Günümüzde birçok insan evde kendi elleriyle bile metanol üretmeyi biliyor. Ayrıca talaştan alkol de hazırlıyorlar. Günümüzde bilinen tüm yöntemler arasında en basit ve en ekonomik olanı talaştan alkol üretimidir. Aynı zamanda, yalnızca ilk bakışta karmaşık ve zaman alıcı görünüyor. Aslında bu işlemi tekrarlamak yeni başlayanlar için bile oldukça basit olacaktır. Önemli olan, metil alkol yapmanın tüm temel prensiplerini bilmek ve ayrıca profesyonellerin herkese açıkladığı prosedürün bazı püf noktalarını da hesaba katmaktır. Söz konusu kimyasal maddenin evde üretilmesine yönelik standart teknoloji genellikle birkaç ana adımdan oluşur. İlk önce tahıl mahsullerinden malt elde edilir, ardından hafif bozulmuş patateslerden bir macun kaynatılarak nişastanın işlenmesi sağlanır.
Bir sonraki aşama fermantasyondur. Bunun üzerine önceden hazırlanmış karışıma maya zaten eklenmiştir. Ortam sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, tartışılan aşamanın üstesinden gelmek o kadar hızlı mümkün olacaktır. Ancak normal doğa şartlarında bile kendi kendine tamamlama kabiliyetine sahiptir. Tabii kaliteli maya seçilirse. Sondan bir önceki aşamaya "damıtma" denir. En emek yoğun ve zaman alıcı olarak adlandırılabilir. Bu aşama her zaman özel bir aparat gerektirir ve bu arada modern ustalar bunu kendi elleriyle kolayca yapabilirler. Ve son olarak geriye sadece temizlik kalıyor. Bu, evde alkol üretiminin son aşamasıdır. Ürün neredeyse hazır ancak istenen şeffaflıktan yoksun. Bu, sıvının 24 saat boyunca demlendiği en yaygın potasyum permanganat kullanılarak elde edilebilir. Son olarak geriye kalan tek şey ürünü filtrelemek.
Son dönemde evde alkol üretimine uygun fosil hammaddelerin miktarı giderek azalmaya başladığından, yeni seçenekler bulunmasına ihtiyaç duyulmaktadır. Bildiğiniz gibi tahıl kıtlığı var, bu yüzden değerli bir alternatif bulmak gerekiyordu. Ve hızla bulundu - talaştı. Bugün bu hammadde herkes için en erişilebilir olanıdır. Onu bulmak zor değil. Ve aynı derecede önemli olan talaşın ucuz olmasıdır. Bazı durumlarda bunları tamamen ücretsiz olarak bulabilirsiniz. Tartışılan hammaddelerin evde alkol üretimiyle uğraşan herkes arasında çok popüler olması şaşırtıcı değil. Doğru, bu maddenin üretimi, bir kişiden belirli becerilerin yanı sıra bazı ek ekipmanların satın alınmasını gerektirir.
Öncelikle talaş hazırlamanız gerekecek. Örneğin orijinal ürünün 1 kilogramı. Talaşın iyice kıyılması çok önemlidir. Metanol üretmeye başlamadan önce bunların iyice kurutulması gerekecektir. Bu amaçla fırın ve benzeri seçenekleri kullanmaktan kaçınmak en iyisidir. Karanlık ve iyi havalandırılan bir odada temiz bir gazete üzerine ince bir tabaka talaş döküp birkaç gün bu şekilde bırakmanız yeterli olacaktır. Tabii ki hammaddeler de herhangi bir yabancı madde veya kir içermemelidir. Uzmanlar, sert ağaç talaşının bu işlem için en uygun olduğunu belirtiyor. Ancak kozalaklı ağaçlardan elde edilen hammaddeleri kullanmamak daha iyidir.
Süblimasyon ve elektrolitin yapılacağı, sülfürik asidin mükemmel olduğu buzdolabı aracılığıyla iyice kurutulmuş talaş, uygun bir şişeye veya benzeri bir kaba gönderilir. Toplam hacmin 2/3'ünü doldurmaları gerekiyor. Daha sonra kütleyi 150 dereceye ısıtmanız gerekir. Bitmiş sıvı genellikle hafif mavimsi bir renk tonuna sahiptir. Elbette kaliteli bir katalizör kullanmayı da unutmamalıyız. Örneğin, alüminyum oksit - korindon parçalarını kullanabilirsiniz. Bir sonraki porsiyonu, içindeki sıvı siyaha döndükten hemen sonra kullandığınız kaba dökebilirsiniz. Solunum organlarınızı solunum cihazı veya özel maske ile korumanız çok önemlidir. Dayanıklı eldivenleri de düşünmek en iyisidir. Talaş alkolünün üretildiği oda geniş olmalı ve iyice havalandırılmalıdır. Etrafta yiyecek maddeleri olduğundan bu işlem mutfakta yapılmamalıdır.
Bitmiş madde yakıt olarak ve benzeri başka amaçlarla kullanılabilir. Ancak ortaya çıkan alkolü dahili olarak tüketin ve ondan daha fazla hazırlık için kullanın. alkollü içecekler tavsiye edilmez. Sadece bir kilogram kurutulmuş talaştan yaklaşık yarım litre (biraz daha az) bitmiş metanol elde edebilirsiniz.
Kullanılarak elde edildi bu açıklamanın sıvı - metanol. Aynı zamanda metil (odun) alkol olarak da bilinir ve - CH3OH formülüne sahiptir.
Saf haliyle metanol, solvent olarak ve motor yakıtına yüksek oktanlı katkı maddesi olarak kullanıldığı gibi doğrudan yüksek oktanlı yakıt olarak da kullanılır (oktan sayısı => 115).
Bu, yarış motosikletleri ve arabaların depolarını doldurmak için kullanılan “benzinin” aynısıdır.
Yabancı çalışmaların gösterdiği gibi, metanolle çalışan bir motor, alıştığımız benzini kullandığımızdan çok daha uzun süre dayanır ve sabit çalışma hacmiyle gücü% 20 artar.
Bu yakıtla çalışan bir motorun egzozu çevre dostudur ve zehirlilik açısından test edildiğinde, zararlı maddeler tespit edilmedi.
Bu yakıtı üretmek için kullanılan küçük boyutlu bir aparatın üretimi kolaydır, özel bilgi gerektirmez ve az sayıda parça gerektirir ve çalışması sorunsuzdur. Performansı, boyutlar da dahil olmak üzere çeşitli nedenlere bağlıdır.
Aşağıda şeması ve montaj açıklaması verilen, reaktör çapı sadece 75 mm olan cihaz, saatte üç litre bitmiş yakıt üretiyor. Üstelik yapının tamamı yaklaşık 20 kg ağırlığında ve yaklaşık olarak şu boyutlara sahip: 20 cm yükseklik, 50 cm uzunluk ve 30 cm genişlik.
Sürecin kimyası
Kimyasal proseslerin çeşitlerine derinlemesine girmeyeceğiz ve hesaplamaların basitliği açısından, normal koşullar altında (20 ° C ve 760 mmHg) sentez gazının metandan aşağıdaki formüle göre elde edildiğini varsayacağız:
2CH4 + O2 -> 2CO + 4H2 + 16,1 kcal,
44,8 litre metan ve 22,4 litre oksijenden, 44,8 litre karbon monoksit ve 89,6 litre hidrojen çıkıyor, ardından bu gazlardan aşağıdaki formüle göre metanol elde ediliyor:
CO + 2H 2<=>CH3OH
22,4 l karbon monoksit ve 44,8 l hidrojenden ortaya çıkıyor: 12 g (C) + 3 g (H) + 16 g (O) + 1 g (H) = 32 g metanol.
Bu, aritmetik kanunlarına göre 22,4 litre metandan 32 g metanol çıktığı anlamına gelir, yani yaklaşık olarak: 1 metreküp metandan sentezlenir. 1,5 kg %100 metanol(bu ~2 litredir).
