Menjauh dari pembakaran hidrokarbon fosil dan mendapatkan sumber energi alternatif yang murah telah dan tetap menjadi impian banyak orang yang giat. Dan pemilik rumah mana yang tidak ingin memiliki sumber seperti itu untuk menghangatkan rumah mereka dengan biaya minimal? Salah satu sumber tersebut adalah yang disebut gas Brown, diperoleh dari air biasa. Tapi bagaimana cara mendapatkannya dan seberapa murahnya - pertanyaan, jawabannya bisa ditemukan di materi ini.
Sedikit teori
Perlu dicatat bahwa dekomposisi resonansi air menjadi gas Brown sama sekali bukan mitos, melainkan proses kimia nyata yang dirancang untuk melepaskan bahan bakar gas dari air. Gas ini dinamai penemu yang pertama kali mencoba untuk mengambil teknologi ini di luar eksperimen. Nama lain yang ditemukan di Internet adalah gas ledak (rumus hipotetis HHO).
Gas Brown yang mudah terbakar tidak lain adalah campuran hidrogen bebas dan oksigen yang dilepaskan dari air melalui reaksi elektrolitik.
Air, yang rumus kimianya (H2O) bahkan diketahui oleh anak-anak, adalah hidrogen, yang teroksidasi sempurna. Pisahkan data unsur kimia sangat aktif, hidrogen terbakar dengan baik dan dianggap sebagai pembawa energi, dan oksigen mendukung pembakaran. Itulah mengapa membelah air, yang harganya sepeser pun, menjadi komponen yang bermanfaat telah menjadi ide yang sangat populer.
Sebagai hasil kerja keras orang yang berbeda, lahirlah generator untuk menghasilkan gas - pengelektrolisis. Tanpa mendalami seluk-beluk prosesnya, kami mencatat bahwa peralatan yang disebutkan di atas mengekstraksi gas Brown dari air dengan elektrolisis, atau lebih tepatnya, campuran oksigen dan hidrogen. Untuk melakukan ini, arus dengan frekuensi optimal dilewatkan melalui elektroda yang direndam dalam wadah berisi air. Gas yang dihasilkan terakumulasi di bawah segel air dan, ketika tekanan tertentu tercapai, keluar melalui tabung dan dapat digunakan untuk berbagai keperluan.
Kelayakan mendapatkan gas Brown
Generator gas Brown, yang prinsip operasinya dijelaskan di atas, telah menemukan penerapan praktisnya di 2 bidang:
- produksi bahan bakar hidrogen untuk mobil;
- pekerjaan api gas (pengelasan dan penyolderan logam).
Mobil tidak dapat mengemudi dengan elektroliser di dalamnya, karena membutuhkan sumber listrik eksternal. Baterai biasa tidak bertahan lama, karena perlu mengeluarkan lebih banyak energi untuk mendapatkan gas Brown daripada yang dihasilkan bahan bakar itu sendiri selama pembakaran. Oleh karena itu, perusahaan yang serius mengembangkan topik bahan bakar hidrogen untuk mobil telah memperkenalkan skema pengisian bahan bakar mobil dengan bahan bakar yang diperoleh dari generator terpisah.
Dengan pengelasan dan penyolderan logam, segalanya menjadi lebih baik, pembakar hidrogen digunakan di banyak industri Eropa Barat. Karena suhu pembakaran gas Brown (2235 °C) lebih rendah daripada suhu asetilena (2620 °C), dan produk pembakarannya adalah uap air, banyak tindakan keselamatan lingkungan menjadi mubazir. Generator gas industri yang digunakan sangat mahal, karena menggunakan katalis yang terbuat dari unsur langka, termasuk platina, untuk meningkatkan efisiensi.
Manajer di perusahaan manufaktur Inggris telah menghitung bahwa total biaya isolasi dan penggunaan gas Brown sama dengan biaya pembelian dan pengiriman asetilena. Hanya pembakaran hidrogen yang lebih aman dan ramah lingkungan. Hal lain adalah mengkonsumsi listrik yang dihasilkan dengan membakar hidrokarbon yang sama.
Saat ini, pemanasan dengan gas Brown sangat tidak efisien, karena lebih banyak energi yang dihabiskan untuk produksi bahan bakar daripada yang diperoleh dengan membakarnya. Elektroliser yang ada belum mampu memberikan hasil bahan bakar yang tinggi dengan biaya rendah. Untuk melihat ini, Anda harus menonton video:
Pada rekaman menit kedua, pembacaan instrumen generator dengan pembakar hidrogen berjalan terlihat jelas. Tegangan - 250 V, arus - 14 A, masing-masing, konsumsi daya perangkat adalah 250 x 14 = 3500 W atau 3,5 kW. Dan sekarang pertanyaannya adalah: dapatkah obor memanaskan air untuk memanaskan ruangan minimal 30 m2? Bahkan secara visual terlihat bahwa tidak. Ketel listrik sederhana 3,5 kW akan dengan mudah memanaskan ruangan hingga 40 m2.
