У любым прамысловым працэсе атрымання сінтэз-газу важным звяном з'яўляецца выкарыстанне прагрэсу рэакцыі канверсіі вадзянога газу для пераўтварэння CO2 у вадарод.
Гэтая рэакцыя з'яўляецца зварачальнай экзатэрмічнай рэакцыяй. Чым вышэй тэмпература, тым ніжэй адпаведная раўнаважная канверсія. У той жа час гэтая рэакцыя з'яўляецца тыповай каталітычнай рэакцыяй. Пры адсутнасці каталізатара рэакцыю цяжка праводзіць пры 700°C. У прысутнасці каталізатара тэмпература рэакцыі значна зніжаецца. Пры выкарыстанні высокатэмпературнага каталізатара тэмпература рэакцыі складае 300~500°C; пры выкарыстанні нізкатэмпературнага каталізатара тэмпература рэакцыі складае 200-400°C (табліца 22). Паколькі рэакцыя з'яўляецца ізамалекулярнай рэакцыяй, ціск не ўплывае на раўнавагу рэакцыі, але аперацыя пад ціскам можа палепшыць інтэнсіўнасць вытворчасці і хуткасць рэакцыі.
На пачатковай стадыі рэакцыі працэс знаходзіцца далёка ад раўнаважнай мяжы і кантралюецца кінетыкай. Павышэнне тэмпературы можа значна палепшыць хуткасць рэакцыі і павысіць эфектыўнасць працэсу. На пазнейшай стадыі рэакцыі канверсія працэсу абмежавана тэрмадынамічнай раўнавагай. Тэрмінамічная раўнаважная канверсія пры высокай тэмпературы адносна нізкая. Таму на пазнейшай стадыі рэакцыі для паляпшэння канверсіі CO варта выкарыстоўваць нізкатэмпературны рэжым. Тэрмадынамічныя і кінетычныя характарыстыкі працэсу вызначаюць, што працэс канверсіі CO павінен працаваць пры зменнай тэмпературы.
На пачатковай стадыі рэакцыі працэс знаходзіцца далёка ад раўнаважнай мяжы і кантралюецца кінетыкай. Павышэнне тэмпературы можа значна палепшыць хуткасць рэакцыі і павысіць эфектыўнасць працэсу. На пазнейшай стадыі рэакцыі канверсія працэсу абмежавана тэрмадынамічнай раўнавагай. Тэрмінамічная раўнаважная канверсія пры высокай тэмпературы адносна нізкая. Таму на пазнейшай стадыі рэакцыі для паляпшэння канверсіі CO варта выкарыстоўваць нізкатэмпературны рэжым. Тэрмадынамічныя і кінетычныя характарыстыкі працэсу вызначаюць, што працэс канверсіі CO павінен працаваць пры зменнай тэмпературы.
З-за абмежавання рэакцыйнага балансу, нягледзячы на глыбокую канверсію CO пасля нізкатэмпературнай канверсіі вадзянога газу, яго ўтрыманне ўсё яшчэ складае каля 1%, што не можа задаволіць патрабаванні выкарыстання ў многіх наступных працэсах. У прамысловасці яго звычайна выдаляюць з дапамогай некаторых хімічных рэакцый. Селектыўнае акісленне CO і O2 у прысутнасці вялікай колькасці вадароду генеруе CO2, і вадарод і O2 таксама лёгка рэагуюць. Такім чынам, працэс строга залежыць ад тэмпературы рэакцыі і тыпу каталізатара [29301].
Іншы прамысловы працэс - гэта гідрагенізацыя CO з вялікай колькасцю існуючага вадароду непасрэдна на каталізатары на аснове нікеля для атрымання метану.
Пасля пераўтварэння вадзянога газу і выдалення CO асноўнымі кампанентамі газу становяцца H2 і CO2. У прамысловасці сінтэтычнага аміяку спачатку неабходна аддзяліць CO2. Гэты CO2 можа працягваць рэакцыю з аміякам, які ўтвараецца з вадароду, у наступнай секцыі, з утварэннем бікарбанату амонія, карбанату амонія або мачавіны і іншых хімічных угнаенняў для дасягнення максімальнага выкарыстання CO2. У гэтым працэсе тэхналогія падзелу CO2 і H2 у асноўным забяспечвае магчымасць перапрацоўкі CO2.
Для выкарыстання вадароду, напрыклад, для паліўных элементаў з пратоннай мембранай, замест CO2 выкарыстоўваецца толькі вадарод. CO2 ператвараецца ў бескарысныя выкіды, якія, магчыма, прыйдзецца спалучаць з іншымі працэсамі мінералізацыі (напрыклад, вытворчасцю харчовага карбанату кальцыю).
Аднак ва ўсіх працэсах аддзялення CO2 лепшым спосабам з'яўляецца выкарыстанне арганічнага аміна або метанолу для паглынання CO2. Асабліва ў працэсе паглынання CO2 метанолам пры нізкай тэмпературы растваральнасць многіх газаў будзе павышацца пры нізкай тэмпературы. Толькі растваральнасць вадароду не абмяжоўваецца тэмпературай, і чым ніжэй тэмпература, тым ніжэй растваральнасць. Гэта паказвае добрую селектыўнасць для аддзялення H2.
У працэсе рэкуперацыі CO2, каб пазбегнуць пашкоджання выхаду вадароду, старайцеся пазбягаць выкарыстання дарагіх рэагентаў (напрыклад, каўстычнай соды), якія могуць моцна злучацца з CO, каб забяспечыць эканамічнасць працэсу.
Час публікацыі: 10 снежня 2021 г.