Sintez qazı istehsal edən istənilən sənaye prosesində, CO2-ni hidrogenə çevirmək üçün su qazı sürüşmə reaksiyasının gedişatından istifadə etmək vacib bir əlaqədir.
Bu reaksiya geri dönən ekzotermik reaksiyadır. Temperatur nə qədər yüksəkdirsə, müvafiq tarazlıq çevrilməsi də bir o qədər aşağı olur. Eyni zamanda, bu reaksiya tipik katalitik reaksiyadır. Katalizator olmadıqda, 700°C-də reaksiya vermək çətindir. Katalizatorun iştirakı ilə reaksiya temperaturu xeyli azalır. Yüksək temperaturlu sürüşmə katalizatorundan istifadə edildikdə, reaksiya temperaturu 300 ~ 500°C-dir; aşağı temperaturlu sürüşmə katalizatorundan istifadə edildikdə, reaksiya temperaturu 200-400°C-dir (cədvəl 22). Reaksiya izomolekulyar reaksiya olduğundan, təzyiq reaksiya tarazlığına təsir göstərmir, lakin təzyiq əməliyyatı istehsal intensivliyini və reaksiya sürətini artıra bilər.
Reaksiyanın ilkin mərhələsində proses tarazlıq həddindən uzaqdır və kinetika ilə idarə olunur. Temperaturun artırılması reaksiya sürətini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra və prosesin səmərəliliyini artıra bilər. Reaksiyanın sonrakı mərhələsində prosesin çevrilməsi termodinamik tarazlıqla məhdudlaşır. Yüksək temperaturda termodinamik tarazlıq çevrilməsi nisbətən aşağıdır. Buna görə də, reaksiyanın sonrakı mərhələsində CO çevrilməsini yaxşılaşdırmaq üçün aşağı temperatur əməliyyatı tətbiq edilməlidir. Prosesin termodinamik və kinetik xüsusiyyətləri CO çevrilmə prosesinin dəyişkən temperatur əməliyyatını tətbiq etməsini müəyyən edir.
Reaksiyanın ilkin mərhələsində proses tarazlıq həddindən uzaqdır və kinetika ilə idarə olunur. Temperaturun artırılması reaksiya sürətini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra və prosesin səmərəliliyini artıra bilər. Reaksiyanın sonrakı mərhələsində prosesin çevrilməsi termodinamik tarazlıqla məhdudlaşır. Yüksək temperaturda termodinamik tarazlıq çevrilməsi nisbətən aşağıdır. Buna görə də, reaksiyanın sonrakı mərhələsində CO çevrilməsini yaxşılaşdırmaq üçün aşağı temperatur əməliyyatı tətbiq edilməlidir. Prosesin termodinamik və kinetik xüsusiyyətləri CO çevrilmə prosesinin dəyişkən temperatur əməliyyatını tətbiq etməsini müəyyən edir.
Reaksiya balansının məhdudluğu səbəbindən, aşağı temperaturlu su qazı çevrilməsindən sonra CO dərin çevrilsə də, onun tərkibi hələ də təxminən 1% təşkil edir ki, bu da sonrakı bir çox proseslərin istifadə tələblərini ödəyə bilmir. Sənayedə adətən bəzi kimyəvi reaksiyalar vasitəsilə aradan qaldırılır. Çox miqdarda hidrogenin iştirakı ilə CO və O2-nin selektiv oksidləşməsi CO2 əmələ gətirir və hidrogen və O2 də asanlıqla reaksiyaya girir. Buna görə də, proses ciddi şəkildə reaksiya temperaturundan və katalizatorun növündən asılıdır [29301].
Digər bir sənayeləşmiş proses, metan istehsal etmək üçün birbaşa nikel əsaslı katalizator üzərində çox miqdarda mövcud hidrogenlə CO2-nin hidrogenləşdirilməsidir.
Su qazının çevrilməsindən və CO2-nin çıxarılmasından sonra qazın əsas komponentləri H2 və CO2-yə çevrilir. Sintetik ammonyak sənayesində əvvəlcə CO2 ayrılmalıdır. Bu CO2 sonrakı hissədə hidrogen tərəfindən əmələ gələn ammonyakla reaksiyaya girməyə davam edərək ammonium bikarbonat, ammonium karbonat və ya karbamid və digər kimyəvi gübrələr əmələ gətirərək CO2-nin maksimum istifadəsini təmin edə bilər. Bu prosesdə CO2 və H2-nin ayrılması texnologiyası əsasən CO2-nin təkrar istifadəsini təmin etmək üçündür.
Proton membran yanacaq elementləri kimi hidrogen tətbiqləri üçün CO2 əvəzinə yalnız hidrogen istifadə olunur. CO2 yararsız emissiyalara çevrilir və bunun digər minerallaşma prosesləri ilə (məsələn, qida dərəcəli kalsium karbonat istehsalı) birləşdirilməsi lazım gələ bilər.
Lakin, CO2 ayrılmasının bütün proseslərində CO2-ni udmaq üçün üzvi amin və ya metanoldan istifadə etmək daha yaxşı bir yoldur. Xüsusilə metanol tərəfindən CO2-nin aşağı temperaturda udulması prosesində bir çox qazın həllolma qabiliyyəti aşağı temperaturda daha yüksək olacaq. Yalnız hidrogenin həllolma qabiliyyəti temperaturla məhdudlaşmır və temperatur nə qədər aşağı olarsa, həllolma qabiliyyəti də bir o qədər aşağı olur. H2 ayrılması üçün yaxşı selektivlik göstərir.
CO2-nin bərpası prosesində, hidrogen hasilatına zərər verməmək şərtilə, prosesin qənaətli olmasını təmin etmək üçün CO ilə güclü şəkildə birləşə bilən bahalı reagentlərdən (məsələn, kaustik soda) istifadə etməməyə çalışın.
Yayımlanma vaxtı: 10 Dekabr 2021