Kesimpulan: Gas Brown yang mudah terbakar di rumah tidak dapat menandingi pemanas listrik konvensional untuk pemanasan. Terlalu banyak energi yang dihabiskan untuk pelepasannya dari air, yang berarti tidak disarankan menggunakannya untuk pemanasan. Produksi sendiri hidrogen dapat dilakukan sebagai hobi atau percobaan.
Bagaimana cara mendapatkan hidrogen di rumah?
Di Internet, Anda dapat dengan mudah menemukan gambar dan diagram berbagai instalasi buatan rumah yang memungkinkan Anda mengekstraksi gas Brown dari air. Jika Anda menyaring sampah informasi terkait topik ini, ternyata di rumah Anda bisa mendapatkan hidrogen dengan dua cara. Yang pertama adalah membeli elektroliser yang sudah jadi, yang sudah tersedia secara komersial. Satu masalah - harganya terlalu tinggi, dan nilai efisiensinya tidak diketahui.
Saat membeli generator hidrogen, Anda perlu memahami bahwa itu tidak akan menjadi obat mujarab bagi Anda dalam hal pemanasan. Harga peralatan dan listrik yang dikonsumsi ternyata lebih tinggi daripada pemanas air listrik biasa, jadi tidak ada pertanyaan tentang pengembaliannya.
Anda dapat, sebagai percobaan, membuat generator gas Brown dengan tangan Anda sendiri, yang memungkinkan Anda melepaskan sedikit bahan bakar. Kecil kemungkinannya untuk menggunakannya untuk memanaskan bangunan, tetapi mungkin cukup untuk menyalakan kompor kecil untuk melelehkan logam. Pertama, Anda perlu membuat elektroliser, yaitu wadah berisi air, tempat elektroda dibenamkan. Semakin besar luas permukaan elektroda, semakin tinggi produktivitas tanaman. Pelat baja dengan ukuran berapa pun, yang dipasang pada dasar dielektrik, bisa digunakan. Skema kerja perangkat ditunjukkan pada gambar:
Elektroda diturunkan ke wadah tertutup rapat dengan air, di mana garam biasa ditambahkan untuk meningkatkan reaksi. Melalui tutupnya, pipa gas dialirkan ke bejana kedua, yaitu segel air, diisi air sebanyak 2/3.
Tabung kedua yang keluar dari tangki ini dihubungkan ke pembakar. Lebih baik menerapkan tegangan ke elektroda menggunakan autotransformer, mengontrol nilainya dengan multimeter. Cara merakit generator gas mini Brown dengan tangan Anda sendiri ditampilkan di video:
Perhatian! Jika Anda telah berhasil mencapai kinerja instalasi yang signifikan, pembakar harus dihubungkan ke tabung melalui katup periksa untuk menghindari serangan balik dan ledakan.
Kesimpulan
Saat ini, tidak ada peralatan yang murah dan sekaligus sangat efisien untuk mendapatkan gas Brown dari air. Sejauh ini, kepemimpinan dalam pemanasan tetap dipegang oleh hidrokarbon, tetapi teknologi terus meningkat dan ada kemungkinan bahwa generator hidrogen akan segera bersaing dengan sumber energi panas tradisional.
Gasifikasi adalah proses mengubah bagian organik dari bahan bakar padat dan terkadang cair menjadi gas. Konstituen utama dari gas generator yang dihasilkan adalah CO, H2, CH4 dan hidrokarbon berat.
Bahan bakar gas dalam bidang teknik sangat banyak digunakan karena sejumlah keunggulannya.
Untuk gasifikasi, dengan produksi gas berkalori tinggi, berbagai bahan bakar padat bernilai rendah dan limbahnya dapat digunakan.
Gas dapat dibakar dengan sedikit kelebihan udara dengan pemanasan awal oleh panas dari produk pembakaran gas buang; ketika gas dibakar, suhu tinggi berkembang (1500-1900°C), akibatnya efisiensi tungku atau peralatan pemanas lainnya tinggi dan produktivitas tungku meningkat.
Dimungkinkan untuk menerima gas di stasiun pembangkit gas pusat.
Saat membakar gas, kenyamanan perawatan tungku, desain pembakar yang sederhana, dan kemungkinan kontrol proses pembakaran yang tepat tercapai.
Bahan bakar padat yang diubah menjadi gas dapat digunakan sebagai bahan bakar yang baik dan ekonomis untuk mesin pembakaran dalam.
Namun disamping kelebihannya yang besar, gas genset saat digunakan sebagai bahan bakar juga memiliki kekurangan, antara lain tambahan investasi modal untuk pemasangan genset gas dan hilangnya panas fisik bak genset saat didinginkan selama proses pembersihan.
Namun, karena keunggulan bahan bakar gas yang sangat besar, semua pabrik modern besar dengan banyak tungku dan alat pemanas lainnya terletak di daerah yang luas, memiliki stasiun pembangkit gas sentral sendiri.
Di pabrik metalurgi Ural dan pabrik peleburan kaca di banyak wilayah Uni Soviet, generator gas beroperasi dengan bahan bakar kayu. Di belakang tahun-tahun terakhir diperoleh sangat penting instalasi penghasil gas pada mobil dan traktor, bekerja pada gumpalan kayu.
Gas generator adalah udara dan dicampur dengan 11 oxygas.
Produksi gas udara dicapai dengan meniupkan udara kering melalui lapisan bahan bakar panas. Campuran gas diperoleh dengan meniup campuran udara dan uap air melalui lapisan bahan bakar panas. Gas air dapat diperoleh dengan melewatkan air dan uap udara melalui lapisan bahan bakar panas dengan pasokan uap air atau udara secara berkala. Memperoleh oxy - gas dicapai dengan melewatkan uap air yang bercampur dengan oksigen melalui lapisan bahan bakar panas.
gas udara. Dengan suplai udara yang intensif melalui lapisan bahan bakar panas, diperoleh gas udara. Selama pemrosesannya, suhu yang sangat tinggi berkembang (1400-1500 °). yang sangat tidak diinginkan, karena menyebabkan slagging pada generator gas, akibatnya jalur normalnya terganggu.
campuran gas. Metode gasifikasi, di mana gas penghasil campuran diperoleh, adalah yang paling dapat diterima untuk industri, karena memungkinkan penggunaan panas berlebih yang diperoleh selama pembentukan gas udara untuk dekomposisi uap air. Uap air diperkenalkan bersamaan dengan ledakan udara.
Rasio antara jumlah udara dan uap air ditetapkan secara empiris, dan harus sedemikian rupa sehingga generator tidak terlalu dingin dan tidak berlumpur. Kadar air yang dimasukkan dengan semburan ditentukan oleh suhu campuran uap-udara, yang biasanya diukur dengan termometer yang menunjukkan titik embun dari campuran uap-udara yang disediakan. Suhu ini biasanya dijaga dalam kisaran 38-52 °.
gas air. Sehubungan dengan pengembangan sintesis amonia, metanol, bahan bakar cair dan zat lainnya, gas air banyak digunakan. Ini digunakan dalam campuran dengan penerangan atau gas berkalori tinggi lainnya dan dipasok ke penduduk untuk digunakan sebagai bahan bakar.
Komposisi gas air terutama meliputi CO dan H: dengan sedikit kandungan CO2, N2 dan CH4.
Gas air pada skala industri dapat diperoleh dengan mengakumulasi panas dalam generator gas (metode pertama) atau dengan memasok panas ke generator gas dengan campuran gas-uap gasifikasi (metode kedua).
Proses memperoleh gas air dengan cara pertama, yaitu menurut cara mengakumulasi panas dalam generator gas, terdiri dari udara yang dihembuskan melalui lapisan panas kokas atau arang dari dasar poros generator gas. ; lapisan bahan bakar dipanaskan secara bertahap, dan gas yang dihasilkan biasanya dipancarkan ke atmosfer. Segera setelah suhu di zona gasifikasi naik menjadi 1100-1200°, akses udara dihentikan dan uap super panas dibiarkan masuk dari atas ke bawah. Uap air, melewati lapisan bahan bakar yang panas, terurai sesuai dengan reaksi yang ditunjukkan di bawah ini, menghasilkan gas air, yang dikirim ke konsumen.
Proses penguraian uap air merupakan proses endotermik; oleh karena itu, suhu di poros generator gas turun secara bertahap. Setelah suhu turun hingga batas tertentu (800°), suplai uap dihentikan dan udara disuplai kembali ke tambang. Biasanya pekerjaan dilakukan sedemikian rupa sehingga udara dihembuskan selama 10 menit, kemudian uap air dihembuskan selama 5 menit.
Metode kedua untuk menghasilkan gas air, yaitu dengan memasok panas ke generator gas dengan campuran gas-uap gasifikasi, lebih baru; itu dapat dilakukan dengan dua cara: baik dengan campuran oksigen dan uap air, atau dengan campuran uap air dan gas yang bersirkulasi, dipanaskan terlebih dahulu ke suhu tinggi.
Metode kedua untuk memperoleh gas air memiliki keunggulan dibandingkan yang pertama yaitu prosesnya dilakukan secara terus menerus, dengan mode operasi generator gas yang konstan.
Peralatan di mana bahan bakar digasifikasi disebut generator gas.
Bahan bakar gasifikasi adalah kokas, batu bara, gambut, kayu bakar, dll. Kami hanya akan mempertimbangkan generator gas berbahan bakar kayu.
Bahan bakar memasuki poros generator gas dari atas dan, turun menuju aliran gas yang dipanaskan, secara bertahap berubah menjadi produk uap-gas.
Di bagian bawah poros generator gas (Gbr. 44), di bawah jeruji, ketika gas campuran diperoleh, udara dan uap air disuplai, yang naik ke atas, pertama-tama melewati lapisan terak (zona V), karena panasnya mereka agak memanas, dan kemudian melalui lapisan bahan bakar panas, bereaksi dengan karbonnya. Di zona pembakaran IV (di zona oksigen), dihasilkan CO2 dan CO; uap air sebagian bereaksi dengan karbon.
