Как сделать бензин из воды и бытового газа в домашних условиях — аппарат для изготовления бензина

Информация об аппарате для изготовления бензина из воды и бытового газа

Материал этот был опубликован около 10 лет тому назад в журнале «Паритет». Идея получения жидкого топлива из газа и воды показалась нам интересной (ранее о такой технологии изготовления синтез-бензина мы просто не знали). Конечно, приведенной в материале информации недостаточно, чтобы сделать соответствующую работающую установку. Но мы надеемся, что этот материал поможет нашим самодельщикам найти замену все дорожающему в последнее время бензину.

Общее описание аппарата для изготовления бензина из воды и бытового газа

Получаемая при помощи данного аппарата жидкость — метанол (метиловый спирт).

Как известно, метанол в чистом виде применяется в качестве растворителя и как высооктановая добавка к моторному топливу, он также является самым высокооктановым (октановое число равно 150) бензином. Это тот самый бензин, которым заправляют баки гоночных мотоциклов и автомобилей. Как показывают зарубежные исследования, двигатель, работающий на метаноле, служит во много раз дольше, чем при использовании обычного автобензина, мощность его повышается на 20%. Выхлоп двигателя, работающего на этом топливе, экологически чист, и при проверке выхлопных газов на токсичность вредные вещества в них практически отсутствуют.

Аппарат для получения метанола прост в изготовлении, не требует особых знаний и дефицитных деталей, безотказен в работе, имеет небольшие габариты. Кстати, его производительность, зависящая от многих причин, в том числе определяется и его габаритами. Аппарат, схему и описание сборки которого предлагаем вашему вниманию, при наружном диаметре смесителя D = 75 мм дает 3 л готового топлива в час, масса собранного аппарата около 20 кг, габариты его приблизительно следующие: высота — 20 см, длина — 50 см, ширина — 30 см.

Внимание: метанол является сильным ядом. Он представляет собой бесцветную жидкость с температурой кипения 65°С, имеет запах, подобный запаху обычного питьевого спирта, смешивается во всех отношениях с водой и многими органическими жидкостями. Помните о том, что 30 мм выпитого метанола смертельны! Понятно, что и обычный бензин опасен не меньше.

Принцип действия и работа аппарата для изготовления бензина из воды и бытового газа

Водопроводная вода подключается к «Входу воды», из которого одна часть воды направляется (через краник) в смеситель, а другая часть (уже через свой краник) поступает в холодильник, проходя через который она охлаждает и синтез-газ, и конденсат бензина (рис. 1).

Рис. 1. Принципиальная схема установки для получения бензина из бытового газа и воды в домашних условиях: 1 — смеситель; 2 — реактор №1, в котором образуется синтез-газ; 3 — холодильник; 4 — компрессор; 5 — реактор №2, в котором образуется синтез-бензин; 6 — конденсатор, где накапливается готовый синтез-бензин; Т — термометр; Р — манометр; К — краники.

Бытовой природный газ, подсоединенный к трубопроводу «Вход газа», подается в тот же смеситель. Так как в смесителе температура составляет 100...120°С (смеситель нагревают с помощью горелки), в нем образуется нагретая смесь газа и водяного пара, которая из смесителя поступает в реактор №1. Последний заполнен катализатором №1, состоящим из 25% никеля и 75% алюминия (в виде стружки или зерен, промышленная марка ГИАЛ-16). В нагреваемом горелкой реакторе №1 под воздействием высокой температуры (от 500°С и выше) образуется синтез-газ. Далее нагретый синтез-газ охлаждается в холодильнике как минимум до температуры 30...40°С. После холодильника охлажденный синтез-газ сжимают в компрессоре, в качестве которого подойдет компрессор от любого бытового или промышленного холодильника. Далее сжатый до давления 5...50 атмосфер синтез-газ поступает в реактор №2, заполненный катализатором №2 (марка СНМ-1), состоящим из стружки меди (80%) и цинка (20%). В этом реакторе №2, который является главным узлом аппарата, образуется пар синтез-бензина. Температура в реакторе не должна превышать 270°С. Так как регулировка температуры в реакторе не предусмотрена, необходимо, чтобы сжатый синтез-газ, поступающий в реактор, уже имел соответствующую температуру, что достигается в холодильнике путем регулирования краном расхода охлаждающей воды. Температура в реакторе контролируется термометром. Обращаю ваше внимание, что желательно поддерживать эту температуру в пределах 200...250°С, но можно и ниже.

