पानी ग्यासबाट हाइड्रोजन उत्पादन

सिङ्गास उत्पादन गर्ने कुनै पनि औद्योगिक प्रक्रियामा, CO लाई हाइड्रोजनमा रूपान्तरण गर्न पानी ग्यास शिफ्ट प्रतिक्रियाको प्रगति प्रयोग गर्नु एक आवश्यक लिङ्क हो।
यो प्रतिक्रिया एक उल्टाउन सकिने एक्जोथर्मिक प्रतिक्रिया हो। तापक्रम जति उच्च हुन्छ, सम्बन्धित सन्तुलन रूपान्तरण त्यति नै कम हुन्छ। साथै, यो प्रतिक्रिया एक विशिष्ट उत्प्रेरक प्रतिक्रिया हो। जब कुनै उत्प्रेरक हुँदैन, ७०० मा प्रतिक्रिया गर्न गाह्रो हुन्छ। उत्प्रेरकको उपस्थितिमा, प्रतिक्रियाको तापक्रम धेरै कम हुन्छ। उच्च तापक्रम शिफ्ट उत्प्रेरक प्रयोग गर्दा, प्रतिक्रियाको तापक्रम ३०० ~ ५०० डिग्री सेल्सियस हुन्छ; जब कम तापक्रम शिफ्ट उत्प्रेरक प्रयोग गरिन्छ, प्रतिक्रियाको तापक्रम २००-४०० डिग्री सेल्सियस हुन्छ (तालिका २२)। प्रतिक्रिया एक आइसोमोलेकुलर प्रतिक्रिया भएकोले, प्रतिक्रिया सन्तुलनमा दबाबको कुनै प्रभाव पर्दैन, तर दबाब सञ्चालनले उत्पादन तीव्रता र प्रतिक्रिया दर सुधार गर्न सक्छ।
प्रतिक्रियाको प्रारम्भिक चरणमा, प्रक्रिया सन्तुलन सीमाबाट टाढा हुन्छ र गतिविज्ञानद्वारा नियन्त्रित हुन्छ। तापक्रम बढाउनाले प्रतिक्रिया दरमा धेरै सुधार हुन्छ र प्रक्रिया दक्षतामा सुधार हुन्छ। प्रतिक्रियाको पछिल्लो चरणमा, प्रक्रियाको रूपान्तरण थर्मोडायनामिक सन्तुलनद्वारा सीमित हुन्छ। उच्च तापक्रममा थर्मोडायनामिक सन्तुलन रूपान्तरण अपेक्षाकृत कम हुन्छ। त्यसैले, प्रतिक्रियाको पछिल्लो चरणमा, CO रूपान्तरण सुधार गर्न कम तापक्रम सञ्चालन अपनाउनु पर्छ। प्रक्रियाको थर्मोडायनामिक र गतिज विशेषताहरूले निर्धारण गर्दछ कि CO रूपान्तरण प्रक्रियाले परिवर्तनशील तापक्रम सञ्चालन अपनाउनु पर्छ।
प्रतिक्रियाको प्रारम्भिक चरणमा, प्रक्रिया सन्तुलन सीमाबाट टाढा हुन्छ र गतिविज्ञानद्वारा नियन्त्रित हुन्छ। तापक्रम बढाउनाले प्रतिक्रिया दरमा धेरै सुधार हुन्छ र प्रक्रिया दक्षतामा सुधार हुन्छ। प्रतिक्रियाको पछिल्लो चरणमा, प्रक्रियाको रूपान्तरण थर्मोडायनामिक सन्तुलनद्वारा सीमित हुन्छ। उच्च तापक्रममा थर्मोडायनामिक सन्तुलन रूपान्तरण अपेक्षाकृत कम हुन्छ। त्यसैले, प्रतिक्रियाको पछिल्लो चरणमा, CO रूपान्तरण सुधार गर्न कम तापक्रम सञ्चालन अपनाउनु पर्छ। प्रक्रियाको थर्मोडायनामिक र गतिज विशेषताहरूले निर्धारण गर्दछ कि CO रूपान्तरण प्रक्रियाले परिवर्तनशील तापक्रम सञ्चालन अपनाउनु पर्छ।
प्रतिक्रिया सन्तुलनको प्रतिबन्धको कारण, कम-तापमानको पानी ग्यास रूपान्तरण पछि CO गहिरो रूपमा रूपान्तरण भए तापनि, यसको सामग्री अझै पनि लगभग 1% छ, जसले धेरै पछिल्ला प्रक्रियाहरूको प्रयोग आवश्यकताहरू पूरा गर्न सक्दैन। उद्योगमा, यो सामान्यतया केही रासायनिक प्रतिक्रियाहरू द्वारा हटाइन्छ। हाइड्रोजनको ठूलो मात्राको उपस्थितिमा CO र O2 को चयनात्मक अक्सीकरणले CO2 उत्पन्न गर्दछ, र हाइड्रोजन र O2 पनि प्रतिक्रिया गर्न सजिलो हुन्छ। त्यसकारण, प्रक्रिया कडाईका साथ प्रतिक्रिया तापमान र उत्प्रेरकको प्रकारमा निर्भर गर्दछ [29301]।
अर्को औद्योगिक प्रक्रिया भनेको मिथेन उत्पादन गर्न निकलमा आधारित उत्प्रेरकमा सिधै अवस्थित हाइड्रोजनको ठूलो मात्रा प्रयोग गरी CO को हाइड्रोजनीकरण हो।
पानी ग्यास रूपान्तरण र CO हटाउने पछि, ग्यासका मुख्य घटकहरू H2 र CO2 हुन्छन्। सिंथेटिक अमोनिया उद्योगमा, पहिले CO2 छुट्याउन आवश्यक छ। यी CO2 ले पछिको खण्डमा हाइड्रोजनद्वारा उत्पन्न हुने अमोनियासँग प्रतिक्रिया गर्न जारी राख्न सक्छन् जसले गर्दा CO2 को अधिकतम उपयोग गर्न अमोनियम बाइकार्बोनेट, अमोनियम कार्बोनेट वा युरिया र अन्य रासायनिक मलहरू उत्पन्न हुन्छन्। यस प्रक्रियामा, CO2 र H2 को पृथकीकरण प्रविधि मुख्यतया CO2 लाई पुन: प्रयोग गर्न सकिन्छ भनेर सुनिश्चित गर्नु हो।
प्रोटोन मेम्ब्रेन इन्धन कोषहरू जस्ता हाइड्रोजन अनुप्रयोगहरूको लागि, CO2 को सट्टा हाइड्रोजन मात्र प्रयोग गरिन्छ। CO2 बेकार उत्सर्जन हुन्छ, जसलाई अन्य खनिजीकरण प्रक्रियाहरू (जस्तै खाद्य ग्रेड क्याल्सियम कार्बोनेटको उत्पादन) सँग जोड्न आवश्यक पर्न सक्छ।
यद्यपि, CO2 पृथकीकरणको सबै प्रक्रियाहरूमा, CO2 अवशोषित गर्न जैविक अमाइन वा मेथानोल प्रयोग गर्नु राम्रो तरिका हो। विशेष गरी कम तापक्रममा मेथानोलद्वारा CO2 अवशोषित गर्ने प्रक्रियामा, धेरै ग्यासहरूको घुलनशीलता कम तापक्रममा बढी हुनेछ। केवल हाइड्रोजनको घुलनशीलता तापक्रमद्वारा सीमित हुँदैन, र तापक्रम जति कम हुन्छ, घुलनशीलता त्यति नै कम हुन्छ। यसले H2 पृथकीकरणको लागि राम्रो चयनशीलता देखाउँछ।
CO2 पुन: प्राप्ति गर्ने प्रक्रियामा, हाइड्रोजन उत्पादनमा हुने क्षतिबाट बच्ने आधारमा, प्रक्रियाको अर्थतन्त्र सुनिश्चित गर्न CO सँग जोडिन सक्ने महँगो अभिकर्मकहरू (जस्तै कास्टिक सोडा) प्रयोग नगर्ने प्रयास गर्नुहोस्।