Terbentuk di zona pembakaran (zona oksigen) CO2 dan uap air yang tidak terurai, naik lebih tinggi dan melewati lapisan bahan bakar karbon panas, direduksi dengan pembentukan CO dan H2.
Lapisan bahan bakar tempat terjadinya pembentukan CO dan H2 disebut zona reduksi (zone AKU AKU AKU). Komposisi aliran gas di outlet zona reduksi didominasi oleh CO, tetapi tidak C02.
Zona oksigen dan reduksi biasanya disebut sebagai zona gasifikasi.
Di atas, tepat di atas zona pemulihan ///, adalah zonanya II distilasi kering. Di zona ini, ada seleksi
/-zona sshkn; //-zona distilasi kering: ///- zona pemulihan:VI- Zona terbakar (oksigen); V- zona terak -, / - poros generator gas; Tambang 2-apron-, perangkat 3-pemuatan; -^-parut; mangkuk 5 putaran; Dukungan mangkuk 6-bergerak; penggerak 7-chashn, 8- pisau terak; U - lubang sekrup; Pipa cabang 10 keluaran; 11 -air-.opronod-, 12 - ruang bertiup; 13- Segel hidrolik bawah; 14 - menetas untuk penyalaan
Campuran gas-uap yang mudah menguap, yang meliputi gas yang tidak dapat terkondensasi, asam, alkohol, resin, dan zat organik lainnya yang dapat menguap.
Di bagian atas poros generator gas, di zona /, bahan bakar dikeringkan.
Daerah II distilasi kering dan zona SAYA pengeringan bahan bakar disebut zona persiapan bahan bakar.
REAKSI GASIFIKASI UTAMA
di zona oksigen. Ada tiga hipotesis mengenai interaksi karbon dengan oksigen.
1. Hipotesis reduksi mengasumsikan bahwa sebagai hasil interaksi karbon dan oksigen, CO2 terbentuk secara langsung sesuai dengan persamaan:
TOC o "1-3" h z C - 02 = CO., ; P, (97)
Selain itu, keberadaan CO di zona di atasnya, menurut hipotesis ini, dianggap sebagai hasil reduksi CO2 oleh karbon panas bahan bakar menurut reaksi:
BERSAMA.. C \u003d 2CO - Q. (98)
2. Hipotesis pembentukan primer CO menunjukkan bahwa sebagai hasil interaksi C dan (): CO terbentuk terlebih dahulu tetapi persamaan:
2С a::СО-Q, (99)
Yang kemudian dapat dioksidasi menurut persamaan:
2C0--0, = 2C02 P.(100)
3. Hipotesis kompleks mengasumsikan bahwa kompleks karbon-oksigen pertama kali terbentuk, dan kemudian CO2 dan CO terbentuk darinya sesuai dengan reaksi:
L-S-^-0, = Cr0v (10!)
CxOv= mCO, l CO. (102
Hipotesis ketiga saat ini dianggap paling mungkin di antara hipotesis di atas.
Di zona pemulihan. Itu dimulai ketika jejak oksigen terakhir menghilang. Reaksi endotermik berikut terjadi di zona reduksi:
A) interaksi C dengan CO2:
DENGAN CO., -- 2СО; (103)
B) interaksi uap air dengan bahan bakar karbon panas:
C 211 O-CO. 2Н, (104
C - !1<> C>H.. (105)
Ada kemungkinan bahwa beberapa dari dua reaksi terakhir ini juga terjadi di zona oksigen. Pada temperatur di atas 900°, yang kedua dari kedua reaksi ini mendominasi, dan di bawah 900°, yang pertama.
Proses reduksi memiliki waktu yang cukup untuk menyelesaikan jika ketinggian zona reduksi adalah 12-15 diameter potongan batubara.
Dengan demikian, ketinggian lapisan bahan bakar pada generator gas merupakan dimensi desain utama.
Model ini sepenuhnya didasarkan pada paten Hillary Eldridge, AS
603.058 "Electrical Retort" diperkenalkan 26 April 1898.
Gas yang mudah terbakar dihasilkan oleh busur listrik yang diterima
batang grafit direndam dalam suling, minum, garam atau
jenis air lain yang pada dasarnya terdiri dari hidrogen, oksigen, karbon dan
zat lain.
Generator menghasilkan campuran karbon monoksida dan hidrogen (COH2),
yang terbakar sangat bersih dengan oksigen atmosfer, dan dapat digunakan sebagai
bahan bakar untuk mesin pembakaran dalam. Ketika COH2 dibakar, dihasilkan
karbon dioksida dan uap air, sehingga pencemaran lingkungan sangat parah
agak.
Analisis gas NASA: Hidrogen 46,483%
Karbon dioksida 9.329
Etilen 0,049
Asetilena 0,616
Oksigen 1.164
Metana 0,181
Karbon monoksida 38.370
Jumlah seluruhnya 100.015
Eksperimen sederhana ini semata-mata bertujuan untuk
pembuktian konsep utama. Generator ini tidak dapat digunakan untuk
penggunaan yang lebih luas, dan hanya untuk tujuan demonstrasi.