Из реактора пары бензина и непрореагировавший синтез-газ поступает в тот же холодильник, где пары бензина конденсируются. Далее конденсат и непрореагировавший синтез-газ отводятся в конденсатор, где накапливается готовый бензин, который сливается из конденсатора в какую-либо емкость.

Манометр, установленный в конденсаторе, служит для контроля в нем давления, которое поддерживается в пределах 5...10 атмосфер или больше в основном с помощью краника, врезанного в «трубопровод», предназначенный для отвода из конденсатора непрореагировавшего синтез-газа снова в смеситель на рециркуляцию. Краник для слива бензина из конденсатора регулируют так, чтобы из конденсатора постоянно выходил чистый жидкий бензин без газа. При этом будет лучше, если уровень бензина в конденсаторе станет в процессе работы слегка увеличиваться, а не уменьшаться. Но самый оптимальный случай, когда уровень бензина в конденсаторе останется постоянным (положение уровня можно проконтролировать с помощью встроенного в стенку конденсатора стекла или каким-либо другим способом). Краник, регулирующий поступление воды в смеситель, устанавливают в такое положение, чтобы в полученном бензине не было газа.

Принципиальные конструкции основных узлов установки приведены на рис. 2—6.

Рис. 2. Конструкция смесителя: D — наружный диаметр; L — высота.

Рис. 3. Конструкция реактора №1: D — наружный диаметр; L — высота.

Рис. 4. Конструкция холодильника №1: D — наружный диаметр; L — высота.

Рис. 5. Конструкция холодильника №2: D — наружный диаметр; L — высота.

Рис. 6. Конструкция конденсатора: D — наружный диаметр; L — высота.

Запуск аппарата для изготовления бензина

Открывают доступ газа в смеситель (воду в последний пока подают), зажигают горелки под смесителем и реактором №1. Краник, регулирующий поступление воды в холодильник, полностью открыт, компрессор включен, краник слива бензина из конденсатора закрыт, а краник, стоящий на «трубопроводе» конденсатор-смеситель, полностью открыт.

Затем приоткрывают краник, регулирующий доступ воды в смеситель, а краником на вышеупомянутом «трубопроводе» устанавливают нужное давление в конденсаторе, контролируя его манометром. Но ни в коем случае не закрывайте краник на «трубопроводе» полностью!!! Далее, минут через пять, краником подачи воды в смеситель доводят температуру в реакторе №2 до 200...250°С. Затем на конденсаторе чуть-чуть приоткрывают краник слива бензина, при этом из краника должна пойти струя бензина. Если она будет идти постоянно — приоткройте краник побольше, если же будет идти бензин в смеси с газом — приоткройте краник подачи воды в смеситель. Вообще, чем на большую производительность настроите аппарат, тем лучше. Содержание воды в бензине (метаноле) Вы можете проверить с помощью спиртометра. Плотность бензина (метанола) равна 793 кг/м³.

Все узлы данного аппарата изготавливают из подходящих труб из нержавеющей (что лучше) или обычной стали. В качестве тонких соединительных труб подойдут медные трубки. В холодильнике необходимо, чтобы соотношение между длинами (высотами) змеевиков для синтез-газа (X) и паров синтез-бензина (Y) было равно 4. То есть, например, если высота холодильника равна 300 мм, длина X должна быть равна 240 мм, a Y, соответственно, 60 мм (240/60=4). Чем больше витков змеевика уместится в холодильнике с той и с другой стороны, тем лучше. Все краники применены от газосварочных горелок. Вместо краников, регулирующих слив из конденсатора бензина и поступление в смеситель непрореагировавшего синтез-газа, можно использовать редукционные клапана от бытовых газовых баллонов.

