta tehnologija se uporablja tako v podjetjih kot pri proizvodnji alkohola iz žagovine doma.
Čas fermentacije 5–15 dni, odvisno od:
- temperatura zraka;
- vrste lesa.
Proces fermentacije nadzira količina nastajanja mehurčkov ogljikovega dioksida.
Med fermentacijo pride do takšnega kemičnega procesa - glukoza nC6H12O6 razpade na:
- ogljikov dioksid (2CO2);
- alkohol (2C2H5OH).
Po koncu fermentacije material je destiliran- segrevanje na temperaturo 70–80 stopinj in hlajenje izpušne pare.
Pri tej temperaturi izhlapi iz raztopine:
- alkoholi;
- etri,
voda in v vodi topne nečistoče pa ostanejo.
- hlajenje s paro;
- alkoholna kondenzacija
uporabite tuljavo potopite v hladno vodo ali ohladite s hladnim zrakom.
Za povečanje moči končni izdelek destiliramo še 2-4 krat, pri čemer se temperatura postopoma zniža na vrednost 50-55 stopinj.
Trdnost nastalega izdelka določi z alkoholometrom ki ocenjuje specifično težo snovi.
Produkt destilacije se lahko uporablja kot biogorivo z močjo najmanj 80 %. Manj močan izdelek ima preveč vode, zato bo tehnika na njem delovala neučinkovito.
Čeprav je alkohol, pridobljen iz žagovine, zelo podoben mesečini, je njegov ni mogoče uporabiti za pitje zaradi visoke vsebnosti metanola, ki je močan strup. Poleg tega velika količina fuzelnih olj pokvari okus končnega izdelka.
Za čiščenje iz metanola morate:
- prva destilacija se izvede pri temperaturi 60 stopinj;
- odcedite prvih 10% nastalega izdelka.
Po destilaciji ostanejo:
- težka terpentinske frakcije;
- kvasna masa, ki se lahko uporablja tako za fermentacijo naslednje serije glukoze kot za proizvodnjo krmnega kvasa.
So bolj hranljive in zdrave od zrnja katere koli žitne kulture, zato jih rado kupujejo kmetije, ki redijo veliko in malo živino.
Uporaba biogoriva
V primerjavi z bencinom imajo biogoriva (alkohol iz recikliranih odpadkov) tako prednosti kot slabosti.
Tukaj Glavne prednosti:
- visoko (105-113) oktansko število;
- nižja temperatura zgorevanja;
- pomanjkanje žvepla;
- nižja cena.
Zaradi visokega oktanskega števila, povečati kompresijsko razmerje, povečanje moči in učinkovitosti motorja.
Nižja temperatura zgorevanja:
- poveča življenjsko dobo ventili in bati;
- zmanjša toploto motorja v načinu največje moči.
Zaradi odsotnosti žvepla biogoriva ne onesnažuje zraka in ne zmanjša življenjske dobe motorno olje , ker žveplov oksid oksidira olje, poslabša njegove lastnosti in zmanjša vir.
Zaradi bistveno nižje cene (razen trošarin) biogorivo varčuje družinski proračun.
Biogoriva imajo omejitve:
- agresivnost do gumijastih delov;
- nizko masno razmerje gorivo/zrak (1:9);
- šibko izhlapevanje.
biogorivo poškoduje gumijasta tesnila, zato se med predelavo motorja na alkohol spremenijo vsa gumijasta tesnila v poliuretanske dele.
Zaradi nižjega razmerja med gorivom in zrakom je potrebno normalno delovanje na biogorivo rekonfiguracija sistema za gorivo, to je vgradnja večjih šob v uplinjač ali utripanje krmilnika injektorja.
Zaradi majhnega izhlapevanja Težave pri zagonu hladnega motorja pri temperaturah pod plus 10 stopinj.
Za rešitev tega problema se biogoriva razredčijo z bencinom v razmerju 7:1 ali 8:1.
Za delovanje na mešanici bencina in biogoriva v razmerju 1:1 ni potrebna nobena sprememba motorja.
Če je alkohola več, je zaželeno:
- zamenjajte vsa gumijasta tesnila s poliuretanom;
- brusite glavo valja.
Mletje je potrebno za povečanje kompresijskega razmerja, kar bo omogočilo dosežejo višje oktane. Brez takšne spremembe bo motor izgubil moč, ko bencinu dodate alkohol.
Če se biogoriva uporabljajo za električne generatorje ali gospodinjske bencinske aparate, je zaželeno zamenjati gumijaste dele s poliuretanskimi.
V takšnih napravah je mogoče opustiti brušenje glave, ker se majhna izguba moči kompenzira s povečanjem dovoda goriva. Poleg tega je treba ponovno konfigurirati uplinjač ali injektor, lahko to stori vsak strokovnjak za sisteme za gorivo.
Za več informacij o uporabi biogoriva in predelavi motorjev za delo na njem preberite ta članek (Uporaba biogoriva).
Sorodni videoposnetki
Kako narediti alkohol iz žagovine, si lahko ogledate v tem videu:
zaključki
Proizvodnja alkohola iz žagovine - težak proces, ki vključuje veliko operacij.
Če obstaja poceni ali brezplačna žagovina, boste z vlivanjem biogoriva v rezervoar vašega avtomobila veliko prihranili, saj je njegova proizvodnja veliko cenejša od bencina.
Zdaj veste, kako pridobiti alkohol iz žagovine, ki se uporablja kot biogorivo, in kako lahko to storite doma.
Tudi, ali ste vedeli za stranski proizvodi ki nastanejo pri predelavi žagovine v biogoriva. Te izdelke je mogoče tudi prodati z majhnim, a vseeno dobičkom.
Zahvaljujoč temu postaja posel z biogorivi iz žagovine zelo koristno, še posebej, če uporabljate gorivo za lasten prevoz in ne plačujete trošarine pri prodaji alkohola.
V stiku z
Proizvodnja etilni alkohol iz žagovine se biomasa ali žitna slama prodaja na tri načine:
S hidrolizno metodo proizvodnje bo donos alkohola le 200 litrov iz 1 tone žagovine. Toda s pirolizno metodo proizvodnje bo donos alkohola že 400 litrov iz 1 tone žagovine. In stroški proizvodnje alkohola v drugem primeru so 10 rubljev / liter in so odvisni od obsega proizvodnje in stroškov žagovine ali slame.
Proizvodnja alkohola iz žagovine z encimsko hidrolizo.
Pomanjkanje fosilov, energetska varnost, podnebne spremembe, zaščita okolju- to so problemi, ki nas danes skrbijo v energetskem sektorju. Najti je treba alternativne vire energije, da bi zmanjšali našo odvisnost od nafte, in nikjer to ni bolj očitno kot v prometnem sektorju. V Evropski uniji, Združenih državah in drugih večjih gospodarskih območjih so oblikovalci politik razvili osnovni okvir za spodbujanje uporabe trajnostnih biogoriv.Številna podjetja že nekaj časa kažejo vse večje zanimanje za proizvodnjo etanola iz obnovljivih lignoceluloznih virov, kot so kmetijski odpadki. Ti viri ne tekmujejo s pridelki za hrano in krmo, ampak se ustvarijo v zadostnih količinah po vsem svetu kot stranski proizvod sodobnih kmetijskih praks, kot je slama iz pridelave žit.
Postopek sunliquid®, ki ga je razvil Clariant, izpolnjuje vse zahteve tehnično in stroškovno učinkovitega, inovativnega postopka za pretvorbo kmetijskih odpadkov v okolju prijazno biogorivo – etanol. Z uporabo procesno integrirane proizvodnje encimov, optimiziranih encimov, hkratne pretvorbe celuloze in hemiceluloze v alkohol (etanol) in energetsko varčne zasnove procesa je bilo mogoče premagati tehnološke težave in znatno znižati proizvodne stroške, da bi dobili komercialno uspešen alkohol .
Od leta 2009 Clariant uspešno upravlja prvo pilotno destilarno v svoji raziskovalni ustanovi v Münchnu. Ta pilotni obrat lahko proizvede do dve toni alkohola na leto. Julija 2012 je v Straubingu začela obratovati doslej največja destilarna Straubing, demonstracijski projekt z letno zmogljivostjo do 1.000 ton alkohola.
Različne surovine se po predobdelavi, encimski hidrolizi in fermentaciji pretvorijo v celulozni alkohol. Proizvodnja encimov, vgrajenih v proces, daje najnižjo možno ceno alkohola.
Prednosti postopka sunliquid®
Postopek Sunliquid®
Predhodna obdelava ostanki celuloze
Predobdelava celuloze brez uporabe kemikalij zmanjša proizvodne in investicijske stroške proizvodnje alkohola. Hkrati so zmanjšana okoljska, zdravstvena in varnostna tveganja.
Proizvodnja encimov
Majhen odstotek predhodno obdelanih celuloznih surovin se uporablja za proizvodnjo lastnih encimov neposredno v obratu in so sestavni del procesa proizvodnje alkohola. To pomembno prispeva k ekonomski učinkovitosti celotnega proizvodnega procesa, kar ima za posledico znatno znižanje proizvodnih stroškov in neodvisnost od pomanjkanja ponudbe in nestanovitnosti cen encimov.
Encimska hidroliza
Posebna mešanica encimov hidrolizira celulozne in hemicelulozne verige, da nastanejo sladkorni monomeri. Ta stopnja se imenuje tudi saharifikacija. Encimi so visoko optimizirani glede na surovine in procesne parametre, kar ima za posledico največje donose in kratke reakcijske čase pod optimalnimi pogoji.
