En calquera proceso industrial de xeración de gas de síntese, é unha ligazón esencial para aproveitar o progreso da reacción de cambio de gas de auga para converter o CO2 en hidróxeno.
Esta reacción é unha reacción exotérmica reversible. Canto maior sexa a temperatura, menor será a conversión de equilibrio correspondente. Ao mesmo tempo, esta reacción é unha reacción catalítica típica. Cando non hai catalizador, é difícil reaccionar a 700. En presenza de catalizador, a temperatura de reacción redúcese considerablemente. Cando se usa un catalizador de cambio de alta temperatura, a temperatura de reacción é de 300 ~ 500 °C; cando se usa o catalizador de cambio de baixa temperatura, a temperatura de reacción é de 200-400 °C (táboa 22). Debido a que a reacción é unha reacción isomolecular, a presión non ten ningún efecto sobre o equilibrio da reacción, pero a operación de presión pode mellorar a intensidade da produción e a velocidade de reacción.
Na fase inicial da reacción, o proceso está lonxe do límite de equilibrio e está controlado pola cinética. Aumentar a temperatura pode mellorar moito a velocidade de reacción e a eficiencia do proceso. Na fase posterior da reacción, a conversión do proceso está limitada polo equilibrio termodinámico. A conversión de equilibrio termodinámico a alta temperatura é relativamente baixa. Polo tanto, na fase posterior da reacción, débese adoptar un funcionamento a baixa temperatura para mellorar a conversión de CO. As características termodinámicas e cinéticas do proceso determinan que o proceso de conversión de CO debe adoptar un funcionamento a temperatura variable.
Na fase inicial da reacción, o proceso está lonxe do límite de equilibrio e está controlado pola cinética. Aumentar a temperatura pode mellorar moito a velocidade de reacción e a eficiencia do proceso. Na fase posterior da reacción, a conversión do proceso está limitada polo equilibrio termodinámico. A conversión de equilibrio termodinámico a alta temperatura é relativamente baixa. Polo tanto, na fase posterior da reacción, débese adoptar un funcionamento a baixa temperatura para mellorar a conversión de CO. As características termodinámicas e cinéticas do proceso determinan que o proceso de conversión de CO debe adoptar un funcionamento a temperatura variable.
Debido á restrición do equilibrio da reacción, aínda que o CO se converte profundamente despois da conversión de gas de auga a baixa temperatura, o seu contido segue sendo de arredor do 1 %, o que non pode cumprir os requisitos de uso de moitos procesos posteriores. Na industria, adoita eliminarse mediante algunhas reaccións químicas. A oxidación selectiva do CO e do O2 en presenza dunha gran cantidade de hidróxeno xera CO2, e o hidróxeno e o O2 tamén reaccionan facilmente. Polo tanto, o proceso depende estritamente da temperatura de reacción e do tipo de catalizador [29301].
Outro proceso industrializado é a hidroxenación do CO2 cunha gran cantidade de hidróxeno existente directamente sobre un catalizador a base de níquel para producir metano.
Despois da transformación do gas de auga e a eliminación do CO, os principais compoñentes do gas convértense en H2 e CO2. Na industria do amoníaco sintético, o CO2 debe separarse primeiro. Este CO2 pode seguir reaccionando co amoníaco xerado polo hidróxeno na sección seguinte para xerar bicarbonato de amonio, carbonato de amonio ou urea e outros fertilizantes químicos para obter o máximo aproveitamento do CO2. Neste proceso, a tecnoloxía de separación de CO2 e H2 ten como obxectivo principal garantir que o CO2 poida ser reciclado e utilizado.
Para aplicacións de hidróxeno como as pilas de combustible de membrana de protóns, só se usa hidróxeno en lugar de CO2. O CO2 convértese en emisións inútiles, que poden ter que combinarse con outros procesos de mineralización (como a produción de carbonato de calcio de calidade alimentaria).
Non obstante, en todos os procesos de separación de CO2, é mellor usar amina orgánica ou metanol para absorber CO2. Especialmente no proceso de absorción de CO2 por metanol a baixa temperatura, a solubilidade de moitos gases será maior a baixa temperatura. Só a solubilidade do hidróxeno non está limitada pola temperatura, e canto menor sexa a temperatura, menor será a solubilidade. Mostra unha boa selectividade para a separación de H2.
No proceso de recuperación de CO2, coa premisa de evitar danos no rendemento de hidróxeno, procure evitar o uso de reactivos caros (como a sosa cáustica) que se poidan combinar fortemente co CO2, para garantir a economía do proceso.
Data de publicación: 10 de decembro de 2021