Дешевое горючее вместо бензина

Свой трактор — это здорово!
В конце 80-х годов прошлого века у меня возникла идея смастерить самодельный трактор, которым можно было бы выполнять все сельскохозяйственные и транспортные работы. Воплотить ее решился, когда приобрел раму с передним мостом от списанного транспортного электрокара и двигатель УД-2 (8 л. с.).
Многолетний труд оказался успешным, я получил не трактор, а совершенно универсальную машину (ширина 1,5 м, длина 2 м, высота 1,5 м) с двухместным мягким сидением.
На задней части рамы установил червячный редуктор (1х20), с его помощью через шкив и трос поднимаются и опускаются навесные самодельные сельскохозяйственные орудия (плуг, культиватор, бороны и т. п.).
Привод от двигателя осуществляется трехручейным шкивом. Один шкив приводит в движение коробку перемены передач (от автомобиля ГАЗ-69) и ходовую часть, второй — генератор питания трактора от электросети; третий — поочередно устанавливающиеся на дополнительных кронштейнах генератор (мощность 2 кВт 380х220 вольт), центробежный насос, компрессор и через контрпривод — циркулярную пилу и наждачный точильный круг.
При работе двигателя к генератору присоединяется электросварочный аппарат (до 90 А) со сварочными электродами (3—4 мм), находящийся под сидением. Электрогенератор обеспечивает работу электроинструмента, а также освещение территории. Центробежный насос — выкачку воды из колодца (глубина — до 8 м) или подачу воды из водоема.
Двухцилиндровый компрессор (от холодильника из торговой сети) — работу пневмоинструмента и сжатый воздух до 8 атмосфер.
Если читатель внимательно рассмотрел перечень приспособлений для трактора, то представит себе, какое множество работ можно им выполнять.
После окончания комплектовочных работ и испытаний я получил огромное удовлетворение от реализации своей идеи. Правда, хлопот добавилось. Нужно было выполнять разные работы как для себя, так и помогать жителям поселка, а еще участвовать в выставках.
Теперь возник вопрос о горючем для двигателя.
Когда я начал конструировать трактор, бензин А-76, на котором работает двигатель У-2, стоил 60 коп. за 1 л и никого это не волновало, а когда стоимость горючего выросла в 10 раз, приобрести его может не каждый.
В прошлом году я, собрав нужную литературу и сведения о разных видах горючего, начал искать пути замены дорогостоящего бензина этанолом (спирт, химическая формула С2Н5ОН).
Этот вопрос не новый, им занимается весь мир, в том числе Украина. Определившись с сельскохозяйственным сырьем для сбраживания и получения спиртосодержащей браги, я занялся конструкцией мини-спиртзавода, а также изучением технологии получения спирта-этанола, пригодного для работы двигателя внутреннего сгорания.
Ректификационная колонка
Ректификация — многоступенчатый массотеплообменный процесс разделения многокомпонентных жидких смесей на отдельные компоненты путем многократного испарения и конденсации на насадке или тарелках ректификационных колонок; от перегонки (дисциляции) отличается возвращением в колонку дистиллянта (флегмы). В нашем случае из браги (которую мы умеем приготовить!) нужно получить чистый спирт крепостью 92—95 °. Но брага содержит в себе воду, низко- и высококипящие спирты, ацетон, альдегиды, эфир, сивушные масла и много других компонентов, в том числе очень ядовитых.
Чистый спирт-ректификат в промышленности получают с помощью ректификационной колонки достаточно сложной конструкции и при строгом соблюдении технологии: качества браги, температурных режимов, принужденных нагнетаний и откачиваний выделенных во время перегонки паров и т. д.
Для получения спирта в домашних условиях народные умельцы пользуются разными конструкциями колонок, которые имеют как преимущества, так и недостатки, но в основном они состоят из двух частей — укрепляющей колонки (рис. 1) и дефлегматора.
Конструкция моей ректификационной колонки максимально упрощена. Размер по периметру — 50х10 см. Основание — труба из нержавеющей стали диаметром 40 мм и длиной 500 мм. Нижняя часть трубы с помощью фланца прикреплена к кубу (емкость для браги), а верхняя закрыта крышкой-пробкой. Между фланцем и трубой размещена сетка из нержавеющей стали с отверстиями диаметром 4—5 мм. На сетку нужно насыпать гравий, щебень, гальку или битое стекло размером 5—6 мм, высота насыпки — 250—300 мм. Это и есть укрепляющая колонка. Верхняя часть трубы пустая — это дефлегматор.
