Как сделать из газа

Обновлено: 05.07.2024

Одна из самых удивительных вещей в окружающем нас современном мире — то, что он в значительной мере сделан из… газа! Да-да, того самого, про который мы привыкли думать, что он способен только гореть в плите на кухне. На самом деле, экраны телефонов и телевизоров, краски и пластиковые контейнеры для еды, аппараты МРТ и спутниковые антенны — всё это (по крайней мере частично) когда-то было газом!

Природный газ – это сложная смесь, максимальную пользу из которой можно извлечь, только разделив. В быту для таких целей мы можем использовать что-то вроде сита, на котором останется только крупное, а мелкое пройдёт дальше. У газа эти части называются фракциями, и разделить их вовсе не так просто.

Основное вещество природного газа – метан, его больше всего, от 85 до 88%, остальные 12-15% — ценные примеси, которые и требуется отделить. Кстати, гигантские и суперсовременные заводы для этого строятся сейчас в Ленинградской области, под Усть-Лугой, и вблизи города Свободный к северу от Благовещенска. Площадь Амурского завода 800 гектаров, больше 1100 футбольных полей. Здесь будет 6 технологических линий, сложнейшее оборудование, полный цикл переработки. Высота одной из колонн, деметанизатора, 87 метров. Это практически 30-этажный дом.

Сначала смесь, добытую из земли, очищают от воды, чтобы даже мельчайшие капли потом, замерзая при сверхнизких температурах, не повредили оборудование. Процесс вообще предстоит очень серьёзный.

Ближайшая бытовая аналогия для процесса разделения газов – это обычный химический перегонный аппарат. В народе известный также как самогонный. Конечно, чтобы проделать тоже самое с газом бытовых температур не достаточно. Нужен, в частности, экстремальный холод.

Компоненты природного газа имеют разную температуру перехода из летучего состояния в жидкое. Внизу самой большой колонны, того самого деметанизатора, всего +10-20 градусов, это оптимально, чтобы отделить углеводородные компоненты (пентан, гексан, бутан, пропан, этан). В верхней части, наоборот, создают холод в -110. При этой температуре смесь метана, азота и гелия перекачивается в соседнюю установку, деазотирования. В ней мороз становится ещё крепче. Температуру понижают до -162, чтобы метан превратился в жидкость. Оставшиеся компоненты охлаждают ещё — до -196 – тут сдаётся азот, и самым последним обработку холодом не выдерживает и сжижается гелий. Ему нужна температура -269 градусов Цельсия.

Такие условия надо ещё и поддерживать во время хранения и транспортировки — поэтому используются специальные изолированные контейнеры. И превращения газа на этом только начинаются! Гелий, больше знакомый нам по праздничным шарам, в жидком виде используют при производстве аппаратов МРТ, ЖК-экранов, оптоволокна, полупроводников, спутниковых антенн, авиационного титана. Пропан нужен для производства красок. Из этана и пентан-гексановой смеси делают полимеры и пластики, а из бутана — даже пищевые добавки.

Так что практически всё пластиковое, что есть сейчас вокруг вас, в прошлом было газом! Конечно, он — прежде всего его метановая, пропановая и бутановая фракции — как и раньше, важен в качестве топлива. И всё больше автовладельцев экономят существенные деньги, переводя свои машины на дешёвый газ (особенно метан).

Салават Сайфуллин, таксист из Томска, рассказывает, что когда ездил в отпуск в Крым, специально прокладывал маршрут через метановые заправки. Дорогу это удлинило, но экономия всё равно оказалась двукратной по сравнению с бензином. Константин Молодцов, который уже 17 лет переводит автомобили на газ, приводит примерные расчёты.

Команде Константина, кстати, приходилось переводить на газ не только машины, но и как-то раз даже судно на воздушной подушке. В мире есть и большие газовые корабли. К примеру, финский паром Викинг Грейс. 12-палубный гигант, вмещает до 2800 пассажиров и до 550 автомобилей. Без дозаправки может провести в море до 3 суток.

