Bet kuriame pramoniniame sintezės dujų gamybos procese esminė grandis yra panaudoti vandens dujų perkėlimo reakcijos eigą, kad CO būtų paverstas vandeniliu.
Ši reakcija yra grįžtama egzoterminė reakcija. Kuo aukštesnė temperatūra, tuo mažesnė atitinkama pusiausvyros konversija. Tuo pačiu metu ši reakcija yra tipiška katalizinė reakcija. Kai nėra katalizatoriaus, sunku reaguoti esant 700 °C. Esant katalizatoriui, reakcijos temperatūra labai sumažėja. Naudojant aukštos temperatūros poslinkio katalizatorių, reakcijos temperatūra yra 300–500 °C; kai naudojamas žemos temperatūros poslinkio katalizatorius, reakcijos temperatūra yra 200–400 °C (22 lentelė). Kadangi reakcija yra izomolekulinė reakcija, slėgis neturi įtakos reakcijos pusiausvyrai, tačiau slėgio valdymas gali pagerinti gamybos intensyvumą ir reakcijos greitį.
Pradiniame reakcijos etape procesas yra toli nuo pusiausvyros ribos ir yra kontroliuojamas kinetikos. Temperatūros didinimas gali gerokai padidinti reakcijos greitį ir pagerinti proceso efektyvumą. Vėlesniame reakcijos etape proceso konversiją riboja termodinaminė pusiausvyra. Termodinaminės pusiausvyros konversija aukštoje temperatūroje yra santykinai maža. Todėl vėlesniame reakcijos etape, siekiant pagerinti CO konversiją, reikėtų taikyti žemą temperatūrą. Termodinaminės ir kinetinės proceso savybės lemia, kad CO konversijos procesas turėtų būti vykdomas kintamoje temperatūroje.
Pradiniame reakcijos etape procesas yra toli nuo pusiausvyros ribos ir yra kontroliuojamas kinetikos. Temperatūros didinimas gali gerokai padidinti reakcijos greitį ir pagerinti proceso efektyvumą. Vėlesniame reakcijos etape proceso konversiją riboja termodinaminė pusiausvyra. Termodinaminės pusiausvyros konversija aukštoje temperatūroje yra santykinai maža. Todėl vėlesniame reakcijos etape, siekiant pagerinti CO konversiją, reikėtų taikyti žemą temperatūrą. Termodinaminės ir kinetinės proceso savybės lemia, kad CO konversijos procesas turėtų būti vykdomas kintamoje temperatūroje.
Dėl reakcijos balanso apribojimo, nors CO po žemos temperatūros vandens dujų konversijos yra giliai konvertuojamas, jo kiekis vis tiek yra apie 1%, o tai negali atitikti daugelio vėlesnių procesų naudojimo reikalavimų. Pramonėje jis paprastai pašalinamas vykstant cheminėms reakcijoms. Selektyvus CO ir O2 oksidavimas esant dideliam vandenilio kiekiui generuoja CO2, o vandenilis ir O2 taip pat lengvai reaguoja. Todėl procesas griežtai priklauso nuo reakcijos temperatūros ir katalizatoriaus tipo [29301].
Kitas industrializuotas procesas yra CO hidrinimas dideliu kiekiu esamo vandenilio tiesiai ant nikelio pagrindo katalizatoriaus, siekiant gauti metaną.
Po vandens dujų transformacijos ir CO pašalinimo pagrindiniai dujų komponentai tampa H2 ir CO2. Sintetinio amoniako pramonėje pirmiausia reikia atskirti CO2. Šis CO2 gali toliau reaguoti su vandenilio sukeltu amoniaku kitame etape ir gauti amonio bikarbonatą, amonio karbonatą arba karbamidą ir kitas chemines trąšas, kad būtų maksimaliai panaudotas CO2. Šiame procese CO2 ir H2 atskyrimo technologija daugiausia skirta užtikrinti, kad CO2 būtų galima perdirbti.
Vandenilio taikymuose, tokiuose kaip protonų membraniniai kuro elementai, vietoj CO2 naudojamas tik vandenilis. CO2 tampa nenaudingomis emisijomis, kurias gali tekti derinti su kitais mineralizacijos procesais (pvz., maistinio kalcio karbonato gamyba).
Visuose CO2 atskyrimo procesuose geriau naudoti organinį aminą arba metanolį CO2 absorbuoti. Ypač metanolio absorbcijos procese žemoje temperatūroje daugelio dujų tirpumas padidėja. Tik vandenilio tirpumas nepriklauso nuo temperatūros, o kuo žemesnė temperatūra, tuo mažesnis tirpumas. Tai rodo gerą H2 atskyrimo selektyvumą.
CO2 išgavimo procese, siekiant išvengti vandenilio išeigos pažeidimo, stenkitės nenaudoti brangių reagentų (pvz., kaustinės sodos), kurie gali stipriai jungtis su CO, kad būtų užtikrintas proceso ekonomiškumas.
Įrašo laikas: 2021 m. gruodžio 10 d.