На расстоянии 25 мм от верхнего края трубы дефлегматора герметически вмонтирован верхний конец змеевика из латунной трубки диаметром 12—15 мм, нижний — проходит через стенку холодильника. Холодильник изготовлен из металлической трубы диаметром 100 мм. Уплотнение между трубой холодильника и трубой дефлегматора выточено на токарном станке с последующей пайкой. В стенку холодильника вмонтированы 2 патрубка для проточной воды. Привлекательность такой конструкции в ее компактности, а недостаток — при повышенной температуре или низком качестве браги — в спирт попадают сивушные масла.
Спустя некоторое время я сконструировал и изготовил ректификационную колонку немного большую, чем предыдущая (рис. 2). Она имеет существенные преимущества, а именно:
1. Два холодильника дают возможность поддерживать разную, но оптимальную температуру в дефлегматоре и змеевике.
2. Очиститель-отстойник не позволяет сивушным маслам попадать в продукт.
3. Крышка-колпачок, которая свободно посажена на дефлегматор на прокладке автоматически выпускает пары низкокипящих спиртов, ацетонов, альдегидов.
Основание колонки — отрезок трубы с нержавеющей стали диаметром 40 мм и длиной 500 мм. Нижний конец — с помощью фланца из дюралюминия на резьбе герметически присоединен к кубу. Холодильник дефлегматора — отрезок трубы диаметром 70 мм уплотнен резиновыми кольцами. Отрезки трубы змеевика — латунная никелированная трубка от душа водогрейной бытовой колонки «Титан» (диаметр12 мм). Соединительные муфты змеевика — шланг из пищевой резины. Очиститель-отстойник (размещен на кирпиче) — бутылка из коричневого стекла вместимостью 1 л с резьбовой крышкой.
Холодильник змеевика — отрезок трубы диаметром 40 мм, длиной 400—500 мм. Куб — молочный бидон вместимостью 40 л.
Водогрейный элемент — ТЭН (2 кВт).
Технология получения спирта
В куб-бидон налить 35 л высококачественной профильтрованной браги, 1 ст. ложку гашеной извести и 0,5 стакана свежего молока. Водогрейный элемент ТЭН за полтора часа нагревает брагу до температуры 70—80 °С. Чтобы ускорить нагревание, можно вмонтировать еще один такой же ТЭН, а когда температура достигнет 70 °С, его отключить.
Куб вместимостью 40 л; 35 л браги и ТЭН (2 кВт) — конструкция, обеспечивающая температуру браги в процессе перегонки в пределах 80 °С.
В верхней части дефлегматора температуру поддерживают на уровне 78 °С за счет подачи воды в холодильник с помощью крана. 78 °С — это температура кипения этилового спирта. Температура кипения сивушных масел — 98,5 градуса. Если случайно повысилась температура и сивушные масла вышли из дефлегматора, то они осядут в очистителе-отстойнике, который вмонтирован между ректификационной колонкой и холодильником (см. рис. 2).
Полученный этиловый спирт после нормализации и антидетонации используется как топливо для двигателей внутреннего сгорания.
Для получения спиртосодержащей браги пригодно следующее сырье: патока свекловичная (побочный продукт сахарного производства), плоды каштана конского, желуди, корневища болотных растений и т. п.
Спирт-ректификат
Описанную ректификационную колонку можно применять также для получения спирта-ректификата и питьевого спирта.
Полученный из ректификационной колонки спиртовый отгон — это сырой спирт, который подлежит химической очистке, поскольку содержит остаточное количество веществ, ухудшающих качество спирта и вредных для здоровья. Их обязательно нужно выделить.
Перед очисткой необходимо спиртометром определить содержание алкоголя, а кислотность — индикаторной бумагой. При опускании бумаги в спирт она становится желтой или приобретает слегка оранжевый оттенок. Такая кислотность нейтральная (рН 6—7).
При кислой реакции к спирту нужно добавить щелочь или кальциевую соду для нейтрализации кислотности (1—2 г щелочи КОН или 5—6 г соды на 1 л). После этого спирт смешать с раствором марганцово-кислого калия (на 1 л сырого спирта взять 2 г марганцовки, предварительно растворенной в 50 мл дистиллированной воды) и оставить на 15—20 мин для завершения химической реакции. Потом снова добавить щелочь или кальциевую соду в таком же количестве, снова перемешать и оставить для осветления на 8—12 ч. Затем спирт нужно очистить с помощью древесного угля. На дно бутыли засыпать 50 г не очень мелко истолченного древесного угля (липовый, березовый) из расчета на 1 л спирта, периодически его взбалтывать, а через две недели пропустить через полотняную ткань и фильтровальную бумагу. Спирт готов.
Спирт-ректификат используется в домашних условиях как наружное дезинфицирующее средство, с лечебной целью для приготовления различных растворов, вытяжек, настоек целебных трав, для растираний, компрессов и т. п., а также для приготовления легких спиртных напитков.