На газовом топливе ездят даже поезда. На Байкало-Амурской магистрали, где много не электрифицированных участков, затяжных подъёмов и спусков, очень оценили газотурбовоз. Он проходит до 900 км на одной заправке, и при этом может тянуть до 170 вагонов! В общем, о чудесах, связанных с газом, мы в ближайшее время явно будем слышать всё чаще — и далеко не всегда он будет выступать тем, что просто греет чайник на нашей кухне.

Благодарим за помощь в съёмке сюжета:

Химический факультет МГУ за профессионализм и помощь в организации съёмок

Выставку достижений народного хозяйства за приятную атмосферу и помощь в организации съёмок

Получить бесплатный газ для приготовления пищи, обогрева жилища и использования в его личных целях можно при помощи биогазовой установки.

Данная конструкция работает на основе биологических отходов, которые помещают в специальный резервуар с герметичной крышкой. В процессе брожения выделяется смесь на основе метана и других газов. Она в ходе горения обладает хорошей теплоотдачей.

Как сделать простейшую биогазовую установку? Какие инструменты и материалы понадобятся для рабочего процесса? Все ответы на эти вопросы вы найдёте в нашем руководстве по созданию необычной конструкции.

Содержимое обзора

Как появляется биогаз

Принцип работы биогазовой установки заключается в получении горючей субстанции из органических остатков. Газ выделяется при медленном брожении биологических продуктов: навоза, сухой листвы, ботвы, соломы. В результате образуется химическая реакция, в ходе которой получают гидролизные, кислотные и метанообразующие организмы. Они в процессе своей деятельности выделяют горючую жидкость. Согласно научным данным в её составе отмечают большой объём метана.

По эксплуатационным свойствам он ничем не уступает природному газу, который предназначается для бытового и промышленного использования. Биогаз относят к экологически чистому топливу. Способы его получения не наносят вреда для окружающей среды.

Для его производства применяют биоотходы, которые подвергаются ежедневной утилизации. Продукты для брожения помещается в специальный герметичный реактор, где происходят следующие изменения:

В течение нескольких недель биологические отходы подвергаются процессу брожения. Бактерии постепенно разрушают органическую структуру;
В процессе жизнедеятельности анаэробных бактерий образуется смесь из горючих газов. Она состоит из метана, углекислого и других видов газов. Помимо этого в минимальных количествах выделяется сероводород, который опасен для живых организмов. При вдыхании небольшого объёма опасной смеси проявляются признаки отравления и интоксикации;
После этого смесь из горючих газов подвергается очищению. Объём жидкости направляется в газгольдер. Здесь она будет храниться длительное время;
Готовый газ можно применять для бытовых и промышленных назначений. Его можно применять для отопления помещений, приготовления пищи;
Полностью разложившиеся биологические остатки важно вовремя удалять из биореактора. Поставки сырья и продукты брожения используют для удобрения полей и огородов.

Применение биогазовой установки для дома рентабельно в том случае, если рядом находится животноводческая ферма. Таким образом для пополнения герметичной емкости будет организован необходимый объём биологических материалов.

По подсчетам специалистов из 1 кубического метра органического субстрата можно образовать 90 кубических метров горючей жидкости.

Для регулярного производства биологического газа рекомендуют соорудить несколько конструкций биореакторов, в которые будут укладывать органические ферментаторы с небольшой разницей. Таким образом удаётся организовать бесперебойную подачу органического горючего к бытовым приборам и системе отопления.

В чём преимущества и недостатки такой системы

Современные модели биогазовых установок имеют достаточно преимуществ. Профессиональные эксперты выделяют несколько существенных недостатков подобных сооружений для домашнего использования. Перед началом сооружения такого оборудования необходимо взвесить все плюсы и минусы.