Ну, вот, пожалуй, и все. В заключение хотелось бы добавить, что данная конструкция для домашнего изготовления бензина, была опубликована в одном из номеров журнала «Паритет».

А теперь комментарии автора-изобретателя Геннадия Николаевича Вакса в виде ответов на вопросы самодельщиков. (В дальнейшем автор неоднократно усовершенствовал эту свою первую установку, поэтому в комментариях часто обращается к «новым технологиям», отсутствующим в описанном здесь аппарате. — Примечание редактора.)

Что можно и чего нельзя

Какое есть соображение относительно числа необходимых компрессоров?

Моя установка сконструирована в 1991 году, когда бензин стоил что-то около 40 копеек, причем эту машину я сделал ради собственного удовольствия. Аппарат был рассчитан на высокое давление и ему требовалось два компрессора. Сейчас мы ее усовершенствовали, просчитали, получается, что можно вести процесс, подавая нормировано воздух. Такое упрощение появилось благодаря созданию скачков давления в магнитном реакторе. Так внутри среды возникают импульсы, напоминающие хлопки. Эти хлопки и их генератор и являются изобретением, внесенным нами в разработку. Большинство же вещей, которые нами были описаны в связи с метанольной установкой, общеизвестны.

Я не химик, я физик и брал данные из литературы. Новое, что также мы внесли, это очень компактный теплообменник. И последнее: если в классических реакторах получения метанола (их много, они распространены) обычно гранулометрический состав сферических гранул катализатора составляет от 1 до 3 см, мы сделали катализатор мелкодисперсным. Но чтобы проходимость газа не ухудшалась, как раз и происходит периодическое сжатие, в физике плазмы это называется пинч-эффектом.

Вы рекомендуете в качестве катализатора оксид кобальта (наряду с оксидом меди и оксидом цинка). С кобальтом очень сложная позиция. Насколько применение кобальта повышает КПД установки?

Не могу сказать. Сам химический состав катализатора взят из классических книг. Первые установки для получения метанола работали с катализатором только из окиси цинка. Это в принципе цинковые белила, белый порошок. Но в дальнейшем химики начали делать опыты и на окисях меди, хрома и кобальта. Есть огромное количество отчетов. В ГПНТБ целый стеллаж стоит. Эти катализаторы более эффективны, чем окись цинка. Неплохой катализатор получается из измельченных старых «серебряных» монет, которые состоят из никеля и меди. Их, эти опилки, надо, конечно, обжечь, окислить.

И хром можно не добавлять?

Можно не добавлять. По всей видимости, состав оптимального катализатора еще не нашли.

Схема должна быть герметична. Но катализаторы надо вынимать и загружать в реакторы.

В установке реакция синтеза идет при 350°С. Поэтому, если бы в схеме мы обозначили штуцера и кто-то сделал бы их немножечко не так, как следует, в помещение могли бы просачиваться окись углерода, водород и парообразный метанол. Замечу, все эти газы опасные. Так что мы дали рекомендацию — применять сварку, и эта рекомендация, в принципе, остается в силе. Ну, а если кто-то сделает со всеми предосторожностями для смены катализатора открывающуюся пробку, естественно, с медной прокладкой, чтобы гарантировать герметичность процесса, это, наверное, возможно. А нет уверенности, так надо не полениться — заварить с аргоном крышку, потом разварить, заменить катализатор и заварить все заново.

Обязательно ли вертикальное расположение реактора?

Вертикальное обязательно.

Почему в реакторах портится катализатор?