Gerçekte, ev koşullarında düşük verimlilik nedeniyle 1 metreküpten. doğal gazla nihai üründen 1 litreden daha azını alırsınız (bu seçenek için limit 1 l/saattir!).
2011 yılı fiyatı 1 metreküptür. Rusya'da ev gazı 3,6-3,8 ruble ve sürekli artıyor. Metil alkolün kalorifik değerinin benzinin iki katı olduğunu düşünürsek 7,5 ruble eşdeğer bir fiyat elde ediyoruz. ve son olarak 8 rubleye yuvarlayın. diğer masraflar için - e-posta. enerji, su, katalizörler, gaz arıtma - hala benzinden çok daha ucuz çıkıyor ve her durumda "oyunun muma değer olduğu" anlamına geliyor!
Bu yakıtın fiyatı kurulum maliyetini içermez (alternatif yakıt türlerine geçerken her zaman bir kendi kendine yeterlilik süresi gerekir), bu durumda fiyat üretkenliğe, otomasyona bağlı olarak 5 ila 50 bin ruble arasında değişecektir. süreçlerin ve kuvvetlerin üretileceği.
Kendiniz monte ederseniz en az 2, en fazla 10 bin rubleye mal olacak. Temel olarak para, tornalama ve kaynak işlerinin yanı sıra kompresörlerin hazırlanmasına (arızalı bir buzdolabından olabilir, o zaman daha ucuz olacaktır) ve bu ünitenin monte edildiği malzemelere harcanacaktır.
Dikkat: Metanol zehirlidir. Kaynama noktası 65°C olan renksiz bir sıvıdır, sıradan alkolün kokusuna benzer bir kokuya sahiptir ve su ve birçok organik sıvıyla her bakımdan karışabilir. 50 mililitre metanol sarhoşluğunun daha küçük miktarlarda ölümcül olduğunu, metanolün parçalanma ürünleriyle zehirlenmenin ise görme kaybına neden olduğunu unutmayın!
Cihazın çalışma prensibi ve çalışması
Cihazın fonksiyonel şeması Şekil 2'de gösterilmektedir. 1.
Musluk suyu "su girişine" (15) bağlanır ve daha da geçerek iki akışa ayrılır: bir akış (bir filtre ile zararlı yabancı maddelerden arındırılır) ve musluk (14) ve delikten (C) karıştırıcıya girer (1) ve diğeri musluktan (4) ve delikten (G) geçen akış buzdolabına (3) girer ve içinden sentez gazını ve metanol yoğunlaşmasını soğutan su delikten (Y) çıkar.
Kükürt safsızlıklarından ve kötü kokulu kokulardan arındırılan evsel doğalgaz “Gaz Girişi” boru hattına (16) bağlanmaktadır. Daha sonra gaz, su buharı ile karıştırıldıktan sonra, brülör (12) üzerinde 100 - 120°C sıcaklığa kadar ısıtıldığı delikten (B) karıştırıcıya (1) girer. Daha sonra karıştırıcıdan (1) delikten (D) ısıtılan gaz ve su buharı karışımı delikten (B) reaktöre (2) girer.
Reaktör (2), 1 numaralı katalizörle doldurulmuştur, kütle fraksiyonları: %25 NiO (nikel oksit) ve %60 Al203 (alüminyum oksit), geri kalanı %15 CaO (sönmemiş kireç) ve diğer safsızlıklar, katalizör etkinliği - artık Hidrokarbon gazının (metan) buharla dönüşümü sırasında metan hacim oranı, kükürt bileşiklerinden tamamen arıtılmış, en az %90 metan içeren, buhar:gaz = 2:1 hacim oranıyla, en fazla:
500°C'de - %37
700°C'de - %5.
Reaktörde, yaklaşık 700°C'lik bir sıcaklığın etkisi altında, bir yakıcı (13) ile ısıtılarak elde edilen sentez gazı oluşur. Daha sonra, ısıtılmış sentez gazı delikten (E) buzdolabına (3) girer ve burada 30-40 ° C veya daha düşük bir sıcaklığa soğutulması gerekir. Daha sonra soğutulan sentez gazı, delikten (I) buzdolabını terk eder ve delikten (M) herhangi bir ev tipi buzdolabından kompresör olarak kullanılabilen kompresöre (5) girer.
Daha sonra 5-10 atm basınca sahip sıkıştırılmış sentez gazı gelir. delikten (H) kompresörden çıkar ve delikten (O) reaktöre (6) girer. Reaktör (6), %80 bakır ve %20 çinkodan oluşan 2 numaralı katalizörle doldurulur.
Cihazın en önemli ünitesi olan bu reaktörde metanol buharı oluşmaktadır. Reaktör içindeki sıcaklık, bir termometre (7) ile kontrol edilebilen ve bir musluk (4) ile ayarlanabilen 270°C'yi aşmamalıdır. Sıcaklığın 200-250°C veya altında tutulması tavsiye edilir.
Daha sonra metanol buharları ve reaksiyona girmemiş sentez gazı, delikten (P) geçerek reaktörü (6) terk eder ve delikten (L) buzdolabına (W) girer, burada metanol buharları yoğunlaşır ve delikten (K) buzdolabından çıkar.
Daha sonra, yoğuşma suyu ve reaksiyona girmemiş sentez gazı, delikten (U) yoğuşturucuya (8) girer; burada bitmiş metanol birikerek, yoğuşturucuyu delik (P) ve musluk (9) yoluyla bir kaba bırakır.
Kondenserdeki (8) delik (T), kondenserdeki basıncı izlemek için gerekli olan bir manometrenin (10) takılması için kullanılır. Çoğunlukla bir musluk (11) yardımıyla ve kısmen de bir musluk (9) yardımıyla 5-10 atmosfer veya daha fazla muhafaza edilir.
Delik (X) ve musluk (11), reaksiyona girmemiş sentez gazının kondenserden çıkışı için gereklidir; bu gaz, delik (A) aracılığıyla karıştırıcıya (1) geri döndürülür, ancak uygulamanın gösterdiği gibi, çıkış gazlarının yakılması gerekir. bir fitilin içinde ve sisteme geri akmıyor. Evet, bu verimliliği azaltır ancak kurulumu büyük ölçüde basitleştirir.
Musluk (9), sürekli olarak gazsız saf sıvı metanol çıkacak şekilde ayarlanmıştır.
Kondenserdeki metanol seviyesinin azalmasından ziyade artması daha iyi olacaktır. Ancak en uygun durum, metanol seviyesinin sabit olduğu durumdur (bu, yerleşik cam veya başka bir yöntemle kontrol edilebilir).
Musluk (14), metanolde su kalmayacak ve karıştırıcıda tercihen daha fazla değil daha az buhar oluşacak şekilde ayarlanır.
Cihazı başlatma
Gaz girişi açık, su (14) şimdilik kapalı, brülörler (12), (13) çalışıyor. Musluk (4) tam açık, kompresör (5) açık, musluk (9) kapalı, musluk (11) tam açık.
Daha sonra suya erişim için musluğu (14) açın ve suyu düzenlemek için musluğu (11) kullanın. gerekli basınç kondenserde, bir manometre (10) ile izlenir. Ancak hiçbir durumda musluğu (11) tamamen kapatmayın!!!
Daha sonra, yaklaşık beş dakika sonra, reaktördeki (6) sıcaklığı 200-250°C'ye getirmek için bir musluk (14) ve yanan bir brülör (21) kullanın. Bundan sonra brülör (21) söndürülür; çünkü sadece ön ısıtma için gereklidir; Metanol ısının açığa çıkmasıyla sentezlenir. Daha sonra metanol akışının akması gereken musluğu (9) hafifçe açın. Sürekli akıyorsa musluğu (9) biraz daha açın, gaza metanol karışmışsa musluğu (14) açın.
Genel olarak, cihazın üretkenliğini ne kadar yüksek ayarlarsanız o kadar iyidir.