Положительные качества заключается в следующем:

Быстрая утилизация органических отходов. Устройство биогазовой установки позволяет извлечь качественный продукт от ненужного мусора, который необходимо вовремя утилизировать. Органическая ферментация в биореакторе не опасна для природных ресурсов;
Безотходное производство. Органические элементы не истощают запасы окружающей среды. Остатки перебродившей биомассы можно использовать в качестве хорошего удобрения;
При брожении выделяется небольшое количество углекислого газа. Он никак не влияет на состояние окружающей среды. Производные CO2 не изменяют экологию;
Минимальное количество серы при использовании. В процессе горения биогаз выделяет малое количество производных серы в отличие от природного газа, при горении которого выделяется 40% токсических соединений;
Бесперебойная подача топлива. Учёные утверждают, что по эксплуатационным качествам солнечные батареи уступают в работоспособности данной конструкции. На самом деле управлять солнечной и ветряной энергией практически невозможно. Объёмы биогаза напрямую зависят от жизнедеятельности человека;
Возможность использования нескольких конструкций одновременно. При правильном проектировании и сборке удаётся создать уникальное оборудование по добыче бесплатного газа;
Хорошая финансовая выгода. Регулярная выработка энергетического сырья не потребует больших затрат. Источником ферментации может стать абсолютно любой мусор на основе органического сырья.

К тому же регулярное употребление биологического газа позволяет существенно сэкономить финансовые затраты на отопление жилища в холодное время года.

Создание биогазовой установки своими руками

Предлагаем ознакомится с этапами создания простейшей конструкции для получения биогаза в домашних условиях.

Для этого нам понадобится:

Герметичная емкость. Для этого воспользуемся пластиковым контейнером, объём которого будет равен 100-150 л;
Два крана. Специалисты рекомендуют использовать шаровые краны для газопровода;
Тройник;
Резиновая или силиконовая трубка. Данная деталь будет служить в качестве газопровода;
Обжимные хомуты для плотной фиксации деталей;
Резиновая камера от грузового транспорта;
Пластиковый уголок с трубой.

Этапы создание конструкции состоят из следующих действий:

Делаем небольшое отверстие в пластиковой крышке контейнера. После этого аккуратно фиксируем небольшой штуцер. Места фиксации необходимо загерметизировать жидкими гвоздями или двухкомпонентным клеевым составом.
В одной из боковых частей по такому же принципу фиксируем угловой фитинг. В него вставляем трубку, которая должна достать до днища емкости.
Шланг и угловой фитинг фиксируем герметиком.
На штуцере крепим шланг. Закрепить детали поможет обжимной хомут.
На обратной стороне трубки крепим шаровой кран. Он позволяет контролировать подачу биологического газа в ходе его выработки.
Недалеко от крана подключаем тройник. Один конец металлического крепежа будет крепиться к другому шаровому крану, а на другом будут присутствовать приборы потребления.
Здесь же необходимо закрепить резиновую камеру. Она будет использоваться в качестве дополнительного накопителя. Предварительно из резиновой основы необходимо удалить весь лишний воздух. На фото самодельной биогазовой установки представлено готовое изделие.
После этого можно приступать к заправке биореактора. В этом случае нам понадобятся любые отходы на основе органических соединений.

Для начала можно воспользоваться несколькими килограммами овощных очисток, испорченных фруктов и просроченных продуктов.

Увеличить скорость ферментации поможет небольшое количество животного навоза. После погружения компонентов ферментации ёмкость заливают водой. Примерно через 7-10 дней внутри емкости начнётся образовываться горючая субстанция.

Вопрос получения метана интересен тем владельцам частных хозяйств, кто занимается разведением птицы или свиней, а также держит крупнорогатый скот. Как правило, в таких хозяйствах вырабатывается значительное количество органических отходов жизнедеятельности животных, они-то и могут принести немалую пользу, став источником дешевого топлива. Цель данного материала – рассказать, как добыть биогаз в домашних условиях, используя эти самые отходы.

Общие сведения о биогазе

Получаемый из различного навоза и птичьего помета домашний биогаз большей частью состоит из метана. Там его от 50 до 80% в зависимости от того, чьи отходы жизнедеятельности использовались для производства. Того самого метана, что горит в наших плитах и котлах, и за который мы платим порой немалые деньги согласно показаниям счетчика.

Чтобы дать представление о количестве горючего, что теоретически можно добыть при содержании животных дома или на даче, представим таблицу с данными о выходе биогаза и содержании в нем чистого метана:

Как можно понять из таблицы, для эффективного производства газа из коровьего навоза и силосных отходов понадобится довольно большое количество сырья. Выгоднее добывать горючее из навоза свиней и помета индюков.