Fermentacija / Fermentacija
Z uporabo optimiziranih mikroorganizmov proces sunliquid® zagotavlja učinkovito fermentacijo, kar zagotavlja največji izkoristek etanola. Ta zelo optimiziran sistem z enim rezervoarjem hkrati pretvarja sladkorje C5 in C6 v etanol, kar zagotavlja do 50 % več etanola kot običajni postopki, ki pretvarjajo samo sladkorje C6.
Destilacija in rektifikacija alkohola
Inovativna in energetsko zelo varčna metoda destilacije in rektifikacije alkohola zmanjša porabo energije do 50 % v primerjavi s klasično destilacijo. Temelji na skrbnem načrtovanju procesa in energetski integraciji, kar ima za posledico popolnoma energetsko samovzdržen proces.
naslednji, nič manj zanimiv način predelava lesa iz žagovine - piroliza (termična razgradnja celuloze), proizvodnja sinteznega plina (mešanica CO in H2) in kasnejša proizvodnja alkoholov, sintetičnega bencina, dizelskega goriva in drugega iz sinteznega plina.
Uspeh pri kvalitativnem razvoju tega področja so dosegli znanstveniki Inštituta za petrokemično sintezo V.I. A.V. Topchiev z Ruske akademije znanosti, ki je razvil tehnologijo, ki omogoča proizvodnjo visokooktanskega okolju prijaznega sintetičnega bencina z dobrim izkoristkom končnega izdelka, ki izpolnjuje obetavne zahteve standarda Euro-4, z uporabo najpreprostejšega in najbolj ekonomičnega shema za predelavo lesne mase.
Bistvo njihove metode za proizvodnjo sintetičnega bencina iz lesne celuloze je naslednje.
Prvič, sintezni plin se pridobi iz lesne celuloze pri povišanem tlaku, ki vsebuje vodik, ogljikove okside, vodo, nezreagirane ogljikovodike, ki ostanejo po njegovi proizvodnji, in vsebuje ali ne vsebuje balastni dušik. Nato s kondenzacijo izoliramo vodo in jo odstranimo iz sinteznega plina, nato pa izvedemo plinsko fazno enostopenjsko katalitsko sintezo dimetil etra. Tako dobljena mešanica plinov se pod pritiskom spusti preko katalizatorja - modificiranega zeolita z visoko vsebnostjo silicija - za proizvodnjo bencina, tok plina pa se ohladi, da se loči sintetični bencin.
Proizvodnja sinteznega plina iz lesne celuloze poteka na različne načine, na primer v procesu delne oksidacije ogljikovodikovih surovin pod tlakom, kar omogoča katalitsko obdelavo brez dodatne kompresije (stiskanja). Ali pa se pridobiva s katalitskim reformingom ogljikovodikovega surovine s paro ali z avtotermalnim reformingom. V tem primeru se postopek izvaja z dovodom zraka ali s kisikom obogatenega zraka ali čistega kisika. Spremenjene so bile tudi druge možnosti. Na tretji stopnji se izvede sam Fischer-Tropschov proces, pri katerem se tekoči ogljikovodiki sintetizirajo na osnovi komponent sinteznega plina. Na primer, ko gre sintetični plin (mešanica ogljikovega monoksida CO in vodika H2) čez katalizator, ki vsebuje reducirano železo (čisto železo Fe), segret na 200 °C, nastanejo mešanice pretežno nasičenih ogljikovodikov (sintetični bencini).
Sintetično tekoče gorivo GTL je bilo prvič proizvedeno v večjih količinah v Nemčiji med 2. svetovno vojno 1939-45, kar je bilo posledica pomanjkanja nafte. Sintezo smo izvedli pri 170–200°C, tlaku 0,1–1 MN/m2 (1–10 zjutraj) s katalizatorjem na osnovi Co; kot rezultat so dobili bencin (kogazin 1 ali sintin) z oktanskim številom 40-55, visokokakovostno dizelsko gorivo (kogazin II) s cetanskim številom 80-100 in trden parafin. Dodatek 0,8 ml tetraetil svinca na 1 liter sintetičnega bencina je povečal njegovo oktansko število s 55 na 74. Sinteza z uporabo katalizatorja na osnovi Fe je potekala pri 220 °C in več, pod tlakom 1–3 MN/m2. (10–30 zjutraj). Sintetični bencin, pridobljen pod temi pogoji, je vseboval 60-70% olefinskih ogljikovodikov normalne in razvejane strukture; njegovo oktansko število je 75-78. Pozneje proizvodnja sintetičnega tekočega goriva GTL iz CO in H2 ni bila široko razvita zaradi visokih stroškov in nizke učinkovitosti uporabljenih katalizatorjev. Poleg sintetičnega bencina in dizelskega goriva so sintetično proizvedene visokooktanske komponente goriva, ki se jim dodajajo za izboljšanje protidetonacijskih lastnosti. Ti vključujejo: izooktan, pridobljen s katalitsko alkilacijo izobutana z butileni; polimerni bencin je produkt katalitične polimerizacije propan-propilenske frakcije itd. Glej Lit .: Rapoport IB, Umetno tekoče gorivo, 2. izd., M., 1955; Petrov A.D., Kemija motornih goriv, M., 1953; Lebedev N. N., Kemija in tehnologija osnovne organske in petrokemične sinteze, M., 1971.).
sintetični bencin , pridobljen s katalitičnim hidrogeniranjem ogljikovega monoksida, ima nizko oktansko število; da bi dobili visokokakovostno gorivo za motorje z notranjim zgorevanjem, ga je treba dodatno obdelati.
Metilni alkohol (metanol) se v industriji v glavnem pridobiva iz sinteznega plina, ki nastane pri pretvorbi zemeljskega plina v metan. Reakcija poteka pri temperaturi 300-600 °C in tlaku 200-250 kgf/cm v prisotnosti cinkovega oksida in drugih katalizatorjev: CO + H2 -----> CH3OH
Proizvodnja metilnega alkohola (metanola) iz sinteznega plina je prikazana v poenostavljenem shematskem diagramu
|
|
Homologacija metanola v etanol. Homologizacija je reakcija, pri kateri se organska spojina pretvori v svoj homolog z uvedbo metilenske skupine CH2. Leta 1940 je bila prvič izvedena reakcija metanola s sinteznim plinom, katalizirana s kobaltovim oksidom pri tlaku 600 atm, pri čemer je nastal etanol kot glavni produkt:
Uporaba kobaltovega karbonila Co2(CO)8 kot katalizatorja je omogočila znižanje reakcijskega tlaka na 250 atm, medtem ko je bila stopnja pretvorbe metanola v etanol 70%, glavni produkt, etanol, pa je nastal s selektivnostjo 40 % Stranski produkt reakcije sta acetaldehid in estri ocetne kisline. Kasneje so predlagali bolj selektivne katalizatorje na osnovi kobaltovih in rutenijevih spojin z dodatki fosfinskih ligandov in ugotovili, da je mogoče reakcijo pospešiti z vnosom promotorjev - jodidnih ionov. Trenutno je bila dosežena selektivnost 90 % za etanol. Čeprav mehanizem homologacije še ni povsem ugotovljen, se lahko šteje, da je blizu mehanizmu karbonilacije metanola.
Izobutilni alkohol se uporablja za proizvodnjo izobutilena, kot topilo in tudi kot surovina za proizvodnjo nekaterih flotacijskih reagentov in pospeševalnikov vulkanizacije v gumarski industriji.
V industriji se izobutilni alkohol pridobiva iz ogljikovega monoksida CO in vodika H2, podobno kot pri sintezi metanola. Reakcijski mehanizem je sestavljen iz naslednjih transformacij:
Dehidracija izobutilnega alkohola v izobutilen je katalitična reakcija. Razcepitev vode iz molekul izobutilnega alkohola se pojavi pri 370 ° C in tlaku 3-4 atm. Alkoholne pare prehajajo preko katalizatorja - prečiščenega aluminijevega oksida (aktivni aluminijev oksid).
Eden od pogostih tehnološke sheme Spodaj je predstavljena proizvodnja izobutilena z dehidracijo izobutilnega alkohola.
Z naknadnim zaestrenjem izobutilena z etilnim alkoholom nastane dodatek bencinu, ki vsebuje kisik - okolju prijazen etil terc-butil eter (ETBE) z oktanskim številom 112 točk (raziskovalna metoda).
Etil terc-butil eter ETBE je produkt sinteze izobutilena z etanolom:
Tehnološka shema je zelo preprosta: sestavine surovin, segrete v toplotnem izmenjevalniku, gredo skozi reaktor, kjer se odvzame odvečna toplota (reakcija je zelo eksotermna) in se ločijo v dve koloni.
V prvi destilacijski koloni se iz reakcijske zmesi ločijo n-butan in butileni, ki se nato uporabijo za alkilacijo (izomerizacijo), v drugi pa že pripravljen ETBE od zgoraj in odvečni metanol od spodaj, ki se vrne v krmno mešanico.
Katalizator je ionsko izmenjevalna smola (sulfonski kationski izmenjevalci), stopnja pretvorbe je 94% (z izobutilenom), čistost nastalega ETBE je 99%.
Za 1 tono ETBE se porabi 360 kg etanola (100% etilnega alkohola) in 690 kg 100% izobutilena.
riž. Shema za pridobitev ETBE:
1 - reaktor; 2, 3 - destilacijski stolpci; Niti: I - izobutilen; II - etanol; III - butan in butileni; IV - ETBE; V - recikliranje etanola.