Bu cihazın paslanmaz çelik veya demirden yapılması tavsiye edilir. Tüm parçalar borulardan yapılmıştır, ince bağlantı boruları kullanılabilir bakır borular. Buzdolabında X:Y=4 oranının korunması gerekir, yani örneğin X+Y=300 mm ise X 240 mm'ye ve Y de buna göre 60 mm'ye eşit olmalıdır. 240/60=4. Buzdolabının bir tarafına veya diğer tarafına ne kadar çok dönüş sığarsa o kadar iyidir.
Tüm musluklar gaz kaynak torçlarından kullanılır. Musluklar (9) ve (11) yerine, evdeki gaz tüplerindeki basınç düşürücü vanaları veya evdeki buzdolaplarındaki kılcal boruları kullanabilirsiniz.
Karıştırıcı (1) ve reaktör (2) yatay konumda ısıtılır (çizime bakınız).
Eh, muhtemelen hepsi bu. Sonuç olarak, daha ilerici bir tasarımı eklemek isterim. ev yapımı oto yakıtı Priority dergisinin 1992-93'teki çeşitli sayılarında yayınlandı:
No. 1-2 - doğal gazdan metanol üretimi hakkında genel bilgi.
No. 3-4 - metanın metanole işlenmesine yönelik bir tesisin çizimleri.
No. 5-6 - kurulum, güvenlik önlemleri, kontrol, ekipmanı açma talimatları.
Şekil 1 - Cihazın şematik diyagramı
Şekil 2 - Mikser
Şekil 3 - Reaktör
Şekil 4 - Buzdolabı
Şekil 5 - Kondansatör
Şekil 6 - Reaktör
Igor Kvasnikov'dan eklemeler
Yayınınıza tesadüfen bir arama motorunda rastladım ve içeriğiyle çok ilgilenmeye başladım. Kısa bir incelemenin ardından yazarın yaptığı yanlışlıklar hemen ortaya çıktı.
"Metanol" ile ilgili bilgiler 1991, 92, 93 yıllarında "Priority" dergisinde yayınlandı. ancak tamamen bitmiş proje hiçbir zaman yayınlanmadı (aboneler için vaat edilen katalizörler sıkıştırıldı).
Bu sayılar, elektrik kontrol devresine ve soğutucu tasarımına sahip reaktörün çizimlerini içeriyordu; ardından Bay Vaks (makalenin yazarı) kibarca özür diledi ve daha fazla yayının durdurulacağını söyledi. SSCB güvenlik güçlerinin talebi üzerine ve bu kurulumu tekrarlamak isteyenler için yaratıcılık alanı sınırsızdır. Şekil 1(a) - Değiştirilmiş cihaz şeması
1. aşama - daha önce de belirtildiği gibi gaz ve suyun arıtılması gerekir ( ev filtresi, Daha damıtıcıyla daha iyi), reaktör 2 ve 6'nın katalizörlerini hemen zehirlememek için. Daha doğrusu buhar:gaz oranına 2:1 olarak uyulmalıdır. Reaksiyona girmeyen ürünlerin 1. aşamaya geri dönüşü olmamalıdır.
2. aşama - metan dönüşümü t=~400°C'de başlar, ancak bu kadar düşük bir t°C'de dönüştürülen gazın yüzdesi düşüktür, en uygun t=700°C, bunun bir termokupl kullanılarak kontrol edilmesi tavsiye edilir.
Reaktör ve buzdolabından sonra tesisatta bir manometre (10) ve 25-35 atm basınca ayarlanmış bir basınç düşürücü vana (11) bulunmaktadır (basınç seçimi katalizörün aşınma derecesine bağlıdır). Yeterli sentez gazı basıncını pompalamak için buzdolabından iki kompresör kullanmak daha iyidir.
Kondansatörü (8) silindirik değil konik (bu, metanol buharlaşma alanını azaltmak için yapılır) ve metanol seviyesini izlemek için bir pencere ile yapmanızı tavsiye ederim. Reaksiyona giren ürünler, Ø 8 mm'lik bir tüp (u) kullanılarak koninin üstünden getirilir.
Tüp, kısma çıkışının (P) 10 mm altındaki konik bir kaba indirilir.
Reaksiyona girmemiş sentez gazı, koninin tepesine kaynaklanmış bir tüp (x) Ø 5 mm aracılığıyla boşaltılır, bu tüpten kaçan gaz, alevin koni kabına kaçmasını önlemek için ucunda yakılır, Borunun ucu bakır tel ile doldurulmuştur.
Metanol seviyesi kabın toplam yüksekliğinin 2/3'ünde tutulur; bunun için şeffaf bir pencere yapmak daha iyidir. % 100 güvenlik sağlamak için, çıkış fitilini bir termokupl ile donatabilirsiniz; bu sinyal (alevin yokluğundan dolayı) tesisata gaz beslemesini otomatik olarak keser, modern gaz sobalarından herhangi bir regülatör bu amaçlar için uygundur; .
Doğal gazdan metanol (odun alkolü) üretimine yönelik katalitik yöntem ayrıntılı olarak anlatılmaktadır.
Genel şema“siyah melas” hidrolizinden etil alkol elde edilmesi şu şekildedir. Ezilmiş hammadde, içeriden kimyasal olarak dirençli seramiklerle kaplı çok metrelik bir çelik hidroliz kolonuna yüklenir. Basınç altında servis edilir. sıcak çözüm hidroklorik asit. Selüloz, kimyasal bir reaksiyon sonucunda şeker içeren, “siyah melas” adı verilen bir ürün üretir. Bu ürün kireç ile nötralize edilir ve melasın fermente edilmesi için maya eklenir. Daha sonra tekrar ısıtılır ve açığa çıkan buharlar etil alkol şeklinde yoğunlaşır (“şarap” demek istemiyorum).
Hidroliz yöntemi etil alkol üretiminde en ekonomik yöntemdir. Geleneksel biyokimyasal fermantasyon yöntemini kullanarak bir ton tahıldan 50 litre alkol elde edilebiliyorsa, o zaman bir ton tahıldan 50 litre alkol elde edilebiliyorsa talaş hidrolitik olarak “siyah melas”a dönüştürülerek 200 litre alkol damıtılıyor. Dedikleri gibi: "Faydalarını hissedin!" Bütün soru, şekerleştirilmiş selüloz olarak "siyah pekmezin" tahıl, patates ve pancarla birlikte "gıda ürünü" olarak adlandırılıp adlandırılamayacağıdır. Ucuz etil alkol üretimiyle ilgilenenler şöyle düşünüyor: “Neden olmasın? Sonuçta damıtma, “kara pekmezin” damıtılmasından sonra kalan kısmı gibi hayvan yemi olarak kullanılıyor, yani aynı zamanda bir gıda ürünü.” F.M. Dostoyevski'nin sözleri nasıl hatırlanmaz? "Eğitimli bir kişi, ihtiyacı olduğunda her türlü iğrençliği sözlü olarak haklı çıkarabilir."
Geçen yüzyılın 30'lu yıllarında, Avrupa'nın en büyük nişasta hassas tesisi, o zamandan beri milyonlarca litre etil alkol üreten Osetya'nın Beslan köyünde inşa edildi. Daha sonra Solikamsk ve Arkhangelsk kağıt hamuru ve kağıt fabrikaları da dahil olmak üzere ülke genelinde etil alkol üretimi için güçlü fabrikalar inşa edildi. IV. Savaş sırasında, savaş zamanının zorluklarına rağmen, hidroliz tesislerini planlanandan önce işletmeye alan hidroliz tesislerinin inşaatçılarını tebrik eden Stalin, şunu kaydetti: “Devletin milyonlarca pud ekmekten tasarruf etmesini mümkün kılıyor”(Pravda gazetesi, 27 Mayıs 1944). 
