ଜଳ ଗ୍ୟାସରୁ ଉଦଜାନ ଉତ୍ପାଦନ

ସିଙ୍ଗାସ୍ ଉତ୍ପାଦନର ଯେକୌଣସି ଶିଳ୍ପ ପ୍ରକ୍ରିୟାରେ, COକୁ ହାଇଡ୍ରୋଜେନରେ ପରିଣତ କରିବା ପାଇଁ ଜଳ ଗ୍ୟାସ୍ ସ୍ଥାନାନ୍ତର ପ୍ରତିକ୍ରିୟାର ପ୍ରଗତିକୁ ବ୍ୟବହାର କରିବା ଏକ ଅତ୍ୟାବଶ୍ୟକୀୟ ସଂଯୋଗ।
ଏହି ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ଏକ ପ୍ରତିବର୍ତ୍ତନୀୟ ଏକ୍ସୋଥର୍ମିକ୍ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା। ତାପମାତ୍ରା ଯେତେ ଅଧିକ ହେବ, ଅନୁରୂପ ସନ୍ତୁଳନ ରୂପାନ୍ତର ସେତେ କମ୍ ହେବ। ସେହି ସମୟରେ, ଏହି ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ଏକ ସାଧାରଣ ଉତ୍ପ୍ରକାଶକ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା। ଯେତେବେଳେ କୌଣସି ଉତ୍ପ୍ରକାଶକ ନଥାଏ, 700 ରେ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କରିବା କଷ୍ଟକର ହୋଇଥାଏ। ଉତ୍ପ୍ରକାଶକର ଉପସ୍ଥିତିରେ, ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ତାପମାତ୍ରା ବହୁତ ହ୍ରାସ ପାଇଥାଏ। ଉଚ୍ଚ ତାପମାତ୍ରା ପରିବର୍ତ୍ତନ ଉତ୍ପ୍ରକାଶକ ବ୍ୟବହାର କରିବା ସମୟରେ, ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ତାପମାତ୍ରା 300 ~ 500 ° C ହୋଇଥାଏ; ଯେତେବେଳେ ନିମ୍ନ ତାପମାତ୍ରା ପରିବର୍ତ୍ତନ ଉତ୍ପ୍ରକାଶକ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଏ, ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ତାପମାତ୍ରା 200-400 ° C (ସାରଣୀ 22)। ଯେହେତୁ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ଏକ ସମସାମୟିକ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା, ଚାପ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ସନ୍ତୁଳନ ଉପରେ କୌଣସି ପ୍ରଭାବ ପକାଏ ନାହିଁ, କିନ୍ତୁ ଚାପ କାର୍ଯ୍ୟ ଉତ୍ପାଦନ ତୀବ୍ରତା ଏବଂ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ହାରକୁ ଉନ୍ନତ କରିପାରିବ।
ପ୍ରତିକ୍ରିୟାର ପ୍ରାରମ୍ଭିକ ପର୍ଯ୍ୟାୟରେ, ପ୍ରକ୍ରିୟାଟି ସନ୍ତୁଳନ ସୀମାଠାରୁ ବହୁତ ଦୂରରେ ଥାଏ ଏବଂ ଗତିବିଧି ଦ୍ୱାରା ନିୟନ୍ତ୍ରିତ ହୋଇଥାଏ। ତାପମାତ୍ରା ବୃଦ୍ଧି କରିବା ଦ୍ଵାରା ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ହାର ବହୁତ ଉନ୍ନତ ହୋଇପାରେ ଏବଂ ପ୍ରକ୍ରିୟା ଦକ୍ଷତା ଉନ୍ନତ ହୋଇପାରେ। ପ୍ରତିକ୍ରିୟାର ପରବର୍ତ୍ତୀ ପର୍ଯ୍ୟାୟରେ, ପ୍ରକ୍ରିୟାର ରୂପାନ୍ତର ଥର୍ମୋଡାଇନାମିକ୍ ସନ୍ତୁଳନ ଦ୍ୱାରା ସୀମିତ ହୋଇଥାଏ। ଉଚ୍ଚ ତାପମାତ୍ରାରେ ଥର୍ମୋଡାଇନାମିକ୍ ସନ୍ତୁଳନ ରୂପାନ୍ତର ତୁଳନାତ୍ମକ ଭାବରେ କମ୍ ହୋଇଥାଏ। ତେଣୁ, ପ୍ରତିକ୍ରିୟାର ପରବର୍ତ୍ତୀ ପର୍ଯ୍ୟାୟରେ, CO ରୂପାନ୍ତରକୁ ଉନ୍ନତ କରିବା ପାଇଁ ନିମ୍ନ ତାପମାତ୍ରା କାର୍ଯ୍ୟ ଗ୍ରହଣ କରାଯିବା ଉଚିତ। ପ୍ରକ୍ରିୟାର ଥର୍ମୋଡାଇନାମିକ୍ ଏବଂ ଗତିବିଧି ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟଗୁଡ଼ିକ ନିର୍ଣ୍ଣୟ କରେ ଯେ CO ରୂପାନ୍ତର ପ୍ରକ୍ରିୟା ପରିବର୍ତ୍ତନଶୀଳ ତାପମାତ୍ରା କାର୍ଯ୍ୟ ଗ୍ରହଣ କରିବା ଉଚିତ।
ପ୍ରତିକ୍ରିୟାର ପ୍ରାରମ୍ଭିକ ପର୍ଯ୍ୟାୟରେ, ପ୍ରକ୍ରିୟାଟି ସନ୍ତୁଳନ ସୀମାଠାରୁ ବହୁତ ଦୂରରେ ଥାଏ ଏବଂ ଗତିବିଧି ଦ୍ୱାରା ନିୟନ୍ତ୍ରିତ ହୋଇଥାଏ। ତାପମାତ୍ରା ବୃଦ୍ଧି କରିବା ଦ୍ଵାରା ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ହାର ବହୁତ ଉନ୍ନତ ହୋଇପାରେ ଏବଂ ପ୍ରକ୍ରିୟା ଦକ୍ଷତା ଉନ୍ନତ ହୋଇପାରେ। ପ୍ରତିକ୍ରିୟାର ପରବର୍ତ୍ତୀ ପର୍ଯ୍ୟାୟରେ, ପ୍ରକ୍ରିୟାର ରୂପାନ୍ତର ଥର୍ମୋଡାଇନାମିକ୍ ସନ୍ତୁଳନ ଦ୍ୱାରା ସୀମିତ ହୋଇଥାଏ। ଉଚ୍ଚ ତାପମାତ୍ରାରେ ଥର୍ମୋଡାଇନାମିକ୍ ସନ୍ତୁଳନ ରୂପାନ୍ତର ତୁଳନାତ୍ମକ ଭାବରେ କମ୍ ହୋଇଥାଏ। ତେଣୁ, ପ୍ରତିକ୍ରିୟାର ପରବର୍ତ୍ତୀ ପର୍ଯ୍ୟାୟରେ, CO ରୂପାନ୍ତରକୁ ଉନ୍ନତ କରିବା ପାଇଁ ନିମ୍ନ ତାପମାତ୍ରା କାର୍ଯ୍ୟ ଗ୍ରହଣ କରାଯିବା ଉଚିତ। ପ୍ରକ୍ରିୟାର ଥର୍ମୋଡାଇନାମିକ୍ ଏବଂ ଗତିବିଧି ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟଗୁଡ଼ିକ ନିର୍ଣ୍ଣୟ କରେ ଯେ CO ରୂପାନ୍ତର ପ୍ରକ୍ରିୟା ପରିବର୍ତ୍ତନଶୀଳ ତାପମାତ୍ରା କାର୍ଯ୍ୟ ଗ୍ରହଣ କରିବା ଉଚିତ।
ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ସନ୍ତୁଳନର ପ୍ରତିବନ୍ଧକ ଯୋଗୁଁ, ଯଦିଓ CO ନିମ୍ନ-ତାପମାନର ଜଳ ଗ୍ୟାସ ପରିବର୍ତ୍ତନ ପରେ ଗଭୀର ଭାବରେ ରୂପାନ୍ତରିତ ହୁଏ, ଏହାର ପରିମାଣ ଏପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ପ୍ରାୟ 1%, ଯାହା ପରବର୍ତ୍ତୀ ଅନେକ ପ୍ରକ୍ରିୟାର ବ୍ୟବହାର ଆବଶ୍ୟକତା ପୂରଣ କରିପାରେ ନାହିଁ। ଶିଳ୍ପରେ, ଏହାକୁ ସାଧାରଣତଃ କିଛି ରାସାୟନିକ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ଦ୍ୱାରା ଅପସାରିତ କରାଯାଏ। ପ୍ରଚୁର ପରିମାଣର ହାଇଡ୍ରୋଜେନର ଉପସ୍ଥିତିରେ CO ଏବଂ O2 ର ଚୟନାତ୍ମକ ଅକ୍ସିଡେସନ CO2 ସୃଷ୍ଟି କରେ, ଏବଂ ହାଇଡ୍ରୋଜେନ ଏବଂ O2 ମଧ୍ୟ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କରିବା ସହଜ। ତେଣୁ, ପ୍ରକ୍ରିୟାଟି କଠିନ ଭାବରେ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ତାପମାତ୍ରା ଏବଂ ଉତ୍ପ୍ରକାଶକର ପ୍ରକାର ଉପରେ ନିର୍ଭର କରେ [29301]।