Для справки. На практике проверено, что для обогрева утепленного дома, находящегося в средней полосе, потребно около 45 м3 биологического горючего на 1 м2 площади за отопительный сезон.

Природой устроено так, что биогаз из навоза образуется самопроизвольно и независимо от того, хотим его получать или нет. Навозная куча перегнивает в течение года – полутора, просто находясь на открытом воздухе и даже при отрицательной температуре. Все это время она выделяет биогаз, но только в небольших количествах, поскольку процесс растянут во времени. Причиной служат сотни видов микроорганизмов, находящихся в экскрементах животных. То есть, для начала газовыделения ничего не нужно, оно будет происходить самостоятельно. А вот для оптимизации процесса и его ускорения потребуется специальное оборудование, о чем пойдет речь далее.

Технология получения биогаза

Суть эффективного производства — ускорение природного процесса разложения органического сырья. Для этого находящимся в нем бактериям необходимо создать наилучшие условия для размножения и переработки отходов. И первое условие – поместить сырье в закрытую емкость – реактор, иначе — генератор биогаза. Отходы измельчаются и перемешиваются в реакторе с расчетным количеством чистой воды до получения исходного субстрата.

Примечание. Чистая вода необходима для того, чтобы в субстрат не попали вещества, пагубно влияющие на жизнедеятельность бактерий. Как следствие, процесс брожения может сильно замедлиться.

Промышленная установка по производству биогаза оборудована подогревом субстрата, средствами перемешивания и контроля над кислотностью среды. Перемешивание выполняется с целью удалить с поверхности твердую корку, что возникает во время брожения и мешает выделению биогаза. Длительность технологического процесса – не менее 15 дней, за это время степень разложения достигает 25%. Считается, что максимальный выход горючего происходит до 33% разложения биомассы.

Технологией предусматривается ежедневное обновление субстрата, так обеспечивается интенсивное получение газа из навоза, в промышленных установках оно исчисляется сотнями кубических метров в день. Часть отработанной массы в размере порядка 5% от общего объема удаляется из реактора, а на ее место загружается столько же свежего биологического сырья. Отработанный материал используется в качестве органического удобрения полей.

Схема биогазовой установки

Получая биогаз в домашних условиях, невозможно создать столь благоприятные условия для микроорганизмов, как в промышленном производстве. И в первую очередь это утверждение касается организации подогрева генератора. Как известно, это требует затрат энергии, что ведет к существенному удорожанию себестоимости горючего. Контролировать соблюдение слабощелочной среды, присущей процессу брожения, вполне возможно. Только как ее корректировать в случае отклонений? Снова затраты.

Владельцам частных хозяйств, желающим добывать биогаз своими руками, рекомендуется изготовить реактор простой конструкции из доступных материалов, а потом его модернизировать в силу своих возможностей. Что надо сделать:

герметично закрывающуюся емкость объемом не менее 1 м3. Разные баки и бочки малых размеров тоже подойдут, но горючего из них будет выделяться мало из-за недостаточного количества сырья. Такие объемы производства вас не устроят;
организовывая производство биогаза в домашних условиях, вы вряд ли станете делать подогрев емкости, а вот утеплить ее нужно обязательно. Другой вариант – заглубить реактор в землю, выполнив тепловую изоляцию верхней части;
установить в реакторе ручную мешалку любой конструкции, выведя рукоятку через верхнюю крышку. Узел прохода ручки должен быть герметичным;
предусмотреть патрубки для подачи и выгрузки субстрата, а также для отбора биогаза.

Ниже показана схема биогазовой установки, размещенной ниже уровня земли:

1 – генератор горючего (емкость из металла, пластика или бетона); 2 – бункер для заливки субстрата; 3 – технический люк; 4 – сосуд, играющий роль водяного затвора; 5 – патрубок выгрузки отработанных отходов; 6 – патрубок отбора биогаза.

Как получить биогаз в домашних условиях?