"Kara melastan" ve aslında odundan (selüloz) elde edilen, hidroliz yoluyla şekerleştirilen etil alkol, tabii ki iyi saflaştırılmadıkça, tahıl veya patatesten elde edilen alkolden ayırt edilemez. Mevcut standartlara göre, bu tür alkol "en yüksek saflıkta", "ekstra" ve "lüks" olup, ikincisi en iyisidir, yani en yüksek saflaştırma derecesine sahiptir. Bu alkolle yapılan votkayla zehirlenmezsiniz. Bu tür alkolün tadı nötrdür, yani "hayır" - tatsızdır, yalnızca "derece" içerir, yalnızca ağzın mukoza zarını yakar. Dışarıdan hidrolitik kökenli etil alkolden yapılan votkayı tanımak oldukça zordur ve bu tür "votkalara" eklenen çeşitli tatlar onlara birbirlerinden biraz farklılık kazandırır.
Ancak her şey ilk bakışta göründüğü kadar iyi değildir. Genetikçiler araştırma yaptı: Bir grup deney faresi diyetlerine gerçek (tahıl) votkayı ekledi, diğeri ise tahtadan yapılmış hidrolize edilmiş votkayı ekledi. "Düğümü" tüketen fareler çok daha hızlı öldü ve yavruları dejenere oldu. Ancak bu çalışmaların sonuçları sahte Rus votkasının üretimini durdurmadı. Popüler şarkıdaki gibi: “Sonuçta votka talaştan damıtılmazsa beş şişeden ne elde ederiz…”
Patates, tahıl, pekmez, şeker pancarından alkol üretimi tüketim gerektirir büyük miktarlar bu değerli hammaddeler. Bu tür hammaddelerin daha ucuz olanlarla değiştirilmesi, gıda ürünlerinden tasarruf etmenin ve alkol maliyetini azaltmanın kaynaklarından biridir. Bu nedenle, gıda dışı hammaddelerden teknik etil alkol üretimi son zamanlarda önemli ölçüde arttı: odun, sülfit likörleri ve sentetik olarak etilen içeren gazlardan.
Ağaçtan alkol üretimi
Hidroliz endüstrisi, selüloz içeren bitki atıklarından, özellikle odun atıklarından bir dizi ürün üretir: etil alkol, yem mayası, glikoz vb.
Hidroliz tesislerinde selüloz, mineral asitlerle glikoza hidrolize edilir; glikoz, fermente edilerek alkole dönüştürülür, maya büyütülür ve kristal formda salınır. Çeşitli profillerde hidroliz tesisleri bulunmaktadır: hidroliz-alkol, hidroliz-maya, hidroliz-glikoz. Hidroliz endüstrisi büyük ekonomik öneme sahiptir; değeri düşük bitki atıklarından değerli ürünler elde edilmesinden kaynaklanmaktadır. Özellikle 1 ton tamamen kuru iğne yapraklı ağaçtan, üretimi 0,7 ton tahıl veya 2 ton patates gerektiren 170-200 litre etil alkol elde edilir.
Hidroliz endüstrisi ahşabı kapsamlı bir şekilde işler ve bunun sonucunda hidroliz-alkol tesisleri etil alkole ek olarak diğer değerli ürünleri de üretir: furfural, lignin, sıvı karbondioksit, yem mayası.
Hidroliz üretimi için hammaddeler
Hidroliz üretiminin hammaddesi, ormancılık ve ağaç işleme endüstrilerinden gelen çeşitli atıklar formundaki ahşaptır: talaş, ağaç talaşı, talaş, vb. Ahşabın nem içeriği %40 ila 60 arasında değişir. Hidroliz tesislerinde işlenen talaşın nem içeriği genellikle %40-48'dir. Odun kuru maddesinin bileşimi selüloz, hemiselüloz, lignin ve organik asitleri içerir.
Odun hemiselülozları heksozanlar: mannan, galaktan ve pentozanlar: ksilan, araban ve bunların metillenmiş türevlerinden oluşur. Lignin karmaşık bir aromatik maddedir; kimyasal bileşimi ve yapısı henüz belirlenmemiştir.
Kimyasal bileşim Kesinlikle kuru odun Tablo 1'de verilmiştir.
Tablo 1 - Kesinlikle kuru ahşabın kimyasal bileşimi
Ahşabın yanı sıra tarımsal bitki atıkları da hidroliz endüstrisi için hammadde olarak kullanılıyor: ayçiçeği kabuğu, mısır koçanı, pamuk kabuğu ve tahıl samanı.
Tarımsal bitki atıklarının kimyasal bileşimi Tablo 2'de sunulmaktadır.
Tablo 2 - Tarımsal bitki atıklarının kimyasal bileşimi Karmaşık ahşap işlemenin teknolojik diyagramı
Karmaşık ahşap işlemenin teknolojik şeması aşağıdaki aşamalardan oluşur: ahşabın hidrolizi, nötrleştirilmesi ve hidrolizatın saflaştırılması; hidrolitik mayşenin fermantasyonu, hidrolitik mayşenin damıtılması.
Ezilmiş odun, basınç altında ısıtıldığında seyreltik sülfürik asit ile hidrolize edilir. Hidroliz sırasında hemiselüloz ve selüloz ayrışır. Hemiselülozlar heksozlara dönüştürülür: glikoz, galaktoz, mannoz ve pentozlar: ksiloz ve arabinoz; selüloz - glikoza. Lignin, hidroliz sırasında çözünmeyen bir kalıntı olarak kalır.
Ahşabın hidrolizi, çelik silindirik bir kap olan bir hidroliz aparatında gerçekleştirilir. Hidrolizin bir sonucu olarak, yaklaşık% 2-3 oranında fermente edilebilir monosakkaritleri ve çözünmeyen bir lignin kalıntısını içeren bir hidrolizat elde edilir. İkincisi doğrudan inşaat levhalarının üretiminde, tuğla üretiminde, çimento öğütülürken yakıt olarak kullanılabilir; Uygun işlemden sonra lignin plastik, kauçuk endüstrisi vb. üretiminde kullanılabilir.
Elde edilen hidrolizat, buharın sıvıdan ayrıldığı bir buharlaştırıcıya gönderilir. Açığa çıkan buhar yoğunlaştırılır ve furfural, terebentin ve metil alkolü ondan ayırmak için kullanılır. Daha sonra hidrolizat 75-80°C'ye soğutulur, kireç sütü içeren bir nötrleştiricide pH 4-4,3'e nötrleştirilir ve maya için besin tuzları (amonyum sülfat, süperfosfat) eklenir. Ortaya çıkan nötrleştirme, çökelmiş kalsiyum sülfattan ve diğer asılı parçacıklardan arındırılması için çökeltilir. Kalsiyum sülfatın çökelmiş çökeltisi ayrılır, kurutulur, fırınlanır ve kaymaktaşı elde edilerek kullanılır. inşaat ekipmanı. Nötrleştirilmiş ürün 30-32°C'ye soğutulur ve fermantasyona gönderilir. Fermantasyon için bu şekilde hazırlanan hidrolizata şıra adı verilir. Hidrolitik şerbetin fermantasyonu, fermantasyon tanklarında sürekli olarak gerçekleştirilir. Bu durumda maya sürekli olarak sistemde dolaşır; Maya, ayırıcılar kullanılarak püreden ayrılır. Fermantasyon sırasında açığa çıkan karbondioksit, sıvı veya katı karbondioksitin salınması için kullanılır. %1,0-1,5 alkol içeren olgun püre, distilasyon ve rektifikasyon için püre rektifikasyon aparatına gönderilerek etil alkol, metil alkol ve fusel yağı elde edilir. Damıtmadan sonra elde edilen damıtık madde pentozlar içerir ve yem mayası yetiştirmek için kullanılır.