Kalorična vrednost ETBE je nižja kot pri bencinih, ETBE se uporabljajo kot visokooktanski dodatki bencinom, povečujejo njihov DNP in izboljšujejo porazdelitev oktanskih števil v frakcijah z nizkim vreliščem bencina za katalitični reforming. Optimalen učinek dosežemo z dodajanjem 11% mešanice ETBE k 89-90% osnovnemu bencinu z OC in /OC in = 85/91, po katerem dobimo bencin AI-93, vendar se njegova kalorična vrednost zmanjša s 42,70 MJ / kg ( brez dodatka) do 41,95 MJ/kg.
Ocetna kislina je organska spojina z molekulsko formulo CH3COOH in je predhodnik za proizvodnjo različnih drugih kemikalij, ki služijo različnim industrijam končnih uporabnikov, kot so tekstil, barve, guma, plastika in drugo. Njegovi glavni segmenti uporabe vključujejo proizvodnjo monomera vinil acetata (VAM), prečiščene tereftalne kisline (PTA), anhidrida ocetne kisline in estrskih topil (etil acetat in butil acetat).
Kompetence proizvajalcev ocetne kisline: BP Plc (UK), Celanese Corporation (ZDA), Eastman Chemical Company (ZDA), Daicel Corporation (Japonska), Jiangsu Sopho (Group) Co. doo (Kitajska), LyondellBasell Industries NV (Nizozemska), Shandong Hualu-Hengsheng Chemical Co. doo (Kitajska), Shanghai Huayi (Group) Company (Kitajska), Yankuang Cathay Coal Chemicals Co. doo (Kitajska) in Kingboard Chemical Holdings Ltd. (Hong Kong).
Celanese je eden največjih svetovnih proizvajalcev acetilnih izdelkov (kemičnih vmesnih produktov, kot je ocetna kislina za skoraj vse glavne industrije); acetil intermediati predstavljajo približno 45 % celotne prodaje. Celanese uporablja postopek karbonilacije metanola (reakcija metanola in ogljikovega monoksida); katalizator, uporabljen v reakciji, in nastali produkt (ocetna kislina) se prečistita z destilacijo.
Januarja 2013 je Celanese prejel ameriški patent (#7863489) za neposredni in selektivni postopek za proizvodnjo etanola iz ocetne kisline z uporabo katalizatorja platina/kositer. Patent zajema postopek za selektivno proizvodnjo etanola z uporabo reakcije ocetne kisline med hidrogeniranjem na sestavku katalizatorja, da nastane etanol. V eni izvedbi predloženega izuma reakcija ocetne kisline in vodika nad katalizatorjem platina/kositer, nanesenim na silicijev dioksid, grafit, kalcijev silikat ali aluminosilikat, selektivno proizvede etanol v parni fazi pri temperaturi okoli 250 °C.
Proizvodni stroški etilnega alkohola prek ocetne kisline in prednosti kakovosti
Cena za ocetna kislina, anhidrid ocetne kisline, monomer vinil acetata v ZDA
Cene za ocetno kislino, anhidrid ocetne kisline, monomer vinil acetata v Evropi
Cene za ocetno kislino, anhidrid ocetne kisline, monomer vinil acetata v Aziji
Hidroliza polisaharidov rastlinskih tkiv v hladna voda praktično ni opaziti. Ko se temperatura vode dvigne nad 100 °C, poteka hidroliza polisaharidov, vendar tako počasi, da tak proces nima praktičnega pomena. Zadovoljive rezultate dosežemo le z uporabo katalizatorjev, od katerih so industrijsko pomembne le močne mineralne kisline: žveplova in redkeje klorovodikova. Večja ko je koncentracija močne kisline v raztopini in temperatura reakcije, hitrejša je hidroliza polisaharidov v monosaharide. Prisotnost takšnih katalizatorjev pa ima tudi negativno plat, saj ti hkrati z reakcijo hidrolize polisaharidov pospešujejo tudi reakcije razgradnje monosaharidov in s tem zmanjšujejo njihov izkoristek.
Pri razgradnji heksoz v teh pogojih najprej nastane oksi-metilfurfural, ki se hitro razgradi naprej in tvori končne produkte: levulinsko in mravljično kislino. Pod temi pogoji se pentoze pretvorijo v furfural.
V zvezi s tem je za pridobivanje monosaharidov iz polisaharidov rastlinskih tkiv potrebno zagotoviti najugodnejše pogoje za reakcijo hidrolize in zmanjšati možnost nadaljnje razgradnje nastalih monosaharidov.
To je problem, ki ga raziskovalci in proizvodni delavci rešujejo pri izbiri optimalnih režimov hidrolize.
Od velikega števila možnih možnosti koncentracije kisline in reakcijske temperature se trenutno v praksi uporabljata le dve: hidroliza z razredčenimi kislinami in hidroliza s koncentriranimi kislinami. Pri hidrolizi z razredčenimi kislinami je reakcijska temperatura običajno 160-190 °C, koncentracija katalizatorja v vodni raztopini pa se giblje od 0,3 do 0,7 % (H2SO4, HC1).
Reakcijo izvajamo v avtoklavih pri tlaku 10-15 bankomat Pri hidrolizi s koncentriranimi kislinami je koncentracija žveplove kisline običajno 70-80 %, klorovodikove pa 37-42 %. Reakcijska temperatura pri teh pogojih je 15-40°C.
Lažje je zmanjšati izgubo monosaharidov med hidrolizo s koncentriranimi kislinami, zaradi česar lahko pridelek sladkorja s to metodo doseže skoraj teoretično možno, to je 650-750 kg od 1 t popolnoma suhe rastlinske surovine.
Pri hidrolizi z razredčenimi kislinami je veliko težje zmanjšati izgubo monosaharidov zaradi njihove razgradnje, zato v praksi izkoristek monosaharidov v tem primeru običajno ne presega 450–500 kg na 1 g suhe surovine. .
Zaradi majhne izgube sladkorja pri hidrolizi s koncentriranimi kislinami se nastale vodne raztopine monosaharidov - hidrolizatov odlikujejo po povečani čistosti, kar je zelo pomembno pri njihovi nadaljnji predelavi.
Do nedavnega je bila resna pomanjkljivost metod hidrolize s koncentriranimi kislinami velika poraba mineralne kisline na tono proizvedenega sladkorja, zaradi česar je bilo treba del kisline regenerirati ali uporabiti v drugih panogah; to je zapletlo in povečalo stroške gradnje in delovanja takšnih obratov.
Velike težave so se pojavile tudi pri izbiri materialov za opremo, ki so odporni na agresivne medije. Zaradi tega je večina trenutno delujočih hidroliznih naprav zgrajena po metodi hidrolize z razredčeno žveplovo kislino.
Prva poskusna hidrolizno-alkoholna tovarna v ZSSR je bila odprta januarja 1934 v mestu Čerepovets. Začetne indikatorje in tehnično zasnovo tega obrata je razvil Oddelek za hidrolizno proizvodnjo Leningrajske gozdarske akademije v letih 1931-1933. Na podlagi podatkov o delovanju pilotnega obrata se je v ZSSR začela gradnja industrijskih obratov za hidrolizo in alkohol. Prva industrijska hidrolizno-alkoholna tovarna je bila zagnana v Leningradu decembra 1935. Po tej tovarni v obdobju 1936-1938. Začele so obratovati hidrolizno-alkoholne tovarne Bobruisk, Khorsky in Arkhangelsk. Med drugo svetovno vojno in po njej je bilo v Sibiriji in na Uralu zgrajenih veliko velikih tovarn. Trenutno je projektirana zmogljivost teh obratov zaradi izboljšane tehnologije presežena za 1,5-2 krat.
Glavna surovina za te obrate je les iglavcev v obliki žagovine in sekancev iz sosednjih žag, kjer ga pridobivajo z mletjem žagarskih odpadkov - plošč in letev - v sekalnikih. V nekaterih primerih se drva iglavcev tudi drobijo.
Shema za pridobivanje monosaharidov v takih obratih je prikazana na sl. 76.
Sesekljan les iglavcev iz skladišča surovin skozi transporter 1 vstopi v vodilni lijak 2 in še naprej po grlu
|
|
Napaka naprave za hidrolizo 3. To je navpični jekleni valj z zgornjim in spodnjim stožcem ter vratom. Notranja površina takega aparat za hidrolizo pokriti s kislinsko odpornimi keramičnimi ali grafitnimi ploščicami ali opeko, armirano na betonsko plast debeline 80-100 mm.Šivi med ploščicami so zapolnjeni s kislinsko odpornim kitom. Zgornji in spodnji vrat hidroliznega aparata sta zaščitena pred delovanjem vroče razredčene žveplove kisline s plastjo kislinsko odpornega brona od znotraj. Koristna prostornina takšnih aparatov za hidrolizo je običajno 30-37 At3, včasih pa aparati za hidrolizo z volumnom 18, 50 in 70 m3. Notranji premer takšne hidrolizne naprave je približno 1,5, višina pa 7-13 m, v zgornjem stožcu hidrolizne naprave med hidrolizo skozi cev 5 dovaja se segreta na 160-200 ° razredčena žveplova kislina.
V spodnjem stožcu je nameščen filter 4 za izbor dobljenega hidrolizata. Hidroliza v takih napravah se izvaja periodično.
Kot že omenjeno, se naprava za hidrolizo napolni z zdrobljenimi surovinami skozi vodilni lijak. Pri nalaganju surovin skozi cev 5 dovaja se razredčena žveplova kislina, segreta na 70-90 °, ki zmoči surovino in prispeva k njenemu zbijanju. S tem načinom nalaganja v 1 m3 Naprava za hidrolizo je nameščena okoli 135 kgžagovina ali 145-155 kg Sekanci, v smislu popolnoma suhega lesa. Na koncu polnjenja se vsebina hidroliznega aparata segreje z živo paro, ki vstopa v njegov spodnji konus. Takoj, ko je dosežena temperatura 150-170 ° C, začne 0,5-0,7% žveplova kislina, segreta na 170-200 ° C, teči v hidrolizni aparat skozi cev 5. Istočasno nastane hidrolizat skozi filter 4 se začne odvajati v uparjalnik b. Reakcija hidrolize v aparatu za hidrolizo traja od 1 do 3 ure. Čim krajši je čas hidrolize, tem višja sta temperatura in tlak v aparaturi za hidrolizo.
V procesu hidrolize se lesni polisaharidi pretvorijo v ustrezne monosaharide, ki se raztopijo v vroči razredčeni kislini. Za zaščito teh monosaharidov pred razgradnjo pri visokih temperaturah se hidrolizat, ki jih vsebuje, med kuhanjem nenehno odstranjuje skozi filter. 4 In hitro ohlajen v uparjalniku 6. Ker so glede na procesne pogoje hidrolizabilni rastlinski materiali. v aparat za hidrolizo" mora biti ves čas napolnjen s tekočino, nastavljeno raven e vzdržuje vroča kislina, ki teče skozi cev 5,
Ta način delovanja se imenuje perkolacija. Hitreje kot pride do perkolacije, tj. hitreje kot vroča kislina teče skozi aparat za hidrolizo, hitreje se nastali sladkor odstrani iz reakcijskega prostora in manj se razgradi. Po drugi strani pa, hitreje kot poteka perkolacija, več vroče kisline se porabi za kuhanje in nižja je koncentracija sladkorja v hidrolizatu, zato je večja poraba pare in kisline za kuhanje.
V praksi je treba za pridobitev dovolj visokih izkoristkov sladkorja (pri ekonomsko sprejemljivi koncentraciji v hidrolizatu) izbrati nekaj povprečnih pogojev perkolacije. Običajno se ustavijo pri izkoristku sladkorja 45-50% teže popolnoma suhega lesa s koncentracijo sladkorja v hidrolizatu 3,5-3,7% - Ti optimalni reakcijski pogoji ustrezajo selekciji skozi spodnji filter iz hidrolizatorja - da 12 -15 m3 hidrolizat na 1 t popolnoma suh les, naložen v aparat za hidrolizo. Količina hidrolizata, odvzetega na pivo za vsako tono surovine, ki jo je mogoče hidrolizirati, se imenuje hidromodul iztoka in je eden glavnih kazalcev režima hidrolize, ki se uporablja v obratu.
Med perkolacijo nastane določena razlika v tlaku med zgornjim in spodnjim vratom aparata za hidrolizo, kar prispeva k stiskanju surovine, ko se polisaharidi, ki jih vsebuje, raztopijo.
Stiskanje surovine povzroči, da na koncu kuhanja preostali neraztopljeni lignin zavzame prostornino približno 25 % začetne prostornine surovine. Ker naj bi tekočina glede na reakcijske pogoje prekrila surovino, se njena raven med kuhanjem ustrezno zmanjša. Kontrola nivoja tekočine med postopkom kuhanja se izvaja s tehtnico 30, ki prikazuje spremembo skupne teže surovin in tekočine v hidrolizni napravi.
Po koncu kuhanja ostane v aparatu lignin, ki vsebuje 1 kg suha snov 3 kg razredčena žveplova kislina, segreta na 180-190 °.
Lignin se iz aparata za hidrolizo odvaja v ciklon 22 glede na cev 21. V ta namen se ventil hitro odpre 20, povezovanje notranjosti hidroliznega aparata s ciklonom 22. Zaradi hitrega zmanjšanja tlaka med kosi lignina pregreta voda v njem takoj zavre in tvori velike količine pare. Slednji raztrga lignin in ga v obliki suspenzije odnese skozi cev 21 v ciklon 22. Cev 21 se ciklonu približuje tangencialno, zaradi česar se curek pare z ligninom, ki vdre v ciklon, premika vzdolž sten in se vrti. Lignin se s centrifugalno silo vrže na stranske stene in z izgubo hitrosti pade na dno ciklona. Para brez lignina skozi centralno cev 23 se sprosti v ozračje.
Ciklon 22 običajno navpični jekleni valj s prostornino približno 100 m3, s stranskimi vrati 31 in vrtljivim mešalom 25, ki pomaga pri raztovarjanju lignina z dna ciklona na trak ali strgalni transporter 24.
Za zaščito pred korozijo je notranja površina ciklonov včasih zaščitena s plastjo kislinsko odpornega betona.Kot že omenjeno, se med postopkom perkolacije segreta razredčena žveplova kislina dovaja v zgornji konus hidroliznega aparata. Pripravimo ga z mešanjem v kislinsko odpornem mešalniku. 17 pregreta voda, ki se dovaja po cevi 28, s hladno koncentrirano žveplovo kislino, ki prihaja iz merilne posode 19 skozi batno kislinsko črpalko 18.
Ker hladna koncentrirana žveplova kislina rahlo razjeda železo in lito železo, se te kovine pogosto uporabljajo za izdelavo rezervoarjev, črpalk in cevovodov, namenjenih za njeno shranjevanje in transport do mešalnika. Podobni materiali se uporabljajo tudi za dovajanje pregretega joda v mešalnik. Za zaščito sten mešalnika pred korozijo nanesite fosforjev bron, grafit ali plastično maso - fluoroplast 4. Zadnja dva se uporabljata za notranjo oblogo mešalnikov in dajeta najboljše rezultate.
Končni hidrolizat iz aparata za hidrolizo vstopi v uparjalnik 6 visok pritisk. Je jeklena posoda, ki deluje pod pritiskom in je znotraj obložena s keramičnimi ploščicami, kot hidrolizator. V zgornjem delu uparjalnika s prostornino 6-8 l3 je pokrov. Uparjalnik je pod tlakom 4-5 bankomat nižji kot v aparatu za hidrolizo. Zaradi tega hidrolizat, ki vstopi vanj, takoj zavre, delno izhlapi in se ohladi na 130-140 °. Nastala para se loči od kapljic hidrolizata in skozi cev 10 vstopi v reshofer (izmenjevalnik toplote) 11, kjer se kondenzira. Delno ohlajen hidrolizat iz uparjalnika 6 skozi cev 7 vstopi v uparjalnik 8 nizek tlak, kjer se ohladi na 105-110 ° zaradi vrenja pri nižjem tlaku, ki običajno ne presega ene atmosfere. Para, ki je nastala v tem uparjalniku skozi cev 14 doveden v drugi reshofer 13, kjer tudi kondenzira. Kondenzati iz reseferjev 11 in 13 vsebujejo 0,2-0,3% furfurala in se uporabljajo za njegovo izolacijo v posebnih napravah, ki bodo obravnavane v nadaljevanju.
Toplota v pari, ki izstopa iz uparjalnikov 6 in 8, uporablja se za ogrevanje vode, ki vstopa v mešalnik 17. V ta namen iz rezervoarja 16 črpalka za obtočno vodo 1b Topla voda, pridobljena iz destilacijskega oddelka obrata za hidrolizo, se dovaja v nizkotlačni sušilnik 13, kjer se segreje od 60-80° do 100-110°. Potem navzdol po cevi 12 ogrevana voda gre skozi visokotlačni sušilnik 11, kjer se para pri temperaturi 130-140° segreje na 120-130°. Nadalje se temperatura vode poveča na 180-200 ° v stolpcu tople vode 27. Slednji je navpični jekleni valj s spodnjim in zgornjim pokrovom, zasnovan za delovni tlak 13-15 bankomat
Para se dovaja v stolpec tople vode skozi navpično cev 26, na koncu katerega je pritrjenih 30 vodoravnih diskov 2b. Para iz cevi 26 prehaja skozi reže med posameznimi diski v kolono, napolnjeno z vodo. Slednji se neprekinjeno dovaja v kolono skozi spodnji priključek, pomešan s paro, segret na vnaprej določeno temperaturo in skozi cev 28 vstopi v mešalnik 17.
Hidrolizatorji so nameščeni na posebnem temelju v vrsti 5-8 kosov. V velikih tovarnah jih podvojijo in jih namestijo v dve vrsti. Cevovodi za hidrolizat so iz rdečega bakra ali medenine. Armature, sestavljene iz ventilov in ventilov, so izdelane iz fosforjevega brona ali certificiranega brona.
Zgoraj opisani postopek hidrolize poteka šaržno. Trenutno se preizkušajo nove zasnove hidrolpz - naprave neprekinjenega delovanja, v katere se s pomočjo posebnih podajalnikov neprekinjeno dovaja sesekljan les, nenehno se odstranjujeta lignin in hidrolizat.
Potekajo tudi dela za avtomatizacijo naprav za šaržno hidrolizo. Ta dogodek vam omogoča natančnejše upoštevanje določenega načina kuhanja in hkrati olajša delo kuharjev.
Kislinski hidrolizat iz nizkotlačnega uparjalnika 8 (slika 76) vzdolž cevi 9 dovajajo v opremo za nadaljnjo obdelavo. Temperatura takega hidrolizata je 95-98 °. Vsebuje (v %):
Žveplova kislina. . . ……………………………………………………………………………………………….. 0,5 -0,7:
Heksoza (glukoza, manoza, galaktoza)…………………………………………………………….. 2,5 -2,8;
Pentoza (ksiloza, arabinoza)………………………………………………………………………………. 0,8 -1,0;
Hlapne organske kisline (mravljinčna, ocetna) ……………………………….. 0,24-0,30;
Nehlapne organske kisline (levulinska). . 0,2 -0,3;
Furfural…………………………………………………………………………………………………………. 0,03-0,05;
Hidroksimetilfurfural…………………………………………………………………………………………. 0,13-0,16;
metanol. ……………………………………………………………………………………………………….. 0,02-0,03
Hidrolizati vsebujejo tudi koloidne snovi (lignin, dekstrini), pepelne snovi, terpene, smole itd. Vsebnost monosaharidov v rastlinskih hidrolizatih ugotavljamo s kvantitativno papirno kromatografijo v natančnih kemijskih študijah.
V tovarniških laboratorijih se za množično ekspresno določanje sladkorjev uporablja njihova sposobnost v alkalnem mediju, da obnovi kompleksne spojine bakrovega oksida s tvorbo bakrovega oksida:
2 Cu (OH) 2 Cu5 O + 2 H2 O + 02.
Glede na količino nastalega bakrovega oksida se izračuna ko-i-hranjenje monosaharidov v raztopini.
Ta metoda za določanje sladkorjev je pogojno, torej Tako kot sočasno z monosaharidi se bakrov oksid reducira v oksid tudi furfural, hidroksimetilfurfural, dekstrini, koloidni lignin. Te nečistoče motijo določanje dejanske vsebnosti sladkorja v hidrolizatih. Skupna napaka tukaj doseže 5-8%. Ker korekcija za te primesi zahteva veliko dela, se običajno ne izvaja, nastale sladkorje pa v nasprotju z monosaharidi imenujemo redukcijske snovi ali krajše RV. V tovarni se količina proizvedenega sladkorja v hidrolizatu upošteva v tonah RS.
Za pridobivanje etilnega alkohola heksoze (glukozo, manozo in galaktozo) fermentirajo kvasovke, ki tvorijo alkohol - saharomicete ali shizosaharomicete.
Zbirna enačba alkoholne fermentacije heksoz
C(i Hf, 06 - 2 C2 NG) OH + 2 CO2 heksoza etanol
Kaže, da v tem procesu teoretično na vsakih 100 kg sladkor naj bo 51,14 kg, ali približno 64 l 100% etilni alkohol in približno 49 kg ogljikov dioksid.
Tako med alkoholno fermentacijo heksoze dobimo dva glavna produkta v skoraj enakih količinah: etanol in ogljikov dioksid. Za izvedbo tega postopka je treba vroči kisli hidrolizat obdelati z naslednjo obdelavo:
1) nevtralizacija; 2) sproščanje suspendiranih trdnih snovi; 3) ohladitev na 30°; 4) obogatitev hidrolizata s hranili, potrebnimi za vitalno aktivnost kvasovk.
Kislinski hidrolizat ima pH=1-1,2. Okolje, primerno za fermentacijo, mora imeti pH 4,6-5,2. Da bi hidrolizatu dali potrebno kislost, je treba nevtralizirati prosto žveplovo in pomemben del organskih kislin, ki jih vsebuje. Če so vse kisline v hidrolizatu pogojno izražene v žveplovi kislini, bo njena koncentracija približno 1%. Preostala kislost hidrolizata pri pH = 4,6-5,2 je približno 0,15%.
Zato je treba za pridobitev zahtevane koncentracije vodikovih ionov v hidrolizatu v njem nevtralizirati 0,85% kislin. V tem primeru se prosta žveplova, mravljinčna in delno ocetna kislina popolnoma nevtralizira. Levulinska kislina in majhen del ocetne kisline ostaneta prosti.
Hidrolizat nevtraliziramo z apnenim mlekom, to je s suspenzijo hidrata kalcijevega oksida v vodi s koncentracijo 150-200 g CaO na liter.
Shema za pripravo apnenega mleka je prikazana na sl. 77.
Živo apno CaO se nenehno dovaja v dovodni lijak vrtečega se bobna za odlaganje apna. 34.
Hkrati se zahtevana količina vode dovaja v boben. Ko se boben vrti, živo apno, ki veže vodo, preide v kalcijev oksid hidrat. Slednji se dispergira v vodi in tvori suspenzijo. Nezreagirani delci apna se na koncu bobna ločijo od apnenega mleka in odložijo v voziček. Apneno mleko skupaj s peskom teče po cevi v separator peska 35.
Slednji je vodoravno nameščeno železno korito s prečnimi pregradami in vzdolžno gredjo z lopaticami.
Apneno mleko v tej napravi počasi teče od desne proti levi in naprej po cevi 36 združi v zbirko 2.
Pesek se počasi useda med pregrade separatorja peska in se s pomočjo počasi vrtečih se lopatic odstrani iz aparata. Preden apneno mleko vstopi v nevtralizator, se zmeša z določeno količino amonijevega sulfata, katerega raztopina prihaja iz rezervoarja 37. Ko se apneno mleko zmeša z amonijevim sulfatom, se reakcija nadaljuje
Ca (OH) 3 + (NH4) 2 S04 -> CaS04 + 2 NH, OH, zaradi česar se del apna veže z žveplovo kislino amonijevega sulfata in nastanejo kristali slabo topnega kalcijevega sulfata dihidrata CaS04-2H20. . Ob tem nastaja amoniak, ki ostane v apnenem mleku v raztopljenem stanju.
Majhni kristali sadre, prisotni v apnenem mleku med naknadno nevtralizacijo, so središča kristalizacije nastale sadre in preprečujejo nastanek prenasičenih raztopin le-te v nevtraliziranem hidrolizatu. Ta dogodek je pomemben pri kasnejši destilaciji alkohola iz drozge, saj prenasičene raztopine sadre v drozgi povzročijo sadre stebrov drozge in jih hitro izklopijo. Ta način dela imenujemo nevtralizacija z usmerjeno kristalizacijo sadre.
Hkrati z apnenim mlekom v nevtralizator 5 Rahlo kisel vodni ekstrakt superfosfata se dovaja iz merilne posode 38.
Nevtralizatorju se dodajo soli v razmerju 0,3 kg amonijevega sulfata in 0,3 kg superfosfat za 1 m3 hidrolizat.
Pretvornik 5 (kapaciteta 35-40 m 3) je jeklen rezervoar, obložen s kislinsko odpornimi keramičnimi ploščicami in opremljen z navpičnimi mešali in zavornimi lopaticami, pritrjenimi na stene rezervoarja. Nevtralizacija v obratih za hidrolizo je bila predhodno izvedena periodično. Trenutno ga nadomešča popolnejša kontinuirana nevtralizacija. Na sl. 77 prikazuje zadnji diagram. Postopek poteka v dveh zaporedno povezanih nevtralizatorjih 5 in 6, ki imata isto napravo. Kislinski hidrolizat se skozi cev 1 neprekinjeno dovaja v prvi nevtralizator, kamor istočasno vstopa apneno mleko in hranilne soli. Nadzor nad popolnostjo nevtralizacije se izvaja z merjenjem koncentracije vodikovih ionov s potenciometrom 3 z antimonovo ali stekleno elektrodo. 4. Potenciometer stalno beleži pH hidrolizata in ga samodejno uravnava v določenih mejah s pošiljanjem električnih impulzov reverzibilnemu motorju, ki je povezan z zapornim ventilom na cevi, ki dovaja apneno mleko v prvi nevtralizator. Pri nevtralizatorjih reakcija nevtralizacije poteka relativno hitro, proces kristalizacije sadre iz prenasičene raztopine pa relativno počasi.
Zato je hitrost pretoka tekočine skozi nevtralizacijsko napravo posledica drugega postopka, ki zahteva 30-40 min.
Po tem času vstopi nevtraliziran hidrolizat, imenovan "nevtralizat", v zbiralnik 7 v polkontinuiranem ali neprekinjenem delovanju.
Polkontinuirani proces je sestavljen iz dejstva, da nevtralizat nenehno teče skozi zbiralnik, sadra, ki se usede na njegovo dno, pa se občasno odstrani, ko se kopiči.
Pri neprekinjenem delovanju zbiralnika se vse operacije izvajajo neprekinjeno. Pred spustom v kanalizacijo mulj 8 v sprejemniku dodatno speremo z vodo. Slednja metoda zaradi nekaterih proizvodnih težav še ni postala razširjena.
Mavčno blato iz usedalnika je običajno sestavljeno iz polovice kalcijevega sulfata dihidrata in polovice lignina in humusnih snovi, ki se usedejo iz hidrolizata. V nekaterih obratih za hidrolizo mavčno blato dehidrirajo, posušijo in žgejo ter ga spremenijo v gradbeni alabaster. Dehidrirajo se na bobnastih vakuumskih filtrih, sušijo in žgejo v rotacijskih bobnastih pečeh, ogrevanih z dimnimi plini.
Nevtralizat, osvobojen suspendiranih delcev, se pred fermentacijo ohladi v hladilniku. 10 (Slika 77) od 85 do 30°. V ta namen se običajno uporabljajo spiralni ali ploščni toplotni izmenjevalniki, za katere je značilen visok koeficient toplotne prehodnosti in majhne dimenzije. Pri ohlajanju se iz nevtralizata sproščajo smolnate snovi, ki se usedajo na stene toplotnih izmenjevalcev in jih postopoma onesnažujejo. Za čiščenje se izmenjevalniki toplote občasno izklopijo in operejo z 2-4% vročo vodno raztopino kavstične sode, ki raztopi smolnate in humusne snovi.
Nevtraliziran, prečiščen in ohlajen hidrolizat.