ଆଉ ଏକ ଶିଳ୍ପାୟିତ ପ୍ରକ୍ରିୟା ହେଉଛି ମିଥେନ ଉତ୍ପାଦନ କରିବା ପାଇଁ ନିକେଲ ଆଧାରିତ ଉତ୍ପ୍ରକାଶକ ଉପରେ ସିଧାସଳଖ ବିଦ୍ୟମାନ ହାଇଡ୍ରୋଜେନର ଏକ ବିପୁଳ ପରିମାଣ ସହିତ CO ର ହାଇଡ୍ରୋଜେନେସନ୍।
ଜଳ ଗ୍ୟାସ ପରିବର୍ତ୍ତନ ଏବଂ CO ଅପସାରଣ ପରେ, ଗ୍ୟାସର ମୁଖ୍ୟ ଉପାଦାନ H2 ଏବଂ CO2 ହୋଇଯାଏ। କୃତ୍ରିମ ଆମୋନିଆ ଶିଳ୍ପରେ, CO2 କୁ ପ୍ରଥମେ ପୃଥକ କରିବାକୁ ପଡିଥାଏ। ଏହି CO2 ପରବର୍ତ୍ତୀ ଭାଗରେ ହାଇଡ୍ରୋଜେନ ଦ୍ୱାରା ଉତ୍ପାଦିତ ଆମୋନିଆ ସହିତ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କରି CO2 ର ସର୍ବାଧିକ ବ୍ୟବହାର ହାସଲ କରିବା ପାଇଁ ଆମୋନିୟମ୍ ବାଇକାର୍ବୋନେଟ୍, ଆମୋନିୟମ୍ କାର୍ବୋନେଟ୍ କିମ୍ବା ୟୁରିଆ ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ରାସାୟନିକ ସାର ଉତ୍ପାଦନ କରିପାରେ। ଏହି ପ୍ରକ୍ରିୟାରେ, CO2 ଏବଂ H2 ର ପୃଥକୀକରଣ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ମୁଖ୍ୟତଃ CO2 କୁ ପୁନଃଚକ୍ରିତ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଇପାରିବ ତାହା ନିଶ୍ଚିତ କରିବା।
ପ୍ରୋଟନ୍‌ ମେମ୍ବ୍ରାନ୍ ଇନ୍ଧନ କୋଷ ଭଳି ହାଇଡ୍ରୋଜେନ୍ ପ୍ରୟୋଗ ପାଇଁ, CO2 ପରିବର୍ତ୍ତେ କେବଳ ହାଇଡ୍ରୋଜେନ୍ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଏ। CO2 ଅଦରକାରୀ ନିର୍ଗମନରେ ପରିଣତ ହୁଏ, ଯାହାକୁ ଅନ୍ୟ ଖଣିଜକରଣ ପ୍ରକ୍ରିୟା (ଯେପରିକି ଖାଦ୍ୟ ଗ୍ରେଡ୍ କ୍ୟାଲସିୟମ୍ କାର୍ବୋନେଟ୍ ଉତ୍ପାଦନ) ସହିତ ମିଶ୍ରଣ କରିବାକୁ ପଡ଼ିପାରେ।
ତଥାପି, CO2 ପୃଥକୀକରଣର ସମସ୍ତ ପ୍ରକ୍ରିୟାରେ, CO2 ଶୋଷଣ କରିବା ପାଇଁ ଜୈବିକ ଆମାଇନ୍ କିମ୍ବା ମିଥାନଲ୍ ବ୍ୟବହାର କରିବା ଏକ ଉତ୍ତମ ଉପାୟ। ବିଶେଷକରି କମ୍ ତାପମାତ୍ରାରେ ମିଥାନଲ୍ ଦ୍ୱାରା CO2 ଶୋଷଣ ପ୍ରକ୍ରିୟାରେ, ଅନେକ ଗ୍ୟାସର ଦ୍ରବଣୀୟତା କମ୍ ତାପମାତ୍ରାରେ ଅଧିକ ହେବ। କେବଳ ହାଇଡ୍ରୋଜେନର ଦ୍ରବଣୀୟତା ତାପମାତ୍ରା ଦ୍ୱାରା ସୀମିତ ନୁହେଁ, ଏବଂ ତାପମାତ୍ରା ଯେତେ କମ୍ ହେବ, ଦ୍ରବଣୀୟତା ସେତେ କମ୍ ହେବ। ଏହା H2 ପୃଥକୀକରଣ ପାଇଁ ଏକ ଭଲ ଚୟନଶୀଳତା ଦର୍ଶାଏ।
CO2 ପୁନରୁଦ୍ଧାର ପ୍ରକ୍ରିୟାରେ, ହାଇଡ୍ରୋଜେନ ଉତ୍ପାଦନକୁ କ୍ଷତି ଏଡାଇବା ପାଇଁ, CO ସହିତ ଦୃଢ଼ ଭାବରେ ମିଶିପାରୁଥିବା ମହଙ୍ଗା ରିଏଜେଣ୍ଟ (ଯେପରିକି କଷ୍ଟିକ୍ ସୋଡା) ବ୍ୟବହାର ନକରିବାକୁ ଚେଷ୍ଟା କରନ୍ତୁ, ଯାହା ଦ୍ଵାରା ପ୍ରକ୍ରିୟାର ମିତବ୍ୟୟତା ସୁନିଶ୍ଚିତ ହୋଇପାରିବ।