Şekil 1 - Hidroliz-alkol tesislerinde karmaşık ağaç işlemenin teknolojik diyagramı Belirtilen şemaya göre işlendiğinde, 1 ton tamamen kuru iğne yapraklı ağaçtan aşağıdaki miktarlarda pazarlanabilir ürün elde edilebilir:
- Etil alkol, l………………….. 187
- Sıvı karbondioksit, kg…………….. 70
- veya katı karbondioksit, kg………40
- Yem mayası, kg…………….. .. 40
- Furfural, kg……………………………….9,4
- Terebentin, kg……………………………0,8
- Isı yalıtımı ve inşaat ligno-levhaları, m 2 .... 75
- İnşaat kaymaktaşı, kg……..225
- Fuzel yağı, kg………………..0,3
Sülfit likörlerinden alkol üretimi
Sülfit yöntemi kullanılarak odun hamuru üretilirken atık ürün, kükürt dioksit kokusuna sahip kahverengi bir sıvı olan sülfit likörüdür. Sülfit likörünün kimyasal bileşimi (%): su - 90, kuru maddeler - 10, lignin türevleri dahil - lignosülfonatlar - 6, heksozlar - 2, pentozlar -1, uçucu asitler, furfural ve diğer maddeler - yaklaşık 1. Uzun vadeli sülfit likörü nehirlere salınarak suyu kirlettiler ve rezervuarlardaki balıkları yok ettiler. Şu anda, sülfit likörünün etil alkol, yem mayası ve sülfit-vinaj konsantrelerine karmaşık şekilde işlenmesi için çok sayıda tesisimiz var. Sülfit likörlerinden alkol üretimi aşağıdaki aşamalardan oluşur: fermantasyon için sülfit likörünün hazırlanması, sülfit likör şerbetinin fermantasyonu, olgun sülfit püresinin damıtılması.
Fermantasyon için sülfit likörünün hazırlanması aşağıdakilere göre gerçekleştirilir: sürekli devre. Fermantasyon sürecini geciktiren uçucu asitleri ve furfuralleri çıkarmak için sodalı su havayla temizlenir. Temizlenen sodalı su kireç sütüyle nötrleştirilir ve daha sonra çökelmiş kalsiyum sülfat ve kalsiyum sülfit kristallerinin büyütülmesi için tutulur; Aynı zamanda maya için besin tuzları (amonyum sülfat ve süperfosfat) eklenir. Daha sonra sodalı su çöker. Çöken çökelti - çamur - kanalizasyona boşaltılır ve arıtılmış sıvı 30-32°C'ye soğutulur. Bu şekilde hazırlanan liköre şıra adı verilir. Şıra, fermantasyon bölümüne gönderilir ve odun hidrolizatlarıyla aynı şekilde fermente edilir veya hareketli paketleme yöntemi kullanılır. Hareketli paketleme, likörde kalan selüloz liflerini ifade eder. Hareketli bir ağızlık ile fermantasyon yöntemi, bazı maya ırklarının selüloz liflerinin yüzeyinde emilmesi ve olgun bir püre içinde hızla ve tamamen tabanına yerleşen lifli bir maya kütlesinin pullarını oluşturması özelliğine dayanmaktadır. fıçı. Fermantasyon, baş ve kuyruk teknesinden oluşan bir fermantasyon bataryasında gerçekleştirilir. Şıranın fermente edilmesinde, emilmiş maya içeren selüloz lifleri, salınan karbondioksitin etkisi altında sürekli hareket halindedir. Fermente püre, baş tekneden kuyruk teknesine gelir; burada fermantasyon süreci sona erer ve maya içeren lifler dibe çöker. Çöken maya lifi kütlesi, pompayla, şıranın aynı anda beslendiği ana tekneye geri döndürülür ve %0,5-1 alkol içeren olgun mayşe, damıtma aparatına gönderilerek etil alkol, metil alkol ve fusel yağı elde edilir. . Damıtmadan sonra elde edilen damıtma pentozları içerir ve daha sonra ayrılan, kurutulan ve kuru maya olarak salınan yem mayası yetiştirmek için bir besin ortamı görevi görür. Mayanın ayrılmasından sonra, lignosülfonatlar içeren damıtık madde, %50-80'lik bir kuru madde içeriğine kadar buharlaştırılır. Ortaya çıkan ürüne sülfit-vinaj konsantresi adı verilir ve plastik, inşaat malzemeleri, deri için sentetik tabaklama maddeleri, dökümhaneler ve yol yapımında kullanılır.
Sülfit-vinage konsantrelerinden değerli bir aromatik madde olan vanilin elde edebilirsiniz.
Sülfit likörlerinin etil alkol, yem mayası ve sülfit-vinaj konsantreleri halinde karmaşık işlenmesine yönelik teknolojik şema Şekil 2'de gösterilmektedir.
Şekil 2 - Sülfit likörlerinin alkole işlenmesine yönelik proses akış şeması Sülfit likörleri işlendiğinde 1 ton ladin odunu cinsinden aşağıdakiler elde edilir:
- Etil alkol, l……………….. 30-50
- Metil alkol, l…………………… 1
- Sıvı karbondioksit, l………….. 19-25
- Kuru yem mayası, kg…. 15
- Nem içeriği %20 olan sülfit-eski konsantreleri, kg.... 475
Sentetik alkol üretimi
Sentetik etil alkol üretiminin hammaddeleri, petrol rafinerilerinden çıkan etilen içeren gazlardır. Ayrıca etilen içeren diğer gazlar da kullanılabilir: koklaşabilir taş kömüründen elde edilen kok fırını gazı ve ilgili petrol gazları.
Şu anda sentetik etil alkol iki şekilde üretiliyor: sülfürik asit hidrasyonu ve etilenin doğrudan hidrasyonu.
Etilen sülfat hidrasyonu
Bu yöntemle etil alkol üretimi aşağıdaki işlemlerden oluşur: etilenin, etil sülfürik asit ve dietil sülfat üreten sülfürik asit ile etkileşimi; elde edilen ürünlerin alkol oluşturmak üzere hidrolizi; alkolü sülfürik asitten ayırıp saflaştırmak.
Sülfürik asit hidrasyonunun hammaddeleri ağırlıkça %47-50 içeren gazlardır. etilenin yanı sıra daha az etilen içeriğine sahip gazlar. İşlem aşağıda verilen şemaya göre gerçekleştirilir.
Şekil 3 - Sülfürik asit hidrasyonuyla sentetik alkol üretimine yönelik teknolojik şema Etilen, dikey bir silindir olan bir reaksiyon kolonunda sülfürik asit ile reaksiyona girer. Kolonun içinde taşma camlı başlık plakaları bulunmaktadır. Etilen içeren gaz kolonun alt kısmına bir kompresör vasıtasıyla, kolonun üst kısmına ise geri akış için %97-98 oranında sülfürik asit verilir. Yukarıya doğru yükselen gaz, her plakanın üzerindeki sıvı katmanından kabarcıklar halinde çıkıyor. Etilen, reaksiyonlara göre sülfürik asit ile reaksiyona girer:
Etil sülfürik asit, dietil sülfat ve reaksiyona girmemiş sülfürik asitten oluşan bir karışım, reaksiyon kolonundan sürekli olarak akar. Bu karışım buzdolabında 50°C'ye soğutulur ve hidrolize gönderilir; bu sırada aşağıdaki reaksiyonlar meydana gelir:
İkinci reaksiyondan elde edilen monoetil sülfat, başka bir alkol molekülü oluşturmak üzere daha fazla ayrışmaya uğrar.
Etilenin doğrudan hidrasyonu
Etilenin doğrudan hidrasyonuyla etil alkol üretimine yönelik teknolojik şema aşağıda sunulmuştur.
Şekil 4 - Etil alkol üretiminde etilenin doğrudan hidrasyonunun teknolojik diyagramı Doğrudan hidrasyon yönteminin hammaddesi, yüksek etilen içeriğine sahip (%94-96) gazdır. Etilen bir kompresör tarafından 8-9 kPa'ya sıkıştırılır. Sıkıştırılmış etilen belirli oranlarda su buharı ile karıştırılır. Etilenin su buharı ile etkileşimi, içinde bir katalizörün (alüminosilikat üzerinde biriken fosforik asit) bulunduğu dikey çelik içi boş silindirik bir sütun olan bir hidratör olan bir temas aparatında gerçekleştirilir.
Yaklaşık 8.0 kPa'lık bir basınç altında 280-300°C'de bir etilen ve su buharı karışımı, aynı parametrelerin muhafaza edildiği bir hidratöre beslenir. Etilen su buharı ile etkileşime girdiğinde, etil alkol oluşumunun ana reaksiyonuna ek olarak, yan reaksiyonlar meydana gelir ve bunun sonucunda dietil eter, asetaldehit ve etilen polimerizasyon ürünleri ortaya çıkar. Sentez ürünleri hidratörden uzaklaştırılır. büyük sayı sonradan ekipman ve boru hatları üzerinde aşındırıcı etkiye sahip olabilecek fosforik asit. Bunu önlemek için sentez ürünlerinde bulunan asit alkali ile nötralize edilir. Nötralizasyondan sonra sentez ürünleri bir tuz ayırıcıdan geçirilir ve daha sonra bir ısı eşanjöründe soğutulur ve su-alkol buharlarının yoğunlaşması meydana gelir. Sulu-alkollü sıvı ve reaksiyona girmemiş etilenden oluşan bir karışım elde edilir. Reaksiyona girmemiş etilen bir ayırıcıda sıvıdan ayrılır. Gaz akışının hızını ve yönünü keskin bir şekilde değiştiren bölmelerin monte edildiği dikey bir silindirdir. Ayırıcıdan gelen etilen, sirkülasyon kompresörünün emme hattına boşaltılır ve taze etilen ile karıştırılmak üzere gönderilir. Ayırıcıdan akan su-alkol çözeltisi hacimce %18,5-19 oranında içerir. alkol Bir sıyırma sütununda konsantre edilir ve saflaştırılmak üzere buhar halinde bir damıtma sütununa gönderilir. Alkol hacimce %90,5'lik bir kuvvetle elde edilir. Sentetik alkol fabrikaları etilenin doğrudan hidrasyonu yöntemini kullanır.
Sentetik alkol üretimi, üretim yöntemi ne olursa olsun, gıda hammaddelerinden alkol üretiminden çok daha verimlidir. Patates veya tahıldan 1 ton etil alkol elde etmek için 160-200 adam-gün, petrol rafine gazlarından ise sadece 10 adam-gün harcamak gerekir. Sentetik alkolün maliyeti, gıda hammaddelerinden elde edilen alkolün maliyetinden yaklaşık dört kat daha azdır.
Talaş biyokütlesinden etil alkol üretimi üç şekilde gerçekleştirilir:
Hidroliz yöntemiyle 1 ton talaştan alkol verimi sadece 200 litre olacaktır. Piroliz işleme yöntemiyle ise 1 ton talaştan alkol verimi 400 litre olacaktır. İkinci durumda alkol üretiminin maliyeti 10 ruble / litredir ve üretim ölçeğine ve talaş maliyetine bağlıdır.
Karşılaştırmak farklı türler biyoyakıtlar
|
Biyoyakıtlar |
1 hektar araziden yıllık verim |
Biyoyakıt = Eşdeğer |
Fiyat |
|
Kolza yağı |
1.480 litre |
1 litre = 0,96 litre Dizel |
1,18 Avro (Mayıs 2008) |
|
Kolza Yağı Metil Ester (Biyodizel) |
1.550 litre |
1 litre = 0,91 litre Dizel |
1,40 Avro (Haziran 2008) |
|
Biyoetanol |
2.560 litre |
1 litre = 0,65 litre benzin |
|
|
Biyokütleden sıvı BtL'ye |
4 030 litre |
1 litre = 0,97 litre Dizel |
|
|
Biyometan |
3.540 kilogram |
1 kg = 1,40 litre benzin |
0,93 Avro (Haziran 2008) |
Bu verilere dayanarak, biyokütle gazlaştırma ürünlerinden piroliz yoluyla mikrobiyolojik etanol üretiminin ekonomik olarak daha uygun olduğu sonucuna varabiliriz.
Fiziksel özellikler selüloz/liflerin doğadaki varlığı ve yapısı.
Odun selülozu veya lifi, bitki hücrelerinin duvarlarının (selüloz - hücre) yapıldığı ana madde olan bir polisakarittir. Lif esastır ayrılmaz parça meyvelerin, tohumların vb. kabuğunda bulunan odun (% 70'e kadar) ve hayvan organizmalarında bulunmaz. Lif, suda veya yaygın organik çözücülerde çözünmeyen katı, lifli bir maddedir.Pamuk neredeyse saf bir elyaftır; keten ve kenevir lifleri de esas olarak liflerden oluşur; Ahşabın lif oranı yaklaşık %50'dir. Kağıt ve pamuklu kumaşlar elyaftan yapılmış ürünlerdir. Birçoğu lif içerir gıda ürünleri(un, tahıllar, patates, sebzeler)
Tipik olarak ahşaptaki liflere, pentozlar (pentozanlar) tarafından oluşturulan ve (C5H8O4)x bileşimine sahip olan hemiselülozlar (yarı lif) adı verilen polisakkaritlerin yanı sıra mannoz (mannanlar) veya galaktoz (galaktanlar) gibi heksozlar eşlik eder. Ayrıca ahşap, altı üyeli benzen halkaları içeren çok karmaşık bir madde olan lignin içerir...
Masa. Kavak ağacı ve samanın bileşen bileşimi, % buğday
|
İşlenmemiş içerikler |
Selüloz |
Lignin |
Hemiselüloz |
Ekstraktif maddeler |
Kül |
|
Buğday samanı |
48,7 |
21,4 |
23,2 |
||
|
Ortak kavak |
46,3 |
21,8 |
24,0 |
Lifin moleküler ağırlığı büyüktür ve birkaç milyona ulaşır. Nişasta gibi lif molekülleri de C6H10O5 birimlerinden oluşur. Lif moleküllerinde bu türden birkaç yüzden birkaç onbinlere kadar birim bulunur. Bu nedenle lifin bileşimi, nişasta gibi, (C6H10O5) formülüyle ifade edilir.
N. Bununla birlikte, yapısında lif, lif moleküllerinin yapısının dallanmış değil, iplik benzeri bir yapıya sahip olması ve bunun sonucunda lifin lifler oluşturabilmesi nedeniyle nişastadan farklıdır.Lif esterifikasyon reaksiyonlarının incelenmesi (aşağıya bakınız), her C6H1005 ünitesinin üç hidroksil grubu içerdiği sonucuna varmaktadır. Bu temelde lifin moleküler formülü şu şekilde gösterilmektedir:
Lifin kimyasal özellikleri ve kullanım alanları.
Normal sıcaklıklarda lif, seyreltilmiş asitlerden ve alkalilerden etkilenmez, ancak konsantre asitler etkilenir.Bir parça pamuk yünü (lif), konsantre asitler - nitrik ve sülfürik (su giderme maddesi olarak gerekli) karışımına 8-10 dakika süreyle yerleştirilirse, bir esterleşme reaksiyonu meydana gelecektir: bir lif ve nitrik asit esteri oluşacaktır. elde edilir - nitro-fiber. Görünüşe göre, nitro lifi sıradan liflerden neredeyse hiç farklı değildir, ancak havada tutuşturulduğunda anında yanar (avuç içinde yakıldığında bir parça nitrolu pamuk yünü onu yakmak için zamana sahip değildir), kapalı bir ortamda ısıtıldığında uzay ve patlamadan dolayı patlar. Esterleşmiş hidroksil gruplarının sayısına bağlı olarak farklı nitrojen içeriklerine sahip marshmallowlar oluşur. Lifin tam nitrasyonu trinitroselüloz oluşumuna yol açar:
Seyreltik asitlerle ısıtıldığında, nişasta gibi lifler hidrolize uğrar ve sonunda glikoza dönüşür:
(C6H10O5) n +
nH 2 Ö ==> nC 6 H 12 O 6Hidroliz yoluyla selüloz/lif işleme ürünleri çeşitli uygulamalara sahiptir (Şekile bakın. Selülozun (lif) hidroliz yoluyla yapısı ve işlenmesi). Ahşap formunda binalarda ve birçok üründe kullanılmaktadır. Kağıt elyaftan (odun hamuru) yapılır. Kumaşlar, iplikler ve halatlar kenevir, keten ve pamuk liflerinden yapılır. Elyafın kimyasal olarak işlenmesiyle alkol, suni ipek, patlayıcılar ve çok daha fazlası hazırlanır.