Anda hanya membutuhkan sedikit bahan, generator ini sangat mudah dibuat dan diuji....
Hati-hati, generator menghasilkan gas yang mudah meledak, Anda
wajib melakukan percobaan ini di ruangan yang berventilasi baik atau di tempat terbuka
udara. Anda tidak boleh merokok selama pengalaman Jangan lupakan karbon monoksida itu
(CO) - sangat beracun, jangan dihirup! Eksperimen itu untuk
berpengalaman. Eksperimen harus sangat berhati-hati selama percobaan! Pengalaman
dilakukan oleh Anda atas risiko Anda sendiri. Saya tidak menerima apapun
bertanggung jawab atas segala sesuatu yang mungkin terjadi akibat penyalahgunaan
informasi ini.
Anda hanya perlu:
Botol soda plastik kecil
Dua batang grafit (panjang 70 mm, diameter 6 mm)
Satu resistor 1 ohm 50Watt
Trafo DC yang mampu
menyediakan 35v/10A
Kabel, konektor dan semen silikon, atau lainnya
komposisi tahan air.
Perlu
bahan sangat minim...
1) Bor dua lubang diametris (diameter 10 mm) 60 mm dari dasar botol dan
masukkan batang grafit dengan (karet gelang dari mesin cuci- Untuk
penyegelan) dan rekatkan karet gelang dengan semen silikon. Diinginkan bahwa akhirnya
salah satu batang grafit meruncing. Dua batang harus di depan
inklusi dalam kontak yang lemah (lihat di bawah).
Bagian ini sangat mudah digunakan. Di bidang yang diusulkan, cukup masukkan kata yang diinginkan, dan kami akan memberi Anda daftar artinya. Perlu dicatat bahwa situs kami menyediakan data dari sumber yang berbeda- kamus ensiklopedis, penjelasan, turunan. Di sini Anda juga bisa berkenalan dengan contoh penggunaan kata yang Anda masukkan.
gas air
produk gasifikasi bahan bakar, diperoleh di generator gas melalui interaksi bahan bakar panas dengan uap air.
Wikipedia
gas air
gas air- campuran gas yang komposisinya adalah CO - 44, N - 6, CO - 5, H - 45.
Gas air diperoleh dengan meniupkan uap air melalui lapisan batu bara panas atau kokas. Reaksi berjalan sesuai dengan persamaan:
H_2O + C \panah kanan H_2 + CO
Reaksi bersifat endotermis, berlangsung dengan penyerapan panas - 31 kkal / mol (132 kJ / mol), oleh karena itu, untuk menjaga suhu, udara (atau oksigen) dialirkan ke generator gas dari waktu ke waktu untuk memanaskan. lapisan kokas, atau udara atau oksigen ditambahkan ke uap air.
Itu sebabnya gas air biasanya memiliki komposisi yang tidak stoikiometri, yaitu 50% vol.H + 50% vol.CO, tetapi juga mengandung gas-gas lain.
Produk reaksi memiliki volume dua kali lipat dari uap air. Menurut termodinamika, untuk peningkatan volume sebagian besar energi internal reaksi dihabiskan.
Yang menarik adalah instalasi yang dapat memulihkan energi ini. Sebagian energi berupa listrik dapat digunakan untuk memanaskan bahan bakar padat. Dalam instalasi seperti itu, pemanasan dapat dilakukan karena kompresi uap air adiabatik.
Jika pembangkit gas akan memberi makan pembangkit listrik, gas buangnya dapat memanaskan uap air.
GAS AIR, gas kokas, - gas yang diperoleh dari kokas dengan melewatkan uap air super panas melaluinya pada suhu di atas 1000 ° dan terdiri dari volume CO dan H 2 yang kira-kira sama dengan campuran sejumlah kecil CO 2, H 2 O, CH 4 dan N2.
Teori. Ketika uap air melewati batu bara panas (kokas), yang terakhir teroksidasi karena oksigen di dalam air. Bergantung pada oksidasi dapat dilanjutkan menurut salah satu persamaan berikut. Pada suhu rendah (500-600°):
Pada suhu tinggi (1000° ke atas):
Persamaan (1) dan (2) memberikan:
Persamaan terakhir menunjukkan bahwa dengan meningkatnya suhu, reaksi berlangsung semakin ke arah sisi kanan, tetapi produk reaksi akan selalu terdiri dari campuran keempat gas. Rasio mereka ditentukan oleh persamaan:
di mana p adalah tekanan parsial dari gas yang sesuai dalam campuran, dan KE adalah tetapan kesetimbangan. Persamaan (4) disebut persamaan kesetimbangan gas air. KE tidak tergantung pada tekanan, tetapi meningkat kuat dengan meningkatnya suhu. Gan ditentukan secara eksperimental KE untuk berbagai suhu:
Menurut teori, pada suhu sekitar 2800 ° KE mencapai nilai tertinggi - 6,25; tetapi karena endotermisitas yang tinggi dari reaksi ini, suhu dalam generator turun dengan cepat, yang menyebabkan peningkatan kandungan CO 2 , penurunan kandungan CO dan H 2 dan penurunan nilai kalor gas. Penurunan suhu di dalam generator dapat dihindari dengan memanaskan uap air sampai 2200°C, yang secara teknis tidak layak. Oleh karena itu, suhu di dalam generator dipulihkan melalui semburan panas. Untuk melakukan ini, saluran masuk uap dihentikan dan pada saat yang sama udara dihembuskan, yang membentuk gas generator dengan kokas.
