Във всеки промишлен процес на генериране на сингаз, използването на хода на реакцията на конверсия на воден газ за преобразуване на CO2 във водород е съществена връзка.
Тази реакция е обратима екзотермична реакция. Колкото по-висока е температурата, толкова по-ниско е съответното равновесно преобразуване. В същото време, тази реакция е типична каталитична реакция. Когато няма катализатор, е трудно да се реагира при 700°C. В присъствието на катализатор, реакционната температура е значително понижена. При използване на високотемпературен катализатор, реакционната температура е 300 ~ 500°C; когато се използва нискотемпературен катализатор, реакционната температура е 200-400°C (Таблица 22). Тъй като реакцията е изомолекулна реакция, налягането не влияе на равновесието на реакцията, но работата с налягане може да подобри интензивността на производството и скоростта на реакцията.
В началния етап на реакцията процесът е далеч от равновесната граница и се контролира от кинетиката. Повишаването на температурата може значително да подобри скоростта на реакцията и да подобри ефективността на процеса. В по-късния етап на реакцията, конверсията на процеса е ограничена от термодинамичното равновесие. Термодинамично равновесната конверсия при висока температура е относително ниска. Следователно, в по-късния етап на реакцията трябва да се приложи нискотемпературна работа, за да се подобри конверсията на CO. Термодинамичните и кинетичните характеристики на процеса определят, че процесът на конверсия на CO трябва да се извършва при променлива температура.
В началния етап на реакцията процесът е далеч от равновесната граница и се контролира от кинетиката. Повишаването на температурата може значително да подобри скоростта на реакцията и да подобри ефективността на процеса. В по-късния етап на реакцията, конверсията на процеса е ограничена от термодинамичното равновесие. Термодинамично равновесната конверсия при висока температура е относително ниска. Следователно, в по-късния етап на реакцията трябва да се приложи нискотемпературна работа, за да се подобри конверсията на CO. Термодинамичните и кинетичните характеристики на процеса определят, че процесът на конверсия на CO трябва да се извършва при променлива температура.
Поради ограничението на реакционния баланс, въпреки че CO се преобразува дълбоко след нискотемпературна конверсия на воден газ, съдържанието му все още е около 1%, което не може да отговори на изискванията за употреба на много последващи процеси. В промишлеността той обикновено се отстранява чрез някои химични реакции. Селективното окисление на CO и O2 в присъствието на голямо количество водород генерира CO2, а водородът и O2 също лесно реагират. Следователно, процесът строго зависи от температурата на реакцията и вида на катализатора [29301].
Друг индустриализиран процес е хидрогенирането на CO2 с голямо количество съществуващ водород директно върху катализатор на базата на никел за производство на метан.
След трансформация на воден газ и отстраняване на CO2, основните компоненти на газа стават H2 и CO2. В производството на синтетичен амоняк, CO2 първо трябва да се отдели. Този CO2 може да продължи да реагира с амоняка, генериран от водород, в следващата секция, за да генерира амониев бикарбонат, амониев карбонат или урея и други химически торове, за да се постигне максимално оползотворяване на CO2. В този процес технологията за разделяне на CO2 и H2 е насочена главно към осигуряване на възможност за рециклиране на CO2.
За водородни приложения, като например горивни клетки с протонна мембрана, вместо CO2 се използва само водород. CO2 се превръща в безполезни емисии, които може да се наложи да се комбинират с други процеси на минерализация (като например производството на калциев карбонат за хранителни цели).
Въпреки това, във всички процеси на отделяне на CO2, по-добрият начин е да се използва органичен амин или метанол за абсорбиране на CO2. Особено в процеса на абсорбция на CO2 от метанол при ниска температура, разтворимостта на много газове ще се повиши при ниска температура. Само разтворимостта на водорода не е ограничена от температурата и колкото по-ниска е температурата, толкова по-ниска е разтворимостта. Това показва добра селективност за отделяне на H2.
В процеса на извличане на CO2, с цел избягване на увреждане на добива на водород, е добре да се избягва използването на скъпи реагенти (като сода каустик), които могат силно да се комбинират с CO, за да се осигури икономичност на процеса.
Време на публикуване: 10 декември 2021 г.