Lesni mošt je fermentiran s posebnim kvasom, ki je aklimatiziran v tem okolju. Fermentacija poteka po kontinuirani metodi v bateriji serijsko povezanih fermentacijskih rezervoarjev 11 in 12.
Kvasna gošča, ki vsebuje približno 80-100 g stisnjenega kvasa na liter, se nenehno dovaja skozi cev 15 v kvas 44 in nato na vrh prve ali glavne fermentacijske posode 11. Hlajen lesni mošt dovajamo v kvas hkrati s kvasno suspenzijo. Za vsak kubični meter suspenzije kvasa v fermentacijsko posodo vstopi 8-10 m3 pivine.
Kvas, vsebovan v mediju heksoze Saharov, s pomočjo sistema encimov razgradijo sladkorje, pri čemer nastaneta etilni alkohol in ogljikov dioksid. Etilni alkohol prehaja v okoliško tekočino, ogljikov dioksid pa se sprošča na površino kvasa v obliki majhnih mehurčkov, ki postopoma povečujejo prostornino, nato pa postopoma priplavajo na površino posode in s seboj potegnejo kvasovke, ki so se prijele nanje. .
Ob stiku s površino mehurčki ogljikovega dioksida počijo in kvasovke s specifično težo 1,1, torej večjo od pivine (1,025), potonejo navzdol, dokler jih ogljikov dioksid spet ne dvigne na površje. Nenehno gibanje kvasa navzgor in navzdol spodbuja gibanje tokov tekočine v fermentacijski posodi, kar ustvarja vznemirjenje ali "fermentacijo" tekočine. Ogljikov dioksid, ki se sprošča na površino tekočine iz fermentacijskih rezervoarjev skozi cev 13 vstopi v obrat za proizvodnjo tekočega ali trdnega ogljikovega dioksida, se uporablja za pridobivanje kemični izdelki(npr. sečnina) ali izpuščen v ozračje.
Delno fermentiran lesni mošt se skupaj s kvasovkami prenese iz glavne fermentacijske posode v repno posodo. 12, Kjer se fermentacija konča. Ker je koncentracija sladkorja v zadnji posodi nizka, je fermentacija v njej manj intenzivna in del kvasa, ki nima časa za tvorbo mehurčkov ogljikovega dioksida, se usede na dno posode. Da bi to preprečili, je v repnem rezervoarju pogosto urejeno prisilno mešanje tekočine z mešali ali centrifugalnimi črpalkami.
Fermentirano ali fermentirano tekočino imenujemo kaša. Po koncu fermentacije se drozga prenese v separator 14, deluje po principu centrifuge. Drozga, ki vstopa vanj, skupaj s kvasom, suspendiranim v njem, se začne vrteti s hitrostjo 4500-6000 vrt / min. Centrifugalna sila zaradi razlike v specifični teži drozge in kvasa ju loči. Separator razdeli tekočino v dva toka: večji, ki ne vsebuje kvasa, vstopi v lij 16 manjša, ki vsebuje kvasovke, vstopi skozi lijak v cev 15. Običajno je prvi tok 8-10 krat večji od drugega. Po cevi 15 kvasna gošča se vrne v glavni fermentor 11 Skozi kvasovke 44. Pivina, zavržena in osvobojena kvasovk, se zbere v vmesnem zbiralniku drozge 17.
S pomočjo separatorjev kvas stalno kroži v zaprtem fermentacijskem sistemu. Produktivnost separatorjev 10- 35 m3/uro.
Med fermentacijo in predvsem med separacijo mora del huminskih koloidov, ki jih vsebuje les, koagulirati in tvoriti težke kosmiče, ki se počasi usedajo na dno fermentacijske posode. Na dnu kadi so nameščene armature, skozi katere se usedlina občasno spušča v kanalizacijo.
Kot je navedeno zgoraj, je teoretični izkoristek alkohola od 100 kg fermentirane heksoze je 64 l. Vendar praktično zaradi izobraževanja prek Saharov stranski proizvodi (glicerin, acetaldehid, jantarna kislina itd.), In tudi zaradi prisotnosti nečistoč, škodljivih za kvas v pivini, je izkoristek alkohola 54-56 l.
Za dober izkoristek alkohola je potrebno ohranjati kvas ves čas aktiven. Da bi to naredili, je treba skrbno vzdrževati nastavljeno temperaturo fermentacije, koncentracijo vodikovih ionov, potrebno čistost pivine in pustiti majhno količino heksoz, tako imenovano "ne-fermentacijo" v drozgi, preden vstopi. separator (običajno ne več kot 0,1% sladkorja v raztopini). Zaradi prisotnosti nefermentacije ostane kvas ves čas v aktivni obliki.
Občasno se hidrolizna naprava ustavi zaradi načrtovanih preventivnih ali večjih popravil. V tem času je treba kvas ohraniti pri življenju. V ta namen kvasno suspenzijo zgostimo s pomočjo separatorjev in prelijemo s hladnim lesnim moštom. Pri nizkih temperaturah se fermentacija močno upočasni in kvasovke porabijo bistveno manj sladkorja.
Fermentacijski rezervoarji s prostornino 100-200 m3 so običajno izdelani iz jeklene pločevine ali redkeje iz armiranega betona. Trajanje fermentacije je odvisno od koncentracije kvasa in se giblje od 6 do 10 ur. Treba je spremljati čistost proizvodne kulture kvasa in jo zaščititi pred okužbo s tujimi škodljivimi mikroorganizmi. V ta namen mora biti vsa oprema čista in občasno sterilizirana. Najenostavnejša metoda sterilizacije je poparjanje celotne opreme, predvsem pa cevovodov in črpalk z živo paro.
Na koncu fermentacije in ločevanja kvasa vsebuje alkoholna drozga od 1,2 do 1,6 % etilnega alkohola in približno 1 % pentoze. Saharov.
Alkohol se izolira iz zvarka, prečisti in okrepi v aparatu za destilacijo zvarka s tremi kolonami, ki ga sestavljajo zvarek 18, destilacija 22 in metanol 28 stebri (slika 77).
Brazhka iz zbirke 17 črpajo skozi izmenjevalnik toplote 41 na plošči za hranjenje pivski stolpec 18. Zvarek, ki teče navzdol po ploščah izčrpnega dela stolpa drozge, se na svoji poti sreča z dvigajočo se paro. Slednji, postopoma obogaten z alkoholom, prehaja v zgornji, krepilni del stebra. Drozga, ki teče navzdol, se postopoma osvobodi alkohola, nato pa s spodnje strani kolone 18 vzdolž cevi 21 gre v izmenjevalnik toplote 41, kjer segreje drozgo, ki vstopa v kolono, na 60-70s. Nato se drozga segreje na 105 ° v koloni z živo paro, ki prihaja skozi cev 20. Zvarek brez alkohola se imenuje "vinasse". Po cevi 42 Barda prihaja iz izmenjevalnika toplote Bardy 41 in poslana v kvasovnico za pridobivanje krmnega kvasa iz pentoze. Ta postopek bo podrobneje obravnavan kasneje.
Steber drozge v zgornjem ojačitvenem delu se zaključi s povratnim kondenzatorjem 19, v katerem se kondenzirajo hlapi mešanice joda in alkohola, ki prihajajo iz zgornje plošče kolone.
Približno 1 m3 ogljikovega dioksida, ki nastane med fermentacijo, se raztopi v 1 m3 drozge pri temperaturi 30 °. Pri segrevanju drozge v toplotnem izmenjevalniku 41 in z živo paro v spodnjem delu pivske kolone se sprosti raztopljeni ogljikov dioksid in se skupaj z alkoholnimi hlapi dvigne v ojačitveni del kolone in naprej do povratnega kondenzatorja 19. Nekondenzirajoči plini se ločujejo preko zračnikov, nameščenih na cevovodih alkoholnega kondenzata za hladilniki. Frakcije z nizkim vreliščem, ki jih sestavljajo alkohol, aldehidi in etri, prehajajo skozi deflegmator. 19 in nazadnje kondenzirano v hladilniku 39 let Od koder se v obliki flegma vrnejo nazaj v kolono skozi vodno tesnilo 40. Nekondenzirajoči plini, sestavljeni iz ogljikovega dioksida, preden zapustijo hladilnik 39 gredo skozi dodatni kondenzator ali pa se sperejo v pralniku z vodo, da ujamejo zadnje sledi alkoholnih hlapov.
Na zgornjih ploščah pivskega stolpca v tekoči fazi vsebuje 20-40% alkohola.
Kondenzat skozi cev 25 vstopi v napajalni pladenj destilacijske kolone 22. Ta kolona deluje podobno kot pivska, vendar pri višjih koncentracijah alkohola. Na dno tega stolpca skozi cev 24 dovaja se živa para, ki postopoma zavre alkohol iz alkoholnega kondenzata, ki teče navzdol na dno kolone. Tekočina brez alkohola, imenovana luter skozi cev 23 gre v odtok. Vsebnost alkohola v usedlini in luterju ni večja od 0,02%.
Nad zgornjo ploščo destilacijsko kolono nameščen je deflegmator 26. Hlapi, ki v njem niso kondenzirani, se dokončno kondenzirajo v kondenzatorju 26a in teče nazaj v stolpec. Del frakcij z nizkim vreliščem se odvzame skozi cev 43 v obliki frakcije eteraldehida, ki se vrne v fermentacijske rezervoarje, če ni uporabna.