Операция первая – измельчение отходов до фракции, чей размер не более 10 мм. Так гораздо легче приготовить субстрат, да и бактериям будет проще перерабатывать сырье. Получившаяся масса тщательно перемешивается с водой, ее количество – около 0.7 л на 1 кг органики. Как уже сказано выше, воду следует использовать только чистую. Затем субстратом заполняется биогазовая установка, сделанная своими руками, после чего реактор герметично закрывается.

Несколько раз в течении дня надо наведываться к емкости, чтобы перемешать содержимое. На 5-й день можно проверять наличие газа, и буде он появится, периодически откачивать его компрессором в баллон. Если этого вовремя не делать, то давление внутри реактора возрастет и брожение замедлится, а то и остановится вовсе. Спустя 15 дней надо производить выгрузку части субстрата и добавление такого же количество нового. Подробности можно узнать, просмотрев видео:

Заключение

Вполне вероятно, что простейшая установка для получения биогаза не обеспечит все ваши потребности. Но, учитывая нынешнюю стоимость энергоресурсов, это уже будет немалым подспорьем в домашнем хозяйстве, ведь за исходное сырье вам платить не приходится. Со временем, плотно занимаясь производством, вы сможете уловить все особенности и провести необходимое усовершенствование установки.

Когда у нас в продаже только появились газовые станции, многие сомневались, что мы продадим хотя бы одну. Все же агрегат дорогой, поставить его можно только на своем участке, да и много ли в СНГ машин с метановым двигателем?

Если не вдаваться в подробности, то газовая станция – это небольшая метановая заправка для машины. Понятное дело, что на авто должно быть установлено метановое газобаллонное оборудование (ГБО). Газ заметно дешевле бензина, вот и возможность сэкономить. Чаще используется пропан-бутан, однако метан еще дешевле. К тому же он безопаснее и не боится мороза.

Но есть проблема: метановых заправок не так уж много, особенно за пределами крупных городов. Вот эту проблему и решает домашняя газовая заправка. Она устанавливается прямо на участке и подключается к газопроводу. Да, к тому самому, от которого работает кухонная плита. Метан – это, по сути, просто сжатый природный газ, а метановая заправка – компрессор высокого давления. Агрегат берет газ из магистрали, сжимает его и закачивает прямо в автомобиль.

А что насчет безопасности: заправка не влияет на подачу газа к плите. Двигатели взрывобезопасны. В случае перегрева и критического повышения давления газовая станция отключается автоматически.

В течении нескольких месяцев мы собирали всю возможную информацию о газовых компрессорах для метана и отвечали на различные вопросы клиентов, а в скором времени у нас была уже первая продажа.

Продажа газового компрессора для метана — дело непростое, необходимо учитывать многие моменты: место установки компрессора, автомобиль, которые будет заправляться, установленное ГБО.

Но мало продать газовую заправку, ее еще нужно установить. Когда мы прибыли, газовая станция уже была на месте. Более того, клиент очень основательно подготовился к установке, так что нам очень повезло. На участке для газовой станции уже был оборудован навес от дождя и снега. Также к месту установки уже было проведена газовая магистраль.

Вообще, чтобы установить магистраль, нужно обратиться в газовую службу для получения разрешения на установку заправки. Если все в порядке, то надо заказать план установки в проектном институте. Затем его согласовывают с газовой службой, которая и устанавливает магистраль. Звучит сложно, да? Вот и наш клиент так решил, поэтому просто обратился к знакомому из газовой службы, который установил ему магистраль.
Так что нам осталось не так уж много работы. Мы поставили компрессор на положенное место, установили пульт управления на стенке, подключили к газовой заправке магистраль и шланги. Все было готово для первого торжественного запуска.

Могу отметить, что заправка с помощью газовой станции оказалась довольно простой. Подключаешь шланг к машине, открываешь магистральный кран, включаешь напряжение на пульте управления и запускаешь компрессор. Остальную работу газовая станция делает сама. После окончания заправки нужно закрыть магистральный кран и сбросить давление внутри компрессора. В итоге машина была успешно заправлена, а газовая станция работала как часы.

Но, конечно, главный вопрос: что думает клиент? Спустя какое-то время мы решили узнать все ли в порядке с компрессором. Клиент был доволен. Сказал, что газовая станция хорошо работает и уже во всю окупает себя.

Читайте также: