ಜಲ ಅನಿಲದಿಂದ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನೆ

ಸಿಂಗಾಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಯಾವುದೇ ಕೈಗಾರಿಕಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, CO2 ಅನ್ನು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಆಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲು ನೀರಿನ ಅನಿಲ ಶಿಫ್ಟ್ ಕ್ರಿಯೆಯ ಪ್ರಗತಿಯನ್ನು ಬಳಸುವುದು ಅತ್ಯಗತ್ಯ ಕೊಂಡಿಯಾಗಿದೆ.
ಈ ಕ್ರಿಯೆಯು ಹಿಂತಿರುಗಿಸಬಹುದಾದ ಉಷ್ಣತಾ ಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದೆ. ತಾಪಮಾನ ಹೆಚ್ಚಾದಷ್ಟೂ, ಅನುಗುಣವಾದ ಸಮತೋಲನ ಪರಿವರ್ತನೆ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಈ ಕ್ರಿಯೆಯು ಒಂದು ವಿಶಿಷ್ಟ ವೇಗವರ್ಧಕ ಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದೆ. ವೇಗವರ್ಧಕವಿಲ್ಲದಿದ್ದಾಗ, 700 ರಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುವುದು ಕಷ್ಟ. ವೇಗವರ್ಧಕದ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ, ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯ ತಾಪಮಾನವು ಬಹಳ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ ಶಿಫ್ಟ್ ವೇಗವರ್ಧಕವನ್ನು ಬಳಸುವಾಗ, ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯ ತಾಪಮಾನವು 300 ~ 500 ° C ಆಗಿರುತ್ತದೆ; ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನ ಶಿಫ್ಟ್ ವೇಗವರ್ಧಕವನ್ನು ಬಳಸಿದಾಗ, ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯ ತಾಪಮಾನವು 200-400 ° C ಆಗಿರುತ್ತದೆ (ಕೋಷ್ಟಕ 22). ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯು ಐಸೋಮೋಲಿಕ್ಯುಲರ್ ಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಒತ್ತಡವು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯ ಸಮತೋಲನದ ಮೇಲೆ ಯಾವುದೇ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುವುದಿಲ್ಲ, ಆದರೆ ಒತ್ತಡದ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯು ಉತ್ಪಾದನಾ ತೀವ್ರತೆ ಮತ್ತು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ದರವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ.
ಕ್ರಿಯೆಯ ಆರಂಭಿಕ ಹಂತದಲ್ಲಿ, ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಸಮತೋಲನ ಮಿತಿಯಿಂದ ದೂರವಿದ್ದು, ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರದಿಂದ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ. ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದರಿಂದ ಕ್ರಿಯೆಯ ದರವನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಸುಧಾರಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಬಹುದು. ಕ್ರಿಯೆಯ ನಂತರದ ಹಂತದಲ್ಲಿ, ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಪರಿವರ್ತನೆಯು ಉಷ್ಣಬಲ ಸಮತೋಲನದಿಂದ ಸೀಮಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಉಷ್ಣಬಲ ಸಮತೋಲನ ಪರಿವರ್ತನೆಯು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಇರುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಕ್ರಿಯೆಯ ನಂತರದ ಹಂತದಲ್ಲಿ, CO ಪರಿವರ್ತನೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯನ್ನು ಅಳವಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಬೇಕು. ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಉಷ್ಣಬಲ ಮತ್ತು ಚಲನ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು CO ಪರಿವರ್ತನೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ವೇರಿಯಬಲ್ ತಾಪಮಾನ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯನ್ನು ಅಳವಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಬೇಕು ಎಂದು ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತದೆ.
ಕ್ರಿಯೆಯ ಆರಂಭಿಕ ಹಂತದಲ್ಲಿ, ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಸಮತೋಲನ ಮಿತಿಯಿಂದ ದೂರವಿದ್ದು, ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರದಿಂದ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ. ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದರಿಂದ ಕ್ರಿಯೆಯ ದರವನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಸುಧಾರಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಬಹುದು. ಕ್ರಿಯೆಯ ನಂತರದ ಹಂತದಲ್ಲಿ, ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಪರಿವರ್ತನೆಯು ಉಷ್ಣಬಲ ಸಮತೋಲನದಿಂದ ಸೀಮಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಉಷ್ಣಬಲ ಸಮತೋಲನ ಪರಿವರ್ತನೆಯು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಇರುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಕ್ರಿಯೆಯ ನಂತರದ ಹಂತದಲ್ಲಿ, CO ಪರಿವರ್ತನೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯನ್ನು ಅಳವಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಬೇಕು. ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಉಷ್ಣಬಲ ಮತ್ತು ಚಲನ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು CO ಪರಿವರ್ತನೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ವೇರಿಯಬಲ್ ತಾಪಮಾನ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯನ್ನು ಅಳವಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಬೇಕು ಎಂದು ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತದೆ.
ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಸಮತೋಲನದ ನಿರ್ಬಂಧದಿಂದಾಗಿ, ಕಡಿಮೆ-ತಾಪಮಾನದ ನೀರಿನ ಅನಿಲ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ನಂತರ CO ಆಳವಾಗಿ ಪರಿವರ್ತನೆಗೊಂಡರೂ, ಅದರ ಅಂಶವು ಇನ್ನೂ ಸುಮಾರು 1% ರಷ್ಟಿದೆ, ಇದು ನಂತರದ ಅನೇಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳ ಬಳಕೆಯ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಪೂರೈಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ. ಉದ್ಯಮದಲ್ಲಿ, ಇದನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಕೆಲವು ರಾಸಾಯನಿಕ ಕ್ರಿಯೆಗಳಿಂದ ತೆಗೆದುಹಾಕಲಾಗುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಮಾಣದ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ CO ಮತ್ತು O2 ನ ಆಯ್ದ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣವು CO2 ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಮತ್ತು O2 ಸಹ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಲು ಸುಲಭವಾಗಿದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಕ್ರಿಯೆಯ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ವೇಗವರ್ಧಕದ ಪ್ರಕಾರವನ್ನು ಕಟ್ಟುನಿಟ್ಟಾಗಿ ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ [29301].
ಮತ್ತೊಂದು ಕೈಗಾರಿಕೀಕರಣಗೊಂಡ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯೆಂದರೆ ಮೀಥೇನ್ ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ನೇರವಾಗಿ ನಿಕಲ್ ಆಧಾರಿತ ವೇಗವರ್ಧಕದ ಮೇಲೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಮಾಣದ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು CO ನ ಹೈಡ್ರೋಜನೀಕರಣ.
ನೀರಿನ ಅನಿಲ ರೂಪಾಂತರ ಮತ್ತು CO ತೆಗೆಯುವಿಕೆಯ ನಂತರ, ಅನಿಲದ ಮುಖ್ಯ ಅಂಶಗಳು H2 ಮತ್ತು CO2 ಆಗುತ್ತವೆ. ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ಅಮೋನಿಯಾ ಉದ್ಯಮದಲ್ಲಿ, CO2 ಅನ್ನು ಮೊದಲು ಬೇರ್ಪಡಿಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಈ CO2 ನಂತರದ ವಿಭಾಗದಲ್ಲಿ ಹೈಡ್ರೋಜನ್‌ನಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಅಮೋನಿಯಾದೊಂದಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುವುದನ್ನು ಮುಂದುವರಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಅಮೋನಿಯಂ ಬೈಕಾರ್ಬನೇಟ್, ಅಮೋನಿಯಂ ಕಾರ್ಬೋನೇಟ್ ಅಥವಾ ಯೂರಿಯಾ ಮತ್ತು ಇತರ ರಾಸಾಯನಿಕ ಗೊಬ್ಬರಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು CO2 ನ ಗರಿಷ್ಠ ಬಳಕೆಯನ್ನು ಅರಿತುಕೊಳ್ಳಬಹುದು. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, CO2 ಮತ್ತು H2 ಅನ್ನು ಬೇರ್ಪಡಿಸುವ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ CO2 ಅನ್ನು ಮರುಬಳಕೆ ಮಾಡಬಹುದೆಂದು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳುವುದು.
ಪ್ರೋಟಾನ್ ಮೆಂಬರೇನ್ ಇಂಧನ ಕೋಶಗಳಂತಹ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಿಗೆ, CO2 ಬದಲಿಗೆ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನ್ನು ಮಾತ್ರ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. CO2 ನಿಷ್ಪ್ರಯೋಜಕ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯಾಗುತ್ತದೆ, ಇದನ್ನು ಇತರ ಖನಿಜೀಕರಣ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳೊಂದಿಗೆ (ಆಹಾರ ದರ್ಜೆಯ ಕ್ಯಾಲ್ಸಿಯಂ ಕಾರ್ಬೋನೇಟ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯಂತಹ) ಸಂಯೋಜಿಸಬೇಕಾಗಬಹುದು.
ಆದಾಗ್ಯೂ, CO2 ಬೇರ್ಪಡಿಕೆಯ ಎಲ್ಲಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ, CO2 ಅನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲು ಸಾವಯವ ಅಮೈನ್ ಅಥವಾ ಮೀಥನಾಲ್ ಅನ್ನು ಬಳಸುವುದು ಉತ್ತಮ ಮಾರ್ಗವಾಗಿದೆ. ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಮೀಥನಾಲ್ ನಿಂದ CO2 ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಅನೇಕ ಅನಿಲಗಳ ಕರಗುವಿಕೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಹೈಡ್ರೋಜನ್‌ನ ಕರಗುವಿಕೆ ಮಾತ್ರ ತಾಪಮಾನದಿಂದ ಸೀಮಿತವಾಗಿಲ್ಲ, ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನ, ಕರಗುವಿಕೆ ಕಡಿಮೆ. ಇದು H2 ಬೇರ್ಪಡಿಕೆಗೆ ಉತ್ತಮ ಆಯ್ಕೆ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.
CO2 ಅನ್ನು ಮರುಪಡೆಯುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಇಳುವರಿಗೆ ಹಾನಿಯಾಗದಂತೆ ನೋಡಿಕೊಳ್ಳುವ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ, ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಆರ್ಥಿಕತೆಯನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು CO ನೊಂದಿಗೆ ಬಲವಾಗಿ ಸಂಯೋಜಿಸಬಹುದಾದ ದುಬಾರಿ ಕಾರಕಗಳನ್ನು (ಕಾಸ್ಟಿಕ್ ಸೋಡಾದಂತಹವು) ಬಳಸುವುದನ್ನು ತಪ್ಪಿಸಲು ಪ್ರಯತ್ನಿಸಿ.