Üretme hidrolitik alkol talaştan.
Lif, hidroliz sırasında glikoz ürettiğinden ve bilindiği gibi glikoz, etil alkole (etanol) veya bütil alkole (bütanol) dönüştürülebildiğinden, ahşabın kimyasal işlenmesiyle alkol elde edilebilir.Yöntemlerden biri kullanılarak talaştan etil alkol üretimi aşağıdaki şekilde gerçekleştirilir. Ahşabın hidrolizi ve ardından gelen fermantasyon yoluyla odundan alkol üretiminin, örneğin ahşabın gazlaştırılması ve ardından elde edilen sentez gazının alkol veya benzin fraksiyonlarına katalitik dönüşümünden her zaman daha metal yoğun ve maliyetli olduğu anlaşılmalıdır.
Bir hidroliz aparatında talaş ve talaş gibi ahşap atıkları sülfürik asitle ısıtılır (şekle bakın). Lif glikoza hidrolize edilir (yukarıya bakın). Sülfürik asit daha sonra kireç çözeltisiyle nötralize edilir ve elde edilen CaSO4 çökeltisi ayrılır. Ortaya çıkan glikoz çözeltisi, maya varlığında büyük fıçılarda fermente edilir. Fermantasyondan sonra çözelti mayadan ayrılır ve alkol, damıtma kolonlarında damıtılır; Maya, fermantasyon tankına geri gönderilir.
Bu şekilde 1 ton kuru odundan 200 litreye kadar etil alkol (etanol) elde edilir; yani alkol üretiminde 1 ton talaş, 1 ton patatesin veya 300 kg tahılın yerini alabilmektedir. Sentetik kauçuk ve diğer ürünlerin üretiminde yüksek miktarda alkol tüketildiğini göz önünde bulundurursak, ahşaptan etil alkol üretiminin gıda hammaddelerinin tasarrufu açısından ne kadar önemli olduğu ortaya çıkıyor.
Rusya'da talaştan alkol üretimi bir dizi hidroliz tesisinde gerçekleştirilmektedir. Kirov BioKhimZavod LLC'de karışık benzin E-85 (%85 etanol + %15 benzin) elde etme örneğine bakın. Talaştan alkolün hidroliz üretiminden elde edilen büyük tonajlı atık ürün, çöplükte ayrışması açıkça havayı aromatize etmeyen lignindir. Ancak Amerikalı bilim adamlarına göre nikel katalizörü lignini işleyecek.
Bir sonraki, daha az değil ilginç yol talaş odun işleme - piroliz, sentez gazı üretimi (CO ve H2 karışımı) ve ardından alkollerin, sentetik benzinin, dizel yakıtın ve diğer şeylerin sentezi.
Bu alanın niteliksel gelişimindeki başarı, adını taşıyan Petrokimya Sentezi Enstitüsü'nden bilim adamları tarafından sağlandı. AV. Euro-4 standardının gelecek vaat eden gerekliliklerini karşılayan, iyi bir nihai ürün verimi ile ahşap selülozun işlenmesi için en basit ve ekonomik şemayı kullanarak yüksek oktanlı çevre dostu sentetik benzin üretimini sağlayan bir teknoloji geliştiren Topchiev RAS.
Odun selülozundan sentetik benzin üretme yöntemlerinin özü aşağıdaki gibidir.
İlk önce odun hamurundan yüksek tansiyon sentez gazı, üretiminden sonra kalan hidrojen, karbon oksitler, su, reaksiyona girmemiş hidrokarbonun yanı sıra balast nitrojeni içeren veya içermeyen sentez gazı elde edilir. Daha sonra yoğunlaşma yoluyla su ayrılarak sentez gazından uzaklaştırılır ve daha sonra gaz fazında, tek aşamalı dimetil eterin katalitik sentezi gerçekleştirilir. Bu şekilde elde edilen gaz karışımı Dimetil eteri ondan izole etmeden, benzin üretmek için bir katalizör (modifiye edilmiş yüksek silikonlu zeolit) üzerinden basınç altında geçirilir ve sentetik benzini izole etmek için gaz akışı soğutulur.
Sentez gazı odun selülozundan üretilir çeşitli şekillerdeörneğin, hidrokarbon hammaddelerinin basınç altında kısmi oksidasyonu sürecinde, ek sıkıştırma olmadan katalitik olarak işlenmesi imkanı sağlanır. Veya hidrokarbon besleme stoklarının buharla katalitik reformasyonuyla veya ototermal reformasyonla elde edilir. Bu durumda işlem hava veya oksijenle zenginleştirilmiş hava veya saf oksijen verilerek gerçekleştirilir. Diğer seçeneklerde de hata ayıklamaları yapıldı. Üçüncü aşamada, sıvı hidrokarbonların sentez gazı bileşenleri temelinde sentezlendiği Fischer-Tropsch işleminin kendisi gerçekleştirilir. Örneğin, sentez gazı (karbon monoksit CO ve hidrojen H2 karışımı), 200°C'ye ısıtılmış indirgenmiş demir (saf demir Fe) içeren bir katalizör üzerinden geçirildiğinde, ağırlıklı olarak doymuş hidrokarbon karışımları (sentetik benzin) oluşur.
Sentetik sıvı yakıt GTL ilk kez Almanya'da 2. Dünya Savaşı 1939-45 sırasında petrol kıtlığı nedeniyle önemli miktarlarda üretildi. Sentez, 170-200 °C'de, 0,1-1 Mn/m2 basınçta (1-10 am) Co bazlı bir katalizörle gerçekleştirildi; Sonuç olarak, oktan sayısı 40-55 olan benzin (Kogazin 1 veya syntin), setan sayısı 80-100 olan yüksek kaliteli dizel yakıt (Kogazin II) ve katı parafin elde edildi. 1 litre sentetik benzine 0,8 ml tetraetil kurşun ilavesi oktan sayısını 55'ten 74'e çıkardı. Fe bazlı katalizör kullanılarak sentez, 220 °C ve üzerinde, 1-3 Mn/m2 basınç altında gerçekleştirildi. (sabah 10-30). Bu koşullar altında üretilen sentetik benzin, %60-70 oranında normal ve dallı yapıdaki olefin hidrokarbonları içeriyordu; oktan sayısı 75-78'dir. Daha sonra CO ve H2'den sentetik sıvı yakıt SLT'nin üretimi, yüksek maliyeti ve kullanılan katalizörlerin düşük verimliliği nedeniyle yaygın olarak geliştirilmedi. Sentetik benzin ve dizel yakıtın yanı sıra, yüksek oktanlı yakıt bileşenleri de sentetik olarak üretilmekte ve bunlara vuruntu önleme özelliklerini arttırmak için eklenmektedir. Bunlar şunları içerir: izobütanın butilenlerle katalitik alkilasyonuyla elde edilen izooktan; polimer benzin - propan-propilen fraksiyonunun vb. katalitik polimerizasyonunun bir ürünü. Bakınız Lit.: Rapoport I.B., Yapay sıvı yakıt, 2. baskı, M., 1955; Petrov A.D., Motor yakıtlarının kimyası, M., 1953; Lebedev N.N., Temel organik ve petrokimyasal sentezin kimyası ve teknolojisi, M., 1971).
Buhar (200°C veya daha yüksek sıcaklıkta) ütünün üzerinden geçer.
Sıcaklığa bağlı olarak reaktör duvarlarında şunlar oluşur: Fe + H2O = FeO + H2 + ısı (pas) veya 3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2 + ısı (ölçek).
Bunlar endüstride hidrojen üretimine yönelik standart reaksiyonlardır. Harcanan demir oksitlerin daha sonra tekrar demire indirgenmesi gerekir.
Bu şu şekilde yapılır: FeO + CO = Fe + CO2.