Cerita . Aksi uap air pada batu bara panas ditemukan oleh Felice Fontana (1780). Gas air karburator naftalena untuk keperluan penerangan pertama kali digunakan oleh Donovan di Dublin (1830). Gilard pada tahun 1849 menerapkan hembusan udara melalui generator untuk memulihkan suhu. Kerkhem (1852) menyempurnakan desain generator dan menggunakan panas dari gas buang untuk menghasilkan uap. Sekitar tahun 1855, gas air pertama kali digunakan untuk penerangan perkotaan di Perancis (Narbonne), sekitar tahun 1860 - di Jerman, sekitar tahun 1870 - di Inggris dan Amerika Serikat. Pada tahun 1898, Delvik dan Fleischer meningkatkan kekuatan semburan udara dan mengurangi ketinggian lapisan bahan bakar, sehingga mengurangi durasi semburan panas. Pada tahun 900-an, percobaan dimulai pada penggunaan grates bergerak untuk mencegah sintering pada lapisan bawah muatan generator. Strache (1906) mengusulkan sebuah metode untuk mendapatkan apa yang disebut. gas air ganda memungkinkan batubara untuk digunakan sebagai pengganti kokas. Delvik-Fleischer Society (1912) merancang generator untuk gas air tiga kali lipat, yang memungkinkan diperolehnya tar primer dari batubara yang digunakan. Saat ini di negara lain pekerjaan sedang dilakukan untuk mengotomatiskan kontrol generator dan meningkatkan dayanya.
Klasifikasi gas air. Selain gas air murni, ada juga gas air karburator dan sudah diberi nama gas air ganda dan tiga. Yang terakhir diproduksi terutama di Jerman dan juga disebut gas batubara-air(Kohlenwassergase). Gas air juga harus mencakup gas semi-air.
Produksi gas air. Diagram perangkat untuk memproduksi gas air biasa ditunjukkan pada Gambar. 1.
Generator 1 terdiri dari selubung besi dengan lapisan fireclay internal. Di bagian bawahnya ada jeruji. Kisi-kisi tetap - datar; yang bergerak dibangun dalam bentuk cembung ke atas, kerucut miring, yang merupakan cara terbaik untuk mencegah sintering terak. Generator kecil dibangun tanpa jeruji sama sekali, dengan perapian fireclay, dan generator dengan kapasitas lebih dari 1000 m 3 gas per jam selalu dilengkapi dengan jeruji bergerak. Di atas jeruji ada pintu penutup kedap udara untuk penurunan terak, di bawahnya ada pintu yang sama untuk pembuangan abu.
Pipa 2 ditempatkan di panci abu, memasok udara untuk semburan panas dan uap untuk semburan uap bawah dan membuang gas dari semburan uap atas. Di bagian atas generator terdapat: palka penyegelan sendiri yang memuat, pipa 3, yang memasukkan uap semburan atas, dan pipa saluran keluar untuk gas semburan uap yang lebih rendah. Ketinggian lapisan kokas, tergantung pada ukuran generator, berkisar antara 1,4 hingga 2,5 m, dengan kokas metalurgi agak lebih besar dibandingkan dengan kokas gas. Pemuatan dilakukan dalam 30-60 menit. Uap diperoleh baik dengan menyuntikkan air ke dalam superheater yang dilapisi dengan bahan yang sangat stabil (thermofix), atau, dalam instalasi besar, dari ketel uap khusus, yang biasanya dipanaskan dengan gas semburan panas. Di instalasi besar, untuk keseragaman aksi, uap dimasukkan secara bersamaan dari bawah dan dari atas. Udara, di bawah tekanan kolom air 300-600 mm, dihembuskan oleh blower melalui pipa 5. Mereka digerakkan oleh mesin uap atau motor listrik yang beroperasi secara berkala. Durasi semburan panas berkisar antara 3/4 hingga 2 menit, dan uap - dari 4 hingga 8 menit. Saat berpindah dari satu ledakan ke ledakan lainnya, pipa yang sesuai ditutup dengan katup. Untuk menghindari kesalahan, kontrol perubahan stroke terkonsentrasi pada satu mekanisme 4, dan pada instalasi terbaru dilakukan secara otomatis. Gas semburan panas di instalasi kecil dibuang melalui katup 8 ke cerobong asap 9, dan di instalasi besar dibakar dengan udara tambahan di superheater dan berfungsi untuk memanaskan ketel uap yang melayani generator. Entrainment mekanis terakumulasi dalam pengumpul debu 7 dengan bantuan pemisah debu khusus 6 atau dipertahankan dalam kolom yang diisi dengan kokas, tempat pendinginan berlangsung. Untuk memisahkan resin, gas air dialirkan melalui hidrolika 10 dan melalui pipa 13 masuk ke tangki bensin. Pipa 12 berfungsi untuk memasok hidrolika dengan