Za sprostitev etilnega alkohola iz hlapnih organskih kislin se kolona napaja iz rezervoarja 45 10% raztopina natrijevega hidroksida, ki nevtralizira kisline na srednjih ploščah ojačevalnega dela kolone. V srednjem delu destilacijske kolone, kjer je moč alkohola 45-50%, se kopičijo fuzelna olja, ki se odvajajo po cevi. 46. Fuzelna olja so mešanica višjih alkoholov (butil, propil, amil), ki nastanejo iz aminokislin.
Etilni alkohol, brez estrov in aldehidov ter fuzelnih olj, se z glavnikom odvzame iz zgornjih plošč ojačitvenega dela destilacijske kolone in skozi cev. 27 vstopi v dovodni pladenj metanolne kolone 28. Surovi alkohol, ki prihaja iz destilacijske kolone, vsebuje približno 0,7 % metilnega alkohola, ki je nastal pri hidrolizi rastlinskega materiala in je skupaj z monosaharidi vstopil v lesni mošt.
Med fermentacijo heksoza metilni alkohol ni oblikovana. V skladu s specifikacijami za etilni alkohol, proizveden v obratih za hidrolizo, ne sme vsebovati več kot 0,1% metilnega alkohola. Študije so pokazale, da se metilni alkohol najlažje loči od surovega alkohola z minimalno vsebnostjo vode v njem. Zaradi tega se surovi alkohol z največjo močjo (94-96% etanola) dovaja v metanolno kolono. Nad 96% 'etilnega alkohola ni mogoče dobiti na običajnih destilacijskih kolonah, saj ta koncentracija ustreza sestavi mešanice vode in alkohola, ki ni ločeno vrela.
V metanolni koloni je svetlo vrela frakcija metanol, ki se dvigne na vrh kolone, okrepi v deflegmatorju 29 in skozi cev 30 zlije v zbiralnike metanolne frakcije, ki vsebuje približno 80 % metanola. Za proizvodnjo komercialnega 100-odstotnega metanola je nameščena druga kolona za metanol, ki ni prikazana na sl. 77.
Etilni alkohol, ki teče po ploščah, se spusti na dno kolone metanola 28 in skozi cev 33 združuje v prevzemnike končnih izdelkov. Kolona metanola se segreva z gluho paro v zunanjem grelniku 31, ki je nameščena tako, da je po principu sporočenih posod njen obroč napolnjen z alkoholom. Vodna para, ki vstopa v grelec, segreje alkohol do vrenja, nastale alkoholne pare pa se uporabljajo za ogrevanje kolone. Vstop para v grelec 31, kondenzira v njej in se v obliki kondenzata dovaja v zbiralnike čiste vode ali odvaja v kanalizacijo.
Količina in jakost nastalega etilnega alkohola se meri v posebni opremi (lučnica, kontrolni projektil, merilna palica za alkohol). Etilni alkohol se dovaja iz merilne posode s parno črpalko izven glavne stavbe - v stacionarne rezervoarje, ki se nahajajo v skladišču alkohola. Iz teh cistern se po potrebi komercialni etilni alkohol pretoči v železniške cisterne, v katerih se transportira do mest porabe.
Opisano zgoraj tehnološki proces omogoča prejemanje od 1 t popolnoma suh les iglavcev 150-180 l 100% etilni alkohol. Hkrati pa za 1 dcl uživanje alkohola
Absolutno suh les v kg. . . . . 55-66;
TOC o "1-3" h z žveplovo kislino - moaoidrate in kg … . 4,5;
Živo apno, 85 % in kg…………………………………………………. 4,3;
Par tehnoloških 3- in 16-atmosferskih
v megakalorijah. ………………………………………………………………………….. 0,17-0,26;
Voda v m3………………………………………………………………………………………………. 3,6;
Električni Grossner in kWh…………………………………………………………………….. 4,18
Letna zmogljivost srednje zmogljive hidrolizno-alkoholarne za alkohol je 1-1,5 milijona ton. dal. V teh obratih je glavni proizvod etilni alkohol. Kot je bilo že omenjeno, se hkrati iz glavnih proizvodnih odpadkov v obratu za hidrolizo in alkohol proizvajajo trdni ali tekoči ogljikov dioksid, furfural, krmni kvas in produkti predelave lignina. O teh produkcijah bomo še razpravljali.
V nekaterih obratih za hidrolizo, ki kot glavni produkt dobijo furfural ali ksilitol, po hidrolizi hemiceluloz, bogatih s pentozami, ostane težko hidrolizirajoč ostanek celuloze in lignina, imenovan celolignin.
Celolignin lahko hidroliziramo s perkolacijsko metodo, kot je opisano zgoraj, in nastali hidrolizat heksoze, ki običajno vsebuje 2-2,5% sladkorjev, predelamo po zgoraj opisani metodi v tehnični etilni alkohol ali krmni kvas. Po tej shemi predelujejo bombažne lupine, koruzne storže, hrastove stroke, sončnične luščine ... Tak proizvodni proces je ekonomsko donosen le s poceni surovinami in gorivom.
V obratih za hidrolizo in alkohol običajno pridobivajo tehnični etilni alkohol, ki se uporablja za nadaljnjo kemično predelavo. Vendar, če je potrebno, ta alkohol
razmeroma enostavno čiščenje z dodatno destilacijo in oksidacijo z alkalno raztopino permanganata. Po takem čiščenju je etilni alkohol povsem primeren za prehrambene namene.
Tekočina, pridobljena s tem opisom, je metanol. Znan je tudi kot metilni (lesni) alkohol in ima formulo - CH 3 OH.
Metanol se v čisti obliki uporablja kot topilo in kot visokooktanski dodatek motornemu gorivu ter neposredno kot visokooktansko gorivo (oktansko število => 115).
To je isti "bencin", ki polni rezervoarje dirkalnih motociklov in avtomobilov.
Kot kažejo tuje študije, motor, ki deluje na metanol, zdrži večkrat dlje kot pri uporabi bencina, ki smo ga vajeni, njegova moč pa se ob konstantni delovni prostornini poveča za 20%.
Izpuh motorja, ki deluje na to gorivo, je okolju prijazen in pri testiranju toksičnosti ni zaznati nobenih škodljivih snovi.
Majhna naprava za pridobivanje tega goriva je enostavna za izdelavo, ne zahteva posebnega znanja in redkih delov ter deluje brezhibno. Njegovo delovanje je odvisno od različnih razlogov, vključno z dimenzijami.
Naprava, katere shema in opis sklopa sta podana spodaj, s premerom reaktorja le 75 mm proizvede tri litre končnega goriva na uro. V tem primeru ima celotna konstrukcija težo približno 20 kg in približno naslednje dimenzije: 20 cm v višino, 50 cm v dolžino in 30 cm v širino.
Procesna kemija
Ne bomo se poglabljali v različice kemijskih procesov in zaradi enostavnosti izračunov bomo predpostavili, da se v normalnih pogojih (20 ° C in 760 mm Hg) sintezni plin pridobi iz metana po naslednji formuli:
2CH 4 + O 2 -> 2CO + 4H 2 + 16,1 kcal,
Iz 44,8 litra metana in 22,4 litra kisika nastane 44,8 litra ogljikovega monoksida in 89,6 litra vodika, nato pa iz teh plinov dobimo metanol po formuli:
CO + 2H 2<=>CH3OH
iz 22,4 l ogljikovega monoksida in 44,8 l vodika se izkaže: 12 g (C) + 3 g (H) + 16 g (O) + 1 g (H) \u003d 32 g metanola.
To pomeni, da po zakonih aritmetike iz 22,4 litra metana nastane 32 g metanola ali približno: iz 1 kubičnega metra metana oz. 1,5 kg 100% metanola(to je ~2 litra).
V resnici zaradi nizke učinkovitosti v domačih razmerah iz 1 kubičnega metra. zemeljski plin bo proizvedel manj kot 1 liter končnega izdelka (za to možnost je omejitev 1 l / h!).
Za leto 2011 cena 1 m3 gospodinjski plin v Rusiji je 3,6-3,8 rubljev in nenehno narašča. Glede na to, da je kurilna vrednost metilnega alkohola polovica manjša od bencina, dobimo enakovredno ceno 7,5 rubljev. in končno zaokrožimo na 8 rubljev. za ostale stroške - el. energija, voda, katalizatorji, čiščenje plinov - še vedno pride veliko ceneje kot bencin in pomeni, da je "igra vredna sveče" v vsakem primeru!
Cena tega goriva ne vključuje stroškov namestitve (pri prehodu na alternativna goriva je vedno potrebno obdobje samooskrbe), v tem primeru se bo cena gibala od 5 do 50 tisoč rubljev, odvisno od produktivnosti, avtomatizacije procesov in čigave sile bodo proizvedene.
S samomontažo bo stalo najmanj 2 in največ 10 tisoč rubljev. V bistvu bo denar porabljen za struženje in varjenje, pa tudi za pripravo kompresorjev (lahko iz pokvarjenega hladilnika, potem bo cenejši) in za materiale, iz katerih je ta enota sestavljena.
Opozorilo: metanol je strup. Je brezbarvna tekočina z vreliščem 65 °C, ima vonj, podoben navadnemu pitnemu alkoholu, in se v vseh pogledih meša z vodo in številnimi organskimi tekočinami. Ne pozabite, da je 50 mililitrov popitega metanola smrtno, v manjših količinah pa zastrupitev z razpadnimi produkti metanola povzroči izgubo vida!
Načelo delovanja in delovanje naprave
Funkcionalni diagram naprave je prikazan na sl. eno.
Voda iz pipe je povezana z "vodnim dovodom" (15) in, ki gre naprej, se razdeli na dva toka: en tok (očiščen s filtrom pred škodljivimi nečistočami) in skozi pipo (14) in luknjo (C) vstopi v mešalnik (1), drugi pa tok skozi pipo (4) in luknjo (G) gre v hladilnik (3), skozi katerega voda, ki hladi sintezni plin in metanolni kondenzat, izstopa skozi luknjo (Y) .