Основная болезнь всех реакторов, где используется катализатор, состоит в том, что последний через какое-то время, как говорят химики, отравляется. Скажем, в газе есть примесь — сера или еще что-то. На поверхности гранул катализатора появляется какая-то пленка. Можно организовать вибрацию частиц катализатора, в результате чего он самоочищается, когда гранулы трутся друг о друга. Подобному очищению способствует и то, что одни гранулы катализатора более абразивны, чем другие.

Как осуществляется смешивание воды и метана?

Конечно, нужно подавать в смеситель воду и метан в определенном соотношении. Классическим методом это делают, используя дозатор воды и дозатор метана. Мы отказались от дозаторов. Дело в том, что при температурах порядка 80...100°С давление насыщающих паров становится почти атмосферным (собственно, вода потому и кипит при температуре 100°С). Так вот, паров воды, которые окажутся в пузырьках метана, вполне достаточно, чтобы осуществить реакцию конверсии. Тут встал серьезный технический вопрос. У нас при проведении экспериментов выявилось, что когда газ пропускаешь через мелкую крошку снизу, чтобы «разбить» его, газ обязательно находил себе какую-нибудь дорожку, в результате остальная часть диспергатора не работала, то есть становилась пробкой. Поэтому нужно постоянно сбивать — разбивать пузырьки, что достигается с помощью электромагнитного вибратора. Тогда становится пузырьков больше, которые, пока поднимаются, полностью насыщаются водой.

Как регулируется процентное соотношение метана и воды?

В основном оно регулируется температурой. Вообще процесс этот очень сложный. Система контрольно-измерительных приборов для подобных процессов занимает солидное помещение. Я был на Таллиннском метаноловом заводе и видел эту сложнейшую систему. Конечно, мы не могли ее повторить. Но все-таки мы нашли выход из положения, сведя весь этот КИП к одному фитильку. Чем меньше у него пламя, тем, значит, меньше осталось в реакторе непрореагировавших метана, водорода, окиси углерода. Чем меньше их вступит в реакцию, тем больше будет фитилек пламени на выходе из реактора. Таким образом, вы сами сможете оптимизировать процесс. Ведь газ-то из сети поступает равномерно. В результате главная задача оператора делать все, чтобы уменьшить пламя фитилька. День-два потратите и научитесь регулировать.

Давления газа в магистрали достаточно?

Давление, какое есть, такое пусть и будет. Вы все равно не можете его ни увеличить, ни уменьшить.

А если в систему попадут пары фреона? Ведь компрессор заполнен фреоновым маслом.

Если Вы посмотрите внимательно, там сделано так, что масло не может пойти. А если и пойдет по системе, то ничего страшного не случится.

Можно ли заменить газовые горелки на электрические ТЭНы?

Можно. Но это дорого, наверное? Электричество дороже, чем газ. Газ можно брать прямо от одной горелки газовой плитки. Длина пламени примерно 120...150 мм.

Насколько жесткий контроль температурного режима?

Не очень жесткий. В пределах 100°С. Можно, конечно, было установить термопару. Но большинство самодельщиков ее проградуировать бы не смогло. Платиновые термопары к тому же очень дороги. Самый простой способ следить за температурой — это термокраски или еще сплавы. У каждого своя точка плавления. Тут должен быть сплав типа высокоплавкого припоя.

Как производить запуск установки?

Включите, прежде всего, горелки. По всей системе пускаете газ и зажигаете фитилек. Газ начинает проходить по диспергатору и насыщается водой. В фитильке продолжает просто гореть газ. Ничего больше не происходит. Продолжается насыщение газа водой, горелки горят. В реакторе поднимается температура до 350...800°С. Начинается конверсия метана, который превращается в окись углерода и водород. При этом частично остается нетронутым метан, попутно также появляется углекислый газ. Лишняя вода еще идет. Процесс эндотермический, то есть с поглощением тепла. Пока теплообменники (узлы) прогреются, фитилек будет гореть с переменной силой. При конверсии идет выделение теплоты, так что дальше процесс пойдет сам, он сам себя начинает раскачивать.

