Dalam setiap proses industri pembuatan syngas, penggunaan reaksi pergeseran gas air untuk mengubah CO menjadi hidrogen merupakan mata rantai yang sangat penting.
Reaksi ini merupakan reaksi eksotermik reversibel. Semakin tinggi suhu, semakin rendah konversi kesetimbangan yang sesuai. Pada saat yang sama, reaksi ini merupakan reaksi katalitik tipikal. Tanpa katalis, reaksi sulit terjadi pada suhu 700°C. Dengan adanya katalis, suhu reaksi sangat berkurang. Ketika menggunakan katalis pergeseran suhu tinggi, suhu reaksi adalah 300 ~ 500 °C; ketika menggunakan katalis pergeseran suhu rendah, suhu reaksi adalah 200-400 °C (tabel 22). Karena reaksi ini merupakan reaksi isomolekuler, tekanan tidak berpengaruh pada kesetimbangan reaksi, tetapi pengoperasian dengan tekanan dapat meningkatkan intensitas produksi dan laju reaksi.
Pada tahap awal reaksi, proses masih jauh dari batas kesetimbangan dan dikendalikan oleh kinetika. Peningkatan suhu dapat meningkatkan laju reaksi dan efisiensi proses secara signifikan. Pada tahap selanjutnya, konversi proses dibatasi oleh kesetimbangan termodinamika. Konversi kesetimbangan termodinamika pada suhu tinggi relatif rendah. Oleh karena itu, pada tahap selanjutnya, operasi suhu rendah harus diterapkan untuk meningkatkan konversi CO. Karakteristik termodinamika dan kinetika proses menentukan bahwa proses konversi CO harus menggunakan operasi suhu variabel.
Pada tahap awal reaksi, proses masih jauh dari batas kesetimbangan dan dikendalikan oleh kinetika. Peningkatan suhu dapat meningkatkan laju reaksi dan efisiensi proses secara signifikan. Pada tahap selanjutnya, konversi proses dibatasi oleh kesetimbangan termodinamika. Konversi kesetimbangan termodinamika pada suhu tinggi relatif rendah. Oleh karena itu, pada tahap selanjutnya, operasi suhu rendah harus diterapkan untuk meningkatkan konversi CO. Karakteristik termodinamika dan kinetika proses menentukan bahwa proses konversi CO harus menggunakan operasi suhu variabel.
Karena adanya pembatasan keseimbangan reaksi, meskipun CO dikonversi secara mendalam setelah konversi gas air suhu rendah, kandungannya masih sekitar 1%, yang tidak dapat memenuhi persyaratan penggunaan banyak proses selanjutnya. Dalam industri, biasanya dihilangkan melalui beberapa reaksi kimia. Oksidasi selektif CO dan O2 dengan adanya sejumlah besar hidrogen menghasilkan CO2, dan hidrogen serta O2 juga mudah bereaksi. Oleh karena itu, proses ini sangat bergantung pada suhu reaksi dan jenis katalis [29301].
Proses industrialisasi lainnya adalah hidrogenasi CO dengan sejumlah besar hidrogen yang ada secara langsung pada katalis berbasis nikel untuk menghasilkan metana.
Setelah transformasi gas air dan penghilangan CO, komponen utama gas menjadi H2 dan CO2. Dalam industri amonia sintetis, CO2 perlu dipisahkan terlebih dahulu. CO2 ini dapat terus bereaksi dengan amonia yang dihasilkan oleh hidrogen pada bagian selanjutnya untuk menghasilkan amonium bikarbonat, amonium karbonat, atau urea dan pupuk kimia lainnya untuk mewujudkan pemanfaatan CO2 secara maksimal. Dalam proses ini, teknologi pemisahan CO2 dan H2 terutama untuk memastikan bahwa CO2 dapat didaur ulang dan digunakan kembali.
Untuk aplikasi hidrogen seperti sel bahan bakar membran proton, hanya hidrogen yang digunakan, bukan CO2. CO2 menjadi emisi yang tidak berguna, yang mungkin perlu dikombinasikan dengan proses mineralisasi lainnya (seperti produksi kalsium karbonat kelas pangan).
Namun, dalam semua proses pemisahan CO2, penggunaan amina organik atau metanol untuk menyerap CO2 adalah cara yang lebih baik. Terutama dalam proses penyerapan CO2 oleh metanol pada suhu rendah, kelarutan banyak gas akan meningkat pada suhu rendah. Hanya kelarutan hidrogen yang tidak dibatasi oleh suhu, dan semakin rendah suhu, semakin rendah kelarutannya. Hal ini menunjukkan selektivitas yang baik untuk pemisahan H2.
Dalam proses pemulihan CO2, dengan tetap memperhatikan pengurangan hasil hidrogen, usahakan untuk menghindari penggunaan reagen mahal (seperti soda kaustik) yang dapat berikatan kuat dengan CO, sehingga dapat menjamin efisiensi ekonomi proses tersebut.
Waktu posting: 10 Desember 2021