air Resin dari hidrolika dikumpulkan di reservoir 11. Secara teoritis, 1 kg karbon dan 1,5 kg uap air harus menghasilkan 4 m 3 gas air (dikurangi menjadi 0 ° dan 760 mm merkuri), yaitu untuk mendapatkan 1 m 3 gas air, diperlukan 0,25 kg karbon dan 0,375 kg uap air. Hasil gas air praktis dan laju aliran uap bervariasi tergantung pada kandungan karbon kokas dan desain pabrik. Karena kehilangan karbon selama peledakan panas dalam terak dan entrainment mekanis, hasil gas air per 1 kg karbon yang terkandung dalam kokas berkurang menjadi rata-rata 2,2 m 3 dan tidak melebihi 2,8 m 3 . Karena penguraian uap yang tidak sempurna, konsumsinya per 1 m 3 gas berkisar antara 0,6 hingga 1,0 kg. Konsumsi energi untuk blower berkisar antara 10 hingga 30 Wh, dan konsumsi air untuk pendinginan dan pencucian - dari 5 hingga 10 liter, dihitung semua per 1 m 3 gas air. Untuk mengkarakterisasi neraca panas produksi gas air, hasil pengujian yang dilakukan oleh dua lembaga ilmiah (Tabel 1) dapat disajikan.
Ukuran instalasi dapat dinilai dari data pabrik Franke Werke (Bremen), yang ditunjukkan pada Tabel. 2.
Satu pekerja cukup untuk melayani satu genset. Personel tambahan diperlukan untuk membongkar dari terak, dan di generator besar untuk memuat kokas. Seiring dengan jenis generator yang sudah ada, jenis baru sedang dikembangkan untuk tujuan otomatisasi dan penggunaan panas yang lebih baik.
Ara. 2 menggambarkan instalasi otomatis untuk memperoleh gas air karburator dengan penggunaan panas yang sangat sempurna, dilakukan pada tahun 1926/27 oleh firma Humphreys (Glasgow, London) untuk Societe d'Eclairage, Chauffage et Force Motrice di Genevilliers.
Generator A dikelilingi oleh selubung air B yang terhubung ke ketel uap tekanan rendah C yang berfungsi untuk memanfaatkan panas yang dikeluarkan oleh generator. Dengan semburan panas, udara masuk ke generator dari bawah. Gas yang keluar dari atas masuk ke bagian atas karburator F, di mana mereka terbakar dengan udara tambahan dan memanaskan karburator. Memasuki superheater G dari bawah, mereka akhirnya terbakar di bagian atasnya dengan bagian baru udara tambahan dan memasuki boiler kerja H, dan dari sana, melalui pemisah debu J, ke cerobong asap K. Gas dari bagian bawah dan semburan uap atas masuk ke bagian atas karburator, dicampur dengan uap oli yang dimasukkan ke sana dan dikarburasi. Jika tidak perlu karburasi, gas melewati karburator juga masuk ke boiler melalui pipa khusus untuk pertukaran panas. Sintering terak dikurangi dengan memasukkan grate berputar E. Produktivitas setiap generator mencapai 80.000 m 3 gas karburator per hari; seluruh instalasi harus memberikan 600.000-800.000 m 3 per hari. Satu set dari tiga generator tersebut dilayani oleh tiga pekerja pengawas dan satu untuk pembuangan terak.
Karena kebutuhan untuk menggunakan kokas untuk menghasilkan gas air sangat membatasi penyebaran gas, Strache mengusulkan penggunaan batubara dalam generator dengan desain khusus. Generator Strache untuk mendapatkan "gas ganda" (Gbr. 3) adalah sambungan generator 1 dengan sejenis coke retort 6 di bagian atasnya.
Batubara yang dimuat di sana dipanaskan oleh gas buang dari semburan panas yang melewati ruang annular di sekitar bagian retort generator. Produk distilasi kering melalui pipa 13 masuk ke katup pengatur air 5 dan pipa 14. Jika gas semburan panas juga masuk ke sana, pembakar pengatur yang terhubung ke pipa 14 padam, dan kemudian perlu untuk meningkatkan ketahanan katup. Dengan peledakan panas, udara melalui saluran udara 8 masuk dari bawah; gas ledakan panas masuk melalui katup 2 ke superheater 3, di mana mereka dibakar dengan udara tambahan yang disuplai melalui saluran 12, dan melalui katup 10 ke cerobong asap 11. Selama semburan uap (uap keluar dari 4), katup 2, 9 dan 10 ditutup dan air disuntikkan ke bagian atas superheater. Uap melalui saluran 12 masuk ke bagian bawah generator. Gas air yang dihasilkan bercampur dengan produk kokas (gas ganda) keluar dari generator melalui pipa 13. Untuk pembersihan digunakan palka 7. Gas tiga adalah campuran gas air dengan generator dan produk distilasi kering dari batubara bekas.
