Igas sünteesgaasi tootmise tööstuslikus protsessis on oluline kasutada veegaasi nihkereaktsiooni edenemist CO vesinikuks muundamiseks.
See reaktsioon on pöörduv eksotermiline reaktsioon. Mida kõrgem on temperatuur, seda madalam on vastav tasakaalukonversioon. Samal ajal on see reaktsioon tüüpiline katalüütiline reaktsioon. Katalüsaatori puudumisel on 700 °C juures reageerimine keeruline. Katalüsaatori juuresolekul langeb reaktsioonitemperatuur oluliselt. Kõrge temperatuurinihkega katalüsaatori kasutamisel on reaktsioonitemperatuur 300–500 °C; madala temperatuurinihkega katalüsaatori kasutamisel on reaktsioonitemperatuur 200–400 °C (tabel 22). Kuna reaktsioon on isomolekulaarne reaktsioon, ei mõjuta rõhk reaktsiooni tasakaalu, kuid rõhu all toimimine võib parandada tootmise intensiivsust ja reaktsioonikiirust.
Reaktsiooni algfaasis on protsess tasakaalupiirist kaugel ja seda kontrollib kineetika. Temperatuuri tõstmine võib reaktsiooni kiirust oluliselt parandada ja protsessi efektiivsust parandada. Reaktsiooni hilisemas etapis piirab protsessi konversiooni termodünaamiline tasakaal. Termodünaamilise tasakaalu konversioon kõrgel temperatuuril on suhteliselt madal. Seetõttu tuleks reaktsiooni hilisemas etapis CO konversiooni parandamiseks kasutada madalat temperatuuri. Protsessi termodünaamilised ja kineetilised omadused määravad, et CO konversiooniprotsess peaks toimima muutuval temperatuuril.
Reaktsiooni algfaasis on protsess tasakaalupiirist kaugel ja seda kontrollib kineetika. Temperatuuri tõstmine võib reaktsiooni kiirust oluliselt parandada ja protsessi efektiivsust parandada. Reaktsiooni hilisemas etapis piirab protsessi konversiooni termodünaamiline tasakaal. Termodünaamilise tasakaalu konversioon kõrgel temperatuuril on suhteliselt madal. Seetõttu tuleks reaktsiooni hilisemas etapis CO konversiooni parandamiseks kasutada madalat temperatuuri. Protsessi termodünaamilised ja kineetilised omadused määravad, et CO konversiooniprotsess peaks toimima muutuval temperatuuril.
Reaktsiooni tasakaalu piiratuse tõttu, kuigi CO pärast madalatemperatuurset veegaasi muundamist sügavalt muundub, on selle sisaldus siiski umbes 1%, mis ei vasta paljude järgnevate protsesside kasutusnõuetele. Tööstuses eemaldatakse see tavaliselt mõne keemilise reaktsiooni abil. CO ja O2 selektiivne oksüdeerimine suure koguse vesiniku juuresolekul tekitab CO2 ning vesinik ja O2 reageerivad samuti kergesti. Seetõttu sõltub protsess rangelt reaktsioonitemperatuurist ja katalüsaatori tüübist [29301].
Teine tööstuslik protsess on CO hüdrogeenimine suure hulga olemasoleva vesinikuga otse niklipõhisel katalüsaatoril metaani saamiseks.
Pärast veegaasi muundamist ja CO eemaldamist saavad gaasi peamisteks komponentideks H2 ja CO2. Sünteetilise ammoniaagi tööstuses tuleb CO2 kõigepealt eraldada. See CO2 saab edasi reageerida vesiniku abil tekkiva ammoniaagiga järgmises etapis, et toota ammooniumvesinikkarbonaati, ammooniumkarbonaati või karbamiidi ja muid keemilisi väetisi, et saavutada CO2 maksimaalne kasutamine. Selles protsessis on CO2 ja H2 eraldamise tehnoloogia peamine eesmärk tagada, et CO2 saaks ringlusse võtta.
Vesinikurakenduste, näiteks prootonmembraaniga kütuseelementide puhul kasutatakse CO2 asemel ainult vesinikku. CO2 muutub kasutuks heitgaasiks, mida võib olla vaja kombineerida teiste mineraliseerimisprotsessidega (näiteks toidukõlbliku kaltsiumkarbonaadi tootmisega).
Kõigis CO2 eraldamise protsessides on CO2 absorbeerimiseks parem viis kasutada orgaanilist amiini või metanooli. Eriti CO2 absorbeerimisel metanooliga madalal temperatuuril suureneb paljude gaaside lahustuvus madalal temperatuuril. Ainult vesiniku lahustuvus ei ole temperatuuriga piiratud ja mida madalam on temperatuur, seda madalam on lahustuvus. See näitab head selektiivsust H2 eraldamisel.
CO2 eraldamise protsessis tuleks vesiniku saagise kahjustamise vältimiseks vältida kallite reagentide (näiteks seebikivi) kasutamist, mis võivad CO-ga tugevalt ühenduda, et tagada protsessi ökonoomsus.
Postituse aeg: 10. detsember 2021