Proposta di tecnologia di processo e descrizione dell'impianto di produzione di idrogeno da gas naturale (2)
3) Conversione del CO: Dopo che il gas di conversione recupera calore attraverso la caldaia a recupero di calore, la temperatura scende a circa 360 °C ed entra nel forno di conversione a media temperatura. Sotto l'azione del catalizzatore a base di ferro, il monossido di carbonio reagisce con il vapore acqueo per produrre anidride carbonica e idrogeno. Le reazioni principali sono le seguenti:
CO+H2O→CO2 +H2 +Q
La reazione di conversione del CO è una reazione esotermica. Le basse temperature favoriscono l'equilibrio di conversione, consentendo di ottenere un tasso di conversione del CO più elevato e, di conseguenza, di aumentare la produzione di idrogeno per unità di materia prima. Per semplificare il processo e ridurre i costi di investimento, la conversione del gas naturale in idrogeno avviene solitamente in un unico stadio.
4) Principio di estrazione dell'idrogeno mediante adsorbimento a variazione di pressione PSAL'adsorbimento si riferisce al fenomeno e al processo per cui, quando due sostanze con fasi diverse entrano in contatto, le molecole della sostanza con densità inferiore si concentrano sulla superficie della sostanza con densità superiore. La sostanza con effetto di adsorbimento (generalmente un solido poroso con densità relativamente elevata) è chiamata adsorbente, e la sostanza adsorbita (generalmente un gas con densità relativamente bassa) è chiamata adsorbato. L'adsorbimento presenta due proprietà: la prima è che la capacità di adsorbimento varia a seconda del componente, e la seconda è che la capacità di adsorbimento dell'adsorbato sull'adsorbente aumenta con l'aumento della pressione parziale dell'adsorbato e diminuisce con l'aumento della temperatura di adsorbimento. Sfruttando la prima proprietà dell'adsorbente, è possibile ottenere la purificazione dell'idrogeno adsorbendo selettivamente i componenti impuri presenti nella fonte di gas contenente idrogeno. Sfruttando la seconda proprietà dell'adsorbente, quest'ultimo può essere adsorbito a bassa temperatura e alta pressione e desorbito e rigenerato ad alta temperatura e bassa pressione, formando così un ciclo di adsorbimento e rigenerazione dell'adsorbente per raggiungere lo scopo dell'estrazione continua di idrogeno.
La relazione tra quantità di adsorbimento, pressione e temperatura di adsorbimento a variazione di pressione PSA
Dall'equazione dell'isoterma di adsorbimento di Langmuir, sappiamo che a una certa temperatura, il desorbimento del componente adsorbito deve essere completato riducendone la pressione parziale. I metodi di desorbimento comunemente utilizzati includono l'analisi a pressione atmosferica e l'analisi sotto vuoto, entrambi finalizzati a ridurre la pressione parziale del componente adsorbito sull'adsorbente.
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