Sifat gas air. Secara teoritis, gas air harus merupakan campuran volume yang sama dari CO dan H 2 . Gas semacam itu (pada 0° dan 760 mm) memiliki berat jenis (relatif terhadap udara) sebesar 0,52; nilai kalori tertinggi per 1 m 3 adalah 3070 Cal, terendah - tidak melebihi 2800 Cal; suhu nyala 2160°; campuran dengan udara meledak pada kandungan gas air 12,3 hingga 66,9%. Dalam praktiknya, komposisi dan sifat gas air menyimpang dari yang diturunkan secara teoritis. Komposisi rata-rata dan sifat berbagai jenis gas air dicirikan oleh Tabel. 3 (menurut de Graul).
Sifat gas karburator tergantung pada metode dan tingkat pengabutan. Gas diperkaya dengan metana (hingga 15%) dan hidrokarbon berat (hingga 10%); nilai kalornya naik menjadi 5000 Сal/m 3 .
Pemurnian gas air diproduksi sesuai dengan tujuannya. Gas untuk keperluan penerangan dan teknis dimurnikan, serta gas penerangan. Karena gas air memiliki sifat beracun, tetapi pada saat yang sama tidak memiliki warna atau bau, sebagai tindakan pencegahan, uap dari zat yang berbau menyengat (mercaptans, carbylamine) dicampur dengannya. Baru-baru ini, sehubungan dengan penggunaan gas air untuk tujuan katalitik, menjadi perlu untuk memurnikannya secara menyeluruh dari kotoran beracun yang ada di dalamnya, yang meracuni katalis. Dari jumlah tersebut, hidrogen sulfida, karbon disulfida dan karbon sulfida ditemukan dalam gas air. Untuk menghilangkannya, F. Fischer mengusulkan metode berikut, yang sekaligus memungkinkan untuk mengisolasi dan memanfaatkan belerang yang terkandung di dalamnya. Karbon disulfida dan karbon sulfida direduksi secara katalitik oleh hidrogen dalam gas air pada suhu 350-400° (tergantung pada katalis). Katalis: Cu, Pb, Bi, CuPb, Cr 2 O 3, dll. Pada saat yang sama, belerang dari senyawa ini menghasilkan hidrogen sulfida H 2 S dan garamnya, yang dioksidasi menjadi S melalui reaksi berikut:
(reaksi berlangsung dengan adanya karbonat atau bikarbonat); K 4 Fe(CN) 6 pada anoda nikel dioksidasi menjadi K 3 Fe(CN) 6 dengan efisiensi arus 100%. 3 kWh dikonsumsi per 1 kg S yang diterima.
Aplikasi gas air. Gas air menemukan penerapan terbesarnya dalam pencahayaan; tetapi mengingat fakta bahwa ia terbakar dengan nyala api yang tidak bercahaya, ia dikarburasi: dengan cara panas - dengan minyak bumi, dengan cara dingin - dengan benzena, minyak ringan, dll. tali bahu - atau dicampur dengan gas penerangan . Pengabutan panas umum terjadi di AS, di mana gas air karburator menghasilkan sekitar 75% dari semua gas penerangan yang diproduksi. Pencampuran gas air dengan gas batu bara umum terjadi di Eropa Barat, di mana hampir setiap pabrik gas memiliki pabrik gas air. Di sini, gas air menghasilkan 5 hingga 8% dari total jumlah gas penerangan yang diproduksi. Gas air banyak digunakan dalam industri metalurgi dan kaca-porselen karena suhu nyalanya yang tinggi dan kemungkinan pemanasan awal. Gas air digunakan untuk menghasilkan hidrogen dan, sebagai pengganti hidrogen, dalam sejumlah proses reduksi: untuk timbal timah (menurut Meley dan Shankenberg), untuk mendapatkan NO (menurut Geiser), untuk mendapatkan S dari SO 2 (menurut Teld , Zulman dan Picard). Baru-baru ini, gas air telah digunakan untuk membuat bahan bakar cair buatan dan metil alkohol sintetik. Dalam hal ini, generator yang kuat sedang dibangun (Winkler) untuk menghasilkan gas hingga 1000 ton kokas dan semi-kokas per hari, dan di sini digunakan metode untuk mempercepat reaksi dengan denyut bahan bakar bubuk di bawah aksi hembusan udara dan uap. .
Di tahun 80-an. gas air disebut sebagai "bahan bakar masa depan" pada abad terakhir, tetapi minat terhadapnya melemah karena sejumlah kesulitan yang tidak dapat diatasi. Dalam beberapa tahun terakhir, karena kemungkinan dalam produksi gas air dari penggunaan yang bijaksana dari bahan baku kadar terendah (bubuk, abu tinggi) baik sebagai bahan bakar maupun untuk reaksi kimia, minat terhadap gas air telah bangkit kembali.
