Страница 129 из 176
Делается это следующим образом.
Порошковый катализатор смешивается с ферромагнитными частицами — железным либо ферритовым порошком, который можно получить, разбивая магниты от неисправных громкоговорителей (прим. — ферриты теряют магнитные свойства при температуре выше 150 град. С), а так как ферриты очень твёрдое вещество — это их полезное свойство пригодится в дальнейшем (читайте ниже — чтобы специально не добавлять абразивный порошок). Смесь ферромагнитного порошка с катализатором помещается в немагнитную трубку, например, из стекла, керамики, можно и в алюминиевую или медную. Теперь смотрите, какая может быть схема. Снаружи трубки идут обмотки катушек. Каждая из них включена через диоды, так, например, как дано на рис. 3.
Рис. 3. Рассматривается схема включения обмоток. Сопротивление обмотки 1200 Ом. Диаметр провода 0,15 мм (до заполнения катушки). Диоды любой силы тока, не менее 1 А, напряжение не менее 450 В.
При включении в сеть переменного тока обмотки включаются поочередно с частотою 50 Гц. При этом ферромагнитный порошок непрерывно сжимает и расширяет катализатор, обеспечивая пульсирующую проходимость газа. Если же включать электромагниты в трехфазною сеть (см. рис. 4), то в этом случае обеспечивается поступательная пульсация сжатий, и за счет этого непрерывно газ будет сжиматься в продольном направлении вперед. Таким образом, система работает, как насос. При этом — многократно перемешивая газ, сжимая и расширяя его и тысячекратно увеличивая интенсивность процесса на катализаторе. Попутно частички катализатора трутся друг о друга и о ферритовый абразивный порошок, что приводит к их очистке от загрязняющих пленок.
Рис. 4. Смещение фаз на 120 градусов заставляет катушки работать не попеременно как в предыдущей, а поочередно, по принципу "бегущих огней".
Схема работает следующим образом: с частотой 50 Гц происходит смена полярности на питании. Ток попеременно проходит по обмотке 1,3 и 2,4 (см. рис. 2). При этом в них появляется магнитное поле, которое намагничивает ферромагнитные частицы и заставляет их взаимодействовать друг с другом, вовлекая в движение частицы катализатора. Таким образом попеременно возникает для газа проходимость сквозь мелкие частицы, сменяемая большим сопротивлением, оказываемым сдавленной массой частиц. И самое главное: активность катализатора, сжимающего и разжимающего реагирующий газ, по еще не изученным причинам повышается дополнительно в 20–50 раз. Работа описанного каталитического реактора эквивалентна реактору размером метров в 20–30. Увеличить производительность реактора можно, включая обмотки в трехфазную сеть. При этом система работает не как клапаны, а как активный насос, совмещая все положительные эффекты первой схемы и дополнительно принуждая газ перемещаться в направлении смещения сдвига фаз. При таком включении важно правильно выбрать фазировку. Итак, в реакторе, приведенном здесь, работают следующие положительные факторы:
1. Увеличение площади катализатора в 300—1000 раз за счет уменьшения размеров частиц.
2. Происходит постоянная очистка катализатора от поверхностного загрязнения.
3. Постоянные пульсации давления реагирующих газов между частицами катализатора, а во второй схеме дополнительно происходит еще и перекачки газа внутри самого реактора.
Недостаток этого реактора — повышенное сопротивление потоку газа — устраняется попеременным уплотнением — освобождением частиц внутри четных — нечетных катушек. Одна важная деталь: необходимо теплоизолировать катушки от корпуса реактора. В связи с этим, а также из практических соображений автором были внесены следующие изменения (см. рис. ниже):
Из болванки (бронзы или латуни) диаметром 50 мм, выточим корпус реактора. Размеры можно взять прежние — 160 мм общая длина, рабочая реакторная длина около 140мм, внутренний диаметр 33 мм, толщина стенок приблизительно 5…8 мм, т. е. внешний диаметр около 50 мм и того же диаметра — заглушки, их толщина по 20 мм и на каждой нарезана резьба М36х1,0 мм и длиной по 10 мм. Всё это должно быть сделано из одного и того же материала! К заглушкам в отверстия вставляются и привариваются переходные штуцера или просто соединительные бесшовные стальные трубки с внутренним диаметром 6…8 мм и толщиной стенок около 2 мм. Данную конструкцию необходимо снаружи теплоизолировать листовым асбестом и разделить по всей длине на четыре секции с помощью пяти перегородок, также вырезанных из листового асбеста. Для фиксации перегородок, — можно промазать их силикатным клеем, после просушки наматывается медная проволока (d = 0,15 мм) в каждую секцию. Сопротивление, измеренное омметром, для каждой секции должно быть около 1200 Ом. Обмотки включаются по схеме рис. 3 через регулятор напряжения (например: лабораторный трансформатор — ЛATP), чтобы избежать перегрева обмоток, их надо охлаждать, для этого можно проложить под обмотки стеклянные трубочки диаметром 6…8 мм, возможен принудительный обдув катушек, с контролем температуры внутри реактора.
Следует отметить, что подобная схема реактора (рис. 2) была заявлена на патент (автор — Г.Н. Вакс), она может работать в любых каталитических газовых процессах. Поэтому для химиков — это не домашняя разработка, а принципиально новый, еще не совсем изученный, но эффективный реактор. По всей видимости, эффекты усилятся при подаче прямоугольных импульсов или колебаний высокой частоты.
Количество отверстий — сколько поместится на круге Ф35 мм. Диаметр отверстий — 5 мм. Размер ячейки сетки тонкой очистки — 0,05 мм. Сетки соединяются в "бутерброд" при помешу заклёпок. Суммарная толщина "бутерброда" равна 2 мм.
ПРОИЗВОДСТВО СИНТЕЗ-ГАЗА
СИНТЕЗ-ГАЗОМ называется смесь Н2 и СО, необходимая для производства метанола. Поэтому вначале рассмотрим технологию синтез-газа. Традиционные методы получения СО и Н2 из метана (СН4) состоят в том, что метан смешивается с водяным паром и в нагретом состоянии поступает в реактор, где к паро-метанной смеси добавляется дозированное количество кислорода. При этом происходят следующие реакции:
[1] СН4 + 2О2 <-> СО2 + 2Н2О + 890 кдж;
[2] СН4 + Н2О <-> СО + 3Н2 — 206 кдж;
[3] СН4 + СО2 <-> 2СО + 3Н2 — 248 кдж;
[4] 2Н2 + О2 <-> 2Н20 + 484 кдж;
[5] СО2 + Н2 <-> СО + Н2О — 41,2 кдж.
Как видно, некоторые реакции эндотермические — с поглощением тепла — а некоторые экзотермические — с выделением. Наша задача создать такой баланс, чтобы реакции шли с контролируемым выделением тепла. Итак, вначале требуется дозированное смешение Н2О и СН4. Традиционные методы ведения этого процесса сложны и громоздки. Мы будем насыщать метан водяными парами путем пропускания пузырьков этого газа через нагретую до 100 градусов Цельсия воду, а чтобы пузырьки активно разбивались, размещаем на их пути твердые ферритовые частички размером 1–2 мм. Но в этой массе рано или поздно пузырьки находят дорогу и затем, практически не разбиваясь, проходят по образовавшемуся каналу. Чтобы этого не происходило, частички из феррита и смесительную камеру ставим в соленоид с подачей переменного тока. В этом существенное отличие нашего диспергатора (см. рис 5).