CH (benzin) sıcak demire çarptığında CO üretilir.
Sentetik benzin karbon monoksitin katalitik hidrojenasyonuyla elde edilen düşük oktan sayısına sahiptir; İçten yanmalı motorlar için yüksek kaliteli yakıt elde etmek için ek işlemlere tabi tutulması gerekir.
Endüstride metil alkol (metanol), esas olarak doğal gaz metanının dönüştürülmesi sonucu ortaya çıkan sentez gazından elde edilir. Reaksiyon 300-600 °C sıcaklıkta ve 200-250 kgf/cm basınçta çinko oksit ve diğer katalizörlerin varlığında gerçekleştirilir: CO + H2 -----> CH3OH
Sentez gazından metil alkol (metanol) üretimi basitleştirilmiş bir devre şemasında gösterilmiştir.
|
|
Metanolün etanole homologizasyonu. Homologizasyon, bir organik bileşiğin, bir metilen grubu CH2'nin eklenmesiyle homologuna dönüştürüldüğü bir reaksiyondur. 1940 yılında, metanolün sentez gazı ile 600 atm basınçta kobalt oksit tarafından katalize edilen reaksiyonu, ana ürün olarak etanolü oluşturmak için ilk kez gerçekleştirildi:
Katalizör olarak kobalt karbonil Co2(CO)8'in kullanılması, reaksiyon basıncının 250 atm'ye düşürülmesini mümkün kılarken, metanolün etanole dönüşüm derecesi %70 idi ve ana ürün olan etanol, aşağıdaki seçicilikle oluşturuldu: %40. Reaksiyonun yan ürünleri asetaldehit ve asetik asit esterleridir. Daha sonra, fosfin ligandlarının eklenmesiyle kobalt ve rutenyum bileşiklerine dayanan daha seçici katalizörler önerildi ve reaksiyonun, destekleyiciler - iyodür iyonları eklenerek hızlandırılabileceği bulundu. Şu anda etanol için %90'lık bir seçiciliğe ulaşılmıştır. Homologasyon mekanizması tam olarak kurulmamış olsa da metanol karbonilasyon mekanizmasına yakın olduğu düşünülebilir.
İzobütil alkol, bir çözücü olarak izobütilen üretmek için ve ayrıca kauçuk endüstrisinde bazı yüzdürme reaktiflerinin ve vulkanizasyon hızlandırıcılarının üretiminde hammadde olarak kullanılır.
Endüstride izobütil alkol, metanolün sentezine benzer şekilde karbon monoksit CO ve hidrojen H2'den üretilir. Reaksiyon mekanizması aşağıdaki dönüşümlerden oluşur:
İzobütil alkolün izobütilene dehidrasyonu katalitik bir reaksiyondur. Suyun izobütil alkol moleküllerinden uzaklaştırılması 370 °C'de ve 3-4 ati basınçta gerçekleşir. Alkol buharı bir katalizör - saflaştırılmış alümina (aktif alüminyum oksit) üzerinden geçirilir.
İzobütil alkolün dehidrasyonu yoluyla izobütilen üretimine yönelik genel teknolojik şemalardan biri aşağıda sunulmuştur.
İzobütilenin etil alkol ile daha sonra esterleştirilmesi, benzine oksijen içeren bir katkı maddesi üretir - çevre dostu etil tert-bütil eter (ETBE), oktan sayısı 112 puandır (Araştırma yöntemi).
Etil tert-butil eter ETBE, izobutilenin etanol ile sentezinin bir ürünüdür:
Teknolojik şema çok basittir: Bir ısı eşanjöründe ısıtılan hammadde bileşenleri, fazla ısının uzaklaştırıldığı (reaksiyon çok ekzotermiktir) bir reaktörden geçer ve iki sütuna ayrılır.
İlkinde damıtma sütunu Reaksiyon karışımından n-bütan ve butilenler ayrılır, bunlar daha sonra alkilasyon (izomerizasyon) için kullanılır ve üstte ikinci hazır ETBE ve altta ham karışıma geri gönderilen fazla metanol bulunur.
Katalizör bir iyon değiştirme reçinesidir (sülfonik katyon değiştiriciler), dönüşüm derecesi %94'tür (izobütilen için), elde edilen ETBE'nin saflığı %99'dur.
1 ton ETBE için 360 kg etanol (%100 etil alkol) ve 690 kg %100 izobutilen tüketilmektedir.
Pirinç. ETBE'yi edinme şeması:
1 - reaktör; 2, 3 - damıtma sütunları; Akışlar: I - izobutilen; II - etanol; III - bütan ve butilenler; IV-ETBE; V - etanol geri dönüşümü.
ETBE'nin kalorifik değeri benzininkinden daha düşüktür; ETBE, benzine yüksek oktanlı katkı maddeleri olarak kullanılır, DNP'lerini arttırır ve katalitik olarak dönüştürülmüş benzinin düşük kaynama noktalı kısımları arasındaki oktan sayılarının dağılımını iyileştirir. Optimum etki, OC ve /OC = 85/91 olan %89-90 baz benzine %11 ETBE karışımı ilave edilerek elde edilir, ardından AI-93 benzini elde edilir, ancak kalorifik değeri 42,70 MJ/kg'dan (katkısız) düşer. ) 41,95 MJ/kg'a kadar.
Asetik asit, CH3COOH moleküler formülüne sahip organik bir bileşiktir ve diğer çeşitli maddelerin üretiminin öncüsüdür. kimyasallar Tekstil, boya, kauçuk, plastik ve diğerleri gibi çeşitli son kullanıcı sektörlerine hizmet veren. Ana uygulama bölümleri arasında vinil asetat monomeri (VAM), saflaştırılmış tereftalik asit (PTA), asetik anhidrit ve ester solventlerin (etil asetat ve bütil asetat) üretimi yer alır.
Asetik asit üreticilerinin yetkinliği: BP Plc (İngiltere), Celanese Corporation (ABD), Eastman Chemical Company (ABD), Daicel Corporation (Japonya), Jiangsu Sofo (Group) Co. Ltd. (Çin), LyondellBasell Industries NV (Hollanda), Shandong Hualu-Hengsheng Chemical Co. Ltd. (Çin), Shanghai Huayi (Group) Company (Çin), Yankuang Cathay Coal Chemicals Co. Ltd. (Çin) ve Kingboard Chemical Holdings Ltd. (Hong Kong).
Celanese, dünyanın en büyük asetil ürünleri (neredeyse tüm büyük endüstriler için asetik asit gibi kimyasal ara ürünler) üreticilerinden biridir; asetil ara maddeleri toplam satışların yaklaşık %45'ini oluşturur. Celanese bir metanol karbonilasyon işlemi (metanol ve karbon monoksitin reaksiyonu) kullanır; Reaksiyonda kullanılan katalizör ve elde edilen ürün (asetik asit) damıtma yoluyla saflaştırılır.
Ocak 2013'te Celanese, platin/kalay katalizörü kullanılarak asetik asitten etanol üretimine yönelik doğrudan ve seçici bir proses için ABD patentiyle (#7863489) ödüllendirildi. Patent, etanol üretmek için bir katalizör bileşimi üzerinde hidrojenasyon sırasında asetik asidin buhar fazı reaksiyonunu kullanarak seçici olarak etanol üretmeye yönelik bir yöntemi kapsar. Mevcut buluşun bir düzeneğinde asetik asit ve hidrojenin silika, grafit, kalsiyum silikat veya alüminosilikat üzerinde desteklenen bir platin/kalay katalizörü üzerinde reaksiyonu seçici olarak yaklaşık 250°C sıcaklıkta buhar fazında etanol üretir.
Asetik asit ile etil alkol üretiminin maliyeti ve kalite avantajları
ABD'de asetik asit, asetik anhidrit, vinil asetat monomer fiyatı
Avrupa'da asetik asit, asetik anhidrit, vinil asetat monomer fiyatları
Asya'da asetik asit, asetik anhidrit, vinil asetat monomer fiyatları
