I enhver industriel proces til generering af syntesegas er det et vigtigt led at bruge vandgasskiftreaktionens fremskridt til at omdanne CO til brint.
Denne reaktion er en reversibel eksoterm reaktion. Jo højere temperaturen er, desto lavere er den tilsvarende ligevægtsomdannelse. Samtidig er denne reaktion en typisk katalytisk reaktion. Når der ikke er nogen katalysator, er det vanskeligt at reagere ved 700. I nærvær af katalysator reduceres reaktionstemperaturen kraftigt. Når der anvendes højtemperatur-shiftkatalysator, er reaktionstemperaturen 300 ~ 500 °C; når der anvendes lavtemperatur-shiftkatalysator, er reaktionstemperaturen 200-400 °C (tabel 22). Da reaktionen er en isomolekylær reaktion, har trykket ingen effekt på reaktionsligevægten, men trykoperationen kan forbedre produktionsintensiteten og reaktionshastigheden.
I reaktionens indledende fase er processen langt fra ligevægtsgrænsen og styres af kinetikken. En forøgelse af temperaturen kan forbedre reaktionshastigheden og proceseffektiviteten betydeligt. I reaktionens senere fase er processens omdannelse begrænset af den termodynamiske ligevægt. Den termodynamiske ligevægtsomdannelse ved høj temperatur er relativt lav. Derfor bør der i reaktionens senere fase anvendes lavtemperaturdrift for at forbedre CO-omdannelsen. Processens termodynamiske og kinetiske egenskaber bestemmer, at CO-omdannelsesprocessen bør anvende variabel temperaturdrift.
I reaktionens indledende fase er processen langt fra ligevægtsgrænsen og styres af kinetikken. En forøgelse af temperaturen kan forbedre reaktionshastigheden og proceseffektiviteten betydeligt. I reaktionens senere fase er processens omdannelse begrænset af den termodynamiske ligevægt. Den termodynamiske ligevægtsomdannelse ved høj temperatur er relativt lav. Derfor bør der i reaktionens senere fase anvendes lavtemperaturdrift for at forbedre CO-omdannelsen. Processens termodynamiske og kinetiske egenskaber bestemmer, at CO-omdannelsesprocessen bør anvende variabel temperaturdrift.
På grund af begrænsningen i reaktionsbalancen er CO, selvom det omdannes dybt efter lavtemperatur-vandgasomdannelse, stadig omkring 1%, hvilket ikke kan opfylde kravene til mange efterfølgende processer. I industrien fjernes det normalt ved nogle kemiske reaktioner. Selektiv oxidation af CO og O2 i nærvær af en stor mængde hydrogen genererer CO2, og hydrogen og O2 reagerer også let. Derfor afhænger processen strengt af reaktionstemperaturen og typen af katalysator [29301].
En anden industrialiseret proces er hydrogenering af CO med en stor mængde eksisterende brint direkte på en nikkelbaseret katalysator for at producere metan.
Efter omdannelse af vandgas og fjernelse af CO bliver hovedkomponenterne i gassen H2 og CO2. I den syntetiske ammoniakindustri skal CO2 først separeres. Denne CO2 kan fortsætte med at reagere med ammoniak genereret af hydrogen i den efterfølgende sektion for at generere ammoniumbicarbonat, ammoniumcarbonat eller urinstof og andre kemiske gødninger for at opnå den maksimale udnyttelse af CO2. I denne proces er separationsteknologien for CO2 og H2 primært at sikre, at CO2 kan genbruges.
Til brintapplikationer såsom protonmembranbrændselsceller anvendes kun brint i stedet for CO2. CO2 bliver til ubrugelige emissioner, som muligvis skal kombineres med andre mineraliseringsprocesser (såsom produktion af fødevaregodkendt calciumcarbonat).
I alle processer med CO2-separation er det dog en bedre måde at bruge organisk amin eller methanol til at absorbere CO2. Især i processen med CO2-absorption af methanol ved lav temperatur vil opløseligheden af mange gasser blive højere ved lav temperatur. Kun hydrogenopløseligheden er ikke begrænset af temperaturen, og jo lavere temperaturen er, desto lavere er opløseligheden. Det viser en god selektivitet for H2-separation.
I forbindelse med genvinding af CO2 bør man, med det formål at undgå at skade brintudbyttet, forsøge at undgå at bruge dyre reagenser (såsom kaustisk soda), der kan binde sig stærkt med CO, for at sikre processens økonomi.
Opslagstidspunkt: 10. dec. 2021