U bilo kojem industrijskom procesu proizvodnje sintetičkog plina, ključna je karika korištenje napretka reakcije pretvorbe vodenog plina za pretvaranje CO2 u vodik.
Ova reakcija je reverzibilna egzotermna reakcija. Što je temperatura viša, to je niža odgovarajuća ravnotežna konverzija. Istovremeno, ova reakcija je tipična katalitička reakcija. Kada nema katalizatora, teško je reagirati na 700. U prisutnosti katalizatora, temperatura reakcije se znatno smanjuje. Kada se koristi katalizator za promjenu na visokim temperaturama, temperatura reakcije je 300 ~ 500 °C; kada se koristi katalizator za promjenu na niskim temperaturama, temperatura reakcije je 200-400 °C (tablica 22). Budući da je reakcija izomolekularna reakcija, tlak nema utjecaja na ravnotežu reakcije, ali rad pod tlakom može poboljšati intenzitet proizvodnje i brzinu reakcije.
U početnoj fazi reakcije, proces je daleko od ravnotežne granice i kontrolira ga kinetika. Povećanje temperature može uvelike poboljšati brzinu reakcije i poboljšati učinkovitost procesa. U kasnijoj fazi reakcije, konverzija procesa je ograničena termodinamičkom ravnotežom. Termodinamička ravnotežna konverzija na visokoj temperaturi je relativno niska. Stoga, u kasnijoj fazi reakcije, treba usvojiti rad na niskoj temperaturi kako bi se poboljšala konverzija CO. Termodinamičke i kinetičke karakteristike procesa određuju da proces konverzije CO treba usvojiti rad na promjenjivoj temperaturi.
U početnoj fazi reakcije, proces je daleko od ravnotežne granice i kontrolira ga kinetika. Povećanje temperature može uvelike poboljšati brzinu reakcije i poboljšati učinkovitost procesa. U kasnijoj fazi reakcije, konverzija procesa je ograničena termodinamičkom ravnotežom. Termodinamička ravnotežna konverzija na visokoj temperaturi je relativno niska. Stoga, u kasnijoj fazi reakcije, treba usvojiti rad na niskoj temperaturi kako bi se poboljšala konverzija CO. Termodinamičke i kinetičke karakteristike procesa određuju da proces konverzije CO treba usvojiti rad na promjenjivoj temperaturi.
Zbog ograničenja reakcijske ravnoteže, iako se CO duboko pretvara nakon pretvorbe vodenog plina na niskim temperaturama, njegov sadržaj je i dalje oko 1%, što ne može zadovoljiti zahtjeve upotrebe mnogih sljedećih procesa. U industriji se obično uklanja nekim kemijskim reakcijama. Selektivna oksidacija CO i O2 u prisutnosti velike količine vodika stvara CO2, a vodik i O2 također lako reagiraju. Stoga proces strogo ovisi o temperaturi reakcije i vrsti katalizatora [29301].
Drugi industrijski proces je hidrogenacija CO2 s velikom količinom postojećeg vodika izravno na katalizatoru na bazi nikla za proizvodnju metana.
Nakon transformacije vodenog plina i uklanjanja CO, glavne komponente plina postaju H2 i CO2. U industriji sintetičkog amonijaka, CO2 se prvo mora odvojiti. Ovaj CO2 može nastaviti reagirati s amonijakom koji nastaje iz vodika u sljedećem dijelu kako bi se stvorio amonijev bikarbonat, amonijev karbonat ili urea i druga kemijska gnojiva kako bi se postiglo maksimalno iskorištavanje CO2. U ovom procesu, tehnologija odvajanja CO2 i H2 prvenstveno je usmjerena na osiguranje mogućnosti recikliranja CO2.
Za primjenu vodika, kao što su gorivne ćelije s protonskom membranom, umjesto CO2 koristi se samo vodik. CO2 postaje beskorisna emisija, koju je možda potrebno kombinirati s drugim procesima mineralizacije (kao što je proizvodnja kalcijevog karbonata prehrambene kvalitete).
Međutim, u svim procesima odvajanja CO2, bolji je način korištenja organskog amina ili metanola za apsorpciju CO2. Posebno u procesu apsorpcije CO2 metanolom na niskoj temperaturi, topljivost mnogih plinova postat će veća na niskoj temperaturi. Samo topljivost vodika nije ograničena temperaturom, a što je temperatura niža, to je topljivost niža. Pokazuje dobru selektivnost za odvajanje H2.
U procesu izdvajanja CO2, kako bi se izbjeglo oštećenje prinosa vodika, pokušajte izbjegavati korištenje skupih reagensa (poput kaustične sode) koji se mogu snažno vezati s CO, kako biste osigurali ekonomičnost procesa.
Vrijeme objave: 10. prosinca 2021.