Gospodinjski zemeljski plin, očiščen iz primesi žvepla in vonjav, je priključen na cevovod "Dovod plina" (16). Nadalje plin skozi luknjo (B) vstopi v mešalnik (1), v katerem se po mešanju z vodno paro segreje na gorilniku (12) na temperaturo 100 - 120 ° C. Nato iz mešalnika (1) skozi luknjo (D) vstopi segreta zmes plina in vodne pare skozi luknjo (B) v reaktor (2).
Reaktor (2) je napolnjen s katalizatorjem št. 1, masni delež: 25% NiO (nikljev oksid) in 60% Al 2 O 3 (aluminijev oksid), ostalo 15% CaO (živo apno) in druge nečistoče, aktivnost katalizatorja - preostali volumski delež metana med pretvorbo z vodno paro ogljikovodikovega plina (metana) , popolnoma očiščen iz žveplovih spojin, ki vsebuje najmanj 90 % metana z volumskim razmerjem para:plin = 2:1, ne več kot:
pri 500°С - 37%
pri 700°C - 5%.
V reaktorju se pod vplivom temperature okoli 700°C tvori sintezni plin, ki ga dobimo s segrevanjem z gorilnikom (13). Nato ogret sintezni plin vstopi skozi luknjo (E) v hladilnik (H), kjer ga je treba ohladiti na temperaturo 30-40°C ali nižjo. Nato ohlajeni sintezni plin skozi luknjo (I) zapusti hladilnik in skozi odprtino (M) vstopi v kompresor (5), ki ga lahko uporabimo kot kompresor iz katerega koli gospodinjskega hladilnika.
Nato stisnjen sintezni plin s tlakom 5-10 atm. skozi luknjo (H) zapusti kompresor in skozi luknjo (O) vstopi v reaktor (6). Reaktor (6) je napolnjen s katalizatorjem št. 2, sestavljenim iz 80% bakra in 20% cinka.
V tem reaktorju, ki je najpomembnejša enota aparata, nastajajo hlapi metanola. Temperatura v reaktorju ne sme preseči 270°C, kar lahko nadzorujemo s termometrom (7) in nastavljamo s pipo (4). Zaželeno je vzdrževati temperaturo v območju 200-250 ° C ali celo nižje.
Nato hlapi metanola in nezreagirani sintezni plin izstopijo iz reaktorja (6) skozi luknjo (P) in vstopijo v hladilnik (H) skozi luknjo (L), kjer se hlapi metanola kondenzirajo in izstopijo iz hladilnika skozi luknjo (K).
Nadalje kondenzat in nezreagirani sintezni plin vstopata skozi luknjo (U) v kondenzator (8), kjer se kopiči že pripravljen metanol, ki zapusti kondenzator skozi luknjo (P) in pipo (9) v neko posodo.
Odprtina (T) v kondenzatorju (8) služi za namestitev manometra (10), ki je potreben za kontrolo tlaka v kondenzatorju. Vzdržuje se v 5-10 atmosferah ali več, predvsem s pomočjo pipe (11) in delno s pipo (9).
Odprtina (X) in petelin (11) sta potrebna za izhod iz kondenzatorja nezreagiranega sinteznega plina, ki se skozi odprtino (A) vrača nazaj v mešalnik (1), vendar kot je praksa pokazala, morajo biti izhodni plini zažgejo v stenju in ne tečejo nazaj v sistem. Da, to zmanjša učinkovitost, vendar močno poenostavi nastavitev.
Petelin (9) je nastavljen tako, da nenehno izstopa čisti tekoči metanol brez plina.
Bolje bo, če se raven metanola v kondenzatorju poveča kot zmanjša. Najoptimalnejši primer pa je, ko je nivo metanola konstanten (kar lahko nadzorujemo z vgradnim steklom ali kako drugače).
Pipa (14) je nastavljena tako, da v metanolu ni vode in se v mešalniku tvori manj pare kot več.
Zagon stroja
Dostop do plina je odprt, voda (14) je še zaprta, gorilniki (12), (13) delujejo. Pipa (4) je popolnoma odprta, kompresor (5) je vključen, pipa (9) je zaprta, pipa (11) je popolnoma odprta.
Nato rahlo odpremo pipo (14) za dostop do vode in s pipo (11) reguliramo zahtevani tlak v kondenzatorju, ki ga kontroliramo z manometrom (10). V nobenem primeru pa ne zaprite pipe (11) do konca!!!
Nato po petih minutah pipa (14) in prižgan gorilnik (21) dvigneta temperaturo v reaktorju (6) na 200-250°C. Po tem se gorilnik (21) ugasne, potreben je samo za predgretje, ker. metanol se sintetizira s sproščanjem toplote. Nato rahlo odpremo pipo (9), iz katere naj teče curek metanola. Če neprestano teče, še malo odprite pipo (9), če teče metanol v mešanici s plinom, še malo odprite pipo (14).
Na splošno je večja zmogljivost naprave nastavljena, bolje je.
Ta naprava je po možnosti izdelana iz nerjavečega jekla ali železa. Vsi deli so izdelani iz cevi, kot tanke spojne cevi se lahko uporabljajo bakrene cevi. V hladilniku je treba vzdrževati razmerje X:Y=4, to je na primer, če X+Y=300 mm, mora biti X enak 240 mm, Y pa 60 mm. 240/60=4. Več kot je tuljav v hladilniku na obeh straneh, tem bolje.
Vse pipe se uporabljajo iz gorilnikov za plinsko varjenje. Namesto pip (9) in (11) se lahko uporabijo reducirni ventili iz gospodinjskih plinskih jeklenk ali kapilarne cevi iz gospodinjskih hladilnikov.
Mešalnik (1) in reaktor (2) se segrevata v vodoravnem položaju (glej risbo).
No, morda je to vse. Na koncu bi rad dodal, da je bila v letih 1992-93 v več številkah revije Priority objavljena bolj napredna zasnova domačega avtomobilskega goriva:
№1-2 — splošne informacije o proizvodnji metanola iz zemeljskega plina.
Št. 3-4 - risbe naprave za predelavo metana v metanol.
Št. 5-6 - namestitev, varnostni ukrepi, nadzor, navodila za vklop opreme.
Slika 1 - Shematski diagram aparata
Slika 2 - Mešalnik
Slika 3 - Reaktor
Slika 4 - Hladilnik
Slika 5 - Kondenzator
Slika 6 - Reaktor
Dodatek Igorja Kvasnikova
V iskalniku sem po naključju naletel na tvojo objavo in zelo me je zanimala njena vsebina. Po kratkem uvodu so se takoj pojavile netočnosti avtorja.
Informacije o "metanolu" so bile objavljene v reviji "Prioritet" za leta 1991, 92, 93. , vendar popolnoma dokončan projekt ni bil nikoli objavljen (obljubljeni katalizatorji za naročnike so bili ukinjeni).
V teh številkah so bile risbe reaktorja z električnim krmilnim krogom in zasnova hladilnika, nakar se je gospod Waks (avtor članka) vljudno opravičil in povedal, da je nadaljnja objava ustavljena. na zahtevo oblastnih struktur ZSSR in za tiste, ki želijo ponoviti to namestitev, je polje ustvarjalnosti neomejeno. Slika 1(a) - Spremenjena postavitev aparata
1. stopnja - kot je bilo že omenjeno, je treba plin in vodo očistiti (z gospodinjskim filtrom, še bolje z destilatorjem), da ne bi takoj zastrupili katalizatorjev 2 in 6 reaktorjev. Natančneje, upoštevajte razmerje para : plin, kot 2 : 1. V 1. stopnjo ne sme priti do vrnitve neizreagiranih produktov.
2. stopnja - pretvorba metana se začne pri t=~400°С, vendar je pri tako nizki t°С odstotek pretvorjenega plina nizek, najbolj optimalna temperatura je t=700°С, zaželeno jo je kontrolirati s termočlenom. .
Za reaktorjem in hladilnikom ima enota manometer (10) in reducirni ventil (11), nastavljen na tlak 25-35 atm (izbira tlaka je odvisna od stopnje obrabe katalizatorja). Za zadosten pritisk sinteznega plina je bolje uporabiti dva kompresorja iz hladilnika.
Svetujem vam, da kondenzator (8) ni cilindričen, ampak stožčast (to se naredi, da se zmanjša območje izhlapevanja metanola) in z oknom za nadzor ravni metanola. Reagirani produkti se dovajajo z vrha stožca s pomočjo cevi (y) Ø 8 mm.
Cev se spusti v stožčasto posodo pod dušilno odprtino (P) za 10 mm.
Nezreagirani sintezni plin se odvaja skozi cev (x) Ø 5 mm, ki je privarjena na vrh stožca, plin, ki izhaja skozi to cev, sežge na njenem koncu, da preprečimo, da bi plamen ušel v posodo stožca, konec cevi je napolnjen z bakreno žico.
Raven metanola se vzdržuje na 2/3 celotne višine posode, zato je bolje narediti prozorno okno. Za zagotovitev 100-odstotne varnosti je možno izhodni stenj opremiti s termočlenom, na signalu katerega (v odsotnosti plamena) se samodejno izklopi dovod plina v napeljavo, primeren je kateri koli regulator iz sodobnih plinskih peči Za ta namen.
Podrobno je opisana katalitična metoda za pridobivanje metanola (lesnega alkohola) iz zemeljskega plina.
