Синтез хий үүсгэх аливаа үйлдвэрлэлийн процесст усны хийн шилжилтийн урвалын явцыг ашиглан CO2-ийг устөрөгч болгон хувиргах нь чухал холбоос юм.
Энэ урвал нь эргэлт буцалтгүй экзотермик урвал юм. Температур өндөр байх тусам харгалзах тэнцвэрийн хувирал бага байна. Үүний зэрэгцээ энэ урвал нь ердийн каталитик урвал юм. Катализатор байхгүй үед 700°C-д урвалд ороход хэцүү байдаг. Катализаторын дэргэд урвалын температур ихээхэн буурдаг. Өндөр температурын шилжилтийн катализатор ашиглах үед урвалын температур 300 ~ 500°C байдаг; Бага температурын шилжилтийн катализатор ашиглах үед урвалын температур 200-400°C байдаг (хүснэгт 22). Урвал нь изомолекуляр урвал тул даралт нь урвалын тэнцвэрт байдалд ямар ч нөлөө үзүүлэхгүй боловч даралтын ажиллагаа нь үйлдвэрлэлийн эрчим ба урвалын хурдыг сайжруулж чадна.
Урвалын эхний үе шатанд процесс нь тэнцвэрийн хязгаараас хол бөгөөд кинетикээр хянагддаг. Температурыг нэмэгдүүлэх нь урвалын хурдыг ихээхэн сайжруулж, процессын үр ашгийг дээшлүүлдэг. Урвалын сүүлийн үе шатанд процессын хувиргалт нь термодинамик тэнцвэрээр хязгаарлагддаг. Өндөр температурт термодинамик тэнцвэрийн хувиргалт харьцангуй бага байдаг. Тиймээс урвалын сүүлийн үе шатанд CO хувиргалтыг сайжруулахын тулд бага температурын ажиллагааг ашиглах хэрэгтэй. Процессын термодинамик ба кинетик шинж чанарууд нь CO хувиргах процесс нь хувьсах температурын ажиллагааг ашиглах ёстойг тодорхойлдог.
Урвалын эхний үе шатанд процесс нь тэнцвэрийн хязгаараас хол бөгөөд кинетикээр хянагддаг. Температурыг нэмэгдүүлэх нь урвалын хурдыг ихээхэн сайжруулж, процессын үр ашгийг дээшлүүлдэг. Урвалын сүүлийн үе шатанд процессын хувиргалт нь термодинамик тэнцвэрээр хязгаарлагддаг. Өндөр температурт термодинамик тэнцвэрийн хувиргалт харьцангуй бага байдаг. Тиймээс урвалын сүүлийн үе шатанд CO хувиргалтыг сайжруулахын тулд бага температурын ажиллагааг ашиглах хэрэгтэй. Процессын термодинамик ба кинетик шинж чанарууд нь CO хувиргах процесс нь хувьсах температурын ажиллагааг ашиглах ёстойг тодорхойлдог.
Урвалын тэнцвэрийн хязгаарлалтаас шалтгаалан бага температурт усны хийн хувиргалтын дараа CO нь гүн хувирдаг ч түүний агууламж 1% орчим хэвээр байгаа нь дараагийн олон процессын хэрэглээний шаардлагыг хангаж чадахгүй байна. Аж үйлдвэрт үүнийг ихэвчлэн зарим химийн урвалаар зайлуулдаг. Их хэмжээний устөрөгч байгаа үед CO болон O2-ийн сонгомол исэлдэлт нь CO2 үүсгэдэг бөгөөд устөрөгч болон O2 нь урвалд ороход хялбар байдаг. Тиймээс процесс нь урвалын температур болон катализаторын төрлөөс шууд хамаардаг [29301].
Өөр нэг үйлдвэржсэн процесс бол никель дээр суурилсан катализатор дээр шууд их хэмжээний устөрөгчөөр CO-г устөрөгчжүүлж метан үйлдвэрлэх явдал юм.
Усны хийн хувирал болон CO2-ыг зайлуулсны дараа хийн гол бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь H2 ба CO2 болдог. Синтетик аммиакийн үйлдвэрт CO2-ыг эхлээд ялгах шаардлагатай. Эдгээр CO2 нь дараагийн хэсэгт устөрөгчийн үүсгэсэн аммиактай урвалд орж, аммонийн бикарбонат, аммонийн карбонат эсвэл мочевин болон бусад химийн бордоог үүсгэж, CO2-ыг хамгийн их ашиглах боломжтой болгодог. Энэ процесст CO2 ба H2-ыг ялгах технологи нь голчлон CO2-ыг дахин ашиглах боломжтой болгоход оршино.
Протон мембраны түлшний элемент гэх мэт устөрөгчийн хэрэглээнд CO2-ын оронд зөвхөн устөрөгчийг ашигладаг. CO2 нь ашиггүй ялгаруулалт болж хувирдаг бөгөөд үүнийг бусад эрдэсжилтийн процессуудтай (жишээлбэл, хүнсний зориулалттай кальцийн карбонат үйлдвэрлэх) нэгтгэх шаардлагатай болж магадгүй юм.
Гэсэн хэдий ч CO2-ыг ялгах бүх процесст органик амин эсвэл метанолыг ашиглан CO2-ыг шингээх нь илүү сайн арга юм. Ялангуяа бага температурт метанолоор CO2-ыг шингээх процесст олон хийн уусах чадвар бага температурт өндөр болно. Зөвхөн устөрөгчийн уусах чадвар нь температураар хязгаарлагдахгүй бөгөөд температур бага байх тусам уусах чадвар бага байдаг. Энэ нь H2 ялгахад сайн сонгомол чанарыг харуулдаг.
CO2-ыг нөхөн сэргээх явцад устөрөгчийн гарцад учрах хохирол учруулахаас зайлсхийхийн тулд CO-той хүчтэй нэгдэж болох үнэтэй урвалжууд (жишээлбэл, идэмхий натри) хэрэглэхээс зайлсхийж, үйл явцын хэмнэлтийг хангах хэрэгтэй.
Нийтэлсэн цаг: 2021 оны 12-р сарын 10