Waasserstoffproduktioun aus Waassergas

An all industrielle Prozess fir Synthesegas ze generéieren ass et eng essentiell Verbindung, de Fortschrëtt vun der Waassergasverschiebungsreaktioun ze benotzen, fir CO an Waasserstoff ëmzewandelen.
Dës Reaktioun ass eng reversibel exotherm Reaktioun. Wat méi héich d'Temperatur ass, wat méi niddreg ass déi entspriechend Gläichgewiichtskonversioun. Gläichzäiteg ass dës Reaktioun eng typesch katalytesch Reaktioun. Wann et kee Katalysator gëtt, ass et schwéier bei 700 ze reagéieren. A Präsenz vum Katalysator gëtt d'Reaktiounstemperatur staark reduzéiert. Wann en Héichtemperatur-Shiftkatalysator benotzt gëtt, ass d'Reaktiounstemperatur 300 ~ 500 °C; wann den Niddregtemperatur-Shiftkatalysator benotzt gëtt, ass d'Reaktiounstemperatur 200-400 °C (Tabell 22). Well d'Reaktioun eng isomolekulär Reaktioun ass, huet den Drock keen Afloss op d'Reaktiounsgläichgewiicht, awer den Drockbetrieb kann d'Produktiounsintensitéit an d'Reaktiounsgeschwindegkeet verbesseren.
An der ufänglecher Phas vun der Reaktioun ass de Prozess wäit vun der Gläichgewiichtsgrenz ewech a gëtt duerch d'Kinetik kontrolléiert. D'Erhéijung vun der Temperatur kann d'Reaktiounsgeschwindegkeet an d'Prozesseffizienz däitlech verbesseren. An der spéiderer Phas vun der Reaktioun ass d'Ëmwandlung vum Prozess duerch den thermodynamesche Gläichgewiicht limitéiert. D'thermodynamesch Gläichgewiichtsëmwandlung bei héijer Temperatur ass relativ niddreg. Dofir sollt an der spéiderer Phas vun der Reaktioun e Betrib bei niddreger Temperatur ugewannt ginn, fir d'CO-Ëmwandlung ze verbesseren. Déi thermodynamesch a kinetesch Charakteristike vum Prozess bestëmmen, datt de CO-Ëmwandlungsprozess e Betrib mat variabler Temperatur soll uwenden.
An der ufänglecher Phas vun der Reaktioun ass de Prozess wäit vun der Gläichgewiichtsgrenz ewech a gëtt duerch d'Kinetik kontrolléiert. D'Erhéijung vun der Temperatur kann d'Reaktiounsgeschwindegkeet an d'Prozesseffizienz däitlech verbesseren. An der spéiderer Phas vun der Reaktioun ass d'Ëmwandlung vum Prozess duerch den thermodynamesche Gläichgewiicht limitéiert. D'thermodynamesch Gläichgewiichtsëmwandlung bei héijer Temperatur ass relativ niddreg. Dofir sollt an der spéiderer Phas vun der Reaktioun e Betrib bei niddreger Temperatur ugewannt ginn, fir d'CO-Ëmwandlung ze verbesseren. Déi thermodynamesch a kinetesch Charakteristike vum Prozess bestëmmen, datt de CO-Ëmwandlungsprozess e Betrib mat variabler Temperatur soll uwenden.
Wéinst der Restriktioun vum Reaktiounsgläichgewiicht, obwuel CO no der Waassergaskonversioun bei Niddregtemperatur déif ëmgewandelt gëtt, ass säin Inhalt ëmmer nach ongeféier 1%, wat d'Ufuerderunge vu ville spéidere Prozesser net erfëllt. An der Industrie gëtt et normalerweis duerch verschidde chemesch Reaktiounen ewechgeholl. Déi selektiv Oxidatioun vu CO an O2 a Präsenz vun enger grousser Quantitéit u Waasserstoff generéiert CO2, a Waasserstoff an O2 reagéiere liicht. Dofir hänkt de Prozess strikt vun der Reaktiounstemperatur an der Aart vum Katalysator of [29301].
En aneren industrialiséierte Prozess ass d'Hydrierung vu CO mat enger grousser Quantitéit u bestehendem Waasserstoff direkt op engem Néckel-baséierte Katalysator fir Methan ze produzéieren.
Nom Waassergastransformatioun an der CO-Entfernung ginn déi Haaptkomponente vum Gas H2 an CO2. An der synthetescher Ammoniakindustrie muss CO2 als éischt getrennt ginn. Dësen CO2 kann weider mat Ammoniak reagéieren, deen an der spéiderer Sektioun duerch Waasserstoff generéiert gëtt, fir Ammoniumbikarbonat, Ammoniumkarbonat oder Harnstoff an aner chemesch Dünger ze generéieren, fir déi maximal Notzung vum CO2 z'erreechen. An dësem Prozess ass d'Trennungstechnologie vu CO2 an H2 haaptsächlech dozou bäizedroen, datt CO2 recycléiert ka ginn.
Fir Waasserstoffapplikatiounen, wéi zum Beispill Protonmembran-Brennstoffzellen, gëtt nëmme Waasserstoff amplaz vu CO2 benotzt. CO2 gëtt zu nëtzlosen Emissiounen, déi eventuell mat anere Mineraliséierungsprozesser (wéi zum Beispill d'Produktioun vu Kalziumkarbonat a Liewensmëttelqualitéit) kombinéiert musse ginn.
Wéi och ëmmer, bei alle Prozesser vun der CO2-Trennung ass et besser, organescht Amin oder Methanol ze benotzen, fir CO2 opzehuelen. Besonnesch beim Prozess vun der CO2-Absorptioun duerch Methanol bei niddreger Temperatur gëtt d'Léislechkeet vu ville Gase bei niddreger Temperatur méi héich. Nëmmen d'Léislechkeet vu Waasserstoff ass net duerch d'Temperatur limitéiert, a wat méi niddreg d'Temperatur ass, wat méi niddreg d'Léislechkeet ass. Et weist eng gutt Selektivitéit fir d'H2-Trennung.
Beim Prozess vun der CO2-Gewinnung sollt een, fir Schied un der Waasserstoffausgabe ze vermeiden, d'Benotzung vun deieren Reagenzien (wéi z. B. kaustischem Natron), déi sech staark mat CO banne kënnen, vermeiden, fir d'Wirtschaftlechkeet vum Prozess ze garantéieren.