Какой предполагаемый срок службы такой установки может быть?

Установка-то будет работать долго, только срок службы катализатора остановит непрерывную работу. Тут многое зависит от загрязненности газа, от свойств катализатора. Если в газе много серы, может образоваться серная кислота, она при высоких температурах агрессивна.

Хочу внести также некоторое уточнение. Ранее упоминалось, что трубки для холодильников толстостенные, 7 м длиной. Дело в том, что раньше планировалось теплообменники делать в виде змеевиков. А потом мы их упростили и сделали коробчатые с заполнителем.

В чем принципиальная необходимость применения в установке компрессора от холодильника?

В его долговечности, надежности, бесшумности, доступности.

Советы и опыт практиков, сделавших установки для получения бензина

Геннадий Иванович Федан, механик, изобретатель, у него много своих разработок. Его особое увлечение — автомобиль. По специальности он горный инженер, выпускник Донецкого политехнического университета. Работал одно время механиком по обслуживанию спидвеистов, тогда и познакомился с использованием метанола.

Вот что он рассказал: «Лет восемь как мы начали использовать метанол в автомобиле. В течение первых двух лет мы боролись с коррозией. Образовывался конденсат воды, нужно было как-то это нейтрализовать. В основном коррозия поражала поршневую систему. В «Запорожце» сам двигатель чугунный, а карбюратор дюралевый. Поршневая же система стальная. Подвергались коррозии клапана, седла клапанов. Мы пробовали добавлять касторовое масло. Оно значительно повышает компрессию. Авиамоделисты, например, применяют метанол, добавляя 15% касторового масла. Но опять же идет большая коррозия: после каждого использования этой смеси надо все промывать.

Мы спаслись от этого добавлением в метанол авиационного масла. На 20 л метанола мы добавляем 1 л авиационного масла МС-20. От наших традиционных автомобильных масел отказались, так как при сгорании они образуют нагар. В результате горят клапана. Авиационное же масло обладает большой вязкостью, не дает смачиваться поверхности и благодаря этому не происходит коррозии. Итак, в смеси 5% МС-20, остальное метанол.

Должен сказать, что метанол во многих отношениях очень привлекателен как автомобильное топливо. Кстати, у нас двигатель старый, порядком изношенный, а с метанолом работает прекрасно. На оборотах выше средних есть смысл добавлять воду. В этом случае увеличивается топливный запас двигателя. Я пока экспериментально уточняю дозировку. Разрабатываю установку, чтобы была дозированная добавка воды в зависимости от режима работы двигателя. Как только пойдут высокие обороты, начинается впрыскивание.

Допустим, по какой-то причине вам необходимо временно или постоянно перейти на бензин. Для этих случаев я упростил регулировку жиклера главной топливной системы. Дело в том, что под метанол сечение жиклера нужно увеличивать. Если оставить жиклер, каким он был для бензина, то при использовании метанола будет падать мощность. Чтобы этого не происходило, нужно увеличить сечение жиклера, и двигатель заработает прекрасно.

Зимой двигатель с метанолом запускается гораздо легче, чем на бензине, буквально в течение нескольких секунд. Детонации нет вообще. Еще один положительный момент. Часто приходилось оказывать помощь владельцам «Жигулей», у которых образовывалась ледяная пробка в топливном тракте. Это бывает сплошь и рядом. Продают бензин, разбавленный водой. На глаз это не определить. Человек купил, залил — и все. Зимой в топливной системе образуется ледяная пробка. Приходится разбирать двигатель, все промывать. Автомобилисты тратят на это до двух суток. Между тем, ликвидировать пробку можно буквально в течение двух часов. Я беру 2 л метанола, заливаю в топливную систему, и пробка растворяется. Без разборки двигателя.»

Еще о ремонте, обслуживании и эксплуатации автомобилей

Поделитесь этой страницей в соц. сетях или добавьте в закладки: