ജലവാതകത്തിൽ നിന്നുള്ള ഹൈഡ്രജൻ ഉത്പാദനം

സിങ്കകൾ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന ഏതൊരു വ്യാവസായിക പ്രക്രിയയിലും, CO2-നെ ഹൈഡ്രജനാക്കി മാറ്റുന്നതിന് ജല വാതക ഷിഫ്റ്റ് പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന്റെ പുരോഗതി ഉപയോഗിക്കുന്നതിന് അത് ഒരു അത്യാവശ്യ കണ്ണിയാണ്.
ഈ പ്രതിപ്രവർത്തനം ഒരു റിവേഴ്‌സിബിൾ എക്സോതെർമിക് പ്രതിപ്രവർത്തനമാണ്. താപനില കൂടുന്തോറും അനുബന്ധ സന്തുലിതാവസ്ഥ പരിവർത്തനം കുറയുന്നു. അതേസമയം, ഈ പ്രതിപ്രവർത്തനം ഒരു സാധാരണ ഉത്തേജക പ്രതിപ്രവർത്തനമാണ്. ഉത്തേജകമില്ലെങ്കിൽ, 700 ഡിഗ്രിയിൽ പ്രതിപ്രവർത്തിക്കാൻ പ്രയാസമാണ്. ഉത്തേജകത്തിന്റെ സാന്നിധ്യത്തിൽ, പ്രതിപ്രവർത്തന താപനില വളരെയധികം കുറയുന്നു. ഉയർന്ന താപനില ഷിഫ്റ്റ് ഉത്തേജക ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ, പ്രതിപ്രവർത്തന താപനില 300 ~ 500 ° C ആണ്; കുറഞ്ഞ താപനില ഷിഫ്റ്റ് ഉത്തേജക ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ, പ്രതിപ്രവർത്തന താപനില 200-400 ° C ആണ് (പട്ടിക 22). പ്രതിപ്രവർത്തനം ഒരു ഐസോമോലെക്കുലാർ പ്രതിപ്രവർത്തനമായതിനാൽ, പ്രതിപ്രവർത്തന സന്തുലിതാവസ്ഥയിൽ മർദ്ദത്തിന് യാതൊരു സ്വാധീനവുമില്ല, പക്ഷേ സമ്മർദ്ദ പ്രവർത്തനത്തിന് ഉൽ‌പാദന തീവ്രതയും പ്രതിപ്രവർത്തന നിരക്കും മെച്ചപ്പെടുത്താൻ കഴിയും.
പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന്റെ പ്രാരംഭ ഘട്ടത്തിൽ, പ്രക്രിയ സന്തുലിതാവസ്ഥയുടെ പരിധിയിൽ നിന്ന് വളരെ അകലെയാണ്, കൂടാതെ ചലനാത്മകതയാൽ നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുന്നു. താപനില വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നത് പ്രതിപ്രവർത്തന നിരക്ക് വളരെയധികം മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും പ്രക്രിയയുടെ കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യും. പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന്റെ പിന്നീടുള്ള ഘട്ടത്തിൽ, പ്രക്രിയയുടെ പരിവർത്തനം തെർമോഡൈനാമിക് സന്തുലിതാവസ്ഥയാൽ പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു. ഉയർന്ന താപനിലയിൽ തെർമോഡൈനാമിക് സന്തുലിതാവസ്ഥ പരിവർത്തനം താരതമ്യേന കുറവാണ്. അതിനാൽ, പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന്റെ പിന്നീടുള്ള ഘട്ടത്തിൽ, CO പരിവർത്തനം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് താഴ്ന്ന താപനില പ്രവർത്തനം സ്വീകരിക്കണം. പ്രക്രിയയുടെ തെർമോഡൈനാമിക്, ചലനാത്മക സവിശേഷതകൾ CO പരിവർത്തന പ്രക്രിയ വേരിയബിൾ താപനില പ്രവർത്തനം സ്വീകരിക്കണമെന്ന് നിർണ്ണയിക്കുന്നു.
പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന്റെ പ്രാരംഭ ഘട്ടത്തിൽ, പ്രക്രിയ സന്തുലിതാവസ്ഥയുടെ പരിധിയിൽ നിന്ന് വളരെ അകലെയാണ്, കൂടാതെ ചലനാത്മകതയാൽ നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുന്നു. താപനില വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നത് പ്രതിപ്രവർത്തന നിരക്ക് വളരെയധികം മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും പ്രക്രിയയുടെ കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യും. പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന്റെ പിന്നീടുള്ള ഘട്ടത്തിൽ, പ്രക്രിയയുടെ പരിവർത്തനം തെർമോഡൈനാമിക് സന്തുലിതാവസ്ഥയാൽ പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു. ഉയർന്ന താപനിലയിൽ തെർമോഡൈനാമിക് സന്തുലിതാവസ്ഥ പരിവർത്തനം താരതമ്യേന കുറവാണ്. അതിനാൽ, പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന്റെ പിന്നീടുള്ള ഘട്ടത്തിൽ, CO പരിവർത്തനം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് താഴ്ന്ന താപനില പ്രവർത്തനം സ്വീകരിക്കണം. പ്രക്രിയയുടെ തെർമോഡൈനാമിക്, ചലനാത്മക സവിശേഷതകൾ CO പരിവർത്തന പ്രക്രിയ വേരിയബിൾ താപനില പ്രവർത്തനം സ്വീകരിക്കണമെന്ന് നിർണ്ണയിക്കുന്നു.
പ്രതിപ്രവർത്തന സന്തുലിതാവസ്ഥയുടെ നിയന്ത്രണം കാരണം, താഴ്ന്ന താപനിലയിലുള്ള ജലവാതക പരിവർത്തനത്തിനുശേഷം CO ആഴത്തിൽ പരിവർത്തനം ചെയ്യപ്പെടുന്നുണ്ടെങ്കിലും, അതിന്റെ ഉള്ളടക്കം ഇപ്പോഴും ഏകദേശം 1% ആണ്, ഇത് തുടർന്നുള്ള പല പ്രക്രിയകളുടെയും ഉപയോഗ ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുന്നില്ല. വ്യവസായത്തിൽ, ഇത് സാധാരണയായി ചില രാസപ്രവർത്തനങ്ങളിലൂടെ നീക്കം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. വലിയ അളവിൽ ഹൈഡ്രജന്റെ സാന്നിധ്യത്തിൽ CO, O2 എന്നിവയുടെ സെലക്ടീവ് ഓക്സീകരണം CO2 ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു, കൂടാതെ ഹൈഡ്രജനും O2 ഉം പ്രതിപ്രവർത്തിക്കാൻ എളുപ്പമാണ്. അതിനാൽ, പ്രക്രിയ പ്രതിപ്രവർത്തന താപനിലയെയും ഉൽപ്രേരകത്തിന്റെ തരത്തെയും കർശനമായി ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു [29301].
മറ്റൊരു വ്യാവസായിക പ്രക്രിയയാണ്, വലിയ അളവിൽ ഹൈഡ്രജൻ നേരിട്ട് നിക്കൽ അധിഷ്ഠിത ഉൽപ്രേരകത്തിൽ ചേർത്ത് മീഥേൻ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നതിനായി CO യുടെ ഹൈഡ്രജനേഷൻ.
ജലവാതക പരിവർത്തനത്തിനും CO2 നീക്കം ചെയ്യലിനും ശേഷം, വാതകത്തിന്റെ പ്രധാന ഘടകങ്ങൾ H2 ഉം CO2 ഉം ആയി മാറുന്നു. സിന്തറ്റിക് അമോണിയ വ്യവസായത്തിൽ, ആദ്യം CO2 വേർതിരിക്കേണ്ടതുണ്ട്. ഈ CO2 ന് തുടർന്നുള്ള വിഭാഗത്തിൽ ഹൈഡ്രജൻ ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കുന്ന അമോണിയയുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിച്ച് അമോണിയം ബൈകാർബണേറ്റ്, അമോണിയം കാർബണേറ്റ് അല്ലെങ്കിൽ യൂറിയ, മറ്റ് രാസവളങ്ങൾ എന്നിവ ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് CO2 ന്റെ പരമാവധി ഉപയോഗം സാധ്യമാക്കുന്നു. ഈ പ്രക്രിയയിൽ, CO2 ഉം H2 ഉം വേർതിരിക്കുന്ന സാങ്കേതികവിദ്യ പ്രധാനമായും CO2 പുനരുപയോഗം ചെയ്യാൻ കഴിയുമെന്ന് ഉറപ്പാക്കുക എന്നതാണ്.
പ്രോട്ടോൺ മെംബ്രൻ ഇന്ധന സെല്ലുകൾ പോലുള്ള ഹൈഡ്രജൻ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക്, CO2 ന് പകരം ഹൈഡ്രജൻ മാത്രമേ ഉപയോഗിക്കുന്നുള്ളൂ. CO2 ഉപയോഗശൂന്യമായ ഉദ്‌വമനമായി മാറുന്നു, ഇത് മറ്റ് ധാതുവൽക്കരണ പ്രക്രിയകളുമായി (ഫുഡ് ഗ്രേഡ് കാൽസ്യം കാർബണേറ്റിന്റെ ഉത്പാദനം പോലുള്ളവ) സംയോജിപ്പിക്കേണ്ടി വന്നേക്കാം.
എന്നിരുന്നാലും, CO2 വേർതിരിക്കലിന്റെ എല്ലാ പ്രക്രിയകളിലും, CO2 ആഗിരണം ചെയ്യാൻ ഓർഗാനിക് അമിൻ അല്ലെങ്കിൽ മെഥനോൾ ഉപയോഗിക്കുന്നതാണ് മികച്ച മാർഗം. പ്രത്യേകിച്ച് താഴ്ന്ന താപനിലയിൽ മെഥനോൾ CO2 ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന പ്രക്രിയയിൽ, താഴ്ന്ന താപനിലയിൽ പല വാതകങ്ങളുടെയും ലയിക്കുന്ന കഴിവ് കൂടുതലായിരിക്കും. ഹൈഡ്രജന്റെ ലയിക്കുന്ന കഴിവ് മാത്രം താപനിലയാൽ പരിമിതപ്പെടുത്തിയിട്ടില്ല, കൂടാതെ താഴ്ന്ന താപനിലയിൽ ലയിക്കുന്ന കഴിവ് കുറയുന്നു. H2 വേർതിരിക്കലിന് ഇത് നല്ല സെലക്റ്റിവിറ്റി കാണിക്കുന്നു.
CO2 വീണ്ടെടുക്കുന്ന പ്രക്രിയയിൽ, ഹൈഡ്രജൻ വിളവിന് കേടുപാടുകൾ സംഭവിക്കുന്നത് ഒഴിവാക്കുക എന്ന മുൻകരുതലിൽ, CO യുമായി ശക്തമായി സംയോജിക്കാൻ കഴിയുന്ന വിലകൂടിയ റിയാക്ടറുകൾ (കാസ്റ്റിക് സോഡ പോലുള്ളവ) ഉപയോഗിക്കുന്നത് ഒഴിവാക്കാൻ ശ്രമിക്കുക, അങ്ങനെ പ്രക്രിയയുടെ ലാഭം ഉറപ്പാക്കാം.